肿瘤免疫治疗

LaiHK 2016-07-26

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肿瘤免疫治疗是应用免疫学原理和方法，提高肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞杀伤的敏感性，激发和增强机体抗肿瘤免疫应答，并应用免疫细胞和效应分子输注宿主体内，协同机体免疫系统杀伤肿瘤、抑制肿瘤生长。肿瘤免疫治疗近来备受关注，是肿瘤治疗领域的焦点。近几年，肿瘤免疫治疗的好消息不断，目前已在一些肿瘤类型如黑色素瘤，非小细胞肺癌等的治疗中展示出了强大的抗肿瘤活性，并已有肿瘤免疫治疗药物获得美国FDA（Food and Drug Administration, FDA）批准临床应用。肿瘤免疫治疗由于其卓越的疗效和创新性，在2013年被《科学》杂志评为年度最重要的科学突破。肿瘤免疫治疗有望成为继手术，化疗，放疗，靶向治疗后肿瘤治疗领域的一场革新。

基本信息

中文名：肿瘤免疫治疗

针对疾病：肿瘤
原理：免疫学原理
方法：肿瘤疫苗、CAR-T细胞疗法等

历史

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虽然肿瘤免疫治疗是目前肿瘤领域的研发热点，但肿瘤免疫治疗并不是新鲜话题。几乎早在100多年前免疫学创建之初，科学家就提出了利用机体自身免疫功能去攻击肿瘤细胞消灭肿瘤的设想，并进行了各种尝试。

1950s年代Burnet和Thomas提出了“免疫监视”理论，认为机体中经常会出现的突变的肿瘤细胞可被免疫系统所识别而清除，为肿瘤免疫治疗奠定了理论基础。

随后，各种肿瘤免疫疗法包括细胞因子疗法，过继免疫疗法（如淋巴因子激活的杀伤细胞）相继临床应用。2003年发表于《新英格兰医学杂志》的一项研究发现，肿瘤浸润T细胞数量与宫颈癌患者的总生存期及无进展生存期相关，证实了肿瘤特异性T细胞的存在，表明免疫系统是可以识别肿瘤并试图控制其生长的。2010年美国FDA批准了人类历史上第一支用于前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗sipuleucel-T（商品名：PROVENGE）。然而，直到2011年，第一支用于免疫检查点抑制的单抗（anti-CTLA-4单抗，Ipilimumab）被美国FDA批准用于晚期黑色素瘤的二线治疗，标志着肿瘤免疫治疗进入了新时代。最近，已有多个肿瘤免疫治疗药物被美国FDA批准应用于临床，包括Ipilimumab（商品名：YERVOY），Pembrolizumab（anti-PD-1单抗，商品名：KEYTRUDA），Nivolumab（anti-PD-1单抗，OPDIVO?）获批用于晚期黑色素瘤。在2015年3月4日，Nivolumab被美国FDA批准用于晚期鳞状非小细胞肺癌的二线治疗。

治疗方法

肿瘤疫苗

肿瘤疫苗[6] ，是利用疫苗引发特异性抗肿瘤T细胞反应，从而消灭肿瘤的一种治疗性疫苗。肿瘤疫苗主要包括：肿瘤抗原肽段疫苗，人工合成肿瘤抗原肽段，单独或者与佐剂一起输注入患者体内，通过这些肿瘤抗原肽段来激发机体特异性抗肿瘤免疫反应；树突状细胞疫苗，初始T细胞不能直接识别肿瘤抗原，必须由抗原呈递细胞摄取肿瘤细胞释放的肿瘤抗原，并在细胞内加工处理成肽段，再与MHC分子结合形成“抗原肽-MHC复合物”呈递到细胞表面，才能被初始T细胞识别。通常主要的抗原呈递细胞就是树突状细胞。树突状细胞疫苗，就是将患者体内树突状细胞的前体细胞分离出来，在体外培养，并使之负载肿瘤抗原肽段，然后回输到患者体内，继而通过树突状细胞激发特异性抗肿瘤T细胞反应。2010年美国FDA批准的人类历史上第一支用于前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗sipuleucel-T（商品名：PROVENGE），就是树突状细胞疫苗；溶瘤病毒疫苗，将基因工程改造的溶瘤病毒注射入肿瘤内，溶瘤病毒感染肿瘤细胞，病毒不断复制导致肿瘤细胞溶解，同时释放增强免疫反应的细胞因子，从而“一箭双雕”，杀伤肿瘤。

多细胞免疫治疗

DC细胞——“火眼金睛”识肿瘤

DC细胞也叫树突状细胞，是1973年被发现存在于我们体内的。在我们可以抗击肿瘤细胞的免疫系统中，DC细胞没有直接杀伤肿瘤细胞的能力，但却能够“认出”肿瘤细胞，即使有些肿瘤细胞经过“乔装打扮”，避开了免疫系统的监控，DC细胞也能将它们识别出来。DC细胞被提取、培养后大量回输入患者体内，相当于增加了大量的哨兵，肿瘤细胞被DC细胞揪出后，会发出信号给具有杀伤能力的T细胞，T细胞就会赶来杀死肿瘤细胞。

CIK细胞——摧毁肿瘤的“杀手”

CIK细胞也就是多种细胞因子诱导的杀伤细胞，是将从患者身体内采集的血液中的单个核细胞，在体外用多种细胞因子共同培养后获得的一群异质细胞。

这群在体外培养出的细胞，能够分泌多种细胞因子，比如IFN-γ、TNF-α、IL-2等，它们对付肿瘤细胞的手段可谓多多，比如在发现肿瘤细胞后，就立即释放颗粒酶、穿孔素等对肿瘤细胞来说堪称克星的毒性颗粒，导致肿瘤细胞分裂崩解。

CIK细胞还可以释放出大量的炎性细胞因子，而这些细胞因子不但对肿瘤细胞有直接的抑制作用，还可通过调节机体免疫系统反应性间接杀伤肿瘤细胞。

在临床，CIK细胞不仅可以治疗白血病、淋巴瘤、肺癌、胃癌、肠癌等多种肿瘤，对那些已经经过多重药物洗礼产生耐药的肿瘤细胞来说同样敏感。

NK细胞——“绝杀”肿瘤不留情

实际上，NK细胞是我们身体防御体系的第一道屏障。通常，它是处于休眠状态的，可一旦被激活就会渗透到大多数组织中，攻击肿瘤细胞和被病毒感染的细胞。

由于NK 细胞本身就是人体内抗癌活性最强的细胞，可以直接识别、杀死癌细胞，杀灭肿瘤干细胞，抑制肿瘤的生长及扩散，所以在体外培养被大量增殖后回输到患者体内，就会发挥强有力的抗癌作用。

此外，NK 细胞还可以通过自身分泌的因子，抑制肿瘤附近新血管的增生，从而限制肿瘤生长，并可改善、调节患者的免疫能力及神经系统疼痛，提高患者的生活品质。

γδT细胞——防范肿瘤“第一人”

这个名字很拗口的γδT细胞，是介于特异性免疫与非特异性免疫之间的一种特殊类型的免疫细胞，主要分布于皮肤和黏膜组织，也是机体免疫防护系统的第一线。

由于γδT细胞可以利用细胞毒效应来杀伤肿瘤细胞，所以可以防止肿瘤的发生，以及发生后的发展。它们是最适合早期抗肿瘤，与身体内的其他免疫细胞一起，构成了机体防御恶变的第一道屏障，并在抗肿瘤免疫监视和免疫效应中发挥着重要作用。

CD3AK细胞——“毒杀”肿瘤不手软

CD3AK能够有选择地直接、间接杀伤肿瘤细胞，对正常组织细胞则没有杀伤活性。

说它直接杀伤肿瘤细胞，是因为CD3AK细胞可以通过肿瘤细胞受体或其他的识别“机构”来认出肿瘤细胞，并与其结合，然后释放出细胞毒颗粒或因子，从而溶解掉肿瘤细胞。

单克隆抗体类免疫检查点抑制

1. Anti-CTLA-4单抗

细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T-lymphocyte antigen 4, CTLA-4）又名CD152，是由CTLA-4基因编码的一种跨膜蛋白，表达于活化的CD4和CD8 T细胞。CTLA-4和CD28均为免疫球蛋白超家族成员，具有高度同源性，二者与相同的配体B7-2（CD86）和B7-1（CD80）结合。与CD28功能相反，CTLA-4与其配体B7分子结合后后产生抑制性信号，抑制T细胞激活，是免疫系统一个至关重要的 “刹车”。CTLA-4是使肿瘤细胞免受T细胞攻击的一个重要机制。因此阻断CTLA-4的免疫效应可刺激免疫细胞活化，大量增殖，从而诱导或增强抗肿瘤免疫反应。

目前两种靶向CTLA-4的抗体Ipilimumab和Tremelimumab在黑色素瘤、肾癌、前列腺癌、肺癌等的临床研究已广发开展。1/2期临床研究结果显示两种抗体无论是抗体单药还是联合IL-2，gp100疫苗或化疗均显示安全有效。

Ipilimumab是全人源化单抗，已被美国FDA批准用于晚期黑色素瘤。在肺癌治疗中的Ⅱ/Ⅲ期临床试验也迅速开展。Tremelimumab也是一种人源化CTLA-4单抗，是一种IgG抗体，目前在多种肿瘤中的临床试验正在进行中。

2. Anti-PD-1/PD-L1单抗

程序性死亡受体1（programmed death 1, PD-1）为CD28超家族成员。 PD-1表达于活化的T细胞，B细胞及髓系细胞，其有两个配体，即程序性死亡配体-1（programmed death ligand 1, PD-L1）和PD-L2。PD-L1/L2在抗原递呈细胞都表达，PD-L1在多种组织也有表达。PD-1与PD-L1的结合介导T细胞活化的共抑制信号，调节T细胞活化和增殖，起到类似于CTLA-4的负调节作用。华裔科学家陈列平实验室首先发现PD-L1在肿瘤组织高表达，而且调节肿瘤浸润CD8 T细胞的功能。因此，以PD-1/PD-L1为靶点的免疫调节对抗肿瘤有重要的意义。

近年来，已有多种Anti-PD-1/PD-L1抗体在肿瘤免疫治疗的临床研究迅速开展。目前Pembrolizumab和Nivolumab已被FDA批准用于晚期黑色素瘤，最近Nivolumab也已被美国FDA批准用于晚期鳞状非小细胞肺癌的治疗。另外，MPDL3280A （anti-PD-L1单抗），Avelumab（anti-PD-L1单抗）等也已进入多个晚期临床研究中，复盖非小细胞癌，黑色素瘤，膀胱癌等多个瘤种。

3. 其它类型单克隆抗体

其它如增强T细胞第二信号从而促进肿瘤特异性T细胞活化和增值的单抗类，如肿瘤坏死因子TNF受体家族的OX40和4-1BB单抗也在研发中。

小分子抑制剂

IDO抑制剂

肿瘤微环境中有许多免疫抑制分子存在，通过调节这些抑制分子的功能进而改善肿瘤免疫微环境的免疫治疗策略也受到了重视。吲哚胺-(2,3)-双加氧酶（Indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO）是由IDO1基因编码的酶类，是将必须氨基酸色氨酸降解为犬尿氨酸的限速酶，犬尿酸可直接抑制效应T细胞的功能，同时微环境中色氨酸耗竭也会抑制T细胞增殖，从而通过多途径发挥免疫抑制的作用。

很多肿瘤高表达IDO从而逃避T细胞的攻击。因此，IDO抑制剂能调节肿瘤微环境的色氨酸含量，避免肿瘤微环境中T细胞增殖受抑制，成为潜在的免疫治疗靶点。目前，已有IDO抑制剂（INCB024360）联合Pembrolizumab的Ⅰ/Ⅱ期临床研究在进行中，评估其在晚期非小细胞肺癌中的疗效和安全性。

免疫导向疗法

免疫导向疗法是将具有细胞毒作用的杀伤因子与单克隆抗体偶联制成“生物导弹”，并利用单抗能特异性结合肿瘤抗原的特性使杀伤因子“导向”集中到肿瘤病灶，杀伤肿瘤细胞。常用杀伤因子有：放射性核素(131I)、抗肿瘤药物(氨甲蝶呤、阿霉素)、毒素(蓖麻毒素、白喉毒素、绿脓杆菌外毒素等)。其中放射性核素应用方便、标记简便，易显像及定位定量检测，并能破坏邻近未被单抗结合的肿瘤细胞，因此应用最多。今后应设法研制人源性单克隆抗体，或使鼠源性单抗“人源化”，以减少或避免因反复使用鼠源性单抗引起的副作用。

过继免疫疗法

肿瘤过继免疫疗法是将自身或异体的抗肿瘤效应细胞的前体细胞，在体外采用IL-2、抗CD3单抗，特异性多肽等激活剂进行诱导、激活和扩增，然后转输给肿瘤患者，提高患者抗肿瘤免疫力，以达到治疗和预防复发的目的。常见的免疫效应细胞有：①LAK细胞：用高浓度IL-2激活病人自体或正常供者的外周血单个核细胞；②TIL细胞：从切除的瘤组织或癌性胸腹水中分离淋巴细胞，体外经IL-2诱导激活和扩增；③CD3AK细胞：用抗CD3单抗辅以小剂量IL-2激活外周血单个核细胞；④CTL细胞：用特异性多肽抗原体外诱导CTL克隆。

细胞因子疗法

该疗法是近期随着高纯化或重组细胞因子的生产得以实现。细胞因子疗法的原理是某些细胞因子注射体内后可调节、增强一种或多种免疫细胞的功能，发挥更强的抗肿瘤免疫功能。目前临床常用的细胞因子有IL-2、TNF、IFN及CSF等

基因疗法

肿瘤的基因疗法不同于其他治疗方法，其原理是克隆某些可用于肿瘤治疗的目的基因，将目的基因在体外转染受体细胞，然后回输体内，或直接将目的基因体内注射，使目的基因在体内有效表达，增强体内抗肿瘤作用或改善肿瘤微环境增强抗肿瘤免疫力。目前常用的抗肿瘤基因治疗目的基因有：细胞因子基因(如编码IL-2～12、IFN、TNF、CSF等细胞因子基因)，肿瘤抗原基因(如编码MAGE、CEA等的基因)，MHC基因，协同刺激分子基因(如编码B7、CD54、LFA-3等的基因)，肿瘤自杀基因(如TK、CD基因等)，肿瘤抑癌基因(如RB基因、P53基因等)。

常采用的受体细胞有：1.体外培养细胞淋巴细胞(以T淋巴细胞为主、LAK、TIL细胞等)，巨噬细胞，造血干细胞，成纤维细胞，肿瘤细胞，其他细胞。2.体内细胞。

常采用的转导基因方法：1.离体法(ex vive) 将目的基因转染或转导体外培养受体细胞，离然后回输体内。离体的转导基因方法包括：①非病毒转导法：DNA—磷酸钙共沉淀法、显微注射等。②病毒介导法：常用逆转录病毒、腺病毒、疱疹病毒、痘苗病毒等作为基因载体。2.直接体内法(in vive) 将目的基因表达载体(如质粒等)，直接注射体内(如基因枪、DNA直接体内注射)，使之在体内细胞中有效表达。肿瘤基因疗法正从实验进入临床阶段。