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新生抗原（neoantigen）的细胞疗法 癌症细胞在基因变异的基础上产生的带有特异性氨基酸序列变异的蛋白被称为“新生抗原”（neoantigen)。这是因为如果没有氨基酸序列的改变，这些蛋白应该是没有抗原性的。而一旦发生变异，这些蛋白那就会引起自身免疫细胞的注意，并引起一系列的免疫反应。 在2014年5月，《science》杂志上曾报道过一个利用体外扩增的、能特异性识别癌细胞的淋巴细胞。成功治疗了一例恶性晚期胆管癌患者。 该患者43岁是一名晚期胆管癌患者。胆管癌是一种极端难治的病，他已经做过多种化疗方案。可是病情进展依然迅速，治疗方案全部宣告失败，生命危在旦夕。后来该患者很幸运的参与了一项美国国家癌症中心主持的免疫细胞治疗临床试验。切除了患者身上的一个肺转移灶，从肺转移灶里分离得到了足量的淋巴细胞。拿一定数量的组织切片，做全外显子组测序，发现该患者一共有26个有意义的基因突变，这些基因突变不少都会合成异常的蛋白质。这些异常的蛋白质，就有可能会引起人体免疫系统的注意。 他们将所有基因突变导致的异常的蛋白质片段进行人工合成，然后将患者肿瘤组织中分离出来的淋巴细胞，与携带有这些异常蛋白质片段的细胞共培养，经过测试发现，肿瘤组织中分离出来的一部分CD4阳性T细胞，的确能识别其中一个异常的蛋白质——ERBB2IP（原癌基因erbB-2编码的185kDa的细胞膜受体）。将能识别ERBB2IP基因突变所产生的异常蛋白质的T淋巴细胞扩增、激活，重新回输到患者体内。第一次回输的细胞里，具有特异性识别能力的细胞大约占25%，细胞回输后，病人的肿瘤开始缩小了，并且稳定了大约1年半的时间。 肿瘤再次进展以后，提高回输细胞的纯度。第二次回输的细胞中，95%的细胞都是具有特异性能力的细胞。细胞回输后发现病人身体里全身各处的病灶，再次出现明显的缩小，一段时间后，最终达到了完全缓解，肿瘤完全消失。后靠淋巴细胞回输，就获得了完全缓解，疗效维持了数年，堪称奇迹！ 图注：患者整个治疗过程变化示意图 肿瘤新生抗原普遍存在 之前在文章里提到过癌细胞在发生发展过程中，会产生很多基因突变，而部分基因突变也会产生正常组织、正常细胞所没有的蛋白质，这些蛋白质，很有可能也会激活免疫系统，并引来免疫系统对癌细胞的攻击。这些能激活免疫系统（能被免疫细胞所识别）的、由癌细胞基因突变所产生的异常蛋白质（异常抗原），就是Neoantigen（肿瘤新生抗原）。 2015年12月，同一研究团队在《science》上发表文章，他们利用类似的方式，检测了10个消化道肿瘤患者的组织，发现其中9个病友，都能找到1-3个以上的、能被自身免疫系统识别的基因突变导致的异常蛋白质。该研究团队甚至在一个肠癌的患者体内，发现著名的KRAS突变也可以成为为neoantigen（KRAS突变是史上最恶性、最难对付的致癌突变）。因此，学术界估计，绝大多数病友的肿瘤，应该都能找到或多或少的neoantigen。一般而言，患者肿瘤组织中基因突变的总数越多（也就是TMB越高），那么他所携带的neoantigen也越多。 新生抗原的个性化疫苗 那么，如果能找到neoantigen，又有什么用呢？2017年7月13日，Nature杂志同一天发布了两项基于neoantigen的个性化肿瘤疫苗治疗恶性黑色素瘤的成功案例。德国的Carmen Loquai教授和Özlem türeci教授，利用neoantigen所对应的RNA做疫苗，一共治疗了13例病人。在接种了疫苗后，所有患者体内都产生了针对neoantigen的免疫反应。8位局部晚期接受了手术治疗的病友，其无复发生存时间明显延长，疫苗的注射相当于大幅度推迟乃至预防了肿瘤的复发；另外5位患者为晚期恶性黑色素瘤患者，其中的2位在单独接受疫苗注射后，出现了肿瘤明显缩小，达到了客观有效；另外一位病友接受了疫苗联合PD-1抗体治疗，肿瘤完全缓解。 哈佛大学的Catherine J. Wu教授带领的团队，利用neoantigen所对应的抗原肽做疫苗，也成功报道了治疗恶性黑色素瘤的案例。他们入组了20位局部晚期或者晚期的恶性黑色素瘤患者，在这20位患者中一共找到了97个neoantigen，制备成了个性化肿瘤疫苗，应用给相对应的患者。 最后一共有6名患者，真正接受了治疗（其他病友拒绝冒险或者由更常规的治疗还可以试一试，没有同意参与这个全新的治疗试验组），4名患者在接受疫苗注射25个月后未出现复发；另外2名出现复发的病友，随后接受了PD-1抗体治疗，均实现了肿瘤完全缓解，并且在他们的身体里检测到了针对neoantigen的特异性免疫细胞。以下是其中2例患者在治疗前后的CT片子：在先后接受neoantigen疫苗和PD-1抗体之后，这两例患者肺部及皮下软组织中的转移灶，均达到了完全缓解，癌细胞不见踪迹。 为了再次证明这一点，他们选了20个新生表位多肽在和患者的HLA匹配的健康人中进行试验。 果不其然，这些健康人的T细胞可以识别大多数这些新生表位多肽。也就是说，如果这些健康人体内发生类似的基因变异，他们的免疫系统是可以识别这些变异并一举将癌细胞消灭了。 而这些科学家的工作并没有停止在这里。他们进一步把那些健康人T细胞表面可以识别新生表位多肽的“T细胞受体”(TCR)克隆到患者的T细胞上去。结果，带有新的TCR的T细胞就像盲人复明一样，开始识别和攻击癌细胞。 这一系列的结果，清楚的告诉我们，这位患者体内的癌症之所以失控，是因为他的免疫系统中失去了可以识别大量“新生抗原”的能力。 那些在健康人体内可以识别癌症新生抗原的T细胞“消失了”。 我们的免疫系统通过各种基因组合，形成了一个天文数字的“免疫库”(Immune Repertoires). 这个库从理论上讲，可以识别任何外源性和内源性的“非我”抗原。因此这个实验结果表明，癌症患者的“免疫库”已经大大“干枯”了。而这种免疫库的干枯最终让癌症细胞有了逃逸免疫监控的机会。 有很多情况会导致“免疫库”的干枯。有关免疫细胞种类分布与年龄关系的研究说明随着年龄的增长，或者说随着与各种抗原接触机会的增多，大量的T细胞会逐步转变为“记忆细胞”被雪藏起来。这就使机体对应新生抗原的能力大大下降。也就是产生了一个“免疫库”的问题。此外，各类慢性疾病也会导致免疫系统的消耗（exhausting）。在不少中老年患者中这几个因素是并存的。 在另一方面，挪威科学家的工作也指出，如果我们可以证实某个癌症患者缺乏应对某种癌症新生抗原的“免疫库”，那健康人的匹配免疫细胞可能是一个有效的武器。这就给细胞免疫治疗开拓了一个新的思路。 参考文献 Cancer Immunotherapy Based on Mutation-Specific CD4+ T Cells in a Patient with Epithelial Cancer .Science. 2014 May 9;344(6184):641-5. doi: 10.1126/science.1251102. Immunogenicity of somatic mutations in human gastrointestinalcancers.Science.2015 Dec 11;350(6266):1387-90. doi: 10.1126/science.aad1253 Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specifictherapeutic immunity against cancer.Nature. 2017 Jul 13;547(7662):222-226. doi: 10.1038/nature23003. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients withmelanoma.Nature.2017 Jul 13;547(7662):217-221. doi: 10.1038/nature22991 Neoantigens in cancer immunotherapy.Science. 2015 Apr 3;348(6230):69-74. doi: 10.1126/science.aaa4971. 欢迎在文章下方留言分享您的感想 医学类文章投稿可直接发送邮箱（celltherapy@tsinghua.edu.cn） |
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