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【超级科普文】肿瘤免疫细胞治疗(二)

2018-05-07  晓露彤霞




Part 2
免疫评估


ICIs制剂的疗效主要和以下几个因素相关:


1、新抗原数量:突变负荷mutationload, 是指正常等位基因(A)突变成有害等位基因(a)形成在选择上不利的纯合体(aa)所引起群体适应度下降的现象。如:人类的一些代谢遗传病,象黑尿症、半乳糖血症等。


用肿瘤突变负荷(TMB)来定量:被定义为每百万碱基中被检测出的,体细胞基因编码错误、碱基替换、基因插入或缺失错误的总数。具体操作就是测量某种肿瘤体细胞内编码蛋白的碱基突变数量,包括替换、插入/缺失等各种形式的突变;


量化的描述TMB,可分为4类:


1)TMB-High=>20mutations/Mb;


2)TMB-Intermediate, 6-19 Muts/Mb;


3) TMB-Low <= 5 Muts/Mb;


体细胞突变可能受到外源性诱变因素的影响,比如肺癌中烟草(吸烟)诱导的C→A的突变。恶性黑色素瘤中,紫外线照射引起的C→T的突变。内源性因素引起的突变可以是DNA错配修复突变,比如结直肠癌和食管癌中的MSI(微卫星不稳定)。在实体肿瘤中,95%的突变为单个碱基的替换,造成的非同义突变(一个核苷酸突变改变一个蛋白的氨基酸顺序),错义突变(非同义点突变,单个核苷酸改变导致一个密码子编码一个不同的氨基酸)和无义突变(非同义点突变使一个密码子变为终止密码子引起多肽链合成提前终止),共同构成了体细胞非同义突变的基本要素。


2、TMB相关因素:肿瘤突变负荷(tumormutation burden,TMB)、微卫星高度不稳定(microsatellite instability-high, MSI-H)和错配基因修复缺失(mismatch-repairdeficiency,MMR),这些潜在的bio-marker又指向一个共同点突变相关新抗原(mutation-associated neoantigen)。


3、肿瘤微环境种的PD-L1表达丰度及TIL数量(具体见荷兰Christian U Blank在科学杂志撰文并画出的影响抗癌免疫反应的7大因素雷达图。)


4、微生态:微生态和人体细胞属于共生关系,不可或缺胃肠道及皮肤粘膜上的微生物在一系列人类生命活动中扮演重要较色。


《科学》杂志发表的五篇肠道微生物影响肿瘤免疫治疗的研究文章,来阐述免疫疗法疗效与肠道微生物的关系。


2015年11月27日,《科学》杂志发表了两篇研究,首次指出癌症患者肠道微生物的组成,决定了以检查点抑制剂(CTLA-4、PD-L1)为代表的癌症免疫疗法的有效性。


由法国GustaveRoussy 癌症中心的免疫学家Laurence Zivogel博士领导的研究小组发现,肠道中具有多形拟杆菌和脆弱类杆菌的小鼠,在接受CTLA-4抗体治疗时,会表现出更好的治疗效果;而无菌小鼠的肿瘤则对该治疗几乎没有响应;在给无菌小鼠移植特定菌株后,可以增强CTLA-4抗体疗法的有效性。


来自芝加哥大学的Thomas Gajewski团队,也通过类似的方法,证明了双歧杆菌属有利于PD-L1抑制剂的抗肿瘤效果。


2017年11月2日,《科学》杂志再次同时在线发表了两篇重磅论文。


其中一篇《Gut microbiomeinfluences efficacy of PD-1–based immunotherapy against epithelial tumors》还是由两年前的Laurence Zivogel博士团队研究撰写,这次的研究对象从老鼠转移到了人类。该团队对接受过PD-1抑制剂治疗的249例癌症患者进行了分析,其中69例患者因常规原因(如牙科治疗或尿路感染),在接受PD-1治疗前后服用了抗生素。那些服用抗生素的癌症患者,因为抗生素导致肠道菌群紊乱,在接受PD-1抑制剂治疗之后,癌症很快就复发,总体生存期(OS)竟然比未服用抗生素的患者缩短了近45%!


研究人员还将人类患者的肠道微生物移植到无菌小鼠身上,结果发现移植那些治疗有效患者肠道微生物的小鼠,接受PD-1/L1抑制剂治疗同样会有效,而移植无效患者的肠道微生物,治疗也就无效。具体试验过程如下:


①分析249名患肺癌、肾癌等肿瘤并接受抗PD-1免疫抑制剂治疗的患者,69名同时接受广谱抗生素(ATB);

②ATB患者平均总生存期为8.3个月,远远低于非ATB患者的15.3个月;

③患者体内Akkermansia muciniphila(Akk菌)的相对丰度与对免疫检查点抑制剂(ICI)的响应显著相关;

④将对ICI响应的患者的粪菌移植给无菌小鼠,可以改善PD-1抑制剂对小鼠肿瘤的效果;

⑤移植对ICI不响应的患者粪菌的无菌小鼠,在口服Akk菌后,也能恢复对PD-1抑制剂的响应。 


同时刊发的另一篇论文中,来自美国德克萨斯州大学安德森癌症中心的研究人员,对112名接受PD-1抑制剂治疗的癌症患者进行了口腔和肠道微生物的分析。结果发现免疫疗法有效与无效患者的肠道菌群存在显著差异,证实肠道微生物在免疫疗法中扮演了极其关键角色。


2018年1月5日,ThomasGajewski团队登顶《科学》封面,肠道微生物影响人类癌症患者免疫治疗效果再次得到证实!


研究人员通过对42名转移性黑色素瘤患者的粪菌构成进行分析,结果证明患者肠道菌群与PD-1免疫疗法的效果之间存在显著关联,并在对治疗响应明显的患者肠道菌群中,鉴定出高丰度的长双歧杆菌、产气柯林斯菌和屎肠球菌,并发现在给无菌小鼠移植这些人类患者的肠道微生物后,能够显著增强小鼠的肿瘤免疫应答和肿瘤控制。


有人会问,为什么不同的研究团队鉴定出的菌群种类不完全一致,North Carolina大学Scott Bultman教授表示:“研究对象所处地理位置和饮食习惯不同,肠道菌群不同是正常的,而且不同研究之间也存在一定的重合度。”


另外一些因素:

疗效好的:吸烟、近期放疗;

疗效差的:EGFR基因突变。


KRAS突变,似乎不影响疗效:总体人群的临床获益率为29%,携带KRAS突变的患者临床获益率是36%,两者无统计学差异。关于这一点,要做一下额外的补充:事实上,KRAS突变的非小细胞肺癌可以分为三类。

分类

(1)同时携带KRAS和P53突变的患者,这类患者对PD-1治疗敏感;

(2)同时携带KRAS和STK11突变的患者,这类患者对PD-1治疗抵抗;

(3)其他患者,对PD-1治疗的有效率居中。

在本次研究中,携带STK11突变的患者,接受PD-1抑制剂治疗,的确是有效率更差的。


JAK突变、B2M突变的患者,要当心。


PD-L1表达和TMB高低无关。


MDM2、MDM4扩增的患者,是否会发生超进展,有待进一步研究。

毒性管理与疗效评价


细胞因子释放综合症(Cytokine Release Syndrome, CRS)

在CART-T细胞治疗过程中发生的一种过度免疫反应。临床表现主要包括:发热;特征性细胞因子升高;和临床毒性的存在(表1)。并发CRS患者的典型发烧,通常在回输CAR-T细胞后约24小时开始并且可以持续数天。然而,发烧并不总能够预示临床发生相关毒性的多少,严重程度和发病趋势。至少7个细胞因子水平在血清中的增高与患者发生CRS具有明确的相关性,这些细胞因子是:


IFN-γ (干扰素-γ),Fracktalkine (分形趋化因子),GM-CSF (粒-巨噬细胞生长因子),IL-5(白细胞介素-5),IL-6(白细胞介素-6),Flt-3L (人FMS样酪氨酸激酶3配体)和IL-10 (白细胞介素-10)。


7种细胞因子在需要治疗的重症CRS患者中,至少有2项比治疗前基线水平增高75倍。重症CRS患者都出现了至少一个下述临床表现:缺氧,低血压,和/或神经系统的异常改变。因此,结合临床和实验室数据,可以根据以下3项指标来确诊患者CRS的发生:


1. 持续发烧超过3天(~38C°);

2. 选择性细胞因子升高;

3.伴有临床毒性反应的证据。


上述标准可以将患者分为重症CRS组和非CRS组。非CRS组患者包括未发生CRS患者,也包括仅有低热和轻度细胞因子增高的轻度CRS患者。重症CRS患者需要密切观察和治疗干预。非CRS患者仅需要常规观察和一般性对症处理。重症CRS患者平均住院时间为56.7天(SD=28.6;范围20-104天)。非CRS患者平均住院15.1天(SD=18.8;范围:4-61天)。


尽管在CAR-T治疗引起的严重副作用发生之前,检测血清CRS相关细胞因子,可以指导临床诊断和治疗,但是每天快速实时检测细胞因子,因技术上的限制并不现实可行。研究发现,血清急性反应蛋白之一,C-反应蛋白(CRP)水平的增减与CRS时患者血清IL-6水平和IL-6受体阻滞剂治疗后显著相关。同样C-反应蛋白水平与类固醇药物对CRS的疗效显示了明显的负相关。因此认为C-反应蛋白是预测CRS的一个良好指标。C-反应蛋白水平超过正常阈值预示具有CRS发生的高度危险性,C-反应蛋白测定的敏感性约86%,而特异性为100%。 


细胞因子释放综合症的处理

重症CRS产生的不良反应和毒性作用需要有效和强力的医疗干预。通常包括血管活性升压药支持,呼吸机支持,使用抗癫痫药和解热镇痛药物。尽管这些毒副作用令人担心,迄今为止,在正确有效的医疗处理条件下,临床上CRS已经是完全可逆性的。


采用大剂量类固醇激素相当于每天100mg以上强的松剂量,可以迅速逆转CRS的临床症状。然而,问题的另一方面是,类固醇药物也能抑制CAR-T的体内增殖,使得使用类固醇类药物治疗CRS的患者,有较高的复发率,影响CAR-T治疗的疗效。


白细胞介素-6受体(IL-6R)阻断性单克隆抗体药物(Tocilizumab)也可以用来治疗和改善CRS的毒副作用。已有临床试验证明,阻断IL-6受体后能迅速解决CRS带来的毒副作用。在3例CRS患者中(患者血清中IL-6浓度增高达正常浓度的27-400倍),单独使用Tocilizumab抗体后,患者发烧和CRS症状在1-3日内明显缓解,疗效与类固醇疗法相似,外周血检测显示Tocilizumab治疗对CAR-T细胞体内增殖没有影响。


CAR-T治疗能引起对神经系统的毒性作用。患者可能出现可逆性神经系统并发症。包括神志不清和癫痫样症状。患者可以发生渐进性的神志混乱,词语困难,失语,可最终发展到反应迟钝。有些患者的神经系统并发症发展到需要气管插管及机械辅助通气等措施,以便对呼吸道加以保护。对神经系统并发症的检查,CT和磁共振成像常无特别发现。脑电图能确诊癫痫样脑电波活动,有助于指导抗癫痫治疗的处理。


ICIs治疗相关毒性管理

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关键说明:

  • CTLA.4 regulates T.cell activation upon initiation of an immune response, in thelymphoid organs, where naive T cells are primed, and potentially in the periphery viaregulatory T.cell (TREG) depletion


  • This diverse role of CTLA.4 in initiating and mounting immune responses mightexplain the plethora of immune-related adverse events (irAEs) experienced bypatients receiving treatment with anti-CTLA.4 antibodies


  • PD.1 suppresses T.cell activity, mostly within the peripheral tissues and in the tumourmicroenvironment, which might explain the distinct spectrum and reduced incidenceof adverse effects of anti.PD.1 antibodies


  • Thyroid disorders are more frequent adverse effects of treatment with anti.PD.1antibodies (pembrolizumab and nivolumab) whereas colitis and hypophysitis are morefrequent with anti-CTLA.4 antibodies (ipilimumab). General guidelines on the management of irAEs recommend treatment of symptoms;corticosteroids are generally indicated together with dose skipping ordiscontinuation in patients with persistent grade .2 adverse events


(我是有底线哒~)



针对细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxicT lymphocyte-associated antigen 4, CTLA4)和程序性死亡受体(programmed death-1 receptor,PD-1)及其配体PD-L1的单克隆抗体(monoclonalantibodies,MoAbs)治疗已经成为越来越多肿瘤的标准治疗。越来越多的患者应用这些药物的同时也可能会出现治疗相关的毒性。毒性发生率在不同的免疫检查点抑制药物之间也不尽相同。


免疫检查点抑制剂(immunecheckpoint inhibitors,ICPi)的毒性可以分为输注反应和免疫相关不良事件(immune-related adverse events,irAE)或特殊关注的不良事件(adverseevents of special interest,AEoSI);ESMO临床实践指南仅涉及后者。虽然某些脏器的irAE更加常见,但实际任何器官和组织都有可能受累。最常发生的irAE主要累及皮肤、结肠、内分泌器官、肝脏和肺;其他组织和器官虽然少见,但有可能相对更严重、甚至是致命的,比如神经系统病变和心肌炎。


Ipilimumab的免疫相关毒性

Ipilimumab,一种抗CTLA4单抗,临床剂量为3mg/kg时,60%~85%的人群出现irAE:大多数是1~2级毒性,约10%~27%的人会发生3~4级毒性,在早期的3期临床研究中有2.1%的患者出现ipilimumab相关的死亡。这些毒性发生的时间各不相同,但大多出现在治疗开始后的8~12周[图中列出了ipilimumab治疗后不良事件(adverseevents,AE)的发生时间],皮肤毒性常为首发症状。这些毒性特征表现为剂量依赖性:ipilimumab剂量为0.3 mg/kg时并没有观察到3~4级的不良事件,而使用10mg/kg时,3~4级毒性上升到30%。当ipilimumab 10 mg/kg继以维持剂量作为辅助治疗时,3~4级irAE的发生率为41.6%,5级irAE的发生率为1.1%。对于1-2级的皮肤AE,继续应用(至少1周)ICPi。如果出现瘙痒,则开始应用外用润肤剂、抗组胺药和/或糖皮质激素(低强度)乳膏。当AE≤1级时重新开始应用ICPi。对于3级的皮肤AE,暂停ICPi,并立即应用外用润肤剂、抗组胺药和高强度的糖皮质激素乳膏[II, B]。


对于4级的皮肤AE,停用ICPi(永久),考虑收患者入院,并立即与皮肤科医生会诊。开始应用经静脉给药的糖皮质激素[1–2 mg/kg(甲基)强的松],并根据AE的缓解情况逐渐减量[II, B]。


疗效评价

目前的试验结果发现肿瘤微环境中PD-L1和淋巴细胞双阳性的病人在黑色素瘤中有45%,肺癌中有17%, 膀胱癌中有32%,这个比例和临床试验抗PD-1/PD-L1治疗的反应率很相似。


2009年国际上建议并制定肿瘤免疫治疗的疗效判断新标准—免疫相关反应标准(Immune-RelatedResponse Criteria,irRC),以弥补RECIST或改良后的WHO标准并不完全适用于抗肿瘤细胞免疫治疗的缺陷。



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