恶性肿瘤免疫治疗的现状及展望

肖鹏，曹雪涛，王青青



恶性肿瘤免疫治疗的现状及展望

肖鹏，曹雪涛，王青青

从肿瘤的发生学上来说，肿瘤细胞是由正常细胞转变而来的，这种从“自己”到“非己”的过程往往会受到机体免疫系统的严密监视，被有效的免疫应答所清除。然而肿瘤细胞能够利用多种机制和途径抑制免疫细胞的活性，如阻断CD8+T细胞和自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）对其识别和杀伤，甚至驯化免疫系统来促进其生长和转移，使肿瘤微环境中的免疫系统处于耐受状态，主要体现在肿瘤特异性效应T淋巴细胞失能、NK细胞杀伤活性降低、树突状细胞成熟和抗原提呈功能受阻、调节性T细胞聚集、髓系抑制性细胞的比例异常升高、巨噬细胞发生表型和功能的转变等各个方面。宿主免疫系统对肿瘤细胞的增殖、上皮间充质转化、侵袭、转移等各个环节均有重要影响。近年来由于肿瘤学、免疫学以及分子生物学等相关学科的理论和技术快速发展和交叉渗透，随着对机体抗肿瘤免疫应答的深入了解，以及对肿瘤免疫逃逸机制和肿瘤微环境的深入认识，肿瘤免疫治疗的新策略和新思路已得到进一步的研究和拓展，肿瘤的免疫疗法受到前所未有的重视，在实践中其体现出常规疗法所无可比拟的优势，如对患者器官的损伤小、治疗不良反应小、不易产生耐药、对残存肿瘤细胞的清除更加有效等。肿瘤免疫治疗的临床研究突飞猛进，2013年，《Science》杂志将肿瘤的免疫治疗列于十大科学突破的首位。本文就当前恶性肿瘤免疫治疗领域中最受关注的治疗策略的研究进展与面临的挑战加以概括和评述。

1　靶向T细胞共抑制分子的单抗治疗

T细胞的激活、发挥效应功能需要表面共刺激分子，如CD28等提供活化信号。相反，T细胞表面还有若干共抑制分子，当其和相应的配体结合后，传递的信号能够抑制T细胞活化，导致T细胞增殖、分泌细胞因子、杀伤肿瘤细胞的功能下调，以维持免疫的稳态，也被称为免疫检查点（immune check point）。肿瘤特异性T细胞表面往往高表达共抑制分子，因此处于失能状态。基于这一原理，可以采用共抑制分子（或配体）的单克隆抗体来阻断其信号，达到活化T细胞的目的。细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyteassociated antigen-4，CTLA-4）和程序性死亡分子1及其配体（(programmeddeath 1/programmed death-ligand 1，PD-1/PD-L1）是目前临床上此类单抗中最常用的靶向免疫检查点，并在恶性黑色素瘤等类型肿瘤的临床治疗中显示令人振奋的结果。其中CTLA-4单抗ipilimumab已被FDA批准用于治疗晚期黑色素瘤；PD-1单抗nivolumab 和pembrolizumab被FDA批准用于治疗非小细胞肺癌和黑色素瘤。同时，以上3种单抗用于头颈癌、肾细胞癌、卵巢癌、膀胱癌、尿路上皮癌以及小细胞肺癌治疗的临床试验也正在进行中。除此之外，CTLA-4单抗tremelimumab、PD-1单抗pidilizumab、PD-L1单抗MPDL3280A以及BMS936559等均处于不同阶段的临床试验中。针对其他的共抑制分子如OX40、4-1BB的单抗也在研发之中。

靶向共抑制分子的单抗疗法是通过活化T 细胞来达到杀伤肿瘤的目的，其缺陷之处在于无法专一地激活肿瘤特异性T细胞应答。治疗所引发的多克隆T细胞活化给患者带来一些不良反应，例如接受ipilimumab治疗的患者往往会呈现疲劳、腹泻、皮疹、肠道炎性反应等不良反应。有临床试验采用CTLA-4单抗和PD-1单抗的联合疗法，虽然疗效优于单独使用1种单抗，然而却有较为强烈的不良反应。

2　嵌合抗原受体T细胞疗法（chimeric antigen receptor T cells，CART）

CART属于过继免疫治疗（adoptive immunotherapy，AIT）。AIT是通过向肿瘤患者输入经体外扩增和激活的免疫活性细胞如T细胞或NK细胞，达到杀伤肿瘤细胞的目的。常规AIT疗法通常基于肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TIL）或者细胞因子激活的杀伤细胞（cytokine-induced killercells），这些细胞经由患者的肿瘤组织分选出，在体外经过抗原特异性选择、扩增、细胞因子诱导活化后回输至患者体内。这种策略虽然有一定效果，但是回输的杀伤细胞在体内往往不能有效识别肿瘤细胞，原因是肿瘤细胞通常低表达主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）分子从而逃避免疫细胞的识别。同时，肿瘤中强大的免疫抑制性微环境亦会降低回输细胞的杀伤能力。而CART是基于改造T细胞抗原受体，通过构建特异性嵌合抗原受体，经基因转导使T淋巴细胞表达这种嵌合抗原受体，特异性识别靶抗原从而杀伤靶细胞。目前CART技术已发展到第4代，嵌合抗原受体主要包括以下成分：识别肿瘤抗原的抗体可变区（single chain variable fragment，scFv）、CD3-ζ链或FcεRIγ的胞内段、共刺激分子（CD28、CD134）的胞内段。CART相比于未经改造的T细胞具有3大优势：（1）识别肿瘤抗原不受MHC分子的限制，解决肿瘤细胞由于MHC分子表达下调而产生的免疫逃逸问题；（2）由于具有免疫受体酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）和共刺激分子的胞内段，CART识别肿瘤抗原后增殖和产生细胞因子的能力更强；（3）既能识别蛋白类抗原，也能识别糖脂类抗原，能更加广谱地杀伤肿瘤细胞。

CART的概念自从1989年首次提出以来，近年来取得突破性进展。Lee等利用CD19-CART治疗21例急性淋巴细胞白血病患者，观察到66.7%的完全缓解率。随后来自多个不同机构的数据也显示，CART疗法对急性淋巴细胞白血病患者能获得60%～80%的缓解率，大大优于传统的化疗疗效。因此可以说，CART技术在白血病治疗领域是具有革命性意义的重大突破。然而其面临的挑战也是无比巨大的，主要体现在以下3个方面：（1）在实体瘤治疗方面困难重重。目前临床上CART疗法的3个靶分子（CD19、CD20、CD22）均是针对B 细胞，而绝大多数实体瘤不具备理想的靶向抗原。CART在应用于实体瘤治疗时还面临T细胞无法有效浸润、肿瘤内部免疫抑制性微环境等困难。（2）不良反应不可忽视。CART治疗的不良反应主要来自于T细胞活化、杀伤过程中释放的大量细胞因子，严重时需要用白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）中和抗体tocilizumab来降低不良反应。CART在治疗白血病的同时也摧毁正常的B细胞，患者不得不注射丙种球蛋白来维持正常免疫功能。此外，CART治疗有时会产生脱靶效应，导致患者正常的组织细胞被损伤。（3）治疗费用十分高昂。以此看来，CART疗法能否取得更加广阔的应用取决于能否突破上述困难的限制。

3　肿瘤疫苗

目前研究较多的肿瘤疫苗有肿瘤细胞疫苗、抗原疫苗、以树突状细胞（dendritic cells，DC）为基础的疫苗、亚细胞结构的疫苗（如exosomes）以及核酸疫苗等。肿瘤疫苗的关键在于寻找到理想的肿瘤特异性抗原（tumor specific antigen，TSA）或肿瘤相关抗原（tumor associated antigen，TAA），目前应用最成功的肿瘤疫苗当属子宫颈癌疫苗。人类子宫颈癌＞90%是由于人乳头瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染导致的，因此具有明确的肿瘤抗原，即HPV的病毒成分。2种针对子宫颈癌的疫苗（Cervarix和Gardasil）已获FDA批准上市，分别由葛兰素史克和默沙东公司生产，但这2种子宫颈癌疫苗只能预防子宫颈癌的发生，目前为止还没有治疗性疫苗上市。树突状细胞疫苗的原理是将TSA或TAA导入树突状细胞，经树突状细胞提呈给肿瘤特异性T淋巴细胞并使之活化，从而杀伤肿瘤。治疗性疫苗成功的例子有治疗前列腺癌的树突状细胞疫苗Sipuleucel-T，于2010年经FDA批准上市，Sipuleucel-T针对前列腺癌细胞表达的前列腺酸性磷酸酶，将此抗原肽负载至树突状细胞，并输入体内活化相应的T细胞，达到杀伤肿瘤细胞的目的。此外针对肺癌和黑色素瘤的疫苗MEGA-A3，针对乳腺癌的疫苗nelipepimut-S等均处于临床试验阶段。国内抗原致敏的树突状细胞疫苗用于治疗癌胚抗原（carcino-embryonic antigen，CEA）阳性大肠癌肝转移已进入临床Ⅲ期试验。总体来说，除个别成功上市的疫苗，肿瘤疫苗的基础研究和临床应用中遇到的各种问题仍然困惑着研究者，多数肿瘤疫苗不能取得临床疗效，有些患者在接种疫苗之前血液中就已经存在大量抗原特异性T细胞；相反，经疫苗治疗有效的患者血液中，抗原特异性T细胞的比例反而很低。理想的肿瘤抗原TSA或TAA的寻找和鉴定也是一大难题。因此，利用肿瘤疫苗的治疗策略还存在非常多的技术上和理论上的困难，等待着今后的研究者去解决。

4　靶向肿瘤的被动免疫治疗

近20年来，靶向肿瘤的单克隆抗体的基础和临床研究进展迅速，属肿瘤免疫治疗中较为成功的一种手段。利妥昔单抗（美罗华）是1997年FDA第1个批准治疗表达CD20的B细胞滤泡性非霍奇金病的单克隆抗体。曲妥珠单抗（Herceptin，赫赛汀）是FDA通过的第1个用于实体瘤治疗的单克隆抗体，作用靶点是乳腺癌过度表达的HER2受体。此外，还包括以EGFR为靶点治疗肠癌、头颈部恶性肿瘤的C225（cetuximab，erbitux）；与VEGF结合并中和其活性的bevacizumab（Avastin），以及偶联同位素的单抗等，还有大量的单抗正在进行肿瘤治疗的临床试验。近年来，构建双特异性（bispecific）或多特异性的抗体也成为今后的发展方向。如多功能抗体catumaxomab （TriomAb），可结合EpCAM（肿瘤细胞）、CD3（T细胞）、FcR（天然免疫细胞），2009年被European Commission批准用于肿瘤治疗。

尽管单克隆抗体及单抗偶联物的免疫导向治疗在肿瘤免疫治疗中发挥着重要作用，但仍有许多问题需要进一步解决和优化。单克隆抗体药物存在的问题主要涉及免疫学和药理学2个方面。由于肿瘤细胞群体在抗原性方面的异质性，肿瘤细胞的抗原性调变等也可能影响偶联物的疗效。单抗到达肿瘤的药量往往不足，偶联物是大分子物质，通过毛细血管内皮层及穿透肿瘤细胞外间隙均受到限制。抗体的人源化和改形，利用新型抗体与新型药物（偶联物），获得免疫原性低和疗效高的抗肿瘤单抗药物仍然是研究发展的方向。

5　细胞因子和小分子药物治疗

肿瘤内部的免疫抑制性微环境是导致抗肿瘤免疫应答无效的重要因素，抑制性细胞浸润是导致此种微环境的重要因素。常见的抑制性细胞包括髓系来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）、肿瘤相关巨噬细胞（tumorassociated macrophage，TAM）以及调节性T细胞（regulatory T cell，Treg），这些细胞以及其所产生的细胞因子导致抗肿瘤的效应细胞，如细胞毒性T细胞（cytotoxic T cell，CTL）、NK细胞的活性受到抑制。细胞因子和小分子药物治疗针对抑制性细胞亚群，抑制其数量或功能，或者通过免疫刺激分子活化抗肿瘤效应细胞，增强患者的抗肿瘤免疫应答。目前有多种此类药物处于临床试验期，比如：靶向Treg的药物cyclophosphamide、cyclosporine、denileukin diftitox，靶向TAM的trabectedin，靶向MDSC的gemcitabine、全反式维甲酸，免疫刺激剂类如Toll样受体9（Tolllike receptor 9，TLR9）激动剂CpG-寡核苷酸，卡介苗，T细胞活化因子IL-2和IFN-γ等。在使用细胞毒性药物时，为解决药物靶向性的问题，可以将药物与细胞特异性的抗体偶联，称为抗体-药物结合物（antibody-drug conjugates，ADC），需要考虑的因素主要包括抗体的特异性、药物的效价与循环系统毒性、偶联方式等。

6　现实与展望

事实上，肿瘤的生物学以及免疫学都极其复杂，因此当从免疫角度去审视并尝试解决肿瘤问题的时候，仍会面临诸多疑难和困惑，其原因在于目前对于肿瘤免疫的机制了解还不够透彻，今后的研究还需要揭示新的细胞、分子以及调控机制，更重要的是要将这些研究成果整合成生理情况下细胞、分子之间的网络作用模式，实现这一目标仍将是个漫长并充满挑战的过程。

就目前肿瘤免疫治疗的临床应用方面，主要有以下几个方面的问题亟待解决：（1）需要建立个体化治疗策略肿瘤最明显的特征之一就是个体差异极大，因此制定治疗策略时需要考虑诸多问题，如肿瘤分期、肿瘤抗原的特点、患者年龄、性别、生活习惯甚至基因多态性等等，从而实现个体化精准治疗；（2）需要建立合理的免疫治疗评价标准患者对常规疗法和免疫疗法的反应方式并不完全相同，因此免疫治疗需要建立自己相对独立的一套评价体系来反映治疗效果；（3）克服免疫耐受突变的细胞发展成肿瘤的过程，也就是其逃避或打败宿主免疫系统的过程，因此在利用活化免疫系统来治疗肿瘤的时候需要同时降低患者体内的免疫抑制环境，尤其是肿瘤组织内部的抑制性微环境；（4）降低治疗成本经济因素一直是肿瘤治疗中的一个重要问题，免疫治疗药物和技术的费用往往十分昂贵，如果不能降低成本，那就注定免疫治疗不能用来服务广大普通患者。最后也必须认识到，单一的疗法，包括免疫治疗，多数情况下并不能有效治疗肿瘤，综合治疗是今后必然的发展方向。因此，如何在综合治疗中充分利用免疫治疗和发展免疫治疗策略具有同等重要的意义。因此，多种免疫治疗方法的有机结合，以及与其他三大治疗手段的联合，会体现出其优越性。在对肿瘤免疫逃避的机制和肿瘤微环境的进一步深入认识的基础上，肿瘤的免疫治疗会成为一个进展更加迅速的新兴研究领域，成为肿瘤治疗的重要综合措施之一。

【作者单位：浙江大学医学院附属邵逸夫医院生物医学研究中心；中国医学科学院基础医学研究所；浙江大学免疫学研究所】

（摘自《实用肿瘤杂志》2016年第1期）

责任编辑：吴晓丽