表观遗传结合免疫治疗—肿瘤治疗的新策略

何 滔, 郭明洲

中国人民解放军总医院消化内科,北京 100853

述评

表观遗传结合免疫治疗—肿瘤治疗的新策略

何 滔, 郭明洲

中国人民解放军总医院消化内科,北京 100853

表观遗传异常频繁发生于各种肿瘤，表观遗传改变可能成为肿瘤的诊断、预后和化疗敏感性的标志物。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA能够调控许多基因的表达，且这些表观遗传学改变在一定条件下逆转，为肿瘤的治疗提供新的机遇。近年来，随着对免疫耐受机制的深入研究，针对免疫检查点的抗体应运而生，以CTLA-4、PD-1、PD-L1抗体为代表的“免疫检查点阻断治疗”取得了突出的进展。肿瘤细胞通过表观遗传调控，直接或间接下调肿瘤细胞与宿主免疫系统相互作用的关键分子的表达，影响免疫系统识别或损害免疫系统的活性。因此，表观遗传治疗结合免疫检查点阻断治疗有望获得进一步的突破。

表观遗传学；调节性免疫治疗；免疫检查点阻断；肿瘤

肿瘤是严重威胁人类健康的疾病，在中国,随着饮食结构和生活习惯的改变，消化道肿瘤的发病情况呈快速增长趋势[1]。对于晚期肿瘤，目前主要依赖放化疗治疗，常常由于耐药和复发导致治疗失败。近年来免疫治疗和表观遗传治疗受到人们的重视，目前已成为研究热点。

1 肿瘤的免疫治疗

肿瘤的免疫治疗分为过继性细胞免疫治疗(adoptivecellular immunotherapy)、肿瘤疫苗(tumor vaccines)和调节性免疫治疗(immunomodulatory therapy)[2]。

1.1 过继性细胞免疫治疗 过继性细胞免疫治疗，又称被动免疫治疗，是指将免疫细胞或细胞因子输入至体内，而不是通过激活宿主免疫系统而产生的内源性免疫反应所产生的治疗效果[3]。由于T细胞的高度特异性和潜在的杀伤能力，绝大多数的过继性免疫治疗主要局限于T细胞治疗。过继性细胞免疫治疗的优点是T细胞容易在体外激活和扩增，克服了在体内由于自身耐受而抑制T细胞激活。但其缺点是在体外缺乏免疫记忆，不能长期扩增。从过继性细胞免疫治疗首次应用于治疗转移性黑色素瘤[4]到现在，治疗黑色素瘤和血液系统肿瘤方面取得了巨大的进步[5]。但在治疗上皮源性肿瘤时，由于缺乏合适的肿瘤相关性抗原，严重影响了过继性细胞免疫治疗的效果。虽然在晚期结肠癌中过继性细胞免疫治疗取得了一定的进展，但由于安全性的限制，还需更多的临床研究[6]。

1.2 肿瘤疫苗 肿瘤疫苗分为预防性疫苗和治疗性疫苗两大类[7]。预防性疫苗已被成功应用于病毒相关的肿瘤预防，如乙型肝炎病毒疫苗用于预防肝癌和人乳头状瘤病毒疫苗用于预防宫颈癌。其成功的原因是不需破坏外源性抗原的耐受性。治疗性疫苗是向患者提供刺激其免疫系统的肿瘤抗原、多肽或完整的肿瘤细胞，通过增强机体自身免疫力达到治疗目的。而体内已经存在这些抗原的患者，已经存在不同程度的抗原耐受性[8]。人们试图应用不同策略，通过选择和修饰这些抗原来破坏其耐受性，如抗原呈递细胞和免疫佐剂。但这一技术遇到了挑战，目前仍难获得高效的肿瘤疫苗[9]。

1.3 调节性免疫治疗 调节性免疫治疗是指利用患者的免疫系统所设计的针对性的治疗，达到控制、稳定和可能根治肿瘤的不同方案[10]。随着对免疫耐受机制的理解，已经鉴定出一些在肿瘤微环境中具有局部免疫抑制效应的细胞，包括调节性T细胞和骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)等[2]。一种新的称为“免疫检查点阻断(immune checkpoint blockade)治疗”的治疗策略近年取得了突破[11]。免疫检查点是指能够介导共抑制信号通路的细胞表面分子，作为免疫反应调节的内源性因子调控自身免疫。在肿瘤细胞周围的微环境和局部引流的淋巴结中，这些通路的作用非常重要，能够抑制T细胞的免疫活性，而导致肿瘤细胞的免疫逃逸。目前，用于阻断免疫检查点治疗肿瘤的抗体，都是将T细胞激活时的共抑制受体作为检查点分子而制备的针对性抗体[12]。由于具有免疫负调控功能的分子细胞毒性淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte associated protein 4， CTLA-4)的发现，使肿瘤的免疫治疗发生了根本性的改变，其原理是基于去除阻断抗肿瘤T细胞免疫反应的共抑制信号，而不是激活免疫系统去攻击肿瘤细胞[13]。目前研究发现，在小鼠模型中阻断CTLA-4可以促进抗肿瘤的免疫反应。抗CTLA-4单克隆抗体(ipilimumab)已经用于肿瘤患者的治疗且已经获得美国食品和药物管理局(Food and Drug administration, FDA)的批准。基于同样原理，T细胞受体PD-1和其配体PD-L1的单克隆抗体也被批准用于临床，在不同肿瘤中的反应率为20%～50%。

由于PD-1检查点在维持自身免疫耐受方面具有重要作用，以该通路为靶标的治疗可能导致免疫耐受的平衡紊乱，进而导致异常免疫反应。在临床上表现为自身免疫病样或炎症样不良反应，引起黏膜、肺、内分泌器官、肾和眼等损伤[14]。随着人们对这些免疫耐受性损伤认识提高及对其机制的深入研究，未来可能联合调控PD-1和其下游靶标，有望获得新的治疗策略，既改进感染性疾病和肿瘤的免疫治疗效果，又能诱导对免疫性疾病和抑制器官的免疫耐受性。

1.4 肿瘤中的遗传学改变对免疫检查点阻断治疗的反应 全基因组测序表明每一个肿瘤都存在成千上万个基因体细胞的突变，而这些肿瘤特异性的突变都可能产生新的蛋白质，这些新的蛋白质将成为新的抗原，称作“新抗原”[15]。这些“新抗原”形成了一类在免疫检查点阻断治疗中T细胞的靶标，并存在于肿瘤生长的过程中，但不能介导有效的抗肿瘤反应。在免疫检查点阻断治疗后，针对这些“新抗原”的T细胞被激活，从而介导肿瘤特异性的免疫反应[16-17]。Snyder等[18]在应用抗CTLA-4抗体(ipilimumab)治疗黑色素瘤的临床试验中发现，基因突变率高的肿瘤患者临床疗效明显优于突变率低的患者。最近的一项研究[19]应用PD-1抗体(pembrolizumab)治疗进展期结肠癌，结果表明，DNA错配修复系统异常的结肠癌患者其免疫治疗的反应率和无进展生存期显著优于DNA损伤修复系统正常的患者。提示DNA损伤修复系统基因是PD-1抗体治疗的敏感性标志物。

2 肿瘤的表观遗传治疗

表观遗传学是一门研究基因表达的学科，它是指基因表达的改变不依赖于基因序列的改变，而是依赖于DNA甲基化、组蛋白的化学修饰和非编码RNA(ncRNA)等表观遗传改变[20]。表观遗传性改变在一定条件下可以反转的特性为肿瘤的治疗提供了新机遇。肿瘤发生过程最常见的表观遗传学改变为抑癌基因启动子区CpG岛的甲基化，甲基化可发生在所有的肿瘤相关信号通路中。其他形式的表观遗传学改变，如：组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、ADP核糖基化、非编码RNA等均可影响基因的转录活性，表观遗传组已经成为肿瘤个体化治疗的新靶标[21]。目前已经发现很多表观遗传改变可作为放化疗敏感性的标志物。DNA损伤修复基因MGMT(O6-methylguanine DNA methyltransferase)的甲基化是胶质瘤对烷化剂(alkylating agents)治疗敏感性的标志物[22]。CHFR(checkpoints with forkhead and ring finger domains)基因甲基化是食管癌对紫杉醇化疗敏感性的标志物[23]。在多西他赛(docetaxel)治疗的胃癌患者中，CHFR甲基化患者的总生存期长于CHFR非甲基化患者，MLH1非甲基化的胃癌患者对奥沙利铂(oxaliplatin)治疗敏感性更好，其总生存时间明显长于MLH1甲基化患者[24]。

阿扎胞苷(Azacitidine，AZA)是首个被FDA批准的表观遗传学药物，首先在骨髓增生异常综合征(Myelodysplastic syndrome)[25]和白血病[26]中取得了明显疗效，已在实体瘤中进行临床试验[27]。曲古柳菌素A(Trichostatin A, TSA)是首个发现的HDAC抑制剂(histone deacetylase inhibitor，HDACi)[28]，目前正在进行临床试验的HDACi不少于20种，其中辛二酰苯胺异羟肟酸(suberoylanilide hydroxamic acid, SAHA)和FK228已被FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤[29]。许多针对表观遗传调控关键分子的靶向药物正在进行临床试验，联合不同的表观遗传药物或化疗药物可达到更好的效果。

3 表观遗传结合免疫治疗

肿瘤的免疫治疗依赖于宿主免疫系统，能够识别肿瘤细胞，并将其作为非自身的成分而有效清除。这种抗肿瘤效应常由于在肿瘤的转化过程中，一系列的遗传和表观遗传的改变而导致细胞表面抗原表达的改变所致。免疫逃逸是免疫治疗的最大障碍[30]。在肿瘤细胞用于获得免疫逃逸的许多分子工具中，诱发表观遗传改变是一个关键因素。肿瘤细胞通过表观遗传调控，直接或间接下调肿瘤细胞与宿主免疫系统相互作用的关键分子的表达，而影响免疫系统识别或损伤免疫系统的活性。如：肿瘤细胞在演进过程中选择性地降低肿瘤相关抗原(tumor-associated antigen, TAA)、人白细胞共同抗原(human leukocyte antigens, HLA)和共刺激分子(costimulatory molecules)而逃避宿主免疫系统的识别[31]。在鼠和人的肿瘤细胞中应用5-AZA和FK228(HDACi)可以上调多种抗原加工递呈(antigen processing machinery, APM)抗原分子，如癌睾丸抗原(cancer testis antigens, CTA)、相溶性复合物Ⅰ类分子(MHC-Ⅰ)、MHC Ⅱ等[32-34]。表观遗传在肿瘤免疫逃逸中的重要作用为表观遗传结合免疫治疗奠定了理论基础。最近的一项对非小细胞肺癌治疗的研究[33]表明，在小剂量5-AZA和恩替诺特(HDACi)治疗后，应用PD-1和PD-L1抗体治疗5个患者的生存时间均超过了24周而没有进展。许多表观遗传免疫治疗的一期和二期临床试验正在进行中[30]。

随着人们对免疫检查点及其下游通路的深入研究，有望获得更多、更特异的阻断免疫检查点的效应分子，从而获得更加有效的肿瘤免疫治疗方法。新的针对肿瘤表观遗传组的靶向药物为肿瘤的个体化治疗奠定了基础。表观遗传结合免疫治疗，或表观遗传结合放化疗、免疫治疗等综合治疗将为肿瘤的治疗提供新的策略。

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(责任编辑：马 军)

Epigenetic therapy combined with immunotherapy: a novel strategy for cancer therapy

HE Tao, GUO Mingzhou

Department of Gastroenterology and Hepatology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Aberrant epigenetic changes are happened frequently in various human cancers. Epigenetic changes may serve as potential diagnostic, prognostic and therapeutic markers. DNA methylation, histone modification and noncoding RNA may regulate gene expression. It provides a new opportunity for cancer therapy that epigenetic change is reversible under certain condition. Understanding the mechanism of immune tolerance in cancer, the blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy is developed, including CTLA-4, PD-1 and PD-L1 antibodies.Immune checkpoint blockade has led to durable antitumor effects in patients with metastatic melanoma, non-small cell lung cancer and other tumor types.Epigenetic alterations are well-acknowledged to be used by tumor cells to impair their immunogenicity and immune recognition. The expression of key molecules in tumor cells and the host immune system regulated directly or indirectly by epigenetic regulation can affect the identification of immune system or damage the activity of immune system. Thus epigenetic therapy combined with the blockade of immune checkpoints therapy may make a breakthrough in cancer therapy.

Epigenetics; Immunomodulatory therapy; Immune checkpoint blockade; Tumor

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.04.001

郭明洲，教授，研究员，博士研究生导师。E-mail:mzguo@hotmail.com

R735

A

1006-5709(2017)04-0361-04

2016-06-20