肿瘤免疫治疗的临床研究进展

王虹伊 陆军

兰州军区总医院肿瘤中心放疗病区（兰州735000）

免疫系统在调节肿瘤生长过程中起重要作用。某些类型的炎症反应可以促进肿瘤生长，而肿瘤特异的适应性免疫应答可以潜在地控制肿瘤生长。恶性肿瘤有逃避免疫系统并且增殖和转移的能力。免疫治疗的目标是提高组织适应性免疫反应的特异性和长期记忆，以实现持久的肿瘤消退和可能的治愈。目前已经研究出了很多免疫治疗的方法，包括外源性细胞因子或治疗性疫苗的应用以增加肿瘤特异性T细胞的频率、肿瘤特异性免疫效应细胞的过继转移，以及最近应用各种免疫检查点抑制剂和共刺激激动剂受体以克服肿瘤诱导的免疫抑制机制，这些方法因为治疗效果明显而取得了成功，使肿瘤免疫治疗临床研究迈上了新的台阶，增加了研究者开发更有效的免疫治疗策略的信心。本文详细讨论肿瘤免疫治疗目前的研究进展。

1 肿瘤免疫治疗的合理性

长期以来人们一直认为，免疫系统和恶性细胞通常共存于动态平衡状态，并且生长的肿瘤与免疫系统之间的复杂相互作用可能决定疾病的过程［1］。肿瘤必须发展其增殖和转移的能力来逃避免疫系统。目前免疫监测研究理论表明，免疫系统能够主动消除异常细胞，预防体内癌变，而免疫功能受损或抑制的患者却增加了发生癌症的风险［2］。

2 肿瘤免疫治疗的目的

肿瘤免疫治疗的目的是增强组织适应性免疫反应的特异性和长期记忆，用以提高或恢复免疫系统的能力，通过克服肿瘤逃避机制和抑制免疫反应，去检测和破坏癌细胞［1］，以实现持久的肿瘤消退和可能的治愈。适应性免疫反应的标志是特异性和长期记忆，当它存在时可以导致持久的免疫反应。

3 免疫治疗的策略

3.1 细胞因子细胞因子几十年来一直用作癌症免疫治疗，其具有多种多样的生物活性，大多数细胞因子被认为是特定细胞表面受体的配体，而另一些是转录因子［3］。细胞因子一般通过以下两种机制之一起作用：通过发挥直接的抗肿瘤作用或间接增强抗肿瘤免疫应答。如肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白介素6（IL-6）可以直接影响肿瘤细胞的生长和存活。IL-2和干扰素α（IFN-α）促进T细胞和自然杀伤（NK）细胞的生长和活化，而粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）作用于抗原递呈细胞（APC），以增加抗原加工和表达作为共刺激细胞因子的产生。如IL-2被美国食品和药物管理局（FDA）批准用于治疗转移性黑色素瘤［4］和转移性肾细胞癌，并且IFN-α被批准用于治疗恶性黑素瘤以及各种类型的白血病和淋巴瘤。

3.2 疫苗接种治疗性癌症疫苗为患者的免疫系统提供肿瘤抗原，但是已有抗原表达的肿瘤患者存在一定程度的免疫耐受性，因此需要使用各种策略来帮助疫苗通过抗原的选择和修饰［5］。无论疫苗是否包含整个肿瘤细胞、肿瘤抗原或肽形式的抗原，治疗性癌症疫苗已被证明是更具挑战性的［6］。抗肿瘤疫苗是利用含有肿瘤特异性抗原或肿瘤相关抗原和肿瘤细胞等诱发患者自身特异性免疫应答，克服免疫抑制状态来抑制肿瘤生长的主动免疫治疗方法［7］。

3.2.1 全细胞疫苗基于细胞的疫苗允许宿主产生针对各种肿瘤相关抗原的免疫应答，因此导致更多样化的免疫应答，如果一种抗原对另一种抗原的免疫耐受性更强，这是有益的［8］。比如GVAX，一种基因型肿瘤细胞疫苗，其中遗传修饰以表达GM-CSF的癌细胞吸引并激活DC。GVAX涉及同种异体细胞系的免疫，这可能不是产生针对患者肿瘤表达抗原免疫应答的最佳方式。然而，使用改良的自体细胞在逻辑上更具挑战性，正在进行的研究正在探索这种可能性。还在进一步积极地研究肿瘤细胞基因修饰、肿瘤细胞与抗原呈递细胞的融合，并使用各种免疫佐剂，以提高其打破耐受的能力［3，9］。

3.2.2 用蛋白质抗原或肽接种疫苗使用源自肿瘤相关抗原的完整肽进行免疫有可能通过绕过抗原加工来克服免疫耐受性，这样的肽可以直接结合到DCs上的主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）分子，从而为T细胞提供了一个强大的激活信号［10］。虽然肽容易合成并且相对安全，但是用游离肽免疫的初步临床试验证明了其功效是有限的［11］。肽疫苗可能需要与克服免疫耐受的其他方法结合使用，超过传统免疫佐剂的使用。

3.2.3 用抗原脉冲DCs接种疫苗DCs是免疫应答关键的发起者和监管者，表达许多模式识别受体，包括凝集素、Toll样受体（TLR）等，通过它们可以感测微生物和组织损伤（癌症）。DC疫苗可以通过各种策略被用作抗癌治疗剂，如体内DCs捕获的非靶向肽/蛋白质和基于核酸的疫苗；由直接与抗DC抗体偶联的抗原组成的疫苗；或由负荷肿瘤抗原离体产生的DC组成的疫苗［5］。DC也参与复杂的疫苗制剂如GVAX［12］。事实上，晚期黑色素瘤患者治疗证实，通过用装载患者特异性肽的DCs接种，来增强天然存在的新抗原特异性免疫力［5］。另一个概念是基于在标准CTX/RT或溶瘤病毒（即优先感染和杀死癌细胞的病毒）释放抗原的内源性接种。然而这需要有效的抗原呈递来产生治疗性T细胞免疫［12］。临床实验证明通过用装载患者特异性肽的DCs接种，可以增强天然存在的新抗原特异性免疫力。

3.3 免疫效应器的过继转移（adoptive transfer）过继转移作为免疫治疗策略的潜在优点是免疫应答器（如抗体和T细胞）可以大量离体产生，避免了体内抗原呈递和免疫效应物增殖的需要。

3.3.1 肿瘤特异性单克隆抗体单克隆抗体（mAb）代表着成功的癌症治疗方案。针对人类表皮生长因子受体2的HER2（曲妥珠单抗），CD20（利妥昔单抗）和血管内皮生长因子VEGF（贝伐珠单抗）均取得较好疗效，其他多种mAb已获FDA批准用于治疗各种实体瘤和血液恶性肿瘤［13］。除了修饰肿瘤细胞信号级联或肿瘤-基质相互作用之外，mAb还可以通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒性，吞噬作用和补体依赖性细胞毒性介导抗肿瘤活性。mAb诱导的肿瘤细胞裂解可通过DCs产生适应性免疫应答，增强肿瘤抗原的摄取和交叉呈递［14］。目前的研究正在探索修改其结构以增强与免疫效应细胞（包括NK和DCs）的相互作用的方法。

3.3.2 过继性T细胞转移（ACT）过继性T细胞转移是从肿瘤患者体内除去淋巴细胞，离体扩增它们存在的各种生长因子，并且重新输注到患者体内。通过不同技术手段，使T细胞对肿瘤细胞产生特异性的识别、结合和杀伤作用［15］。为了增强T细胞活化，一般采用和IL-2共同输注。最近，工程化表达嵌合抗原受体（CAR）的T细胞过继转移治疗取得巨大成功。美国FDA最近授予CAR-T疗法“突破性疗法”称号。CAR是由与T细胞受体（TCR）信号结构域融合的抗体衍生的互补决定区（CDR）组成的嵌合单链构建体。CAR基因转移到自体T细胞，使T细胞在与其抗原接触时在体内被激活和增殖，导致肿瘤负荷和免疫记忆的发展朝向该特定靶抗原裂解［14］。CAR治疗与由大量活化的T细胞产生的细胞因子风暴毒性显著相关，目标抗原表达的丧失可导致抗性的发展。CAR的另一个挑战是可以靶向表达甚至低浓度靶抗原的正常细胞。目前研究者正致力于开发基于ACT的非血液肿瘤免疫治疗方法［16］。

3.4 免疫调节治疗目前鉴定了很多肿瘤微环境中有助于局部免疫抑制的细胞群体。骨髓源性抑制细胞（MDSCs）对T细胞具有深远的抑制作用。MDSC还可以激活调节性T细胞（Tregs），并通过多种机制抑制效应T细胞的功能［17］。在肿瘤部位或外周血中存在MDSCs和Treg已被证明与几种类型的癌症中的不良预后相关。由肿瘤生成的其他物质，包括IL-10和VEGF，可阻断骨髓DC的分化，并导致未成熟DCs的累积，使T细胞无应答［18］。

3.4.1 增强T细胞活化目前已经研究了包括IL-2、IL-7、IL-12和IL-15作为单一药剂或组合疫苗方法。虽然它们各自具有复杂的作用，但通常是以刺激T细胞的活化为主。免疫原性T细胞活化也取决于接受来自DCs的共刺激信号，其将导致T细胞活化和增殖。临床评估能够传递共刺激信号的 mAb包括 CD40、OX40（CD134）、4-1BB（CD137）和GITR（CD357）［19］。最近研究表明，在头颈部鳞癌发展驱动的免疫逃避中，T辅助细胞和T调节细胞发挥了重要作用［20］。

3.4.2 免疫检查点封锁（immune checking point blocked，ICB）免疫检查点严格调节T细胞反应的程度，对避免自身免疫是至关重要的。ICB可以通过消除阻断T细胞功能的负面信号来释放天然存在的T细胞的功能［21］。在检查点调节中起重要作用的分子包括T细胞表面分子细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4），程序性死亡-1（PD-1），T细胞免疫球蛋白和含粘蛋白结构域的蛋白3（Tim-3）以及淋巴细胞活化基因-3（LAG-3）。它们具有仔细调控CTL扩增和功能，以保持感染之间微妙的平衡，消除感染细胞，保护组织稳态和预防自身免疫攻击［22］。最近开发的PD1通路抑制剂对某些肿瘤治疗具有革命性的作用［23］。CTLA-4阻滞剂治疗恶性黑色素瘤患者的全部外显子序列显示了突变负荷与临床疗效程度之间的关系［24］，然而在其他黑素瘤组中，复发性新抗原肽序列高于没有发现预测应答者群体［25］。由于T细胞未被消除或耐受，所以它们可被免疫系统识别为与病毒抗原或器官移植类似的外来抗原。这些概念早已提出，但最近才被验证［26］，这得益于大规模的并行测序。

3.4.3 原位免疫一个多世纪前，William Coley博士注射了一些TLR激动剂进入肿瘤并观察全身抗肿瘤反应［27］。同样，放射治疗可以产生能够消除辐射领域以外的部位的远处疾病的免疫应答（腹腔作用）［28］。联合治疗来改变肿瘤微环境中的各个方面以确保原位免疫有效是很有必要的。理想的方法是包括诱导免疫原性肿瘤细胞死亡，增强抗原摄取和呈递，促进T细胞活化并维持T细胞应答的疗法［29］。

4 免疫治疗未来的方法

几十年来，由于人们对免疫系统的认识不足以及癌症疫苗令人失望的临床试验，导致一些肿瘤学家和癌症研究人员将肿瘤免疫治疗视为“失败的假设”。但是现在没有人会去争辩癌症的靶向治疗，mAb的临床价值也是不可否认的。ICB和mAb不直接靶向癌症，而是改变免疫应答，同样具有明确的临床疗效。CAR-T细胞疗法在选择性癌症类型中非常有效，并且将在癌症免疫治疗中发挥重要作用。随着肿瘤免疫学基本原理的完善，我们清楚地认识到，治愈癌症可能不是一个短时期能够完成的目标。未来的免疫治疗将基于旨在增强和调节抗癌免疫力的干预措施，周期免疫反应的质量是治疗成功的关键因素。由于肿瘤和炎症密切相关，最终所有患者将直接或通过针对炎症的干预治疗。哪个疫苗平台在启动和增强患者的T细胞方面最有效也是下一个研究的前沿。

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