癌/睾丸相关抗原作为肿瘤免疫治疗靶点的研究进展

崔兆磊 陈燕

作者单位：350014 福建 福建省肿瘤医院/福建医科大学附属肿瘤医院检验科，生物化学与分子生物学研究室

肿瘤免疫治疗已成为继手术、化疗和放疗之后的第四种有效治疗肿瘤的重要方法。相对于传统的肿瘤治疗方法，肿瘤免疫治疗具有副作用小、治疗效果明显等诸多优势，同时可提高传统治疗的疗效及减轻不良反应［1］。近年来，通过激活抗原提呈细胞、效应T细胞，清除免疫抑制细胞，以及肿瘤疫苗和过继细胞治疗等免疫治疗方法有效提高了机体免疫系统对肿瘤细胞的杀伤能力和控制肿瘤免疫逃逸，成为肿瘤综合治疗的重要措施之一。其中以癌/睾丸相关抗原（cancer/testis antigen，CTA）作为分子靶点的肿瘤免疫治疗取得了较大进展，尤其是基于CTA的肿瘤疫苗和过继细胞治疗的临床试验研究。本文将重点介绍当前以CTA作为分子靶点免疫治疗及CTA在肿瘤疫苗、过继性T细胞治疗中的临床应用进展。

1 CTA概述

CTA最早在1991年由van der Bruggen等克隆成功［2］，随后又相继发现了 BAGE［3］和GAGE［4］。1995年，Sahin U团队通过重组cDNA表达文库（SEREX）血清学分析，改进了CTA的鉴定，用自体患者血清筛选从肿瘤cDNA衍生的噬菌体展示文库［5］。这项技术有助于多种肿瘤抗原的发现，包括迄今较成功的肿瘤免疫治疗靶点——NY-ESO-1［6］。随后，为了体现这类肿瘤相关抗原的表达特异性，CHEN等引入了“癌/睾丸抗原”术语，即CTA［7］。目前CTA 数据库（http://www.cta.lncc.br/index.php）已收录超过200种基因，且数目还在不断增加。CTA的主要特征包括以下方面：⑴在正常组织中主要表达于睾丸组织的生殖细胞中，一般不在其他正常组织表达；⑵在大量不同组织类型的恶性肿瘤细胞中表达；⑶大部分是多基因家族的成员；⑷大部分位于X染色体上；⑸在肿瘤患者中有抗原性免疫反应。但也发现一些CTA基因不完全具有上述特性［8］。

HOFMANN等［9］提出了一种可反映差异表达谱的CTA分类方法，该方法将CTA分为以下3种：⑴睾丸限制性（仅在睾丸中表达）；⑵睾丸脑限制性（在睾丸和中枢神经系统中表达）；⑶睾丸选择性（在睾丸和不超过两个的其他组织中表达，在其他组织中的表达水平低于睾丸表达水平）。然而，并非所有的CTA都严格在正常的雄性生殖细胞中表达。此外，根据CTA编码基因的染色体位置，可分为两个亚类［10］。一类是染色体X编码的CTA，通常具有高度生殖细胞特异性和免疫原性。CTA占X染色体编码序列的10%以上，而且在灵长类进化过程中，CTA基因的选择多样性较强，导致CT抗原家族产生多个成员（MAGE、GAGE、SSX、CT45等）［11］。另一种 CTA 亚类主要由位于常染色体上的单基因（BAGE、HAGE、SP17等）编码蛋白质组成，这些CTA通常在雄性生殖细胞减数分裂和减数分裂后阶段表达，在肿瘤中的表达频率一般较低［12］。

2 CTA在肿瘤发生发展中的作用

目前研究发现CTA表达与肿瘤进展关系密切，MAGEC2、GAGE、XAGE1、CAGE和CT45A1 等 CTA 分子已被证实与肿瘤的发生发展密切相关，尤其可能在高度复杂的转移过程中起直接作用［13-16］。

上皮-间充质转化（EMT）在肿瘤的转移进展中具有重要作用，目前越来越多的研究也表明CTA可诱导EMT和肿瘤干细胞样细胞（CSCs）形成，而这些细胞具有引发肿瘤和自我更新的特性［17-18］。YANG等［19］报道SSX、CAGE、MAGE-D4B、MAGE-C2、CTA10、piwil2以及CT45A1等致癌性CTA可触发EMT发生，导致肿瘤发生和转移。同样，SSX、CAGE和CT45A1也已显示出调节中枢EMT蛋白（即β-连环蛋白、SNAIL和TWIST）的功能，且可能促进向转移表型转变［10］。与黑色素细胞分化抗原（MART和GP100）在EMT过程中下调不同，CTA抗原在EMT过程中上调或不变［20］。与上述研究发现原发肿瘤转移灶中CTA表达增强一致，提示CTA可能是阻断转移进展或靶向癌细胞转移的首选抗原。

3 CTA与肿瘤免疫治疗

肿瘤免疫治疗的目标是通过克服耐受性和增加肿瘤反应性T细胞的数量逆转肿瘤细胞免疫逃逸。该过程可以通过增强对肿瘤抗原的现有免疫反应实现，而CTA的免疫原性和肿瘤特异性使之成为肿瘤免疫治疗的优先目标［21］。目前主要采用两种CTA进行特异性免疫治疗：肿瘤疫苗接种和嵌合T细胞受体的过继性T细胞治疗。接种疫苗是通过树突状细胞上的免疫原性肽/蛋白或与佐剂结合，以刺激患者对肿瘤表达CTA的固有免疫反应［22］。肿瘤治疗性疫苗是一种主动免疫疗法，目的是延缓或减少肿瘤生长［23］。目前已将CTA疫苗，尤其是MAGE-A和NY-ESO-1作为治疗性肿瘤疫苗的成分进行测试［24-25］。CTA疫苗通常耐受性良好，较易获得免疫应答。也有大量肿瘤疫苗接种试验正在评估CTA的治疗效果，如已有35项关于NY-ESO-1的开放性临床研究（http://www.clinicaltrials.gov）。然而，不同CTA的免疫原性及其在异质肿瘤细胞群中的分布具有显著差异。而有效的CTA免疫疗法应包括以下步骤［26］：⑴确定在CSC及其无限增殖后代中表达（而非在正常干细胞中表达）的高免疫原性CTAs的最佳组；⑵选择用于刺激免疫反应（针对所选抗原发生的免疫反应）的最佳治疗方案（肽或全长蛋白质疫苗，有/没有佐剂、组合药物和其他）；⑶选择能提供最大安全性和耐受性的治疗方案。尽管针对突变抗原的个体化肿瘤疫苗备受关注，但是多价CTA疫苗可能存在一些优势。若使用共同抗原（如致癌CTA）作为疫苗靶点，则不需要进行繁琐和耗时的基因组测序鉴定患者特异性抗原和抗原合成。因此，可以在诊断后早期使用多价CTA疫苗，在治疗前预防肿瘤进一步发展。此外，CTA也可能是具有低体细胞突变发生率癌种的优选靶标［27］。

CTA也是过继性免疫治疗的常用靶点，可将CTA表位的重组T细胞受体插入患者T细胞中，随后将其扩增并转移回患者［23］。而在疫苗接种和过继转移方案中靶向CTA可降低逃逸变异体的生长风险。一项临床研究显示，黑色素瘤患者予清髓性淋巴消耗方案后进行体外扩增浸润性T细胞，结果可在超过50%的转移性黑色素瘤患者中诱导肿瘤消退，且实现持久的完全应答［28］。目前有研究者已经开发了针对MAGEA4、NY-ESO-1和SSX2抗原决定位的T细胞受体，正在评估其临床功能［19］。初步结果表明，CTA指导的T细胞治疗方案能带来一定的临床应答率，如55%和61%的NY-ESO-1阳性黑色素瘤和滑膜肉瘤患者接受NY-ESO-1特异性T细胞受体转导自体T细胞后显示出临床应答，且未引起任何细胞毒性［29］。

3.1 CTA与黑色素瘤免疫治疗

MAGE-A3和NY-ESO-1是在黑色素瘤相关临床试验中最有前景的靶点，源自这两种抗原的肽疫苗可诱导免疫反应，使部分患者肿瘤消退，且与接种MAGE-A3疫苗的患者相比，接种NY-ESO-1疫苗的黑色素患者免疫应答更常见［30-31］。在转移性黑色素瘤患者的临床试验中，采用针对NY-ESO-1的T细胞受体转导的自体移植T细胞，在约半数表达NY-ESO-1的黑色素瘤患者中检测到了客观的临床反应［29］。值得注意的是，该研究中11例黑色素瘤患者中有2例1年后表现为完全消退。随后，在更大的患者群体中证实了前期研究结果，并建议以经T细胞受体（抗HLA-A*0201-限制性NY-ESO-1表位）转导自体T细胞的过继转移治疗作为对其他策略无反应黑色素瘤患者的治疗方案［32］。另一项临床试验发现，NY-ESO-1蛋白与Montanide（抗原佐剂）联合或不联合Resiquimod均可在80%以上的黑色素瘤患者中触发抗体和CD4+T细胞反应，但CD8+T细胞反应并不强烈，提示佐剂不足以促进NY-ESO-1特异性CD8+T细胞反应［33］。KARBACH等［34］用NY-ESO-1肽和不完全Freund佐剂与合成pG7909寡脱氧核苷酸混合进行疫苗接种，在64.3%（9/14）的黑色素瘤患者中诱导了可持续的抗原特异性CD8+T细胞应答。在一项关于转移性黑色素瘤患者树突状细胞疫苗的Ⅱ期试验中，经黑色素瘤相关合成肽（gp100、酪氨酸酶、MAGE-A2、MAGE-A3和MART-1或MAGE-A1）组合修饰的树突状细胞皮下给药后，患者体内被诱导免疫反应，且后期总体存活率改善［35］。另一项研究显示，在一些黑色素瘤患者中，用包含编码抗原肽MAGE-3168-176和MAGE-1161-169的微小基因重组病毒反复接种后，出现了肿瘤消退和细胞毒T淋巴细胞（cytolytic T lymphocyte，CTL）反应［36］。DOS SANTOS 等［37］研究发现，阻断CTLA4与疫苗接种可以触发CD8+T细胞功能和记忆。

3.2 CTA与乳腺癌免疫治疗

越来越多的证据表明乳腺癌具有免疫原性。T细胞反应，尤其是通过CD8+CTL介导的反应被认为是乳腺癌靶向CTAs免疫反应的最重要因素，同时基于天然存在的HLA-CTA肽库的治疗性疫苗可能对肿瘤根除和乳腺癌患者生存率有明显影响［38］。目前以CTAG1研究最多。CTAG1抗原肽可由几种HLA分子呈递，包括 HLA-A2、HLA-A31、HLA-B7、HLA-B35、HLA-B51、HLA-Cw3和HLA-Cw6，而这些也是健康人群中常见的HLA等位基因［39］。MAGEA10也是一种被广泛研究的CTA，其肽由HLA-A2和HLA-B53呈递［40］。BAGE1也被报道在超过10%的乳腺组织中表达。JANOSKY等［41］进行的一项临床试验显示，2例转移性乳腺癌用MAGE特异性T细胞原位接种后，出现了超过2年的持续免疫应答。另一项Ⅰ期临床试验显示，9例转移性和晚期乳腺癌患者联合使用5种CTA肽疫苗（CDCA1、URLC10、KIF20A、DEDPC1和MPPHA），结果44%的患者注射部位诱导局部免疫反应，在完成至少2个治疗周期的78%和60%的患者中，细胞毒性T细胞系统性增加，且显示了明显的肿瘤消退［42］。目前，也有正在进行的临床试验基于MAGE-A或NY-ESO-1疫苗用于原发性或转移性乳腺癌患者免疫治疗［38］，结果值得期待。

3.3 CTA与肺癌免疫治疗

大多数以CTA为靶点的临床免疫治疗试验主要集中于靶向MAGE-A3和NY-ESO-1［43］。目前肺癌CTA相关的临床试验主要使用MAGE-A3重组肿瘤疫苗作为术后佐剂。如MAGE-A3编码HLA-A1上的抗原肽，入组的肺癌患者必须同时具有HLA-A1等位基因和MAGE-A3阳性原发肿瘤［44］。在一项Ⅱ期临床随机试验中，182例术后MAGE-A3阳性的ⅠB期和Ⅱ期非小细胞肺癌患者接受了MAGE-A3 ASCI或安慰剂肌肉注射，以3周为间隔，肌注5次，随后以3个月为间隔肌注8次，中位随访时间为28个月，在主要终点时DFS和OS差异并不明显，疫苗组和安慰剂组的复发率分别为30.6%和43.3%［45］。在另一项随机、双盲、安慰剂对照的Ⅲ期研究中，使用MAGE-A3作为疫苗靶点进行全面调查，研究对象为2 272例非小细胞肺癌患者。所有患者均肌肉注射重组MAGE-A3-流感蛋白D融合蛋白和免疫刺激剂AS15，27个月内共肌肉注射13次，前5年每6个月随访1次，之后每年随访，持续10年。这项正在进行的临床试验以无疾病间隔时间为主要终点，次要终点为MAGE-3A基因治疗的预测效益得到验证的时间，其研究结果值得期待。

尽管MAGE-A3显示出高度癌细胞特异性，但已有2项研究报道了MAGE-A3指导的T细胞疗法的严重毒性。在一项试验中，2例肺癌患者因严重的脑损伤死亡，这显然是由于T细胞受体转导的PBMC与MAGE-A12的一个高度相似的表位发生了交叉反应，而该表位在正常脑组织中表达［46］。类似地，2例肺癌患者使用经修饰的MAGE-A3 T细胞受体转导的自体PBMC治疗后出现心脏骤停，该受体也明显与心脏蛋白titin的表位发生交叉反应［47-48］。这些不良事件可归因于缺乏T细胞受体特异性，同时也强调了对绝对靶标特异性的需求。

目前，正在进行的一项随机、双盲Ⅲ期临床试验试图在非小细胞肺癌患者中使用抗原特异性肿瘤免疫疗法作为辅助治疗，根据研究设计，该研究中手术切除且表达阳性MAGE-A3的非小细胞肺癌患者需进行13次肌肉注射recMAGE-A3+AS15，以安慰剂为对照［49］。也有一些临床试验针对肺癌经NY-ESO-1 CTA免疫治疗，其中LUDWIG研究所已经发起了几项研究，集中于将NY-ESO-1作为各种组织学类型肿瘤的抗原免疫疗法，其中包括肺癌［50-51］。

3.4 CTA与食管癌免疫治疗

由于 MAGE-A、NY-ESO-1、LAGE-1、TTK 在组织中的表达特点及其在食管癌中高表达，因此目前关于CTA与食管癌免疫治疗着重于研发食管癌疫苗和针对MAGE-A的过继性T细胞转移疗法［52］。KAGEYAMA等［53］纳入晚期或难治性食管癌25例，均为NY-ESO-1表达阳性，将NY-ESO-1与一种新型肿瘤疫苗抗原呈递系统蛋白胆固醇支链淀粉（CHP）结合后，其中13例和12例患者反复接种100 μg或200μg与CHP结合的NY-ESO-1蛋白，结果发现200 μg剂量在诱导免疫反应方面更有效，也更能获益，无进展生存期平均为11周。IINUMA等［54］对11例不可切除食管鳞状细胞癌（伴有HLA-A*2402）患者进行了多表位肽疫苗联合放化疗的Ⅰ期临床研究，选择了包括TTK在内的5种肽疫苗攻克免疫逃逸机制，在第8次疫苗接种后，有6例患者出现完全应答（CR），继续接种疫苗的4例CR患者获得了超过2年的长期持续CR。

在过继性T细胞转移的Ⅰ期剂量递增研究中，Shinichi Kageyama团队将TCR基因转移至T细胞后，将T细胞回输至表达MAGE-A4的复发性食管癌患者，然后患者连续接种MAGE-A4肽疫苗，结果显示，7例患者在治疗后2个月内出现肿瘤进展，3例基线时肿瘤病变最轻的患者存活超过27个月［55］。LU等［56］评估了过继性CD4+T细胞疗法的安全性和有效性，用MHC-II限制和HLA-DPB1*0401限制的TCR识别MAGE-A3；在经最大剂量TCR转导的CD4+T细胞治疗的食管癌患者中观察到4个月的客观部分反应。一项临床试验中，9例肿瘤患者（包括1例食管癌患者）接受靶向HLA-A2限制性MAGE-A3的自体TCR工程化T细胞治疗，获得令人鼓舞的结果（NCT01273181）［46］。一项开放的 ATTACK-OG Ⅱ期试验（NCT01795976）评估表达NY-ESO-1食管癌患者的自体T细胞ACT，该T细胞经基因修饰以靶向NY-ESO-1。在该试验中，患者先接受环磷酰胺预处理化疗，然后接受氟达拉滨化疗，再将制备的NY-ESO-1基因修饰的T细胞转染至同一患者体内。另一项Ⅰ期研究（NCT02869217）也开始评估 TBI-1301（NY-ESO-1特异性TCR基因转导的自体T细胞）在表达NYESO-1实体瘤（包括食管癌）患者中的安全性和有效性［57］。

3.5 CTA与卵巢癌免疫治疗

迄今为止，已经在卵巢癌患者中进行了一些针对NY-ESO-1的临床试验，该抗原能在高比例的NY-ESO-1表达患者中诱导细胞和体液免疫反应［58］。ODUNSI等［59］报道，在卵巢癌患者中，具有双重HLAⅠ型和Ⅱ型特异性的NY-ESO-1 157-170能引起Ab、HLADP4限制性的CD4+T细胞应答以及HLA-A2和A24限制性CD8+T细胞应答。之后的研究报道了令人振奋的结果，即地西他滨联合NY-ESO-1疫苗能使复发性卵巢上皮性癌患者获得疾病稳定或部分临床反应［60］。地西他滨可能通过促进CTA启动子低甲基化和免疫增强对NY-ESO-1疫苗的反应［61］。此外，有两项研究已经证实了Sp17疫苗在小鼠卵巢癌模型中的不同配制方案：一种疫苗是CpG调节的Sp17，它能抑制肿瘤生长并延长接种小鼠的OS［62］；另一种疫苗是基于纳米颗粒的hSp 17111-142肽，它能诱导混合Th1/Th2反应，并随后刺激IgG1和IgG2a的B细胞产生，这种疫苗显示了提高抗体免疫原性和强交叉反应性的优势［63］。

3.6 CTA与其他肿瘤免疫治疗

在肾细胞癌研究中，地西他滨治疗已被证明能诱导长达60 d的CTAG1A表达，从而产生一种功能性蛋白质，该蛋白质可被HLA-A2限制性CTAG1A特异性CTLs有效识别，这一发现支持将CTAs作为肾细胞癌的治疗靶点［64］。在一项转移性结直肠癌患者的Ⅱ期临床试验中，将人工MAGE-A4肽与OK432和Montanide ISA-51联合作为免疫治疗靶点进行了试验［65］。在CTA-PLAC1的免疫反应方面，有研究在9例结直肠癌患者中用PLAC1肽脉冲的T细胞成功触发6例患者的T细胞释放IFN-γ，而在PLAC1阴性的患者中未观察到IFN-γ释放［66］。此外，目前多项关于CTA用于肿瘤免疫治疗的临床试验正在进行中，包括血液恶性肿瘤（NCT02291848、NCT02475707、NCT02494167和NCT02203903）、神经肿瘤（NCT03652545）、横纹肌肉瘤（NCT02239861）、胰腺癌（NCT03192462）、复发性AML、难治性骨髓增生异常综合征和转移性葡萄膜黑色素瘤（NCT02743611）等。

4 小结

目前，多种致癌CTA已表现出在肿瘤发生发展中发挥重要作用，因此靶向这些致癌CTA可能有助于控制肿瘤发展。例如，靶向增强癌细胞生长和（或）存活的CTA可降低致瘤潜能，而靶向促进EMT的CTA则可以降低转移风险。因此，致癌性被认为是选择CTA用于免疫治疗的重要标准，同时为了鉴定更多致癌性CTA靶点，由癌细胞亚群表达的CTA应将CTA的功能表征作为高度优先。

此外，使用免疫检查点抑制剂攻克肿瘤患者免疫耐受的最新进展也为免疫靶向治疗作为人类肿瘤常规治疗的补充方案奠定了基础。常规疗法和免疫疗法的协同效应，提示应重新思考当前的临床策略，既要考虑所选择的化疗药物，也要考虑所选择的免疫疗法。而靶向致癌性CTA同样是一种有前景的治疗手段，可与常规细胞毒性疗法或新型免疫疗法（如检查点阻断或过继转移）协同结合，但是如何提高抗癌CTA免疫疗法的效能和安全性仍需深入研究。