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珍藏版：肿瘤免疫疗法综述

2021

12/23

生物世界

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肿瘤免疫治疗是继手术、放疗、化疗等传统治疗方法后快速发展的新一代肿瘤治疗方法，具有巨大的临床应用前景。

来源 | 医药速览

肿瘤免疫治疗是继手术、放疗、化疗等传统治疗方法后快速发展的新一代肿瘤治疗方法，具有巨大的临床应用前景。本文重点介绍免疫检查点抑制剂、过继性细胞治疗、肿瘤疫苗等已应用至临床的常见肿瘤免疫治疗方法，揭示淋巴细胞调节在现代肿瘤免疫治疗中的重要作用，以期为肿瘤免疫治疗新靶点和新药物的研发提供参考。

关键词：肿瘤免疫治疗；免疫检查点抑制剂；过继性细胞治疗；肿瘤疫苗

图源：http://www.pathreport.org/single-post/2015/05/10/What-is-Cancer-Immunotherapy

机体具有完善精密的免疫调节和免疫监视功能，当肿瘤细胞侵袭时，免疫系统可以识别肿瘤细胞表面的肿瘤特异性抗原（Tumour-associated antigens, TAAs），激活特异性体液免疫应答和细胞免疫应答，清除入侵的肿瘤细胞；同时，肿瘤细胞也能够通过多种途径负向调节机体免疫应答，逃逸机体免疫监管。

肿瘤免疫治疗是指外源干预机体免疫系统，重新启动并维持“肿瘤-免疫”循环，恢复、提高机体的抗肿瘤免疫反应，加强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力，从而达到控制甚至特异性清除肿瘤的治疗效果。与手术、放疗和化疗等传统的治疗手段相比，肿瘤免疫治疗具有特异性强，副作用小的优点，目前，已应用在临床上的肿瘤免疫治疗方法主要包括免疫检查点抑制剂治疗、过继性细胞免疫治疗、癌症疫苗及一些新兴免疫治疗方法等。（????看Nature Vedio理解肿瘤免疫疗法原理）

▉ 1. 免疫检查点抑制剂治疗

免疫系统中，负向调控T淋巴细胞激活的因子称为免疫检查点分子，免疫检查点分子在限制机体免疫系统过度激活、维持机体免疫稳态过程中发挥重要作用。细胞毒性T淋巴细胞抗原4（Cytotoxic T lymphocyte antigen 4, CTLA4）和程序性细胞死亡1（Programmed cell death 1, PD-1）是最受关注且最有效的T细胞免疫检查点分子（图1）。

图1 CTLA4和PD1参与T淋巴细胞调节 T细胞活化的初始信号是TCR分子识别并结合MHC分子递呈的抗原，同时在共刺激信号（B7-1和B7-2）的作用下活化、增殖。在淋巴组织内，随着T细胞的活化和增殖，转移至膜表面的CTLA4分子增加，B7结合CTLA4产生的抑制信号逐渐占主导地位，以防止免疫应答过强而造成免疫损伤；在外周组织内的T淋巴细胞中PD1表达量逐渐上升，与其配体 PDL1/L2结合，诱发T细胞耗竭，维持免疫机体免疫耐受。

CTLA4分子通常表达于CD4+和CD8+ T细胞表面，能够与抗原递呈细胞（Antigen presenting cells, APCs）上的B7配体高亲和力结合，产生抑制T细胞活化的信号，减少细胞因子产生，降低机体抗肿瘤免疫反应。

使用CTLA4分子抑制剂或CTLA4单克隆抗体可以解除CTLA4对T细胞的抑制作用，提高T淋巴细胞对肿瘤TAAs应答水平，增强机体免疫细胞的抗肿瘤效应（图2）。

图2 CTLA4单克隆抗体介导的免疫治疗使用CTLA4单克隆抗体阻断调节性T细胞表面CTLA4分子与Fc间的共刺激信号，可诱发调节性T细胞死亡；此外，CTLA4单克隆抗体还可以在T细胞活化时阻断CTLA4分子与B7之间的结合，提高T细胞参与的免疫应答。

PD-1在T淋巴细胞激活或扩增期间表达，可以与肿瘤细胞或其他免疫细胞上的PD-L1、巨噬细胞和树突状细胞上的PD-L2结合，抑制细胞内信号传导，降低效应T淋巴细胞活性，诱导T淋巴细胞凋亡，负向调控机体抗肿瘤免疫反应，最终使肿瘤细胞发生免疫逃逸。

使用PD-1或者其配体PD-L1、PD-L2单克隆抗体选择性阻断肿瘤细胞与T细胞之间PD-1与配体结合，可以恢复机体抗肿瘤免疫力，同时增强细胞毒性T细胞参与的溶瘤作用，达到消除肿瘤的效果（图3）。

图3 PD-1/PD-L介导的免疫治疗使用PD1或PDL特异性单克隆抗体阻断PD1与PDL1/2之间的结合，增强细胞毒性T细胞参与的溶瘤作用。

多种免疫检查点抑制剂药物已被批准上市用于临床肿瘤的免疫治疗，包括 CTLA-4单克隆抗体Ipilimumab，PD-1单克隆抗体Nivolumab、Pembrolizumab，PD-L1单克隆抗体Atezolizumab、Avelumab等。CTLA4和PD-1在机体免疫系统中发挥生物学效应的部位和时间各不相同，两者在功能上相互补充，确保T淋巴细胞反应有效保护机体免受肿瘤细胞侵害的同时保持适当水平自我耐受。

但是，使用免疫检查点抑制剂可以放大免疫效应，扰乱机体正常的免疫耐受能力。临床应用中， T淋巴细胞前体细胞的丧失、过度活化的记忆T细胞积累是免疫检查点抑制剂治疗副作用的共同特点，过度活化的T淋巴细胞入侵胃肠道、肺等器官，引起机体正常细胞的免疫病理损伤。

使用CTLA4单克隆抗体治疗的副作用主要表现为胃肠道损伤和大脑内神经系统损伤；而使用PD1或其配体单克隆抗体治疗的患者发生甲状腺功能减退、肝毒性和肺炎的风险更高。为了更完善的应对临床应用中使用免疫检查点抑制剂引起的副作用，通过修饰单克隆抗体、使用新型抗体转运载体，或筛选识别免疫检查点治疗引起的器官特异性毒性的预测性生物标志物，以达到减弱或及时应对临床治疗过程中的不良反应。

▉ 2. 过继性细胞免疫治疗

过继性细胞免疫治疗方法属于被动性肿瘤免疫治疗，将来源于患者瘤体内的免疫细胞体外改造、激活、扩增后，再重新输回患者体内，以达到清除肿瘤的目的。肿瘤浸润性淋巴细胞（Tumour-infiltrating lymphocytes, TILs）、嵌合型抗原修饰的Ｔ细胞（Chimeric antigen receptor T cells, CAR-T）和Ｔ细胞受体修饰（TCR-modified T cells, TCR-T）是目前临床应用中最有前景的方法。（????深度总结：过继性免疫细胞治疗）

TILs和TCR-T治疗方法在体内发挥作用的时间较长，可以同时靶向胞内外信号，但是有限的抗肿瘤活性和较大的不良反应限制了它们在临床中的应用（图4a和4b）。

CAR-T治疗方法是指使用基因工程的方法把能够识别TAAs的特异性位点与患者的Ｔ淋巴细胞嵌合，赋予Ｔ细胞特异性识别肿瘤细胞的能力，再将这类Ｔ细胞输回机体的一种抗肿瘤方法（图4c）。CAR-T细胞同时具有抗原特异性和细胞活化特性，能够特异性杀伤肿瘤细胞，有一定的治疗效果，但是目前临床数据有限，需要更多的临床试验数据的支持。（????CAR-T疗法梳理）

图4 过继性细胞免疫治疗 (a)从患者肿瘤活检组织中分离出TILs，体外扩增后，将TILs输回患者体内，充当效应T细胞刺激机体产生抗肿瘤反应。(b)使用基因工程的方法制备TAAs特异性TCR和共刺激因子CD3复合体，包含有重组TCR的细胞可有效刺激T淋巴细胞的发育和扩增。(c)第一代CAR-T细胞仅包含有一个抗体可变区，其扩展性和功能性较差；在此基础上，第二代CAR-T细胞扩展了胞内共刺激分子（CD28和/或4-1BB），为T细胞激活提供了充足的信号转导基础；随后，第三代CAR-T细胞融合了IL-4Rα胞外域，提高CAR-T细胞的抗肿瘤疗效。

实体肿瘤中缺乏能够被机体免疫细胞识别的TAAs，较难分离得到有效的供体免疫细胞，因而该方法在临床上多用于浸润性肿瘤的治疗。

过继性细胞免疫治疗的副作用主要表现为细胞因子释放综合征和神经毒性，使用糖皮质激素或者Tocilizumab可在一定程度上缓解不良反应；然而，复杂的制备流程和高额的费用是该方法在临床应用上的最主要限制因素。

▉ 3. 肿瘤疫苗

肿瘤疫苗是利用TAAs、肿瘤多肽或肿瘤细胞裂解产物等诱导机体产生肿瘤特异性免疫应答，保护机体免受肿瘤细胞侵袭，实现对肿瘤的预防和治疗。肿瘤疫苗包括预防性肿瘤疫苗和治疗性肿瘤疫苗两大类。

预防性肿瘤疫苗在健康人体中注射，产生肿瘤特异性免疫反应，主要用于预防病原体（病毒）诱发的肿瘤。乙型肝炎疫苗和人乳头瘤病毒疫苗是临床上普及最广泛的预防性肿瘤疫苗，可显著降低肝癌和宫颈癌的发病率。

治疗性肿瘤疫苗主要针对肿瘤患者，通过免疫诱导病人体内产生特异性抗体、效应细胞和特异性免疫记忆细胞，达到治疗肿瘤的目的。已有临床试验证实肿瘤全细胞疫苗、肿瘤特异性蛋白或多肽疫苗以及肿瘤核酸疫苗在肿瘤治疗过程中展现了巨大的应用潜力。

人乳头瘤病毒疫苗（HPV疫苗)

肿瘤疫苗的优势在于可以产生长时间的免疫记忆，抗肿瘤作用缓慢而持久，更适于肿瘤负荷较小的患者；但是不同患者、不同肿瘤组织之间的抗原特异性是限制肿瘤治疗疫苗发展的关键；此外，从获取肿瘤样品、肿瘤抗原检测、疫苗开发和生产至少需要4个月时间（图5），耗时较长，可能使快速生长的肿瘤患者错过关键治疗时期。

图5 肿瘤疫苗生产流程图采用DNA测序和生物信息学分析处理来自癌症患者的健康组织和肿瘤组织的基因序列，筛选、鉴定编码TAAs的基因，筛选可能与患者的MHC分子结合的肿瘤抗原，然后将预测的抗原配制成疫苗，与佐剂一起给予患者，定期监测患者体内特异性免疫反应和肿瘤生长。

▉ 4. 新兴肿瘤免疫治疗

肿瘤细胞遗传物质的多样性和表面标志物分子的复杂性产生了涉及多种组织类型和致癌机制的众多疾病，对新兴肿瘤免疫治疗方法的开发提出了更高的挑战。目前正在研发和测验多种新型的肿瘤免疫治疗方法，主要集中在筛选新的免疫检查点（包括LAG3、TIM3、VISTA及B7-H3等）或联合使用CTLA4和PD-1 ，以试图应对临床中癌症发病机制的多样性和复杂性。

▉ 展望

以T淋巴细胞为基础的肿瘤免疫治疗已经成为对抗癌症的强有力工具，肿瘤临床免疫治疗中使用检查点抑制剂、过继性细胞免疫治疗和癌症疫苗的治疗效果远高于化疗药物，同时机体对这些免疫靶向治疗方法比传统的化疗药物具有更高的耐受能力。

然而，坚实的基础研究是肿瘤免疫治疗临床应用的关键，肿瘤免疫治疗适应症不断扩大和对新型肿瘤免疫靶点的探索推动着临床肿瘤免疫治疗领域的飞速增长，最终实现肿瘤的持久性治疗。

参考文献：

http://dx.doi.org/10.1038/s41577-020-0306-5. PMID: 32433532.