二、肿瘤免疫治疗方法及进展简介
根据作用机制,肿瘤免疫治疗分为三类[29]:肿瘤主动特异性免疫治疗、过继性免疫治疗、非特异性免疫治疗。
(一) 肿瘤主动特异性免疫治疗[29]
肿瘤主动特异性免疫治疗又称肿瘤疫苗技术,是利用自体或者异体灭活的肿瘤细胞、肿瘤细胞提取物、肿瘤抗原、肿瘤多肽或独特型抗体等,免疫机体和诱导机体产生肿瘤特异性免疫应答,通过机体的免疫系统杀伤肿瘤细胞,阻止肿瘤生长和复发。
1.肿瘤疫苗的分类[30]
(1)肿瘤细胞疫苗 是指异体或自体灭活的肿瘤细胞作为疫苗,刺激机体产生抗肿瘤免疫应答,是研究最早的肿瘤疫苗。
(2)DC疫苗 是以树突状细胞(dendritic cell, DC)为载体的肿瘤疫苗,通过肿瘤抗原与DC孵育后获得的疫苗,其中比较著名的是Provenge(sipuleucel-T)前列腺癌疫苗。1973年,Steinman和Cohn首次分离出树突状细胞(DC)。DC是主要的专职抗原递呈细胞,能产生强大的抗原递呈能力,诱导机体产生特异性细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T-lymphocyte,CTL),是天然免疫和获得性免疫的枢纽[31]。2011年10月3日,诺贝尔生理学或医学奖授予加拿大科学家Ralph M. Steinman和法国科学家霍夫曼(Jules A. Hoffmann)以及美国科学家博伊特勒(Bruce A. Beutler),以表彰他们在免疫学领域取得的革命性研究成果[31,32]。其中Steinman教授的主要贡献是发现DC及其免疫调节作用,Hoffmann和Beutler教授的主要贡献是共同发现识别微生物激活的先天免疫系统的关键受体蛋白。
2010年4月29日,美国FDA批准世界上第一个细胞免疫治疗药物Provenge上市。Dendreon公司的Provenge是由肿瘤抗原前列腺酸性磷酸酶(prostatic acid phosphatase,PAP)与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)融合在一起组成的。Provenge与传统的肝炎、麻疹等预防性疫苗不同,它是治疗性疫苗,用于前列腺癌患者的治疗。在一项随机、双盲、安慰剂对照的临床试验中(注册号NCT00065442)[33],512例前列腺癌患者被随机按2∶1比例分为两组,一组341例接受Provenge治疗,另外171例作为对照组。结果显示,sipuleucel-T治疗组患者的死亡风险相对下降了22%(P=0.03),sipuleucel-T治疗组与安慰剂组中位生存期分别是25.8个月和21.7个月(P=0.017),治疗组比安慰剂组生存期延长了4.1个月。治疗组的主要不良反应有发热、畏寒、疲劳和疼痛。DC疫苗也被应用于脑胶质瘤的治疗。通过对接受免疫治疗的409名脑胶质瘤患者进行分析,发现DC疫苗能明显提高患者的1年生存率、1.5年生存率、2年生存率、3年生存率、4年生存率和5年生存率,但是对患者的KPS 评分没有明显改善。 DC免疫治疗能明显提高脑胶质瘤患者体内CD56+淋巴细胞,增加IFN-γ的分泌,但是对CD3+CD8+、CD3+CD4+和CD16+等淋巴细胞亚群的比例没有明显影响[34]。
(3)肿瘤蛋白/多肽疫苗 是以肿瘤抗原、肿瘤细胞生长所需的细胞因子为靶点的疫苗。目前国际上已有多种肿瘤多肽疫苗上市,如俄罗斯公共卫生部于2008年批准美国Antigenics公司的肾癌疫苗vitespen(Oncophage,原名HSPPC-96)上市,用于治疗肾癌复发的中危患者。古巴于2009年批准了由古巴分子免疫研究所研发的CIMAvax EGF疫苗,用于非小细胞肺癌的治疗,CIMAvax EGF能诱导机体针对EGF的免疫反应,以阻断癌细胞的增殖。
(4)独特型疫苗 通过抗原与抗体结合的特异性,利用某些抗独特型抗体作为抗原的内影像来模拟抗原免疫机体。
(5)核酸疫苗 又称DNA疫苗或核酸疫苗,是一种含有肿瘤抗原编码基因的真核表达质粒,通过编码基因在细胞内表达肿瘤抗原,进而诱导机体产生抗肿瘤免疫应答。
截止到2017年,与Provenge同期开展的肿瘤疫苗临床试验绝大多数已经结束,如表1-2所示,总结了进入Ⅲ期临床试验的肿瘤疫苗及其结果。针对前列腺癌、乳腺癌、非小细胞肺癌及黑色素瘤的肿瘤疫苗,在能进入到Ⅲ期临床试验的肿瘤疫苗中,绝大多数疫苗在Ⅲ期临床试验中以未见总体生存期明显改善而失败[30 ]。
表1-2 Ⅲ期肿瘤疫苗产品及试验结果[ 30]
2.肿瘤新抗原研究进展
(1)肿瘤新抗原简介 肿瘤新抗原(neo-antigens)存在于肿瘤细胞中,是细胞基因变异过程中所产生的新抗原的总称。肿瘤新抗原是细胞表面上的分子,通过表达在癌细胞而不是在正常细胞中的突变DNA所产生,使得新抗原成为癌症免疫治疗的理想靶标。细胞恶性变过程中由于基因突变或某些基因的异常表达,都可以产生新的蛋白质分子。这些蛋白质在细胞内被降解后,某些降解的短肽可与MHC-Ⅰ类分子在细胞内结合,并共同递呈在抗原递呈细胞(APC)的表面,能被CD8+ CTL所识别和杀伤。随着基因测序和免疫学技术的不断进步,使得寻找肿瘤新抗原成为可能。科学家可通过高通量基因测序及大数据组学分析,获得特异性针对癌细胞的新抗原序列信息;将这些新抗原体外合成多肽分子,制备个体化肿瘤多肽疫苗;免疫机体产生针对新抗原的特异性细胞毒性T淋巴细胞,进而通过T细胞实现对肿瘤细胞的识别并清除。因考虑到增强肿瘤新抗原特异性T细胞的反应性,防止发生肿瘤免疫逃逸,需要扩大特异性T细胞所覆盖的新抗原的数量,因此,人们一般使用多个特异性新抗原组合,形成针对多靶点的肿瘤新抗原[35]。
(2)肿瘤新抗原临床试验进展 因大量肿瘤突变基因都是独有的,每位患者肿瘤的突变基因不同,因此,需要制备个体化肿瘤疫苗。目前肿瘤新抗原临床试验的疗效令人鼓舞,尤其是在黑色素瘤等肿瘤治疗领域。
2014年5月9日,《科学》杂志[36]报道了一例利用体外扩增、能特异性识别因细胞基因突变所产生的异常蛋白的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TIL),治疗一例接受多次化疗后仍出现肺等多处转移的43岁女性晚期胆管癌患者。医生切除该患者的部分肺转移灶后,从中分离得到了TIL。通过对转移灶组织的全外显子组测序,发现存在有26个基因突变,其中包括能与erbb2蛋白相互作用的ERBB2IP(erbb2 interacting protein)蛋白。将能识别ERBB2IP的TIL体外扩增后回输给患者,治疗2个月时发现患者的原发肿瘤缩小,肺、肝脏上的转移灶也逐渐缩小,治疗7个月时肿瘤体积缩小了30%,并且保持疾病稳定状态达13个月之久。对原发灶和肺转移灶肿瘤标本进行测序分析,证明肿瘤组织中存在ERBB2IP高表达和基因突变。再次输入靶向ERBB2IP的CTL细胞,治疗一个月时观察到肿瘤体积缩小,持续缓解达6个月。
Carreno等[35]测序分析肿瘤和癌旁组织基因表达,鉴别肿瘤特异性抗原。利用计算机分析及体外细胞杀伤实验等,预测出哪些肿瘤抗原最有可能激发机体的免疫反应。分析3例黑色素瘤,每位患者选择7个突变蛋白,注射到患者体内。结果提示这些特异性蛋白多肽可以激发机体特异性抗肿瘤免疫反应。
Dana-Farber癌症研究所和麻省理工学院Broad研究院的Ott等[37]于2017年7月13日在《自然》杂志上报道了靶向肿瘤新抗原的个体化癌症疫苗在黑色素瘤治疗中的应用。10 位高危黑色素瘤术后患者(Ⅲ B/C 期和ⅣM1a/b 期)入组,首先对所有患者进行全基因组测序,比较每位患者的癌细胞和正常细胞,确定每位患者的基因突变情况。在8位患者中发现了与黑色素瘤相关的高频突变,如BRAF、NRAS等。之后,为这8位患者合成了13~20种长肽疫苗(含有15~30个氨基酸)。实验证明这些个体化疫苗的安全性和能产生高度特异性的抗肿瘤免疫反应。最终有 6 位患者接受了完整的个体化抗癌疫苗治疗。4 例 Ⅲ B/C 期患者在25个月内病情稳定无复发,2 例 ⅣM1a/b 期(肺转移)患者发生了复发,但经 4 个疗程 pembrolizumab (抗PD-1抗体)治疗后,获得了完全缓解。根据常规临床数据判断,这类晚期黑色素瘤患者的复发率可高达50%,因此,该研究具有重要的意义,将为癌症治疗带来新的希望。
类似结果在另一组研究中也被发现。德国美因茨约翰尼斯·古腾堡大学医学中心Sahin等[38]通过全基因组测序比较肿瘤组织和正常组织RNA差别,寻找差异表达突变RNA,为每位患者制备了含有10种不同的编码新抗原的RNA片段,注射到区域淋巴结内。13例晚期(Ⅲ 期或 Ⅳ 期)黑色素瘤患者均产生特异性免疫应答,8例患者在接受疫苗治疗后23 个月内无肿瘤复发,其他5例患者在接受疫苗治疗时已经出现肿瘤转移,其中2例患者在接受疫苗治疗后肿瘤缩小,另外1例患者在接受PD-1抗体治疗后得到完全缓解。所有患者均耐受良好,未发生严重的不良反应,疫苗都增强了患者对特定肿瘤抗原的免疫力。
(二)过继性免疫治疗
与肿瘤疫苗不同,过继性免疫治疗并不需要机体产生初始免疫应答,这对多种晚期肿瘤患者极具吸引力。以肿瘤抗原为基础的抗体治疗,主要通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用、补体依赖的细胞毒作用以及免疫调节作用等机制调控肿瘤的发生发展。过继性免疫治疗包括过继性细胞免疫治疗和以肿瘤抗原为靶点的抗体治疗,目前已经有多个过继性免疫治疗产品获得FDA批准用于临床。
1.过继性细胞免疫治疗种类
目前已经用于肿瘤治疗的免疫细胞包括淋巴因子激活的杀伤细胞(lymphokine activated killer cell,LAK)、NK细胞、细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine induced killer cell, CIK)、肿瘤浸润T淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte cell,TIL)和细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T-lymphocyte,CTL)等[39, 40]。
(1)LAK细胞免疫治疗 LAK细胞(淋巴因子激活的杀伤细胞)是人外周血单核细胞在含IL-2的培养基中大量扩增而得到的具有肿瘤杀伤活性的免疫细胞。LAK细胞杀伤肿瘤细胞的机制主要是识别肿瘤细胞表面的特异性蛋白分子后,通过释放细胞内毒性颗粒、细胞因子或直接通过膜表面的杀伤分子(如m-LT)发挥杀伤作用。LAK细胞的杀瘤效应广谱,并与其数量和分布有关。1982年,美国NCI的Roserberg研究室首先发现了LAK细胞,用IL-2在体外刺激活化外周血单个核细胞后,可以诱导产生出具有非特异性细胞毒作用的LAK效应细胞[41]。20世纪80~90年代中期,LAK细胞曾是肿瘤免疫治疗研究领域的热点之一,是临床上应用最多的过继性细胞免疫治疗方法,最早应用于黑色素瘤等的治疗,之后在脑胶质瘤等肿瘤的治疗中也出现了大量的文献报道。
(2)CIK细胞免疫治疗 CIK细胞(细胞因子诱导的杀伤细胞)是人外周血单个核细胞经多种细胞因子(γ-干扰素、CD3单抗和IL-2等)刺激后获得的一群异质性细胞。最早Schmidt-Wolf等[42]于1991年用IL-1β、IL-2、IL-7、IL-12、CD3单抗、IFN-γ等多种细胞因子共同诱导外周血单核细胞产生的异质性细胞群,兼具T淋巴细胞样强大的抗肿瘤活性和NK细胞的非MHC限制性杀瘤特性,故又被称为NK细胞样T细胞。CIK细胞的免疫学特征主要是CD3+ CD56+ T细胞亚群,其中CD3+ CD56+ T细胞中,CD3+ CD56+ CD8+ T细胞所占的比例最大,同时表达CD27+ CD28-或CD27- CD28-。有证据表明,CD3+ CD56+ T细胞内的颗粒酶含量较高,是CIK细胞的主要效应细胞,也被认为是主要的抗肿瘤活性细胞。CIK细胞在外周血中含量甚微(约1%~5%),用于临床治疗前需在体外进行大量扩增。从患者外周血、脐带血中分离出单个核细胞,加入外源性细胞因子IL-1β、IL-2、IL-7、IL-12、CD3单抗、IFN-γ等进行诱导扩增,通常在3~4周内细胞数达到高峰,体外扩增可超过1000倍以上。所加入的各种外源性细胞因子的作用机制不同,其中CD3单抗能刺激T细胞的增殖,IFN-γ和IL-1β能增加细胞毒活性,IL-2可通过其受体IL-2R、经JAK/STAT信号转导通路促进CIK细胞的增殖[43]。
①CIK细胞的临床应用 CIK细胞已在临床上较为广泛地应用于治疗多种类型的肿瘤,对手术及放化疗后的肿瘤患者具有一定的疗效,能清除微小残留灶、防止肿瘤扩散和复发、减轻放化疗后的毒性反应、提高生活质量等。东京大学Takayama等[44]将150名肝癌(HCC)患者随机分为两组,一组76例接受CIK治疗,另一组74例为对照组。术后6个月内输入CIK共5次,随访4.4年,CIK组术后肝癌复发率减少18%,无复发生存时间延长。结论:CIK治疗HCC安全、易行,降低术后肝癌复发和改善肝癌患者无复发生存期。CIK可以降低肝癌的复发。治疗组和对照组相比,3年内无复发率分别为48%和33%,5年内无复发率分别为38%和22%。可见,CIK治疗组能延长无复发生存时间,且安全性良好[44]。对接受CIK治疗的385例肾癌患者进行统计分析,发现能明显提高患者的1年生存率、2年生存率和3年生存率,使完全缓解率提高到62%[45]。韩国成均馆大学Lee等[46]的多中心、随机、对照CIK联合手术治疗HCC显示:230例肝癌患者在接受手术、射频等治疗后,一组60周内给予自体CIK输入16次,另一组对照。CIK组肿瘤无复发生存时间(PFS)、总体生存率(OS)均提高。韩国成均馆大学Kong等[47]的多中心、随机、对照临床试验显示:180例胶质瘤患者,91例接受CIK联合放疗,89例患者对照。CIK治疗组PFS为8.1个月,而对照组是5.4个月(P=0.0401),提示CIK治疗明显延长PFS,但是对OS无影响,治疗无明显的不良反应。国内任军等[48]分析47例胰腺癌患者CIK联合口服化疗药S-1(氟尿嘧啶类)治疗胰腺癌,结果显示,CIK治疗组患者的OS和PFS均明显升高(P<0.001),且CIK治疗无明显的不良反应。
②CIK细胞治疗的安全性 目前大量的临床试验证明CIK细胞治疗的安全性,因此又被称为“绿色治疗”。Schmeel等[49]分析CIK细胞治疗在45个注册的临床试验中的安全性和有效性。这45个临床试验共包含2729名患者、22种不同的肿瘤类型。结果提示:患者的中位应答率(response rate)是39%,患者的生存率、生活质量明显改善。治疗的副反应轻微,主要是发热、寒战、头疼和疲劳等。解放军总医院Zhang等[50]回顾性分析从2008年3月至2013年10月的5年半时间内,该科室893名患者4088次输入CIK临床治疗肿瘤的情况(平均每名患者接受CIK治疗4.578次),发现CIK治疗组的并发症发生率是5.56%。其中94.88%的患者治疗的并发症较轻微(1~2级),72.56%的患者并发症发生在治疗后24h内。最常见的CIK输入治疗的并发症是发热(0.88%)、寒战(0.56%)和疲劳(0.49%),罕见和严重的并发症包括变态反应性紫癜、肿瘤裂解综合征、过敏性休克和关节疼痛。这893名多次接受CIK治疗的患者,没有出现与CIK治疗相关的死亡病例。该作者的结论[50]:自体CIK治疗恶性肿瘤是非常安全的,并具有较好的耐受性,即使极少数患者出现严重的并发症,也没有出现与输入CIK治疗相关的死亡病例。
(3)DC-CIK细胞免疫治疗 DC和CIK是肿瘤免疫治疗的两个重要部分,DC可识别、递呈抗原,CIK细胞则通过自身细胞毒性及分泌细胞因子等杀伤肿瘤细胞,二者联合培养的DC-CIK细胞,能够产生一群可特异性识别肿瘤抗原的免疫效应细胞,具有更强的增殖和抗肿瘤活性,构成一个高效的细胞免疫防御体系。比如将肿瘤细胞裂解物、肿瘤抗原多肽等加入DC培养基中,再与CIK共同培养,能产生靶向肿瘤抗原的特异性CIK免疫细胞。陆军总医院生物治疗中心王忞、曹俊霞等[51]统计了12篇关于临床使用DC-CIK治疗晚期非小细胞肺癌的文献,879例非小细胞肺癌患者中,对照组为435例化疗患者,治疗组444例接受化疗联合DC-CIK治疗。其中DC-CIK治疗组采用自体DC、CEA多肽致敏DC和自体肿瘤裂解物致敏DC。统计结果发现,DC-CIK免疫细胞联合化疗组的1年、2年、3年和整体生存率都有显著提高(P<0.05)。DC-CIK治疗对免疫细胞各亚群的比例有明显影响,免疫抑制细胞Treg(CD4+CD25+CD127-)显著下调(P<0.05)。DC-CIK治疗后的不良反应一般表现为非感染性发热,一般不需要药物治疗,物理降温1~2天后即可退热。曹俊霞等[52]分析DC-CIK治疗乳腺癌的临床文献,共计633例乳腺癌患者接受DC-CIK免疫治疗后,能明显提高患者的1年生存率,提高KPS 评分,增加CD3+、CD4+和CD4+ CD8+ T细胞的比例及CD16+单核细胞和CD3+ CD56+ NK细胞的比例,增加细胞因子IL-2、IL-12、TNF-α等的水平。曹俊霞等[53]还统计分析了533例结肠癌患者接受DC-CIK免疫治疗联合化疗,发现DC-CIK联合化疗能明显提高结肠癌患者的生存率。
(4)TIL细胞免疫治疗 肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)是存在于肿瘤周围的一群抗原特异性、异质性淋巴细胞[54],包括CD3+ T细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、调节性T细胞、B细胞、NK细胞、NKT细胞、巨噬细胞等,其中以CD8+ T细胞为主。有证据显示,TIL在肿瘤周围浸润的程度及CD8+ T细胞所占的比例,与肿瘤患者的预后成明显正相关[55]。但部分TIL在肿瘤抑制性微环境中呈免疫耐受状态。基于TIL的过继性细胞治疗(adoptive cell transfer,ACT),是将浸润在肿瘤周围的淋巴细胞分离、体外培养、活化和扩增后,回输到患者体内。体外培养的TIL可以脱离肿瘤免疫抑制微环境的作用,进而再次得到活化。因TIL具有肿瘤特异性好、抗瘤谱广、杀伤活性强,以及可在体外大量扩增等优点,在肿瘤过继免疫治疗中受到较多的关注,已经用于治疗转移性黑色素瘤等肿瘤。Steven Rosenberg研究组[56]报道了一例利用体外扩增、能特异性识别突变蛋白的TIL,治疗一例晚期胆管癌患者。治疗2个月时发现患者的肿瘤开始缩小,肺、肝脏的转移灶也逐渐缩小,治疗7个月时肿瘤体积缩小了30%,并且保持疾病稳定达13个月。Chandran等[57]使用TIL治疗已有远处转移的眼色素层瘤患者。在一单中心、Ⅱ期临床试验中[57],从手术切除的肿瘤转移灶中分离、制备TIL。共计21例患者接受自体TIL联合IL-2治疗,在可评估的20例患者中,有7例出现肿瘤缩小,其中6例显示部分应答(PR),1例完全应答(CR)。这例有多处肝转移灶的患者已持续21个月无肿瘤复发。河南肿瘤医院生物治疗科[58]将77例Ⅲ期恶性黑色素瘤患者术后分为两组,一组27例给予TIL联合CIK+ IFN-α治疗,另外一组50例给予CIK+ IFN-α治疗。结果提示TIL治疗组疾病无进展生存期(DFS)、总体生存率(OS)均明显高于对照组,提示TIL治疗能使晚期黑色素瘤患者获益。目前临床使用TIL治疗肿瘤时存在的一些问题包括:
①治疗患者的选择 因受治疗个体化TIL的获得及体外成功培养等因素的制约,只能选择部分患者接受TIL治疗。在可以接受TIL治疗的患者中,目前尚不清楚为什么有些患者对治疗反应良好,而有些患者的疗效不理想。目前在TIL治疗的多种恶性肿瘤中,黑色素瘤的疗效最明显,可能与黑色素瘤易产生突变蛋白被机体免疫系统识别有关。在对TIL治疗反应良好的患者中,也存在部分患者在TIL治疗后出现肿瘤复发的问题。
②TIL的优化问题 制约TIL临床应用的因素也包括所制备的TIL的生物学活性、在体内的持续时间、培养后细胞的数量及质量等。
③治疗方案的优化 与其他过继细胞免疫治疗一样,输注TIL治疗肿瘤也需要考虑输注的剂量、间隔时间、输注时间窗的选择、输注次数、与其他肿瘤治疗方法的联合,等等。
(5)γδ T细胞免疫治疗 根据T细胞表面抗原受体(T cell receptor,TCR)的类型,T细胞可分成αβ T细胞和γδ T细胞,其中αβ T细胞主要参与获得性免疫应答过程,通过MHC限制性方式识别靶细胞。但是肿瘤细胞可能会通过MHC突变、低表达等方式削弱抗原递呈能力,产生免疫逃逸,阻断αβ T细胞的抗原识别过程。γδ T细胞是介于获得性与天然免疫之间的特殊免疫细胞类型,占CD3+ T细胞的1%~5%,大部分γδ T细胞不表达CD4、CD8分子,有特异性识别抗原功能但是无MHC限制,在机体抗感染免疫、自身免疫疾病和抗肿瘤等过程中发挥重要作用。γδ T细胞按照其Vγ和Vδ功能区的不同,分成两个亚群:表达TCR可变区Vγ9和Vδ2的Vγ9Vδ2 T细胞,以及表达Vdl的Vdl T细胞。Vγ9Vδ2 T细胞约占外周血γδ T细胞的50%~95%,是目前抗肿瘤研究中γδ T细胞的主要类型,通过细胞毒性、分泌多种细胞因子及趋化因子等机制杀伤肿瘤细胞[59]。由于γδ T细胞具有独特的抗原识别特性和组织分布,使其成为最合适的早期抗肿瘤效应细胞之一,与其他天然免疫细胞构成机体预防疾病的第一道屏障,在抗肿瘤免疫监视和免疫效应中发挥着重要的作用。有证据证明,γδ T细胞对于非霍奇金淋巴瘤、多发性骨髓瘤和肺癌等肿瘤的治疗较为有效[60],但是γδ T细胞治疗的临床应答在不同临床试验中的差别较大,因此,其使用比较受限。
(6)NK细胞免疫治疗 自然杀伤细胞(NK细胞)是存在于先天免疫系统中的大颗粒淋巴细胞,是先天性免疫系统的重要组成部分。NK细胞主要表达两种细胞标志物:CD16(免疫球蛋白G的Fc片段低亲和力受体)和CD56(神经细胞黏附分子)。根据CD56的表达密度强度,将NK细胞分为CD56 bright和CD56 dim两个主要的亚群。在外周血中CD56 dim、CD16 bright NK细胞占90%,为NK细胞主要亚群。NK细胞通过胞外分泌的细胞穿孔素、颗粒酶以及抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(ADCC)发挥杀伤活性。活化的NK细胞还可释放干扰素γ(INF-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等多种细胞因子,发挥免疫调节作用和杀伤靶细胞活性[61]。NK细胞在肿瘤发生早期即可发挥杀伤作用,具有广谱性,通常与化疗、放疗和手术治疗结合使用。有研究表明,NK细胞治疗肿瘤的总体有效率达38%~70%,能降低肿瘤复发的风险达40%~50%[61]。
(7)CAR-T细胞免疫治疗 见本章第二节内容。
2.抗体治疗
截止到2017年,经FDA批准用于治疗癌症的单克隆抗体药物大约有28种[62](含6种免疫检验点抑制剂),其中主要的作用靶点包括CD30、CD22、CD33、CD52、CD20、PD-L1、CTLA-4、GD2、HER2、EGFR、VEGF等[62](表1-3)。
表1-3 FDA已批准上市的肿瘤治疗单克隆抗体一览表(1986~2017年)[62]
(1)CD20抗体 1997年11月获FDA批准的美罗华(rituximab)是第一个用于治疗人类肿瘤的单抗药物。rituximab单药治疗复发或难治性的低度恶性和滤泡性淋巴瘤有较好的疗效[63]。美罗华治疗复发性低度恶性B细胞NHL的多中心、Ⅱ期临床试验显示:151例可评价患者的总有效率为50%(完全缓解6%,部分缓解42%)。中位随访11.8个月,美罗华治疗者中位无疾病进展时间为13.0个月。目前国际上治疗弥漫大B细胞淋巴瘤的标准方案R-CHOP,其中的R就是指美罗华。
(2)HER2抗体 曲妥珠单抗(trastuzumab,Herceptin,赫赛汀)于1998年被美国FDA批准,并于2000年获得欧洲批准上市。一项赫赛汀治疗乳腺癌(注册号ISRCTN76560285)的临床试验[64]中,1010名女性患者分为没有HER2/neu扩增组(778位)和有HER2/neu扩增组(232位)。两组患者的中位年龄分别为50.8岁和51.0岁。研究表明,在有HER2/neu阳性的乳腺癌患者中,接受trastuzumab单抗治疗比没有接受单抗治疗的患者,3年乳腺癌无复发率具有明显差异(89% vs 78%,P=0.01)。目前trastuzumab联合化疗,在早期HER2阳性的乳腺癌患者的治疗中,仍然是一个疗效比较明显的治疗选择。研究人员也发现单独使用trastuzumab治疗和联合内分泌治疗,是一个更为合理、能使乳腺癌患者获利的长期治疗结果[65]。
(3)EGFR抗体 EGFR是表皮生长因子(EGF)细胞增殖和信号转导的受体,该信号通路参与控制细胞的存活、增殖、血管生成、细胞运动及转移等功能。靶向表皮生长因子受体EGFR的西妥昔单抗(cetuximab,Erbitux,爱必妥),属于嵌合型IgG1单克隆抗体。美国FDA已于2004年批准cetuximab用于治疗转移性结直肠癌。2006年2月,cetuximab已被批准与放疗联合治疗局部晚期不可切除的头颈部鳞癌,也可单药治疗对化疗耐药的转移性肿瘤。在一项MRC COIN(the Medical Research Council)的临床研究中,1630例患者被随机分为两组,一组(815例)接受标准化治疗,另外一组(815例)接受联合cetuximab治疗(注册号ISRCTN27286448)[66]。结果表明,在KRAS野生型的肿瘤患者中使用cetuximab治疗,总的生存期与对照组相比没有明显差异(17.9月 vs 17.0月,P=0.67),并且无进展生存期PFS也没有明显提高(8.6月 vs 8.6月,P=0.60)。提示cetuximab联合奥沙利铂(oxaliplatin)或者卡培他滨(capecitabine)治疗,不能使晚期结直肠癌患者获益。若结肠癌患者已有K-ras基因突变,使用cetuximab治疗无效[67]。若结肠癌肿瘤组织中含野生型K-ras基因,则cetuximab具有良好的治疗效果。因此,在结直肠癌患者接受cetuximab治疗前,需要检测K-ras基因的突变,只有K-ras为野生型的患者方可使用cetuximab治疗。
结直肠癌治疗药帕尼单抗(panitumumab,Vectibix),是第一个完全人源化的单克隆抗体,其靶点是表皮生长因子受体(EGFR)。2005年7月,panitumumab获得FDA快速通道审批资格。2005年底,安进公司及其合作伙伴Abgenix公司共同向FDA提交了该生物制剂许可申请,用于治疗化疗失败后转移性结直肠癌。Vectibix的获批,是基于 Ⅲ 期 PRIME(Panitumumab Randomized trial In combination with chemotherapy for Metastatic colorectal cancer to determine Efficacy) 和 ASPECCT (A Study of Panitumumab Efficacy and Safety Compared to Cetuximab)研究的数据。PRIME在野生型 KRAS mCRC (metastatic colorectal cancer)患者中开展,研究共纳入1183例患者,中位年龄在62岁左右。其中一组每2个星期接受6.0mg/kg panitumumab和FOLFOX4治疗,而第二组只接受FOLFOX4治疗。研究数据表明,与 FOLFOX 化疗组相比,Vectibix+FOLFOX联合用药组,疾病无进展生存期(PFS分别为9.6 个月 vs 8.0 个月,P=0.002)取得了显著改善,并且总生存期也明显延长(OS分别为23.8 个月 vs 19.4 个月,P=0.03)[68],副反应事件与初次分析类似,没有发生4级和5级副反应。而在ASPECCT研究中,研究人员随机纳入1010例患者,最后999例患者接受治疗,其中499例接受panitumumab治疗,500例接受了cetuximab治疗(注册号NCT01001377 )[69]。使用panitumumab的中位OS是10.4个月,而使用cetuximab则是10.0个月,使用panitumumab的3~4级输注反应发生率比使用cetuximab低(0.5% vs 2%),使用panitumumab比使用cetuximab的3~4级低镁血症发生率高(7% vs 3%)。在这项研究中,报道了一例治疗相关的致死性副反应事件,一患者在使用cetuximab后发生了肺部感染。研究显示,panitumumab相比较于cetuximab,具有一定的优势,总生存期相似。
3.过继性免疫治疗进展
(1)CIK细胞治疗肿瘤进展 CIK细胞免疫治疗已写入我国肝癌诊疗指南。 2017年6月26日,国家卫生和计划生育委员会官网发布《原发性肝癌诊疗规范(2017年版)》,文中提到:肝癌免疫治疗主要包括免疫调节剂[干扰素α、胸腺肽α1(胸腺法新)等]、免疫检查点阻断剂(CTLA-4、PD-1/PD-L1等)、肿瘤疫苗(树突状细胞疫苗等)、细胞免疫治疗(细胞因子诱导的杀伤细胞,即CIK)。 对于自体CIK细胞治疗的管理,近期我国卢世璧、吴祖泽、付小兵三位院士[70]联名在《中国工程科学》撰文“我国细胞技术类再生医学创新型技术产业发展战略研究”,建议:“根据细胞技术的不同特点实施分类管理:自体细胞的应用按照医疗技术由国家卫生和计划生育委员会管理,异体细胞及其衍生物作为产品由国家食品药品监督管理总局注册管理”。这意味着以后自体干细胞、免疫细胞等治疗,可能仍按“治疗技术”类进行管理,参考干细胞管理办法,在有GMP净化实验室等条件的三甲医院自行制备细胞和使用。
(2)抗体治疗进展 从2013年起,单克隆抗体药物的后期临床研究、监管审查和上市发生了飞速的发展,目前有超过230项单克隆抗体在进行临床Ⅱ期试验,适应证涵盖肿瘤和非肿瘤性疾病。截止到2017年,有50多种单克隆抗体正在进行后期临床试验研究的评价,预计在近年至少每年有6~9种单克隆抗体药物进入市场[18]。2016年12月1日,有6种单克隆抗体药物(阿特朱单抗、olaratumab、瑞利珠、艾克司单抗、bezlotoxumab、oblitoxaximab)在欧洲或美国被批准上市。2017年在欧洲和美国批准了9种单克隆抗体药物(ocrelizumab、avelumab、Xilonix、inotuzumab ozogamicin、dupilumab、sirukumab、sarilumab、guselkumab、romosozumab)上市。截止到2017年12月1日,总共有28种针对肿瘤的单克隆抗体进入后期临床试验研究[71]。其中4种(sacituzumab govitecan、moxetumomab pasudotox、cemiplimab、ublituximab)已经准备向FDA递交申请,考虑向BLA提交或者有可能在2018年递交上市申请。目前处于后期临床试验的癌症治疗单克隆抗体药物还有I-131-BC8(靶向CD45)、vadastuximab talirine(靶向CD33)、XMAB-5574(靶向CD19)、oportuzumab monatox(靶向EpCAM)、isatuximab(靶向CD38)以及靶向HER2、MMP9、mesothelin和folate receptor 1等。2017年,在美国或者欧洲批准的单克隆抗体药物刷新了纪录,批准了10种(brodalumab、dupilumab、sarilumab、guselkumab、benralizumab、ocrelizumab、inotuzumab ozogamicin、avelumab、duvalumab和emicizumab), 是生物制药产业的巨大进步。但是药物的研发具有巨大的风险,后期的临床试验很可能由于安全性、有效性、质量或者商业及市场等因素受到阻碍。
(3)CAR-T细胞免疫治疗进展 Curran等[72]的研究表明,CAR-T细胞同时表达CD40配体(CD40L),有助于提高T细胞在肿瘤微环境中的生存时间。但如果在淋巴细胞中过表达CD40L则可能引起淋巴细胞增生。因此,能否将CD40L元件引入CAR-T细胞治疗,仍需要进一步研究[73]。一些趋化因子受体也有助于CAR-T细胞向肿瘤组织的归巢。如过表达CCR2和CCR4,有利于CAR-T细胞向肿瘤损伤部位归巢[74]。实体瘤由于组织结构上的物理屏障,CAR-T细胞很难进入并杀伤肿瘤细胞,所以,CAR-T细胞在实体瘤治疗中表现不佳。一般来说,骨转移与异常血管生成有关[75]。为了建立血管过度生长(establish outgrowth),癌细胞可以通过招募骨髓衍生的内皮细胞,在肿瘤转移灶开始血管的生成。虽然增加肿瘤血管生成可以为潜在的CAR-T细胞提供更多的血供,但T细胞并不能有效地浸润到肿瘤组织内[76]。Roberts等[77]的一篇综述提到,VEGF可以促进前列腺癌的骨转移。在骨转移中形成的血管能否正常化,对于提高CAR-T细胞治疗的有效性可能尤为重要[78]。Bernhard等[79]的研究显示,转移的癌细胞可以有效地被靶向HER2的CAR-T细胞所识别,但是实体瘤并没有消失,甚至肿瘤还出现了进展。关于CAR-T治疗实体瘤进展部分,见本书第三章第八节内容。
(三)非特异性免疫治疗
1.非特异性免疫治疗种类
非特异性免疫调节剂的抗癌机制主要有两种,如α-干扰素、IL-2、咪喹莫特等通过刺激效应细胞来治疗肿瘤,而白喉毒素/IL-2融合蛋白、免疫检验点抗体,通过抑制负调控细胞或分子而发挥生物学作用。常用种类有以下几种:
(1)α干扰素、IL-2 这两种细胞因子已在临床上广泛应用,其中α干扰素用于临床治疗慢性淋巴细胞白血病、黑色素瘤、多发性骨髓瘤和肾癌等,IL-2用于治疗黑色素瘤和肾癌等。
(2)咪喹莫特 是Toll样受体激动剂,能增强天然免疫应答和获得性免疫应答。咪喹莫特已被美国FDA批准用于治疗浅表性和结节性基底细胞癌。
(3)白喉毒素/IL-2融合蛋白(denileukin diftitox) 已被FDA批准用于治疗CD25阳性皮肤T细胞淋巴瘤。
(4)CTLA-4、PD-1免疫检验点抑制剂 目前已经批准上市的免疫检验点抑制剂药物CTLA-4、PD-1/PD-L1,已在临床肿瘤治疗中取得惊人的疗效。截止到2018年2月,全球共有6个免疫检验点抑制剂上市(表1-3)。美国百时美施贵宝公司靶向CTLA-4单克隆抗体药物易普利姆玛(ipilimumab,商品名Yervoy),已于2011年3月25日被美国FDA批准上市,用于治疗不可切除的或转移性黑色素瘤。靶向PD-1/PD-L1抗体系列,目前共计有5个药物被美国FDA批准上市,其中靶向PD-1的单抗药物有2个,靶向PD-L1的单抗药物有3个,具体包括:百时美施贵宝公司PD-1纳武单抗(nivolumab,商品名Opdivo),于2014年12月12日被批准上市,用于治疗黑色素瘤、NSCLC、晚期肾细胞癌、膀胱癌等。默沙东(Merck Sharp &Dohme Corp)公司PD-1派姆单抗(pembrolizumab,商品名Keytruda),已于2014年9月4日被美国FDA批准上市,用于治疗转移黑色素瘤、NSCLC、头颈部肿瘤、霍奇金淋巴瘤、膀胱上皮癌、高度微卫星不稳定性(MSI-H)或错配修复缺陷(dMMR)相关成人和儿童转移性实体瘤等。美国FDA于2016年5月18日正式批准全球第一支靶向PD-L1的单抗新药——罗氏公司的阿特朱单抗(atezolizumab,商品名Tecentriq),用于治疗尿路上皮癌(膀胱癌)、铂类药物治疗后疾病进展以及接受EGFR或ALK靶向药物治疗后疾病进展的转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者。第2个靶向PD-L1单抗药物是阿斯利康的durvalumab(商品名Imfinzi),获批的适应证包括非小细胞肺癌和尿路上皮癌(膀胱癌)。2017年3月23日,第3个靶向PD-L1单抗是avelumab(商品名Banencio),用于治疗12岁及以上转移性梅克尔细胞癌(Merkel cell carcinoma,MCC)。
(5)其他卡介苗等 卡介苗已被FDA批准用于膀胱癌的治疗,可减少67%膀胱癌患者的复发。
2.免疫检验点抑制剂研究进展
目前在6种获批的免疫检验点抑制剂中,5种靶向PD-1/PD-L1的疗效受到广泛重视,临床试验也在不断取得新的进展,主要体现在以下三点:
(1)免疫检验点抑制剂联合放化疗,疗效更佳 2017年5月10日,美国FDA批准pembrolizumab(Keytruda)联合培美曲塞和卡铂,用于既往未经治疗的无突变的晚期NSCLC(非鳞癌)患者的治疗。这项适应证的获批把免疫单抗治疗肺癌带入了一个新阶段,即PD-1联合化疗的全新治疗模式。获批是基于KENOTE-021[80]的Ⅲ期、开放、多中心临床研究数据。在KEYNOTE-021试验中,NSCLC患者随机接受免疫治疗联合化疗,或单纯化疗。其中60例患者接受pembrolizumab联合化疗方案,另外63例患者接受单纯化疗治疗。pembrolizumab联合化疗方案具体为:pembrolizumab 200mg联合培美曲塞和卡铂,每3周重复一次,4个周期后继续使用pembrolizumab单药或联合培美曲塞进行维持治疗。结果显示,免疫治疗联合化疗组较对照单用化疗组,ORR显著提高,PFS明显延长。pembrolizumab联合两药化疗ORR为55%,单用化疗有效率为29%(P=0.0016)。pembrolizumab联合化疗组PFS为13.0个月,对照组为8.9个月(P=0.0205)。
PD-L1单抗durvalumab成为首个用于Ⅲ期放、化疗后NSCLC患者巩固治疗的免疫检查点抑制剂[81]。在一项名为PACIFIC的临床试验研究中,709例含铂同步放、化疗后疾病尚未进展的局部晚期或不可切除的Ⅲ期NSCLC患者中,473例给予durvalumab巩固治疗,236例为对照组。durvalumab组中位疾病无进展生存期(PFS)是16.8个月,对照组是5.6个月,PFS延长了11.2个月(P<0.001)。durvalumab治疗后12个月时的疾病无进展生存率是55.9%,对照组是35.3%;18个月时的疾病无进展生存率是44.2%,对照组是27.0%。durvalumab治疗组的应答率是28.4%,对照组是16.0%(P<0.001)。durvalumab治疗组患者到出现远处转移或死亡的中位时间是23.2个月,对照组是14.6个月(P<0.001)。对局部晚期不可切除的Ⅲ期肺癌患者而言,放化疗后接受PD-L1抗体免疫治疗是一种新的治疗模式。PACIFIC临床试验是首次将免疫检验点抗体治疗用作癌症的巩固性治疗,因此,其意义非常重大。肺癌NCCN指南已推荐durvalumab用于含铂标准同步放化疗后疾病无进展的、局部晚期不可切除的Ⅲ期NSCLC患者的维持治疗。
(2)PD-1用于含MSI-H或dMMR缺陷的多种实体瘤的治疗 2017年5月23日,美国FDA批准了PD-1单抗药物Keytrudab (pembrolizumab)用于治疗高度微卫星不稳定性(microsatellite instability-high,MSI-H)或错配修复缺陷(mismatch repair-deficient,dMMR)的不可切除、晚期实体瘤[82,83],这是首个基于生物标志物而不是按肿瘤组织类型来批准的抗癌药物,也是继美国FDA批准pembrolizumab或nivolumab作为MSI-H或dMMR转移性结直肠癌适应证的扩展。这意味着考虑是否选择PD-1进行肿瘤免疫治疗时,只需要考虑肿瘤的分子分型,而不用再考虑肿瘤组织的类型。相对于以往批准的化疗、靶向治疗药物等,这确实是一个明显的飞跃[84,85]。错配修复(mismatch repair,MMR)是机体细胞为维持自身基因组的稳定性、消除癌变细胞的重要自我保护机制之一,而MMR 缺陷与多种肿瘤的发生、发展密切相关。有研究表明,MMR 缺陷型肿瘤与MMR 健全型的肿瘤相比,存在更高比例的基因突变,因此也易产生更多的肿瘤突变蛋白,成为肿瘤抗原。MMR 缺陷型直肠癌患者对于PD-1 阻断治疗更为敏感[82,83]。Sclafani等[82]在12种含不同MMR 缺陷的肿瘤中进行PD-1 阻断治疗研究,结果发现,这12种MMR 缺陷型肿瘤患者中, 53%的患者对PD-1抑制剂Keytruda的治疗产生了免疫应答,证实了MMR 遗传标志与免疫检查点阻断治疗之间存在密切相关性。这对于预判使用PD-1治疗的疗效、潜在PD-1有效患者的选择等,都具有非常重要的意义[83]。
(3)免疫检验点抑制剂用于肿瘤复发的预防 2015年10月,美国FDA已批准将CTLA-4抗体用于局部晚期、高危的恶性黑色素瘤患者术后的辅助治疗。Eggermont等[86]将Ⅲ期皮肤黑色素瘤完全切除后的患者随机分为两组:一组(475例)给予ipilimumab;另外一组476例为对照组。ipilimumab按每千克体重10mg给予,每3周接受4次注射,然后每3个月接受一次,直至3年或疾病复发、毒性作用不可接受继续治疗。随访5.3年,ipilimumab组5年无复发生存率为40.8%,对照组为30.3%(P<0.001)。ipilimumab组5年总体生存率为65.4%,对照组为54.4%(P=0.001)。ipilimumab组无远处转移5年存活率为48.3%,对照组为38.9%(P=0.002)。ipilimumab组3、4级不良事件发生率为54.1%,对照组为26.2%。ipilimumab组3、4级免疫相关不良事件发生率为41.6%,对照组为2.7%。ipilimumab组中有5例(1.1%)患者因免疫相关不良事件而死亡。研究结果提示,ipilimumab治疗能显著改善Ⅲ期黑色素瘤术后的无复发生存率,提高总生存率和无远处转移生存率,但是同时,ipilimumab组比安慰剂组有更多的免疫相关不良事件的发生。
PD-1在多种肿瘤的治疗中已显示良好的疗效,不良反应也小。但是,对于肿瘤切除术后、根治性放化疗术后的患者,PD-1是否能用于预防肿瘤的复发?BMS公司于2017年11月9日在《新英格兰医学》杂志发表了临床试验CheckMate-238[87],结果提示,Opdivo可有效预防黑色素瘤患者术后复发。CheckMate-238是一项Ⅲ期、随机、双盲的临床试验,906例经手术根治性切除的ⅢB/C期和Ⅳ期黑色素瘤患者,其中453例使用nivolumab (Opdivo,3mg/kg,每2周一次),453例给予标准治疗ipilimumab(Yervoy,10mg/kg,每3周一次,重复4次后改为每12周一次)。治疗持续一年或者直到肿瘤复发。 12个月时Opdivo治疗组肿瘤无复发生存率(rate of recurrence-free survival)是70.5%,Yervoy标准治疗组是60.8%,两组差异明显(P<0.001)。治疗中Opdivo组因不良反应导致停药的发生率为9.7%,而标准治疗组为42.6%。两组患者治疗相关的3、4级不良事件发生率分别为14.4%和45.9%。在治疗后超过100天的随访中,Opdivo组未发生治疗相关的死亡事件,而标准治疗组发生2起。结果提示,Opdivo 明显延长ⅢB/C期和Ⅳ期黑色素瘤患者术后肿瘤无复发生存率,且治疗副反应低。尽管近年来晚期黑色素瘤的治疗方法不断进步,但是手术切除术后患者的预后依然不容乐观,迫切需要更加有效的辅助治疗方式。CheckMate-238试验中Opdivo在无复发生存期方面的表现令人备受鼓舞,让医生们看到了Opdivo在黑色素瘤辅助治疗中的潜在价值。PD-1预防晚期黑色素瘤术后复发已取得成功,相信会有更多的免疫检验点治疗药物加入到预防肿瘤复发的队伍中去,会有更多的肿瘤类型适合使用PD-1预防肿瘤的复发,更多的肿瘤患者将会从中受益。