脑胶质瘤免疫治疗进展

陈 峰 郑晓红 李文斌

(首都医科大学附属北京天坛医院神经肿瘤综合治疗病区，北京 100070)

脑胶质瘤是颅内最常见的原发恶性肿瘤，约占所有原发性脑肿瘤的51.4%[1]，是成人最常见的原发性脑肿瘤。传统手术治疗、放射治疗联合化学药物治疗之后高级别胶质母细胞瘤(glioblastoma，GBM)中位总生存期仅为14.6个月，5年生存率仅为 5.1%[2]，是恶性程度最高的脑肿瘤，给患者、家庭及社会造成了极大的负担。目前GBM，尤其是复发/进展GBM的治疗仍然是肿瘤学界的难题。针对原发GBM，自Stupp方案报道[3]近10年以来，尽管对胶质母细胞瘤的发生、发展机制及治疗策略有了更深入的研究，但临床治疗效果仍然不佳，胶质母细胞瘤复发率仍旧很高，而且目前指南中没有一致认可的针对复发GBM的二线治疗方案，临床亟需新的治疗手段以提高复发GBM的治疗效果。

近年来免疫治疗在肿瘤领域令人瞩目的研究进展为脑胶质瘤的治疗带来曙光。免疫治疗是指通过主动或被动的方法调动机体免疫系统，抑制肿瘤细胞增生、诱导肿瘤细胞凋亡，从而发挥强大的肿瘤杀伤作用[4]。免疫治疗主要包括主动免疫治疗(免疫检查点抑制剂、肿瘤疫苗等)、被动免疫治疗(嵌合抗原受体T细胞免疫疗法、细胞因子等)、其他免疫治疗(绿原酸、溶瘤病毒等)等。近年来脑胶质瘤的免疫治疗进展集中在免疫检查点抑制剂、嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T)治疗、免疫调节药物绿原酸以及溶瘤病毒等方面。深入了解和阐述免疫治疗在脑胶质瘤治疗中的应用及相关问题，有助于在今后的临床和基础研究中制定胶质瘤免疫治疗的科学策略。

1 免疫检查点抑制剂

免疫检查点是人体免疫系统中起保护作用的分子，起类似刹车的作用，防止T细胞过度激活导致的炎性反应损伤等。肿瘤细胞过度表达免疫检查点分子，抑制人体免疫系统反应，逃脱免疫监视与杀伤，从而促进肿瘤细胞的生长。针对免疫检查点的单克隆抗体通过阻断免疫检查点的抑制性信号通路，松开免疫反应的“刹车”，进而激活T细胞，起到抗肿瘤的免疫效应[5-6]。

目前研究较多的免疫检查点分子包括细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原 4(cytotoxic T-lymphocyte associated antigen 4，CTLA-4)和程序化细胞死亡蛋白 1(programmed cell death protein 1，PD-1)。CTLA-4通过结合B7分子起到“免疫刹车”作用，从而抑制T细胞活化。CTLA-4抑制剂伊匹单抗(ipilimumab)作为最早应用于临床的免疫检查点抑制剂[7]，2011年由美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准用于恶性黑色素瘤的一线治疗并取得显著治疗效果[8]。PD-1与其配体细胞程序性死亡配体-1(programmed cell death protein ligand-1，PD-L1)结合可抑制T细胞活性[9]。在胶质瘤微环境中，PD-1/PD-L1轴的上调是免疫抑制的重要因素，PD1/PD-L1信号传导影响早期T细胞活化，抑制其细胞毒性、增生和促炎细胞因子的产生[10]。2014年PD-1抑制剂帕博利珠单抗(pembrolizumab)和纳武利尤单抗(nivolumab)由FDA批准用于恶性黑色素瘤的治疗[11-12]，之后又逐渐获批用于非小细胞肺癌、肾癌、尿路上皮癌、经典霍奇金淋巴瘤、错配修复基因缺陷等肿瘤的治疗[13]，均取得显著治疗效果。

免疫检查点抑制剂在实体肿瘤中的广谱治疗效果也驱动胶质瘤的临床研究开展。有研究[14]PD-L1表达与GBM患者预后相关。CheckMate153 Ⅰ期临床研究[15]旨在观察纳武利尤单抗联合伊匹单抗治疗复发GBM的安全性和治疗效果，40名患者被分为3组：纳武利尤单抗、伊匹单抗，以及纳武利尤单抗 + 伊匹单抗，结果显示纳武利尤单抗单药治疗耐受性优于纳武利尤单抗 + 伊匹单抗，联合用药耐受性受伊匹单抗剂量的影响。因不良反应较重，之后开展的CheckMate143 Ⅲ期临床研究[16]转而比较纳武利尤单抗和贝伐单抗(bevacizuma)治疗复发GBM的疗效和安全性，369例复发GBM的患者随机分为纳武利尤单抗组和贝伐单抗组，结果显示相较于贝伐单抗，纳武利尤单抗未能提高复发GBM患者的总生存期(overall survival，OS)、无进展生存期(progression free survival，PFS)和总反应率(overall response rate，ORR)，仅在客观缓解反应持续时间方面显示部分优势。

GBM中免疫检查点抑制剂应用受限的原因，可能与其PD-L1及肿瘤突变负荷较低、瘤床缺乏足量的细胞毒性T淋巴细胞、微卫星稳定性、潜在的自身免疫、以及血-脑脊液屏障的存在相关。临床研究[17]中也的确发现少数PD-L1表达较高的患者可以从免疫检查点抑制剂治疗中获益。

免疫检查点抑制剂在胶质瘤治疗中仍存在挑战[1]，尚未确定对治疗有反应的患者亚组及其生物标志物，目前的研究多集中于联合治疗，包括免疫检查点抑制剂与放射治疗、化学药物治疗、分子靶向药物及溶瘤病毒等的联合，而其最佳组合、治疗顺序及剂量等都值得进一步探索。 其他免疫检查点分子如淋巴细胞活化因子3(lymphocyte activation gene-3, LAG3)、T细胞免疫球蛋白黏液素(T cell immunoglobulin mucin, TIM)、吲哚胺2,3-双加氧酶1(indoleamine 2,3-dioxygenase 1, IDO1)的研究也正在进行中。

2 CAR-T细胞疗法

CAR-T疗法是一种新型细胞免疫治疗方法。CAR是一种由胞内信号传导区、跨膜区和胞外抗原结合区3部分组成的人工融合蛋白，其抗原结合区可特异性识别肿瘤相关抗原。CAR-T技术是将靶抗原受体基因片段通过载体整合进入正常T细胞基因序列，形成嵌合抗原受体T细胞，被重新编码的T细胞获得特异性识别和攻击杀伤肿瘤细胞的能力[18]。目前 CAR-T 疗法在急性淋巴细胞白血病[19]、B 细胞淋巴瘤[20]、多发性骨髓瘤[21]等多种血液肿瘤和部分实体肿瘤如黑色素瘤、胰腺癌、肺癌等显示出良好的治疗效果[22-25]。

CAR-T用于胶质母细胞瘤的治疗近期已引起肿瘤学界广泛关注。Brown等[26]报道应用靶向IL13Rα2的CAR-T瘤腔内注射治疗3例复发GBM，发现患者对CAR-T输注均耐受良好，1例患者在输注后迅速出现炎性坏死反应，其中2例患者获得短暂治疗效果，1例患者在输注后行手术活检，病理结果显示IL13Rα2表达下降。初步展示了CAR-T疗法在GBM治疗中的安全性与可行性。之后，Brown等[27]报道了1例瘤腔和脑室双通路注射IL13Rα2靶向CAR-T细胞成功治疗复发GBM的病例，患者因CAR-T治疗获得疾病缓解7.5个月，从而证实了IL13Rα2作为GBM免疫治疗靶标的可行性和有效性。

针对其他肿瘤相关抗原的CAR-T临床研究也在GBM中取得一定成效。O’Rourke等[28]开展的一项Ⅰ期临床研究，采用靶向表皮生长因子受体突变体Ⅲ(epidermal growth factor receptor variant Ⅲ，EGFRvⅢ)的CAR-T细胞治疗10例复发性/难治性GBM患者。EGFRvⅢ在初诊GBM中表达率约为30%，通常认为与较差的预后相关。患者接受单剂量静脉输注CAR-T细胞，全部患者输注后1个月内外周血实时荧光定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction，qPCR)和流式细胞仪均检测到循环CAR-T细胞。部分患者在CAR-T输注后接受了手术，发现输注后肿瘤区域存在CART-EGFRvⅢ细胞浸润和激活迹象，且GBM细胞中EGFRvⅢ的表达水平下降。临床研究过程中未发现脱靶效应和细胞因子释放综合征等严重不良反应。尽管本项Ⅰ期临床研究的主要终点是安全性，而不是治疗效果，但1例患者在输注CAR-T细胞18个月后病情仍保持稳定，7例患者的生存时间较预期均有所延长，中位总生存期251 d。该研究首次报道CAR-T细胞可成功跨越血-脑脊液屏障到达脑部肿瘤，并观察到良好的安全性。

Ahmed等[29]开展一项CAR-T靶向人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor-2，HER2)治疗进展GBM的Ⅰ期临床研究[30-32]，采用剂量爬坡方式，细胞输注剂量1×(106～108)/m2，16例可评估患者中位生存期11.1个月，治疗效果显示部分缓解1例，疾病稳定7例，疾病进展8例，未发现剂量限制性毒性。另外，靶向CD70[30]、神经节苷脂2(ganglioside, GD2 )[31]或生促红素人肝细胞A2(erythropoietin producing hepatocelluar A2, EphA2)[32]的CAR-T治疗胶质瘤的研究也取得进展。

CAR-T在胶质瘤治疗中的应用仍处于探索阶段，已报道的临床研究[30-32]中并未发现严重危及生命的CRS或治疗相关神经毒性，但其有效率和作用持续时间远逊于血液肿瘤，且有研究[29]显示CAR-T细胞输注后肿瘤区域的调节性T细胞(regulatory T cells，Tregs)浸润增加，免疫抑制分子如IDO1、PD-L1和白细胞介素-10(interleukin-10，IL-10)等表达升高，表明肿瘤在CAR-T细胞输注后产生了局部免疫抑制反应，显示出脑肿瘤对免疫治疗反应的复杂性，也提示CAR-T联合IDO1、PD1/PD-L1抑制剂等治疗GBM可能具有一定的应用前景。

3 其他免疫治疗

近年来绿原酸(chlorogenic acid，CHA)的抗肿瘤作用得到肿瘤学界的广泛关注及深入研究[33]，绿原酸是一种多酚类化合物，也是一种天然的小分子免疫治疗剂，Xue等[34]牵头的绿原酸注射液治疗晚期恶性脑胶质瘤的Ⅰ期临床研究结果显示绿原酸具有良好的安全性和耐受性，治疗复发进展高级别GBM临床获益率50%以上，部分受试者脑组织中的靶病灶缩小或消失，且发现绿原酸与替莫唑胺有协同效应，可逆转替莫唑胺的耐药性。从而为复发进展GBM提供了新的治疗选择。绿原酸的抗脑胶质瘤分子作用机制可能与其调节免疫功能、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞侵袭和转移能力，以及抑制肿瘤血管再生相关。Xue等[34]研究表明绿原酸可以通过促进信号传导及转录激活因子1(signal transducers and activators of transcription1, STAT1)活化，增加脂多糖/γ-干扰素(lipopolysaccharide/interferon-γ, LPS/IFN-γ)介导的 M1 型巨噬细胞相关标志物如诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)、主要组织相容性复合体II(major histocompatibility complex II, MHC II)和CD11c。通过抑制STAT6活化，减少IL-4介导的M2型巨噬细胞标志物精氨酸酶(arginase, Arg)和CD206的表达，从而抑制胶质瘤细胞的生长。Sitarek等[35]将胶质瘤细胞经绿原酸处理后，流式细胞分析和凋亡相关基因表达检测发现绿原酸可使p53表达增加，上调B细胞淋巴瘤-2相关X的蛋白质/B细胞淋巴瘤-2(BCL2-associated X protein/B-cell lymphoma-2, Bax/Bcl-2)比例，从而介导胶质瘤细胞的凋亡。Belkaid 等[36]发现绿原酸可抑制葡萄糖-6-磷酸转运蛋白(glucose-6-phosphate transporter, G6PT)活性，抑制细胞在脑组织的糖酵解途径，使细胞内腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)水平降低，降低基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2, MMP-2)分泌，通过膜型基质金属蛋白酶/葡萄糖-6-磷酸转运蛋白(membrane type-1 matrix metalloproteinase/G6PT, MT1-MMP/G6PT)信号轴抑制1-磷脂-神经鞘氨醇(1-phospholipid-sphingosine, S-1-P)介导的细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)途径磷酸化，从而抑制胶质瘤的侵袭和转移。Park等[37]研究表明绿原酸可以通过下调缺氧诱导因子-1α/蛋白激酶B(hypoxia inducible factor-1α/protein kinase B, HIF-1α/AKT)途径抑制乏氧诱导的血管生成，从而抑制肿瘤增生。

关于绿原酸抗脑胶质瘤的具体作用机制、联合用药方式及剂量、受益患者群体特征及分子标志物等方面尚未明确，有待于进一步研究。目前关于绿原酸治疗复发进展GBM的II期临床研究[38-39]已启动。

溶瘤病毒治疗脑胶质瘤近年来也取得显著进展。溶瘤病毒是一类具有复制能力的肿瘤杀伤性病毒，不仅在肿瘤细胞内无限增生导致其死亡，还可直接或间接激活抗肿瘤免疫系统，特异性杀伤肿瘤细胞。目前已有多种具有嗜肿瘤病毒被改造成溶瘤病毒，包括新城疫病毒、单纯疱疹病毒-1、呼肠孤病毒、溶瘤腺病毒等。Ezzeddine等[38]最早报道采用转基因单纯疱疹病毒治疗恶性胶质瘤。van den Bossche等[39]将人单核细胞衍生的巨噬细胞与溶瘤腺病毒Delta24-RGD感染的原代神经胶质瘤干细胞共培养，并分析其免疫表型，细胞因子表达和分泌谱。分析来自18个Delta24-RGD治疗患者的脑脊液细胞因子水平，并测定这些脑脊液样品对体外巨噬细胞表型的影响，该研究证实在人类GBM中局部Delta24-RGD治疗不仅可以直接杀伤肿瘤细胞，诱导T细胞介导的抗肿瘤效应，而且可以促使肿瘤局部微环境中的巨噬细胞由M2表型向M1表型转变，从而达到抑制胶质瘤生长的目的。Desjardins等[40]开展脊髓灰质炎病毒PVSRIPO治疗复发GBM 的Ⅰ期临床研究，共入组61例患者，采用瘤腔内注射的剂量爬坡试验，结果显示未发现病毒相关脑病及病毒脱落，患者在24个月及36个月的总生存率均为21%，有2例患者在输注69个月后仍然存活。尽管其安全性和治疗效果仍有待提高和改善，但溶瘤病毒在GBM的治疗中已展现出广泛的应用前景，且有研究[41]显示，溶瘤病毒联合放射治疗可明显增强对胶质瘤的治疗效果，而其他治疗如化学药物治疗、免疫检查点抑制剂、CAR-T等是否可联合溶瘤病毒治疗仍需进一步的临床研究探索。

4 小结

过去几十年脑胶质瘤的存活率并无明显变化，治疗手段也缺乏大的突破。传统的治疗方式包括手术、放射治疗、化学药物治疗，其中替莫唑胺是唯一一个可通过血-脑脊液屏障并使用至今的一线化疗药物，目前尚无其他药物能取代替莫唑胺。

近年来，免疫治疗以其高度选择性、广谱抗肿瘤、低不良反应等优势，在脑胶质瘤的治疗中取得了令人欣喜的成果，但中枢神经系统的独特性，尤其“免疫豁免区”和胶质瘤免疫抑制微环境的存在严重影响并限制了免疫治疗在胶质瘤中的应用，血-脑脊液屏障的存在也限制了很多大分子抗体和免疫细胞在脑部的作用。与体部肿瘤相比，免疫治疗在胶质瘤中的疗效仍存在较大差距。深入了解和阐述免疫治疗在脑胶质瘤治疗中的应用及相关问题，有助于在今后的研究中制定出科学合理的治疗策略。

免疫治疗在胶质瘤治疗中可谓机遇和挑战并存。前述多项研究结果均提示胶质瘤免疫治疗的联合应用疗效可期，关于免疫检查点抑制剂与CAR-T、溶瘤病毒与免疫检查点抑制剂等联合应用治疗GBM的多项临床研究正在开展中，开发新型免疫治疗手段，并对现有研究结果进行详细分层和科学评价，或将为胶质瘤的免疫治疗带来新的思路。