肿瘤免疫治疗的研究进展

刘建成 马洁

中国医学科学院肿瘤医院分子肿瘤学国家重点实验室，北京 100021

肿瘤免疫治疗通过激发或调动机体的免疫系统，增强肿瘤微环境的抗肿瘤免疫能力，以达到控制和杀灭肿瘤细胞的目的。肿瘤免疫治疗是可与手术、化疗和放疗相结合的治疗方法。一般情况下，施治人员先采用常规疗法清除大量的肿瘤细胞，然后再给予免疫治疗清除残存的肿瘤细胞，以此提高肿瘤综合治疗的疗效，并有助于防止肿瘤的复发和转移。活等。细胞的自身修复机制和保护机制可尽量避免自身向肿瘤细胞转化；即使出现少量的肿瘤细胞，也可被机体的免疫系统识别、清除。在对肿瘤细胞的清除中，固有免疫系统中的巨噬细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、NKT细胞（CD1d-dependent natural killer-like T cells）、树突 状细胞（dendritic cell，DC）和适应性免疫中的T细胞和B细胞均起重要作用。

图1 肿瘤免疫编辑的三个阶段

1 肿瘤免疫编辑机制

近年来，肿瘤免疫治疗取得的重大突破，都来自于对肿瘤免疫和肿瘤逃逸机制的深入研究。

肿瘤免疫编辑分为三个阶段，即清除阶段、相持阶段和逃逸阶段（图1）。

1.1 清除阶段

通常认为，受物理、化学和生物等因素的作用，如射线照射、慢性炎症、遗传因素和病毒感染等，机体细胞的基因组可发生复杂的变化，如出现DNA损伤、染色体变异、癌基因激活、抑癌基因失

1.2 相持阶段

在免疫清除阶段，在机体免疫系统的选择压力下，存活下来的变异细胞的基因组不稳定并发生DNA修复异常。因此，此阶段免疫系统将不同变异的肿瘤细胞杀死，同时又促生了弱免疫原性的新肿瘤克隆。这些新克隆可躲避免疫系统的杀伤、清除作用，对机体抗肿瘤免疫的耐受性更强。在免疫相持阶段，肿瘤细胞与机体免疫系统保持势均力敌的状态，是免疫编辑过程中历时最长的阶段；这在人体内可达数年之久，在临床上表现为患者的带瘤生存。

1.3 逃逸阶段

在肿瘤发展过程中，免疫选择压力使肿瘤细胞经历不断的演化，并最终被筛选出新的肿瘤细胞变异体。它们跨过免疫相持阶段进入免疫逃逸阶段，即逃脱机体免疫系统的监视和清除，形成临床上可以检测到的肿瘤。如果不及时治疗，肿瘤将不断发展，可发生远处转移，乃至危及生命[1]。

2 肿瘤免疫治疗方法

目前，临床治疗中的多数患者均处于肿瘤免疫逃逸期，其表现为中晚期的疾病，可伴器官转移。此时，以肿瘤为中心的免疫抑制网络已经形成。

肿瘤微环境浸润有大量免疫抑制性细胞，如骨髓来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）、肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）和调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）等。肿瘤细胞不断释放可溶性免疫抑制因子，导致NK细胞、细胞毒性T细胞的杀伤能力被减弱，使机体的抗肿瘤免疫处于严重衰退状态。因此，克服肿瘤免疫编辑中的免疫逃逸是肿瘤细胞免疫治疗中至关重要的环节。

2.1 克服肿瘤免疫逃逸的治疗方法

2.1.1 激活抗原提呈细胞 CD40是肿瘤坏死因子受体（tumor necrosis factor receptor，TNF-R）家族的成员，表达于B淋巴细胞、单核细胞、DC及非免疫细胞（如内皮细胞、上皮细胞和肿瘤细胞）的表面[2-4]。

细胞免疫反应的启动和维持，有赖于活化的、表达CD40配体（CD40L）的T细胞与CD40+DC之间的相互作用。CD40L可诱导DC表型和功能的成熟，上调DC的共刺激分子和MHC分子的表达，产生大量的炎症因子，进而激活T细胞[5]。

抗CD40抗体可与CD40结合以激活DC的抗原递呈能力。此外，抗CD40抗体还可与肿瘤细胞表面CD40结合引发抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）和补体依赖的细胞毒作用（complement-dependent cytotoxicity，CDC），发挥抗肿瘤效应。目前，抗CD40单抗类药物已被用于治疗鳞状细胞癌和黑色素瘤，如Dacetuzumab和Lucatumumab[6]。

激活DC的其他方法有很多，如使用免疫佐剂CpG寡聚脱氧核苷酸（CpG-ODN）。Toll样受体9（Toll-like receptor 9，TLR9）识别CpG-ODN后，激活的B淋巴细胞和DC可促进Ⅰ型辅助性T细胞（Th1）细胞因子的分泌，以及促进B细胞分化成为浆细胞，进而激活机体的免疫系统。

在小鼠黑色素瘤实验中，瘤内注射CpG-ODN联合化疗，两者能协同抑制黑色素瘤的生长[7]。

2.1.2 激活效应T细胞 初始T细胞的活化需要两个信号：第一信号来自于抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC），主要是DC表面的MHC-抗原肽复合物与T细胞受体（T cell receptor，TCR）的相互作用及结合；第二信号来自于APC表面的共刺激分子（CD86）与T细胞表面相应配体分子（CD28）的相互作用。若仅有第一信号而缺乏第二信号，T细胞处于无应答状态或免疫耐受状态。肿瘤患者体内的T细胞能上调细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）的表达，CTLA-4可与CD86结合以阻断第二信号，导致T细胞功能缺失。

因此，使用单克隆抗体重启共刺激分子通路已成为肿瘤免疫治疗的一种新手段，为肿瘤免疫治疗翻开了新的篇章。抗CTLA-4抗体Ipilimumab是首个投入临床应用的、阻断负性共刺激信号通路的药物，能持续激活肿瘤特异性T细胞，促进其增殖并阻止其失能。Ipilimumab可联合gp100治疗黑色素瘤时，患者的中位生存期可达10个月，而gp100单药治疗时的中位生存期仅为6.4个月；据此，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）于 2011年批准 Ipilim-umab用于治疗转移性恶性黑素瘤[8]。

程序性死亡分子（programmed death 1，PD-1）在激活的T细胞表面表达，其配体（programmed death ligand-1，PD-L1）在肿瘤细胞表面表达；两者结合后，T细胞将进入无应答状态或表现为免疫耐受，使肿瘤细胞逃避宿主免疫反应及对免疫治疗耐受。因此，阻断PD-1和PD-L1的相互作用为肿瘤免疫治疗提供了崭新的策略。

2.1.3 清除调节性T细胞 Treg在体内具有很强的免疫抑制作用，清除患者体内的Treg有望改善其免疫功能。动物实验发现，抗CD25抗体能有效清除机体内的Treg，抑制小鼠肿瘤的生长，增强抗肿瘤免疫能力[9]。

2.2 肿瘤疫苗

根据免疫网络学说和内影像学说，研究者于近些年开发了一种新型的抗肿瘤疫苗——抗独特型抗体。抗独特型抗体具有模拟肿瘤抗原的能力，并作为抗原替代物来发挥免疫调节作用，可直接或间接促使机体产生特异性抗肿瘤免疫反应。此外，通过抗原提呈作用，抗独特型抗体突破了传统抗原多肽免疫效价低的局限性。一系列动物实验与临床试验均表明，机体经抗独特型抗体疫苗主动免疫治疗后，特异性结合肿瘤抗原的抗体生成与受试者的预后及生存质量呈正相关。大量的体内外研究发现，抗独特型疫苗治疗结肠癌、恶性黑色素瘤、卵巢癌及淋巴瘤均具有较好的疗效。Reinartz等[10]入组119例晚期卵巢癌患者，给予抗独特型抗体CAC125治疗。结果显示，81例（68%）患者体内产生抗独特型抗体Ab3；Ab3阳性患者的中位生存期为23.4个月，Ab3阴性患者的中位生存期只有4.9个月，提示CAC125治疗卵巢癌有潜在的应用前景。

但是，肿瘤疫苗也有局限性，例如，不能快速地激活T淋巴细胞，仅适用于肿瘤体积小的患者等。因此，肿瘤疫苗应联合其他免疫治疗手段，以获得最佳的免疫治疗效果。

2.3 细胞免疫治疗

细胞免疫治疗是以细胞为基础的免疫治疗；自体或异体的免疫细胞经体外培养、刺激、诱导或基因修饰后，被回输机体，发挥激活或增强机体抗肿瘤免疫应答的作用（图2）。

图2 细胞免疫治疗方法

2.3.1 肿瘤浸润淋巴细胞的治疗 细胞免疫在肿瘤免疫中起主导作用。肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）回输治疗为：①先从患者肿瘤灶中选择性地分离出TIL；②TIL在体外经大剂量白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）和被灭活过的同种异体淋巴细胞的刺激，诱导活化其中的CD8+T细胞和CD4+T细胞，使它们具有杀伤肿瘤细胞的活性；③将被增殖扩增后的TIL和大剂量的IL-2一起回输患者体内[11]。

2.3.2 基因修饰的淋巴细胞用于细胞治疗 在肿瘤浸润T细胞较难获得、肿瘤组织较小的情况下，过继回输激活型TIL的免疫治疗方法较难施行。以黑色素瘤患者为例，在很多情况下，即使把整个黑素瘤都切割下来，也不能获得足够数量的肿瘤特异性T细胞。为了克服这一缺陷，研究者从肿瘤特异性T细胞中提取编码TCRα、β链的基因。利用载体技术用此基因转染受试者的T细胞，而这些受试者通常是体内缺乏肿瘤特异性T细胞的肿瘤患者。经这样处理后，受试者的T细胞就能表达肿瘤特异性TCR。这种方法可以产生大量的肿瘤抗原特异性T细胞。

临床前实验发现，经人p53蛋白刺激后，小鼠体内可产生能识别p53蛋白的TCRα、β链基因，然后利用基因工程技术把TCRα、β链基因导入到外周血淋巴细胞内，体外扩增后再回输小鼠体内；这种经修饰的淋巴细胞受抗原刺激时具有很强的抗肿瘤能力[12]。

此外，基因工程技术可将肿瘤特异性单克隆抗体的抗原结合区（Fab）或单链抗体可变区（scFv）与T细胞的信号传导区结合起来，构建成嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）。CAR基因转染的受试者T细胞能持久识别特定肿瘤抗原，以充分激活抗肿瘤免疫应答。

2.3.3 以诱导DC为基础的细胞治疗 肿瘤患者DC的共刺激分子表达水平低、白细胞介素-12（interleukin-2，IL-12）分泌能力低、刺激T细胞增殖能力弱、寿命短，摄取抗原能力也较正常人DC弱。由于只有成熟的DC才具有呈递抗原能力，所以细胞治疗的另一工作重点是提升DC负载肿瘤相关抗原的能力。DC在体外被转导入多种肿瘤抗原基因，并通过MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ类分子充分呈递抗原多肽；然后将这些负载有肿瘤抗原的致敏DC回输体内，以诱导机体产生有效的抗肿瘤免疫应答，这是一条治疗肿瘤的有效途径[13]。

3 展望

肿瘤是机体全身免疫平衡失调的结果。因此，在常规手术、化疗、放疗达到局部清除目的后，机体需通过免疫治疗以达到再平衡。与其他治疗相比，免疫治疗起效慢，但可从根本上恢复机体自身清除肿瘤细胞的能力。随着肿瘤免疫研究的发展，肿瘤免疫治疗将成为肿瘤综合治疗的基本组成之一。

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