【盤點】癌症免疫檢查點療法的現狀與展望

       越來越多的證據表明，天然或誘導產(chan) 生的免疫反應能夠有效針對腫瘤抗原產(chan) 生反應，從(cong) 而殺傷(shang) 腫瘤細胞。臨(lin) 床試驗也表明，腫瘤組織間隙的免疫細胞浸潤能夠促進癌症患者的治療效果。研究者們(men) 通過尋找在不同腫瘤組織中浸潤的淋巴細胞的類型、功能和空間分布等信息，能夠改善針對癌症患者的診斷與(yu) 治療方案的設計。伴隨這些臨(lin) 床試驗的進展，研究者們(men) 對癌症的"免疫監視（immunosurveillance）"現象開始越來越關(guan) 注，即在除了少數特殊的環境下，腫瘤細胞能夠被其特異性的免疫細胞殺傷(shang) 。而上述的"特殊環境"指的是腫瘤微環境（TME）或癌症的免疫編輯作用造成免疫耐受性的細胞的產(chan) 生。

      過去幾十年來，癌症的免疫療法取得了突飛猛進的發展，"免疫監視"這一概念在臨(lin) 床上產(chan) 生了巨大的現實意義(yi) 。目前位於(yu) 免疫療法的"免疫檢查點阻斷劑"對於(yu) 很多癌症，尤其是惡性且化學藥物耐受性癌症的治療中有著明顯的效果。其中，效果zui顯著的是"cytotoxic-T-lymphocyte-associated protein 4 （CTLA-4）"以及"programmed cell death 1 （PD-1）"兩(liang) 類免疫檢查點阻斷劑。

CTLA-4 與(yu) PD-1阻斷劑的抗癌原理

       早期，在T細胞信號調控領域的研究者們(men) 發現了一類叫做Ctla4的基因，在T細胞激活的狀態下，該基因能夠表達CTLA-4蛋白。CTLA-4與(yu) T細胞的共刺激因子CD28具有很高的結構同源性。功能上，CTLA-4與(yu) CD28類似，都能夠與(yu) 抗原呈遞細胞表麵的B7（CD80 & CD86）結合，而且前者的結合能力明顯更強。之後，研究者們(men) 發現CTLA-4與(yu) B7的結合能夠有效阻斷T細胞與(yu) APC的相互作用，從(cong) 而抑製T細胞的激活。這一發現意味著：CTLA-4的活性一旦被人為(wei) 抑製，則能夠讓T細胞充分地激活，這對於(yu) 腫瘤免疫反應具有正麵的調控作用。

       許多前臨(lin) 床期的研究都證實了這一假設，而且導致一類叫做"ipilimumab"的特異性識別CTLA-4的單克隆抗體(ti) 的產(chan) 生並且應用於(yu) 癌症的臨(lin) 床治療試驗中。除了促進共刺激因子的識別之外，靶向CTLA-4的抗體(ti) 還能夠清除體(ti) 內(nei) 腫瘤微環境中的調節性T細胞（Treg）。由於(yu) 腫瘤微環境中的Treg細胞能夠抑製腫瘤抗原特異性T細胞免疫反應，而且其表麵表達大量的CTLA-4蛋白，因此這一靶向抗體(ti) 的刺激能夠有效激活腫瘤微環境中的T細胞免疫反應，從(cong) 而提高機體(ti) 對腫瘤細胞的清除能力。

       PD-1與(yu) CTLA-4都表達於(yu) 激活的T細胞表麵。PD-1的激活能夠下調T細胞激活後TCR傳(chuan) 遞的胞內(nei) 信號。PD-1有兩(liang) 類天然受體(ti) ，PD-L1與(yu) PD-L2。PD-L2主要表達於(yu) 抗原呈遞細胞表麵，而PD-L1則廣泛表達於(yu) 多種細胞類型，包括腫瘤細胞、免疫細胞、上皮細胞、內(nei) 皮細胞等等。研究表明，PD-L1的表達受到IFN-g的調節，而這一效應能夠幫助腫瘤細胞逃離免疫監視。另一方麵，PD-L1能夠與(yu) T細胞表麵的CD80分子結合，這使得該分子相關(guan) 的信號調節變得更加更加複雜。

已知的免疫檢查點藥物

      如今，已經有4種免疫檢查點阻斷劑得到了FDA的批準：1、上文提到的CTLA-4單抗ipilimumab，用於(yu) 治療惡性的黑色素瘤患者；2、一類PD-1阻斷性單抗pembrolizumab，用於(yu) 治療惡性的黑色素瘤患者以及表達PD-L1的非小細胞肺癌患者；3、靶向PD-1的單抗nivolumab，用於(yu) 治療惡性的黑色素瘤患者以及表達PD-L1的非小細胞肺癌患者，且對常規化療沒有反應的癌症患者以及惡性的腎癌患者也有效；4、靶向PD-L1的單抗atezolizumab，用於(yu) 治療晚期或惡化的、對常規化療沒有反應的尿道腫瘤患者。這些獲批的藥物在將來可能能夠應用於(yu) 更多癌症類型的治療，同時也會(hui) 有其它的免疫檢查點阻斷劑的加入。

免疫檢查點阻斷劑在癌症治療中的局限性

       雖然以上藥物在臨(lin) 床應用中取得了明顯的治療效果，但事實上大部分癌症患者對免疫檢查點阻斷劑都沒有陽性反應，或者由於(yu) 副作用的存在而不得不停止使用。對於(yu) ipilimumab來說，它的臨(lin) 床治療陽性反應率僅(jin) 有15%；針對PD-1-PD-L1信號的相關(guan) 藥物陽性比例很少超過40%。總之，目前有兩(liang) 類問題需要解決(jue) ：

1、為(wei) 什麽(me) 不同的患者對於(yu) 免疫檢查點抑製劑的反應有如此明顯的差別？

2、如何才能進一步擴大免疫檢查點阻斷劑的廣譜性，使之成為(wei) 對大多數癌症患者均適用的治療選項？針對這兩(liang) 大問題，我們(men) 需要了解腫瘤微環境中的免疫反應內(nei) 在機製。

限製腫瘤免疫檢查點療法的因素分析

1. 來自腫瘤微環境的影響。

       如今，我們(men) 普遍認為(wei) 癌症細胞傾(qing) 向於(yu) 與(yu) 組織周圍的基質、基質細胞以及免疫細胞協同分化，並共同作用導致腫瘤微環境的形成。腫瘤微環境能夠促進慢性炎症反應，抑製免疫反應以及促進腫瘤組織的血管生成作用。

       T細胞要想完成對腫瘤的“免疫監視”作用，需要完成三個(ge) 步驟：

       1. 被外周淋巴結中的腫瘤特異性樹突狀細胞激活；

       2. 通過腫瘤血管以及層層的屏障到達腫瘤組織；

       3. 識別並殺傷(shang) 腫瘤細胞。

       完成這三個(ge) 步驟的前提是需要足夠多的腫瘤特異性抗原的產(chan) 生。

       然而，癌症惡化過程中，腫瘤細胞經常會(hui) 阻礙T細胞完成上述三個(ge) 中的任意一個(ge) 或多個(ge) 步驟，從(cong) 而導致免疫逃逸現象的出現。由於(yu) T細胞是免疫檢查點療法的核心力量，因而T細胞活性的阻斷勢必會(hui) 影響該療法的效果。一些腫瘤微環境中，腫瘤細胞表麵的PD-L1會(hui) 上調。而針對這種類型的癌症，抗PD-L1的治療效果則十分顯著。色氨酸的代謝是另外一個(ge) 導致免疫逃逸的機製。色氨酸能夠被一種由髓係細胞分泌的叫做IDO的酶分解生成犬尿氨酸，而犬尿氨酸被認為(wei) 能夠抑製T細胞的克隆增殖並促進其發生失活效應以及細胞凋亡。在一些臨(lin) 床治療中，結合PD-L1阻斷劑與(yu) IDO阻斷劑的聯合治療手段效果明顯高於(yu) 單獨使用PD-L1，這也間接證明了上述觀點。

       腫瘤微環境中的基質細胞能夠阻止T細胞與(yu) 癌細胞的直接接觸。研究表明，腫瘤微環境中的某些成分能夠通過表觀遺傳(chuan) 修飾的方式下調T細胞中Cxcl9以及Cxcl10的表達，這一效應會(hui) 導致T細胞難以跨越屏障進入腫瘤微環境中對癌細胞進行殺傷(shang) 。此外，由於(yu) 腫瘤微環境中缺少能夠表達IFN-g的DC，因此T細胞的激活會(hui) 受到明顯的影響。研究表明，如果人為(wei) 地提高腫瘤相關(guan) DC與(yu) T細胞互作時IFN-g的表達水平，而能夠有效促進激活的T細胞向腫瘤組織的遷移。

2. 來自癌細胞本身的影響

       癌細胞內(nei) 源性的信號也參與(yu) 了免疫逃逸的效應。研究表明黑色素瘤細胞中癌基因WNT-b-catenin的表達能夠抑製ILC與(yu) CD103+ DC向腫瘤微環境中的浸潤，這一過程主要是由於(yu) 趨化因子CCL4的缺失。其它一些基因，例如PI3K、STAT、EGFR等的失活突變也能夠導致癌細胞對腫瘤檢查點阻斷劑療法的耐受效應的產(chan) 生。

       造成癌細胞的耐受現象的出現，主要原因包括癌細胞本身的突變；微環境中的特殊炎症狀態對癌細胞代謝信號調控的影響；死亡細胞相關(guan) 分子（DAMP）的刺激對癌細胞的影響等等。

3. 其它因素

       除了腫瘤微環境以及癌細胞內(nei) 源信號的特征以外，患者的其它一些生理特征也造成了免疫療法效應不佳的結果。其中包括年齡、HLA類型、遺傳(chuan) 背景、飲食與(yu) 代謝差異以及慢性感染病史等。

腸道微生物促進癌症免疫療法的治療效果

       越來越多的證據表明，人體(ti) 的細胞數量遠遠不及機體(ti) 寄生的微生物，其中大部分微生物存在於(yu) 腸道中。通過高度的共生化互作，腸道的益生菌能夠調節機體(ti) 的生理狀態，並使之達到*水平。腸道微生物參與(yu) 調節了宿主的營養(yang) 代謝，排毒反應，抗感染，調節腸道穩態以及促進免疫與(yu) 神經係統的成熟。而人體(ti) 也為(wei) 這群微生物提供了充足的養(yang) 分，適宜的生活環境。總之，腸道微生物促進了人體(ti) 遺傳(chuan) 與(yu) 代謝多樣性的形成。

       由於(yu) 體(ti) 內(nei) 大量微生物的存在，而同時宿主又必須對病原體(ti) 有足夠的免疫監視能力，因此，腸道微生物與(yu) 免疫係統在長期的進化過程中產(chan) 生了高度的默契。這種穩態一旦遭到破壞，會(hui) 引發一係列的自體(ti) 免疫疾病，例如肥胖、糖尿病、IBD非酒精脂肪肝等等。很多研究表明，不同的微生物或其代謝產(chan) 物能夠調節宿主的免疫反應。例如，腸道的微生物就能夠促進局部的免疫係統中Treg細胞的分化與(yu) 激活，這也是免疫耐受的形成機製之一。

        臨(lin) 床治療結果顯示：化療與(yu) 放療會(hui) 導致患者腸道共生菌穩態的紊亂(luan) ；反之，腸道的微生物菌群也能正向或反向地幹預癌症治療的效果（通過藥物幹預或免疫調節等方式）。具體(ti) 地，目前腸道微生物參與(yu) 的抗癌免疫調節作用已經被用於(yu) 輔助癌症的化學治療。化療藥物cyclophosphamide能夠促進多種格蘭(lan) 氏陽性菌從(cong) 腸道向淋巴結遷移，並進一步促進Th-17的分泌。臨(lin) 床結果也表明，健康的腸道微生物對於(yu) 癌症的化療效果具有關(guan) 鍵的作用。

       就免疫檢查點阻斷劑的癌症治療來講，有證據表明CTLA-4的阻斷療法能夠通過影響上皮間淋巴細胞與(yu) 腸道表皮細胞的穩態而促進多種擬杆菌屬的菌類的增殖，這些細菌能夠通過影響粘膜處的DC促進抗腫瘤Th1細胞的激活。臨(lin) 床試驗結果表明，在接受了ipilimumab治療後，有患者表現出腸道擬杆菌數量的上升，也間接證明了上述觀點。

未來的免疫檢查點阻斷劑發展方向

       一方麵，我們(men) 可以通過操縱微生物組對免疫檢查點療法的治療效果增加係統的篩選，找到綜合性的治療方案；另外，分離對免疫檢查點療法有反應的患者體(ti) 內(nei) 的癌症微生物組，並進行患者間的移植，以期能夠提高癌症免疫療法的廣譜性與(yu) 個(ge) 體(ti) 治療效果。具體(ti) 地，我們(men) 如果能夠找到促進腫瘤免疫反應的微生物抗原結構，並將其作為(wei) 腫瘤疫苗的組成部分進行研發，可能會(hui) 有意想不到的效果。