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人類,、疾病,,癌癥與免疫

 YLWUGD 2018-04-07

癌癥是典型的多細(xì)胞增殖失控性疾病,。一般認(rèn)為,,地球生命在6億年前出現(xiàn)多細(xì)胞生命,現(xiàn)存的海綿類多孔動(dòng)物門是最早出現(xiàn)的多細(xì)胞動(dòng)物,。人類的疾病多少與先天發(fā)育不足有關(guān),,另外一些與后天的損傷有關(guān)。人體內(nèi)的主要系統(tǒng)只有2種代謝免疫,,所有的疾病不外此2種,。



BOX1多細(xì)胞進(jìn)化史:用神奇泥土壘砌超級智慧生命


6億年前,具有劃時(shí)代意義的多細(xì)胞動(dòng)物出現(xiàn),,通常認(rèn)為與海綿類似,;寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。

5.5億年前 扁形動(dòng)物出現(xiàn),,它們是最早擁有大腦的動(dòng)物,,也是現(xiàn)存形態(tài)左右對稱的最簡單的動(dòng)物。同時(shí),,它們還是具有器官的最簡單的動(dòng)物,。

脊索動(dòng)物

5.3億年前 皮卡蟲是目前已知的脊索動(dòng)物的最早祖先。它被認(rèn)為是擁有脊索的最早的動(dòng)物,,也是脊椎動(dòng)物的祖先,。

5億年前 最早的脊椎動(dòng)物甲胄魚出現(xiàn),這是一種無腭魚,,與現(xiàn)今的八目鰻和盲鰻類似,。斑馬魚的基因與人類的相似度達(dá)到87%,,素有“水中小白鼠”之稱。包括癌癥在內(nèi)的約2000種人類疾病能出現(xiàn)在斑馬魚身上,。研究斑馬魚的最終目的是找到治愈人類相關(guān)疾病的方法,。


3.75億年前 生存于泥盆紀(jì)晚期的提塔利克魚是屬于肉鰭魚總綱的一個(gè)物種,已經(jīng)出現(xiàn)了一些四足動(dòng)物的特征,。 

四足動(dòng)物

3.65億年前 部分肉鰭魚總綱的物種演化出了腿,,從而四足類出現(xiàn)。它們最早出現(xiàn)于淺灘和沼澤的淡水棲息地中,。

3.15億年前 棘螈是一種已滅絕的兩棲動(dòng)物,,是最早擁有可辯認(rèn)的四肢的動(dòng)物。它們也被認(rèn)為可能是最早具有在陸地上生活能力的脊椎動(dòng)物,。

3億年前 兩棲動(dòng)物演化為了爬行動(dòng)物,。爬行動(dòng)物學(xué)會了在陸地上生殖并將蛋產(chǎn)在濕地上,而不用再回到水中繁殖,,這也使它們的足跡來到了高地,。

哺乳動(dòng)物

2.5億年前 爬行動(dòng)物出現(xiàn)不久,就演化為了兩個(gè)分支,。一個(gè)演化支為雙孔亞綱(屬于蜥形綱),,這一支成了現(xiàn)在的爬行動(dòng)物。另一支則是合弓綱,,很快它們就演化成了獸孔目,,而獸孔目則是哺乳動(dòng)物的直接祖先。

蘇美尼獸(Suminiagetmanovi Ivachnenko, 1994)是已知最早的樹棲脊椎動(dòng)物,。蘇美尼獸屬于合弓類(Synapsida)獸孔目(Therapsida)缺齒亞目(Anomodontia)屬于下孔亞綱,,也就是一般人所說的“似哺乳爬行動(dòng)物”。戈氏蘇美尼獸體長50厘米,,指式2-3-4-5-3,、趾式2-3-4-5-4,肢體結(jié)構(gòu)顯示它是已知最早的樹棲脊椎動(dòng)物,,歷史可追溯到二疊紀(jì)末期,,比已知最早的以樹為生的哺乳動(dòng)物早了近1億年。


2.2億年前 獸孔目的分支犬齒獸亞目演化出了更多的哺乳類特征,。犬齒獸類的下腭與現(xiàn)代哺乳動(dòng)物類似,,因而可能是所有現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的直接祖先。


1.25億年前 始祖獸是一種真獸亞綱哺乳動(dòng)物,,也是胎盤類哺乳動(dòng)物的祖先,。它們與現(xiàn)代睡鼠相像,化石在中國遼寧有發(fā)現(xiàn)。

1億年前 鼠與人類的共同祖先出現(xiàn),。

 

人與人之間的基因組相似度在99.99%,。

我們血緣關(guān)系最近的親屬——黑猩猩,在基因上與我們?nèi)祟惖南嗨贫冗_(dá)到了96%,。

人類和獼猴共有93%的DNA,。

的基因與我們?nèi)祟愑兄?/span>90%的相似性。

當(dāng)涉及到蛋白編碼基因時(shí),,老鼠與我們有著85%的相似度,,但是在非編碼基因上,只有大約50%的相似度,。國家人類基因研究所把這種相似性歸咎于大約8千萬年前的共同祖先,。幾乎所有的人類基因在老鼠身上都有個(gè)明確的對應(yīng)基因,但是蛋白質(zhì)編碼基因只占據(jù)了各自基因組的1.5%,,基于此,,能治愈老鼠的化合藥物通常對人類無效。

2009年《科學(xué)》雜志上的一篇報(bào)道,,家與我們?nèi)祟惞蚕泶蠹s80%的基因,。

雞與人類共享了大約60%的基因。

果蠅與人類共享了61%的致病基因,,這對于美國宇航局探索太空旅行可能對人類基因產(chǎn)生的影響非常重要,。

香蕉也與人類共享了大約60%的基因。



目錄

1,、免疫發(fā)展史

2,、免疫學(xué)原理

3,、主要抗癌免疫療法

4,、免疫狀態(tài)評估

5、免疫治療毒性和療效評估

6,、ICIs耐藥現(xiàn)象的解釋

7,、臨床應(yīng)用

 


1、免疫治療簡史



免疫系統(tǒng)是多細(xì)胞動(dòng)物特化的一個(gè)系統(tǒng),,用以維持多細(xì)胞動(dòng)物在細(xì)胞層面和分子層面的穩(wěn)定性,。在單細(xì)胞動(dòng)物中存在的原始基本機(jī)制是多細(xì)胞化后復(fù)雜機(jī)制的基礎(chǔ),類如在單細(xì)胞動(dòng)物中的分子系統(tǒng)CRISPR-cas系統(tǒng)就是一個(gè)維護(hù)單細(xì)胞穩(wěn)定性的免疫機(jī)制,。

1909年P(guān)aul Ehrlich提出免疫監(jiān)視學(xué)說,,He said, there may be tumor immunity, there was a high frequencyof aberrant germ(tumor),if not kept in check by immune system, would overwhelm us.認(rèn)為免疫系統(tǒng)可以遏制腫瘤的發(fā)生,免疫功能異常是腫瘤發(fā)生的基本原因之一,。

1959年Frank Macfarlane Burnet和Lewis Thomas(就是那位喜歡寫科普并且在NEJM開過專欄的路易斯,,他曾出任MSK院長)提出了“免疫監(jiān)視(tumor immune surveillance)”的假說,該假說認(rèn)為免疫系統(tǒng)能夠識別并清除惡性腫瘤,從而抑制了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2002年Gavin P Dunn和RobertD Schreiber等首次提出了腫瘤免疫編輯(Tumor Immunoediting)學(xué)說,系統(tǒng)闡述了癌癥和免疫系統(tǒng)之間的三階段關(guān)系,。



2抗癌免疫學(xué)的基本原理


100余年人類對免疫系統(tǒng)的不懈研究,,目前已經(jīng)對該領(lǐng)域的主要問題有了一些粗淺的認(rèn)識。陳列平教授將人類對抗癌免疫的認(rèn)識過程總結(jié)為,,三大基本問題:有沒有,?免疫原性的狀態(tài)如何?啟動(dòng)抗癌免疫的相關(guān)因素,。即:

A人類機(jī)體內(nèi)是否存在清除癌細(xì)胞的免疫反應(yīng),?

答案是肯定的!

1868年一位叫威廉.布什(WilhelmBusch)的醫(yī)生第一次報(bào)道,,有意使用丹毒感染癌癥病人后腫瘤顯著縮小,。

1891年,美國紐約紀(jì)念醫(yī)院骨科醫(yī)師威廉.科利(WilliamB.Coley,1862~1936)開始以注射細(xì)菌進(jìn)入腫瘤的方法治療癌癥,,創(chuàng)立“科利毒素”療法,。這種方法療效并不穩(wěn)定,而且可能死于感染,;改進(jìn)后混合加熱過的細(xì)菌液變得安全,,經(jīng)這種方法確實(shí)有不少人惡性腫瘤在無藥可醫(yī)的情況下得到了緩解,甚至是長期緩解,。

曾經(jīng)一睹被打壓的早期免疫治療探索今天已經(jīng)得到世人的認(rèn)可,,并以其名字命名了免疫界最高獎(jiǎng)項(xiàng)為威廉.科利獎(jiǎng)。

如細(xì)胞因子療法,、過繼免疫細(xì)胞療法及免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法的效果已經(jīng)被證實(shí),,其中有廣泛意義的是ICIs,在多數(shù)癌種均有一定比例的患者獲得療效,,和既往的化療及分子靶向治療的機(jī)理完全不同,。

B是否存在特異性的抗原以引發(fā)清除癌細(xì)胞的特異性免疫反應(yīng)?

癌細(xì)胞來源與人體自身細(xì)胞,,存在抗原,,但是經(jīng)歷了免疫編輯后的癌細(xì)胞抗原性較弱,難以有效激發(fā)免疫反應(yīng),。而且在腫瘤微環(huán)境局部存在復(fù)雜的免疫抑制或免疫逃逸,,導(dǎo)致免疫反應(yīng)不能有效完成。

抗原是激發(fā)免疫反應(yīng)的起點(diǎn),,未來這個(gè)問題尚需要繼續(xù)充分研究,。比利時(shí)的Thierry Boon教授長期研究癌細(xì)胞抗原問題。

對于一個(gè)已經(jīng)進(jìn)入臨床階段并進(jìn)展的癌癥病灶(原位持續(xù)增殖或者可轉(zhuǎn)移的),,有沒有癌細(xì)胞獨(dú)有的抗原,?進(jìn)展?fàn)顟B(tài)的病灶存不存在人體細(xì)胞在任何時(shí)期都沒有表達(dá)過的抗原性質(zhì)(免疫原性)的物質(zhì),?目前看癌癥抗原領(lǐng)域有如下觀點(diǎn):

癌細(xì)胞存在獨(dú)有的抗原嗎?還是共享,?例如有些CEA/AFP是人類胎兒時(shí)期的蛋白質(zhì),,且功能現(xiàn)在也不清楚。癌變后,,這些本來應(yīng)該沉沒的基因重新激活并大量表達(dá),。不知道癌細(xì)胞是紊亂表達(dá)還是功能性表達(dá)。存在癌細(xì)胞專有表達(dá)的基因嗎,?目前看是有的,,很少,要么表達(dá)少,,要么已經(jīng)被免疫掉,,要么免疫原性不足。

比利時(shí)學(xué)者Thierry Boon長期研究抗癌免疫反應(yīng)的核心問題癌癥抗原,,他說癌細(xì)胞的抗原性才是主要問題,。抗原性不足是當(dāng)前TME免疫抑制/逃逸的解除只能解決部分問題的一個(gè)重要原因,。


BOX:癌癥抗原問題:沒有抗原性就沒有免疫反應(yīng)


抗原本身的因素 

異物性

抗原與機(jī)體的種系關(guān)系越遠(yuǎn),,其差異越大,免疫原性也就越強(qiáng),。

1)異種間的物質(zhì):病原微生物,、動(dòng)物免疫血清對人是良好抗原。

2)同種異體間的物質(zhì):人紅細(xì)胞表面ABO血型抗原系統(tǒng)及同種異體皮膚和器官上的組織相容性抗原,。

3)自身抗原:自身物質(zhì)一般無抗原性,。

a:與淋巴細(xì)胞從未接觸過的自身物質(zhì)(如晶狀體蛋白)

b:自身物質(zhì)理化性狀發(fā)生改變(外傷、感染,、藥物,、電離輻射等)

理化性狀

1)分子大小 

一般說來分子量越大,抗原性越強(qiáng),。具有抗原性的物質(zhì),,分子量一般在10.0kD以上,,個(gè)別超過100.0kD,,低于4.0kD者一般不具有抗原性。

2)化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,,

蛋白質(zhì),,芳香族氨基酸為主者,尤其是含酪氨酸的蛋白質(zhì),,抗原性強(qiáng),,非芳香族氨基酸為主者,,抗原性較弱。

3)分子構(gòu)象和易接近性

4)物理狀態(tài),,

一般聚合狀態(tài)的蛋白質(zhì)較其單體免疫原性強(qiáng),顆粒性抗原強(qiáng)于可溶性抗原,。

免疫途徑和抗原劑量

具備上述條件的抗原物質(zhì)可因進(jìn)入機(jī)體的途徑和劑量的不同而免疫效果迥異。

人工免疫時(shí),,多數(shù)抗原是非經(jīng)口進(jìn)入(皮內(nèi),、皮下、肌肉,、靜脈,、腹腔注射)機(jī)體才具有抗原性。

機(jī)體方面的有關(guān)因素 

1)宿主與抗原來源的種系進(jìn)化關(guān)系

2)宿主的遺傳背景

3)機(jī)體的健康和營養(yǎng)狀況

以上幾方面因素在一定程度上是相互制約的,。



C如何激發(fā)抗癌免疫反應(yīng),?

激發(fā)免疫反應(yīng)涉及到很多復(fù)雜的方面,如果有時(shí)間精力也可以做一個(gè)像Daniel Chen的框架圖,,就現(xiàn)狀而言,,我們?nèi)蕴幵诎凳抑校皇桥紶柊l(fā)現(xiàn)了幾個(gè)分子開關(guān),,更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)還沒有被發(fā)現(xiàn),。


荷蘭Christian U Blank在科學(xué)雜志撰文描述了影響抗癌免疫反應(yīng)的7大因素,并用雷達(dá)圖描繪出來,。大概可分類為幾類:

癌細(xì)胞本身的:如有氧酵解水平的LDH,,細(xì)胞膜表面的抗原負(fù)荷、MHC表達(dá),,負(fù)反饋?zhàn)饔玫腜D-L1表達(dá),。

血液中的:CRP、IL-6所反應(yīng)的慢性炎癥水平,;這些標(biāo)志物反映了人體內(nèi)有不能清除的抗原異物,。一如生理性自身免疫反應(yīng)在于清除體內(nèi)衰老的廢物代謝物一樣,使用的是IgM快速清除機(jī)制,,而如果是病理性自身免疫反應(yīng)就需要?jiǎng)佑寐匝装Y反應(yīng)機(jī)制,,IgG系統(tǒng)。還有一個(gè)是循環(huán)血液中的免疫細(xì)胞數(shù),,這個(gè)反應(yīng)了宿主的免疫系統(tǒng)狀態(tài),。

微環(huán)境中的:TME中的TIL反應(yīng)了免疫細(xì)胞是否能夠進(jìn)入最后階段,這一階段停止于局部的免疫抑制或免疫逃逸,。

值得注意的是Blank沒有討論微生態(tài)在抗癌免疫中的價(jià)值,,或許是缺乏可檢測標(biāo)準(zhǔn)吧。微生態(tài)是一個(gè)重要的方向,,科學(xué)雜志的癌癥免疫治療專輯曾專門發(fā)文討論,。



3,、主要抗癌免疫療法



抗癌免疫療法的歷史悠久,最早是1868年一位叫威廉.布什(Wilhelm Busch)的醫(yī)生第一次報(bào)道,,有意使用丹毒感染癌癥病人后腫瘤顯著縮小,。丹毒(erysipelas)是一種累及真皮淺層淋巴管的感染,主要致病菌為A組β溶血性鏈球菌,。誘發(fā)因素為手術(shù)傷口或鼻孔,、外耳道、耳垂下方,、肛門,、陰莖和趾間的裂隙。

1891年,,美國紐約紀(jì)念醫(yī)院骨科醫(yī)師威廉.科利(William B.Coley,1862~1936)開始以注射細(xì)菌進(jìn)入腫瘤的方法治療癌癥,,創(chuàng)立“科利毒素”療法。這種方法療效并不穩(wěn)定,,而且可能死于感染,;改進(jìn)后混合加熱過的細(xì)菌液變得安全,經(jīng)這種方法確實(shí)有不少人惡性腫瘤在無藥可醫(yī)的情況下得到了緩解,,甚至是長期緩解,。由于20世紀(jì)初更加安全有效的放射療法已經(jīng)開始普及,科利毒素療法開始被MSK醫(yī)院禁止,,直至后來被ASCO禁止,,雖然ASCO最終撤銷了禁令。后來科利的女兒繼承了父親的遺志,,曾出巨資資助癌癥免疫治療研究,。曾經(jīng)一睹被打壓的早期免疫治療探索今天已經(jīng)得到世人的認(rèn)可,并以其名字命名了免疫界最高獎(jiǎng)項(xiàng)為威廉.科利獎(jiǎng),。

根據(jù)已知的免疫學(xué)原理,,推測這種利用細(xì)菌感染治療癌癥的機(jī)制是以細(xì)菌抗原調(diào)高機(jī)體對腫瘤的反應(yīng)性,是先天免疫和后天免疫均處于激活狀態(tài),。細(xì)菌和自身衰老損傷細(xì)胞即癌變細(xì)胞均為同一種免疫機(jī)制清除,,之間并無嚴(yán)格的界限,甚至有相當(dāng)部分功能處于重疊狀態(tài),。


然而由于人類對自身小宇宙中的這個(gè)神秘系統(tǒng)認(rèn)知的局限性,,很長時(shí)間以來人類并沒有找到可靠的免疫治療方法。直到兩種免疫治療手段出現(xiàn):


1,、針對癌細(xì)胞的抗體治療

癌細(xì)胞上有一些特殊的抗原,,人類使用免疫學(xué)抗體原理清除他們以達(dá)到治療癌癥的目的,這些治療取得了一定療效,。

赫賽汀單抗:針對癌細(xì)胞的生長刺激因子,,即人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor-2,HER2)。該基因,,即c-erbB-2基因,,定位于染色體17q12-21.32上,編碼相對分子質(zhì)量為185000的跨膜受體樣蛋白,,具有酪氨酸激酶活性,。這個(gè)受體被阻滯后,癌細(xì)胞的生長轉(zhuǎn)移特性受到抑制,。但是由于癌細(xì)胞不止一種生長刺激因子,,所以即使癌細(xì)胞初始表達(dá)這種受體,但是初始僅有50%左右的病人對這種治療有效,,幾乎所有病人會在一年內(nèi)對該抗體治療耐藥,。


2、細(xì)胞間質(zhì)如血管是癌癥病灶必須的,,針對癌癥病灶中的細(xì)胞間質(zhì)治療,。

AVASTIN(貝伐單抗):針對VEGF這種細(xì)胞因子的抗體,可以引發(fā)抗體反應(yīng)清除這種細(xì)胞因子,,阻斷體內(nèi)新生血管的形成來阻滯癌癥的進(jìn)展,,代價(jià)是人體正常的血管新生的生理過程也受到干擾。

3,、免疫檢測點(diǎn)抑制劑(ICIs)


免疫檢測點(diǎn)是指位于效應(yīng)T細(xì)胞上的一些激活性和抑制性受體調(diào)節(jié)開關(guān),,使用激活性抗體可以啟動(dòng)該受體下游的功能(激活或者抑制),激活可以使得T細(xì)胞處于攻擊狀態(tài),,抑制可以使得T細(xì)胞處于安靜狀態(tài),。人體內(nèi)有100萬億個(gè)種類各異的真核細(xì)胞,如何精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)T細(xì)胞的免疫攻擊性能是一個(gè)受到多種機(jī)制調(diào)節(jié)的過程,,其中免疫檢測點(diǎn)是其中的一種調(diào)節(jié)機(jī)制,。

第一個(gè)被應(yīng)用于醫(yī)療實(shí)踐的免疫檢測點(diǎn)是CTLA-4,由美國學(xué)者James Allison發(fā)現(xiàn)并花了10年左右證實(shí)其功能,。

第二個(gè)被發(fā)現(xiàn)的該類分子是PD1/PD-L1,,PD1首先被日本學(xué)者本庶佑發(fā)現(xiàn),并被證實(shí)其效用,;而PD-L1是被美籍華人學(xué)者陳列平發(fā)現(xiàn)的,,后也被證實(shí)其效用。

當(dāng)前的主要ICIs就是基于這幾個(gè)靶點(diǎn)設(shè)計(jì)的,。

免疫檢測點(diǎn)由很多,,其它分子也有潛在的開發(fā)價(jià)值,相關(guān)藥物正在研發(fā)中,。

4,、過繼細(xì)胞療法CART-T細(xì)胞療法

過繼細(xì)胞治療經(jīng)歷了漫長的探索過程,,早期的過繼細(xì)胞治療一般是指:第1代LAK細(xì)胞。第2代CIK細(xì)胞,,第3帶TIL細(xì)胞,,第4代抗原特異性的CTL細(xì)胞。

早期的過繼細(xì)胞療法有效率低下,,而且制備過程難以標(biāo)準(zhǔn)化評估,,已經(jīng)被基本淘汰。目前流行的是第5代過繼細(xì)胞治療法,,技術(shù)有2種,,除了CART-T細(xì)胞,還有一種叫TCR-T細(xì)胞,。



4,、免疫評估


ICIs制劑的療效主要和以下幾個(gè)因素相關(guān):

1、新抗原數(shù)量:突變負(fù)荷mutationload,, 是指正常等位基因(A)突變成有害等位基因(a)形成在選擇上不利的純合體(aa)所引起群體適應(yīng)度下降的現(xiàn)象,。如:人類的一些代謝遺傳病,象黑尿癥,、半乳糖血癥等,。

用腫瘤突變負(fù)荷(TMB)來定量:被定義為每百萬堿基中被檢測出的,體細(xì)胞基因編碼錯(cuò)誤,、堿基替換,、基因插入或缺失錯(cuò)誤的總數(shù)。具體操作就是測量某種腫瘤體細(xì)胞內(nèi)編碼蛋白的堿基突變數(shù)量,,包括替換,、插入/缺失等各種形式的突變;

量化的描述TMB,,可分為4類:

1)TMB-High=>20mutations/Mb;

2)TMB-Intermediate, 6-19 Muts/Mb;

3) TMB-Low <= 5 Muts/Mb;

體細(xì)胞突變可能受到外源性誘變因素的影響,,比如肺癌中煙草(吸煙)誘導(dǎo)的C→A的突變。惡性黑色素瘤中,,紫外線照射引起的C→T的突變,。內(nèi)源性因素引起的突變可以是DNA錯(cuò)配修復(fù)突變,比如結(jié)直腸癌和食管癌中的MSI(微衛(wèi)星不穩(wěn)定),。在實(shí)體腫瘤中,,95%的突變?yōu)閱蝹€(gè)堿基的替換,造成的非同義突變(一個(gè)核苷酸突變改變一個(gè)蛋白的氨基酸順序),,錯(cuò)義突變(非同義點(diǎn)突變,,單個(gè)核苷酸改變導(dǎo)致一個(gè)密碼子編碼一個(gè)不同的氨基酸)和無義突變(非同義點(diǎn)突變使一個(gè)密碼子變?yōu)榻K止密碼子引起多肽鏈合成提前終止),共同構(gòu)成了體細(xì)胞非同義突變的基本要素。

2,、TMB相關(guān)因素:腫瘤突變負(fù)荷(tumormutation burden,TMB),、微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定(microsatellite instability-high, MSI-H)和錯(cuò)配基因修復(fù)缺失(mismatch-repairdeficiency,MMR),,這些潛在的bio-marker又指向一個(gè)共同點(diǎn)突變相關(guān)新抗原(mutation-associated neoantigen),。

3,、腫瘤微環(huán)境種的PD-L1表達(dá)豐度及TIL數(shù)量(具體見荷蘭Christian U Blank在科學(xué)雜志撰文并畫出的影響抗癌免疫反應(yīng)的7大因素雷達(dá)圖,。

4、微生態(tài):

《科學(xué)》雜志發(fā)表的五篇腸道微生物影響腫瘤免疫治療的研究文章,,來闡述免疫療法療效與腸道微生物的關(guān)系,。

2015年11月27日,《科學(xué)》雜志發(fā)表了兩篇研究,,首次指出癌癥患者腸道微生物的組成,,決定了以檢查點(diǎn)抑制劑(CTLA-4、PD-L1)為代表的癌癥免疫療法的有效性,。

由法國GustaveRoussy 癌癥中心的免疫學(xué)家Laurence Zivogel博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn),腸道中具有多形擬桿菌和脆弱類桿菌的小鼠,,在接受CTLA-4抗體治療時(shí),,會表現(xiàn)出更好的治療效果;而無菌小鼠的腫瘤則對該治療幾乎沒有響應(yīng),;在給無菌小鼠移植特定菌株后,,可以增強(qiáng)CTLA-4抗體療法的有效性。

來自芝加哥大學(xué)的Thomas Gajewski團(tuán)隊(duì),,也通過類似的方法,,證明了雙歧桿菌屬有利于PD-L1抑制劑的抗腫瘤效果,。

2017年11月2日,《科學(xué)》雜志再次同時(shí)在線發(fā)表了兩篇重磅論文,。

其中一篇《Gut microbiomeinfluences efficacy of PD-1based immunotherapy against epithelial tumors》還是由兩年前的Laurence Zivogel博士團(tuán)隊(duì)研究撰寫,,這次的研究對象從老鼠轉(zhuǎn)移到了人類。該團(tuán)隊(duì)對接受過PD-1抑制劑治療的249例癌癥患者進(jìn)行了分析,,其中69例患者因常規(guī)原因(如牙科治療或尿路感染),,在接受PD-1治療前后服用了抗生素。那些服用抗生素的癌癥患者,因?yàn)榭股貙?dǎo)致腸道菌群紊亂,,在接受PD-1抑制劑治療之后,,癌癥很快就復(fù)發(fā),,總體生存期(OS)竟然比未服用抗生素的患者縮短了近45%,!

研究人員還將人類患者的腸道微生物移植到無菌小鼠身上,結(jié)果發(fā)現(xiàn)移植那些治療有效患者腸道微生物的小鼠,,接受PD-1/L1抑制劑治療同樣會有效,,而移植無效患者的腸道微生物,治療也就無效,。具體試驗(yàn)過程如下:

①分析249名患肺癌,、腎癌等腫瘤并接受抗PD-1免疫抑制劑治療的患者,69名同時(shí)接受廣譜抗生素(ATB),;

②ATB患者平均總生存期為8.3個(gè)月,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于非ATB患者的15.3個(gè)月;

③患者體內(nèi)Akkermansia muciniphila(Akk菌)的相對豐度與對免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICI)的響應(yīng)顯著相關(guān),;

④將對ICI響應(yīng)的患者的糞菌移植給無菌小鼠,,可以改善PD-1抑制劑對小鼠腫瘤的效果;

⑤移植對ICI不響應(yīng)的患者糞菌的無菌小鼠,,在口服Akk菌后,,也能恢復(fù)對PD-1抑制劑的響應(yīng)。 


同時(shí)刊發(fā)的另一篇論文中,,來自美國德克薩斯州大學(xué)安德森癌癥中心的研究人員,,對112名接受PD-1抑制劑治療的癌癥患者進(jìn)行了口腔和腸道微生物的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)免疫療法有效與無效患者的腸道菌群存在顯著差異,,證實(shí)腸道微生物在免疫療法中扮演了極其關(guān)鍵角色,。

2018年1月5日,ThomasGajewski團(tuán)隊(duì)登頂《科學(xué)》封面,,腸道微生物影響人類癌癥患者免疫治療效果再次得到證實(shí),!

研究人員通過對42名轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的糞菌構(gòu)成進(jìn)行分析,結(jié)果證明患者腸道菌群與PD-1免疫療法的效果之間存在顯著關(guān)聯(lián),,并在對治療響應(yīng)明顯的患者腸道菌群中,,鑒定出高豐度的長雙歧桿菌、產(chǎn)氣柯林斯菌和屎腸球菌,,并發(fā)現(xiàn)在給無菌小鼠移植這些人類患者的腸道微生物后,,能夠顯著增強(qiáng)小鼠的腫瘤免疫應(yīng)答和腫瘤控制。

有人會問,,為什么不同的研究團(tuán)隊(duì)鑒定出的菌群種類不完全一致,,North Carolina大學(xué)Scott Bultman教授表示:“研究對象所處地理位置和飲食習(xí)慣不同,,腸道菌群不同是正常的,而且不同研究之間也存在一定的重合度,?!?/span>

另外一些因素:

療效好的:吸煙、近期放療

療效差的:EGFR基因突變,。

KRAS突變,,似乎不影響療效:總體人群的臨床獲益率為29%,攜帶KRAS突變的患者臨床獲益率是36%,,兩者無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,。關(guān)于這一點(diǎn),要做一下額外的補(bǔ)充:事實(shí)上,,KRAS突變的非小細(xì)胞肺癌可以分為三類,。

(1)同時(shí)攜帶KRAS和P53突變的患者,,這類患者對PD-1治療敏感,;

(2)同時(shí)攜帶KRAS和STK11突變的患者,這類患者對PD-1治療抵抗,;

(3)其他患者,,對PD-1治療的有效率居中。

在本次研究中,,攜帶STK11突變的患者,,接受PD-1抑制劑治療,的確是有效率更差的,。

JAK突變,、B2M突變的患者,要當(dāng)心,。

PD-L1表達(dá)和TMB高低無關(guān),。

MDM2、MDM4擴(kuò)增的患者,,是否會發(fā)生超進(jìn)展,,有待進(jìn)一步研究。



5,、毒性管理與療效評價(jià)


細(xì)胞因子釋放綜合癥(Cytokine Release Syndrome,, CRS):

在CART-T細(xì)胞治療過程中發(fā)生的一種過度免疫反應(yīng)。臨床表現(xiàn)主要包括:發(fā)熱,;特征性細(xì)胞因子升高,;和臨床毒性的存在(表1)。并發(fā)CRS患者的典型發(fā)燒,,通常在回輸CAR-T細(xì)胞后約24小時(shí)開始并且可以持續(xù)數(shù)天,。然而,發(fā)燒并不總能夠預(yù)示臨床發(fā)生相關(guān)毒性的多少,嚴(yán)重程度和發(fā)病趨勢,。至少7個(gè)細(xì)胞因子水平在血清中的增高與患者發(fā)生CRS具有明確的相關(guān)性,,這些細(xì)胞因子是:IFN-γ (干擾素-γ),F(xiàn)racktalkine (分形趨化因子),,GM-CSF (粒-巨噬細(xì)胞生長因子),,IL-5(白細(xì)胞介素-5),IL-6(白細(xì)胞介素-6),,F(xiàn)lt-3L (人FMS樣酪氨酸激酶3配體)和IL-10 (白細(xì)胞介素-10),。

7種細(xì)胞因子在需要治療的重癥CRS患者中,至少有2項(xiàng)比治療前基線水平增高75倍,。重癥CRS患者都出現(xiàn)了至少一個(gè)下述臨床表現(xiàn):缺氧,,低血壓,和/或神經(jīng)系統(tǒng)的異常改變,。因此,,結(jié)合臨床和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),可以根據(jù)以下3項(xiàng)指標(biāo)來確診患者CRS的發(fā)生:

1. 持續(xù)發(fā)燒超過3天(~38C°),;

2. 選擇性細(xì)胞因子升高,;

3.伴有臨床毒性反應(yīng)的證據(jù)。

上述標(biāo)準(zhǔn)可以將患者分為重癥CRS組和非CRS組,。非CRS組患者包括未發(fā)生CRS患者,,也包括僅有低熱和輕度細(xì)胞因子增高的輕度CRS患者。重癥CRS患者需要密切觀察和治療干預(yù),。非CRS患者僅需要常規(guī)觀察和一般性對癥處理,。重癥CRS患者平均住院時(shí)間為56.7天(SD=28.6;范圍20-104天),。非CRS患者平均住院15.1天(SD=18.8,;范圍:4-61天)。

盡管在CAR-T治療引起的嚴(yán)重副作用發(fā)生之前,,檢測血清CRS相關(guān)細(xì)胞因子,,可以指導(dǎo)臨床診斷和治療,但是每天快速實(shí)時(shí)檢測細(xì)胞因子,,因技術(shù)上的限制并不現(xiàn)實(shí)可行,。研究發(fā)現(xiàn),血清急性反應(yīng)蛋白之一,,C-反應(yīng)蛋白(CRP)水平的增減與CRS時(shí)患者血清IL-6水平和IL-6受體阻滯劑治療后顯著相關(guān),。同樣C-反應(yīng)蛋白水平與類固醇藥物對CRS的療效顯示了明顯的負(fù)相關(guān)。因此認(rèn)為C-反應(yīng)蛋白是預(yù)測CRS的一個(gè)良好指標(biāo),。C-反應(yīng)蛋白水平超過正常閾值預(yù)示具有CRS發(fā)生的高度危險(xiǎn)性,,C-反應(yīng)蛋白測定的敏感性約86%,,而特異性為100%。 

細(xì)胞因子釋放綜合癥的處理

重癥CRS產(chǎn)生的不良反應(yīng)和毒性作用需要有效和強(qiáng)力的醫(yī)療干預(yù),。通常包括血管活性升壓藥支持,,呼吸機(jī)支持,使用抗癲癇藥和解熱鎮(zhèn)痛藥物,。盡管這些毒副作用令人擔(dān)心,,迄今為止,在正確有效的醫(yī)療處理?xiàng)l件下,,臨床上CRS已經(jīng)是完全可逆性的,。

采用大劑量類固醇激素相當(dāng)于每天100mg以上強(qiáng)的松劑量,可以迅速逆轉(zhuǎn)CRS的臨床癥狀,。然而,,問題的另一方面是,類固醇藥物也能抑制CAR-T的體內(nèi)增殖,,使得使用類固醇類藥物治療CRS的患者,,有較高的復(fù)發(fā)率,影響CAR-T治療的療效,。

白細(xì)胞介素-6受體(IL-6R)阻斷性單克隆抗體藥物(Tocilizumab)也可以用來治療和改善CRS的毒副作用,。已有臨床試驗(yàn)證明,阻斷IL-6受體后能迅速解決CRS帶來的毒副作用,。在3例CRS患者中(患者血清中IL-6濃度增高達(dá)正常濃度的27-400倍),單獨(dú)使用Tocilizumab抗體后,,患者發(fā)燒和CRS癥狀在1-3日內(nèi)明顯緩解,,療效與類固醇療法相似,外周血檢測顯示Tocilizumab治療對CAR-T細(xì)胞體內(nèi)增殖沒有影響,。

CAR-T治療能引起對神經(jīng)系統(tǒng)的毒性作用,。患者可能出現(xiàn)可逆性神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥,。包括神志不清和癲癇樣癥狀,。患者可以發(fā)生漸進(jìn)性的神志混亂,,詞語困難,,失語,可最終發(fā)展到反應(yīng)遲鈍,。有些患者的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥發(fā)展到需要?dú)夤懿骞芗皺C(jī)械輔助通氣等措施,,以便對呼吸道加以保護(hù)。對神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的檢查,,CT和磁共振成像常無特別發(fā)現(xiàn),。腦電圖能確診癲癇樣腦電波活動(dòng),,有助于指導(dǎo)抗癲癇治療的處理。


ICIs治療相關(guān)毒性管理:

關(guān)鍵說明:

. CTLA.4 regulates T.cell activation upon initiation of an immune response, in thelymphoid organs, where naive T cells are primed, and potentially in the periphery viaregulatory T.cell (TREG) depletion

. This diverse role of CTLA.4 in initiating and mounting immune responses mightexplain the plethora of immune-related adverse events (irAEs) experienced bypatients receiving treatment with anti-CTLA.4 antibodies

. PD.1 suppresses T.cell activity, mostly within the peripheral tissues and in the tumourmicroenvironment, which might explain the distinct spectrum and reduced incidenceof adverse effects of anti.PD.1 antibodies

. Thyroid disorders are more frequent adverse effects of treatment with anti.PD.1antibodies (pembrolizumab and nivolumab) whereas colitis and hypophysitis are morefrequent with anti-CTLA.4 antibodies (ipilimumab). General guidelines on the management of irAEs recommend treatment of symptoms;corticosteroids are generally indicated together with dose skipping ordiscontinuation in patients with persistent grade .2 adverse events

針對細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxicT lymphocyte-associated antigen 4, CTLA4)和程序性死亡受體(programmed death-1 receptor,,PD-1)及其配體PD-L1的單克隆抗體(monoclonalantibodies,,MoAbs)治療已經(jīng)成為越來越多腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療。越來越多的患者應(yīng)用這些藥物的同時(shí)也可能會出現(xiàn)治療相關(guān)的毒性,。毒性發(fā)生率在不同的免疫檢查點(diǎn)抑制藥物之間也不盡相同,。

免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immunecheckpoint inhibitors,ICPi)的毒性可以分為輸注反應(yīng)和免疫相關(guān)不良事件(immune-related adverse events,,irAE)或特殊關(guān)注的不良事件(adverseevents of special interest,,AEoSI);ESMO臨床實(shí)踐指南僅涉及后者,。雖然某些臟器的irAE更加常見,,但實(shí)際任何器官和組織都有可能受累。最常發(fā)生的irAE主要累及皮膚,、結(jié)腸,、內(nèi)分泌器官、肝臟和肺,;其他組織和器官雖然少見,,但有可能相對更嚴(yán)重、甚至是致命的,,比如神經(jīng)系統(tǒng)病變和心肌炎,。

Ipilimumab的免疫相關(guān)毒性

Ipilimumab,一種抗CTLA4單抗,,臨床劑量為3mg/kg時(shí),,60%~85%的人群出現(xiàn)irAE:大多數(shù)是1~2級毒性,約10%~27%的人會發(fā)生3~4級毒性,,在早期的3期臨床研究中有2.1%的患者出現(xiàn)ipilimumab相關(guān)的死亡,。這些毒性發(fā)生的時(shí)間各不相同,但大多出現(xiàn)在治療開始后的8~12周[圖中列出了ipilimumab治療后不良事件(adverseevents,,AE)的發(fā)生時(shí)間],,皮膚毒性常為首發(fā)癥狀。這些毒性特征表現(xiàn)為劑量依賴性:ipilimumab劑量為0.3 mg/kg時(shí)并沒有觀察到3~4級的不良事件,,而使用10mg/kg時(shí),,3~4級毒性上升到30%。當(dāng)ipilimumab 10 mg/kg繼以維持劑量作為輔助治療時(shí),,3~4級irAE的發(fā)生率為41.6%,,5級irAE的發(fā)生率為1.1%。對于1-2級的皮膚AE,,繼續(xù)應(yīng)用(至少1周)ICPi,。如果出現(xiàn)瘙癢,,則開始應(yīng)用外用潤膚劑、抗組胺藥和/或糖皮質(zhì)激素(低強(qiáng)度)乳膏,。當(dāng)AE≤1級時(shí)重新開始應(yīng)用ICPi,。對于3級的皮膚AE,暫停ICPi,,并立即應(yīng)用外用潤膚劑,、抗組胺藥和高強(qiáng)度的糖皮質(zhì)激素乳膏[II, B]。

對于4級的皮膚AE,,停用ICPi(永久),,考慮收患者入院,并立即與皮膚科醫(yī)生會診,。開始應(yīng)用經(jīng)靜脈給藥的糖皮質(zhì)激素[12 mg/kg(甲基)強(qiáng)的松],,并根據(jù)AE的緩解情況逐漸減量[II, B]。

療效評價(jià)

目前的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中PD-L1和淋巴細(xì)胞雙陽性的病人在黑色素瘤中有45%,,肺癌中有17%,, 膀胱癌中有32%,這個(gè)比例和臨床試驗(yàn)抗PD-1/PD-L1治療的反應(yīng)率很相似,。

2009年國際上建議并制定腫瘤免疫治療的療效判斷新標(biāo)準(zhǔn)—免疫相關(guān)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)(Immune-RelatedResponse Criteria,,irRC),以彌補(bǔ)RECIST或改良后的WHO標(biāo)準(zhǔn)并不完全適用于抗腫瘤細(xì)胞免疫治療的缺陷,。



6,、ICIs耐藥現(xiàn)象的解釋


為何有些腫瘤抵抗PD-1/PD-L1治療,陳列平教授將耐藥性腫瘤分為3類: 

Target-missingresistance:這些腫瘤不表達(dá)PD-L1,,或者有PD-L1但沒有T淋巴細(xì)胞(缺乏PD-1),,因此屬于靶子缺失型。這種腫瘤對PD-1/PD-L1抗體治療不可能有效果,。明顯有其他逃逸機(jī)制在起作用。 

Primaryresistance:腫瘤微環(huán)境中有PD-L1,,也有T細(xì)胞,,但病人對PD-1/PD-L1抗體治療沒有反應(yīng)。 這樣的情況比較少見,。

Acquiredresistance:腫瘤微環(huán)境中有PD-L1,,也有T細(xì)胞。病人對PD-1/PD-L1抗體治療最初也有反應(yīng),,但是后來腫瘤復(fù)發(fā),,用PD-1/PD-L1抗體再治療也無效。這一種才是真正的耐藥,。

MD安德森的Padmanee Sharma發(fā)表文章《Primary, Adaptive, andAcquired Resistance to Cancer Immunotherapy》討論ICIs的耐藥機(jī)制,。

腫瘤免疫療法的一個(gè)顯著特點(diǎn)是腫瘤響應(yīng)的時(shí)間長,,但是在使用anti-CTLA-4或anti-PD-1治療黑色素瘤的患者中,大約有1/4-1/3的患者在經(jīng)歷初始響應(yīng)后出現(xiàn)了腫瘤進(jìn)展,,即獲得性耐藥,。獲得性耐藥的產(chǎn)生的主要是腫瘤細(xì)胞上特定基因或通路的表達(dá)或上調(diào),從而導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的浸潤以及功能受到抑制,。例如,,T細(xì)胞功能的喪失,腫瘤抗原提呈出現(xiàn)缺陷以及其他一些新突變的產(chǎn)生,。例如,,在一類較晚獲得anti-PD-1耐藥性的病人中,發(fā)現(xiàn)了B2M的突變,,從而導(dǎo)致抗原提呈機(jī)制缺陷,。在另兩例獲得性耐藥腫瘤中,發(fā)現(xiàn)了IFNγ通路中JAK1或JAK2發(fā)生了突變,。PD-1抗體只是解除了“T細(xì)胞枷鎖”,,疾病的控制最終還是要通過T細(xì)胞實(shí)現(xiàn),因此,,凡是影響T細(xì)胞招募,、激活等功能的,均能夠最終影響PD-1抗體的臨床收益,。

 

導(dǎo)致免疫療法耐藥的腫瘤內(nèi)在原因:

MAPK通路的激活與或PTEN表達(dá)的缺失而引起的PI3K通路的增強(qiáng)

癌基因信號通過MAPK通路導(dǎo)致VEGF與IL-8的產(chǎn)生,,從而抑制T細(xì)胞的招募與功能。腫瘤抑制基因PTEN表達(dá)缺失從而PI3K通路增強(qiáng),,這與IFNγ,,顆粒酶B的基因表達(dá)量降低以及腫瘤浸潤C(jī)D8 T細(xì)胞的數(shù)目減少是高度相關(guān)的。

WNT/β-catenin信號通路的持續(xù)表達(dá):

癌基因信號通過穩(wěn)定β-catenin導(dǎo)致WNT信號通路持續(xù)激活,,從而將T細(xì)胞排除在腫瘤之外,。在人Non-T-cell-inflamed的黑色素瘤中,腫瘤內(nèi)在的β-catenin信號基因高度表達(dá),,且在腫瘤微環(huán)境中缺少T細(xì)胞與CD103 DC細(xì)胞,。

腫瘤上PD-L1的高表達(dá):

腫瘤上高表達(dá)的某些配體如PD-L1,會抑制抗腫瘤T細(xì)胞的應(yīng)答,。多種機(jī)制可能導(dǎo)致PD-L1高表達(dá),,包括PTEN的缺失或PI3K/AKT的突變,EGFR突變,,MYC過表達(dá),,CDK5基因破壞以及PD-L1基因3’-UTR的截短。目前還不知道PD-L1的高表達(dá)是否會對anti-PD-1/PD-L1的響應(yīng)有影響,,但是它會影響其他的腫瘤免疫療法,。

IFNγ信號通路的缺失:由腫瘤特異的T細(xì)胞產(chǎn)生的IFNγ,,能夠識別腫瘤細(xì)胞或抗原遞呈細(xì)胞上的相應(yīng)受體,從而發(fā)揮有效的抗腫瘤免疫響應(yīng),。IFNγ能夠增強(qiáng)MHC分子的表達(dá),,從而增強(qiáng)腫瘤抗原提呈作用。IFNγ也能夠招募其他的免疫細(xì)胞,,或者直接抑制腫瘤細(xì)胞的增殖,,促進(jìn)其凋亡。因此腫瘤細(xì)胞上IFNγ通路相關(guān)蛋白,,如IFNγ受體IFNGR1與IFNGR2,,IFNγ受體鏈JAK1與JAK2,STATs,,IRF1等突變與缺失,,都會導(dǎo)致對免疫檢查點(diǎn)抑制劑的耐藥。

缺少腫瘤抗原:

免疫療法依賴于腫瘤抗原特異的T細(xì)胞,。在人黑色素瘤,,腎細(xì)胞癌,非小細(xì)胞肺癌中,,DNA突變頻率高,,腫瘤免疫原性更強(qiáng),因而對anti-PD-1療法響應(yīng)更好,。而在胰腺癌以及前列腺癌中,,DNA突變頻率低,腫瘤免疫原性低,,對anti-PD-1療法響應(yīng)差,。

抗原提呈機(jī)制存在缺陷:

在某些情況下,由于抗原加工過程中的蛋白酶體成員,,轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,,MHC本身以及beta-2-微球蛋白(B2M)的功能缺陷,會導(dǎo)致抗原提呈機(jī)制不能有效地將腫瘤抗原提呈到細(xì)胞表面,。B2M在HLAI家族的折疊與轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,,若其喪失功能,則CD8 T細(xì)胞失去了識別功能,。

存在一系列特定基因的表達(dá):

在對PD-1療法沒有響應(yīng)的腫瘤中,有一些基因表達(dá)被富集,,被稱為innate anti-PD-1 resistance signature,,或IPRES。這些基因與間葉細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,,全能型以及傷口愈合相關(guān),,且更傾向于表達(dá)在胰腺癌等對PD-1不響應(yīng)的腫瘤中,。

導(dǎo)致原發(fā)性/繼發(fā)性耐藥的腫瘤外部原因:

這些原因是由于腫瘤微環(huán)境中一些成員發(fā)揮抗癌免疫響應(yīng)的抑制作用,主要包括調(diào)節(jié)T細(xì)胞Tregs,,髓樣抑制細(xì)胞MDSCs,,M2巨噬細(xì)胞,其他的抑制性免疫檢查點(diǎn)與抑制性細(xì)胞因子等,。

 

Tregs:

Tregs能通過分泌抑制性細(xì)胞因子或者通過直接的細(xì)胞接觸來抑制效應(yīng)T細(xì)胞Teffs的響應(yīng),。許多人腫瘤中發(fā)現(xiàn)了浸潤的Tregs,且鼠模型中去除腫瘤微環(huán)境中的Tregs能夠顯著提高免疫響應(yīng),。由于CTLA-4在Tregs上高表達(dá),,anti-CTLA-4能夠顯著提高Teffs/Tregs的比例,從而提高腫瘤對免疫療法的響應(yīng),。

Myeloid-derivedsuppressor cells (MDSCs):

MDSCs在多種病理?xiàng)l件包括腫瘤,,發(fā)揮著免疫響應(yīng)調(diào)節(jié)因子的作用。人MDSCs表達(dá)CD11b 與CD33 ,,但是不表達(dá)HLA-DR以及系種特異的抗原CD3,,CD19與CD57。MDSCs能夠促進(jìn)血管生長,,腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移,。腫瘤微環(huán)境中MDSCs的存在與降低的生存率以及免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法的響應(yīng)率相關(guān)。目前實(shí)驗(yàn)中使用PI3Kγ抑制劑來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能,,在老鼠模型中,,PI3Kγ抑制劑與anti-PD-1聯(lián)用表現(xiàn)出了良好的腫瘤抑制效果。

M2macrophages:

腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞(Tumor-Associated Macrophages,,TAMs)也能夠影響免疫治療的響應(yīng)。TAMs包括M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞,,在大多數(shù)情況下M2巨噬細(xì)胞占TAMs的大多數(shù),。其中M1巨噬細(xì)胞能夠高表達(dá)IL-12,IL-23,,MHC以及B7家族分子來促進(jìn)抗原提呈與Th1細(xì)胞的激活,,從而發(fā)揮抗腫瘤免疫作用;而M2巨噬細(xì)胞能夠分泌抑制性細(xì)胞因子IL-10與TGF-β,,從而抑制免疫響應(yīng)與促進(jìn)腫瘤生長與轉(zhuǎn)移,。臨床上TAMs的數(shù)目越多,腫瘤預(yù)后就越差,。臨床前實(shí)驗(yàn)使用巨噬細(xì)胞集落刺激生長因子受體1(CSF-1R)的抑制劑,,能夠顯著減少TAMs數(shù)目,抑制腫瘤生長。CSF-1R抑制劑與anti-CTLA4或anti-PD1再加上吉西他濱聯(lián)用,,能夠有效緩解單獨(dú)anti-CTLA-4或anti-PD1不響應(yīng)的鼠胰腺癌模型,。

其他的抑制性免疫檢查點(diǎn):

除了PD-1與CLTA-4,T細(xì)胞上還存在其他的抑制性免疫檢查點(diǎn),,包括TIM-3,,LAG-3,BTLA,,TIGIT,,和VISTA等。2016年《naturecommunication》上,,有研究者發(fā)現(xiàn)anti-PD-1耐藥性的產(chǎn)生與抑制性免疫檢查點(diǎn)TIM-3的的表達(dá)量升高密切相關(guān),。在兩個(gè)老鼠腫瘤模型中,耐藥后與給藥前相比,,腫瘤浸潤的T細(xì)胞而非外周血或脾臟T細(xì)胞上的TIM-3表達(dá)量顯著上調(diào),,且TIM-3表達(dá)量上調(diào)的主要是那些結(jié)合了anti-PD-1抗體的T細(xì)胞。需注意的是TIM-3表達(dá)量升高是anti-PD-1療法特異的,,因?yàn)閍nti-CTLA-4中并未檢測到類似現(xiàn)象,。此外,腫瘤細(xì)胞上TIM-3配體Galectin-9的表達(dá)量也顯著升高,。當(dāng)anti-PD-1療法出現(xiàn)耐藥后,,聯(lián)用anti-TIM-3,顯著提高了生存率,。有意思的是,,當(dāng)anti-PD-1和anti-TIM-3聯(lián)用被耐藥,腫瘤重新進(jìn)展時(shí),,那些結(jié)合了anti-PD-1和anti-TIM-3抗體的T細(xì)胞上,,其他的抑制性免疫檢查點(diǎn)如CTLA-4,LAG-3的表達(dá)量明顯升高,。這說明了腫瘤浸潤T細(xì)胞的抑制性免疫調(diào)節(jié)是動(dòng)態(tài)變化的,,存在著補(bǔ)償效應(yīng)。最后,,在兩例對anti-PD-1療法獲得性耐藥的NSCLC病人腫瘤樣本中,,也觀察到了TIM-3而非其他抑制性免疫檢查點(diǎn)的表達(dá)量顯著升高。這些結(jié)果說明了anti-PD-1和anti-TIM-3聯(lián)用是對于那些anti-PD-1療法獲得性耐藥病人的一個(gè)良好策略,。

免疫抑制細(xì)胞因子與免疫抑制分子:

腫瘤或者巨噬細(xì)胞會釋放一些免疫抑制細(xì)胞因子或者免疫抑制分子來減弱局部的抗腫瘤免疫反應(yīng),。腫瘤微環(huán)境中的免疫因子或免疫細(xì)胞的異常表達(dá)

某些免疫因子如激活型免疫因子(IL-12,IL-23),,抑制性免疫因子(IL-10與TGF-β),,免疫細(xì)胞如Tregs, Myeloid-derivedsuppressor cells 等能夠顯著影響抗體的臨床治療效果,。

TGF-β能夠促進(jìn)血管生成,刺激Tregs從而發(fā)揮免疫抑制作用,。在多種腫瘤中,高水平的TGF-β都伴隨著極差的預(yù)后,。臨床前實(shí)驗(yàn)使用TGF-β受體激酶抑制劑與anti-CTLA-4聯(lián)用,,或者放療與TGF-β抑制劑都顯示出了較好的腫瘤抑制效果。在細(xì)胞外,,CD39能夠?qū)TP水解成AMP,,進(jìn)一步被胞外核苷酶CD73加工為免疫抑制分子腺苷adenosine。Adenosine能夠通過T細(xì)胞上的A2A受體抑制T細(xì)胞的增殖與細(xì)胞毒活性,,也能通過腫瘤細(xì)胞上的A2B受體促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移,。多種類型的腫瘤中,CD73的高表達(dá)伴隨著較差的預(yù)后,,且會影響anti-PD-1的效果,。此外,IFNγ會促進(jìn)免疫抑制分子IDO的表達(dá),,IDO能直接負(fù)調(diào)控效應(yīng)T細(xì)胞的功能,。

趨化因子與趨化因子受體:某些特異的趨化因子與趨化因子受體在MDSCs和Tregs往腫瘤微環(huán)境的運(yùn)輸過程中起到重要作用。腫瘤細(xì)胞能夠分泌配體CCL5,,CCL7和CXCL8,,通過結(jié)合MDSCs上表達(dá)的CCR1及CXCR2受體,從而將MDSCs吸引至腫瘤微環(huán)境中,。CCR4在Tregs上高表達(dá),,anti-CCR4能夠有效抑制T細(xì)胞的招募并通過ADCC效應(yīng)減少Tregs的數(shù)目。此外CXCR4是CXCL12的受體,,CXCL12能夠通過影響Tregs定位等多種方式發(fā)揮免疫抑制作用,。

腫瘤浸潤細(xì)胞上CD28的表達(dá):

CD28是T細(xì)胞的共刺激分子,對于T細(xì)胞的激活,,增殖和存活起到關(guān)鍵作用,。在人出生時(shí),所有T細(xì)胞都會表達(dá)CD28,,但是CD28的表達(dá)量會隨著年齡的增加而下降,,80歲時(shí)會有10-15%的CD4 T細(xì)胞以及50-60%的CD8 T細(xì)胞缺失CD28表達(dá)。CD28-T細(xì)胞產(chǎn)生的主要原因是重復(fù)的抗原刺激,。CD28表達(dá)的消失只存在與人和靈長動(dòng)物中,,在鼠中并沒有被發(fā)現(xiàn)。

2017年03月09號,,science期刊發(fā)表了來自Emory疫苗中心的研究工作,,他們發(fā)現(xiàn)CD28對于耗盡的CD8 T細(xì)胞(ExhaustedCD8 T Cell)的再激活是必須的,。在老鼠模型中,阻斷CD28-B7共刺激通路,,會影響腫瘤特異CD8 T細(xì)胞的增殖和激活,,降低對anti-PD-1/PD-L1療法的響應(yīng)。在經(jīng)過anti-PD-1治療的NSCLC病人中,,增殖的CD8 T細(xì)胞(高Ki-67表達(dá))大都為PD-1陽性,,且被激活(高HLA-DR,CD38表達(dá)),。和鼠模型中一樣,,這些增殖的CD8 T細(xì)胞大都是CD28陽性的,說明了CD28共刺激對于腫瘤浸潤的PD-1 CD8 T細(xì)胞的增殖與再激活是至關(guān)重要的,。因此,,CD28可以用作預(yù)測anti-PD-1療法響應(yīng)程度的分子標(biāo)記。

抗體藥物失效的可能原因是巨噬細(xì)胞“吃掉”了它:

MGH研究人員將PD-1抗體opdivo,、腫瘤細(xì)胞、T細(xì)胞,、巨噬細(xì)胞等分別染色,,發(fā)現(xiàn)PD-1抗體能夠與巨噬細(xì)胞表面的Fcγ受體結(jié)合,從而被巨噬細(xì)胞“吃掉”,,這在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和小鼠體內(nèi)均得到證實(shí),,同時(shí)研究人員發(fā)現(xiàn)酶PNGaseF能過抑制該吞噬過程,這給PD-1抗體臨床治療方案的優(yōu)化提供思路,。


ICIs抗體藥物耐藥對策:

①聯(lián)合用藥:多個(gè)免疫檢查點(diǎn)抑制劑藥物的聯(lián)合使用(opdivo聯(lián)合yerovy),。

②抗體藥物和化療藥物的聯(lián)合使用:如keytruda 培美曲塞 卡鉑聯(lián)合治療方案。

③在生物標(biāo)志物的指導(dǎo)下采取個(gè)性化治療方案,,以獲得更高的臨床收益,。


7、臨床應(yīng)用


人類對癌癥的認(rèn)知經(jīng)歷了細(xì)胞與分子生物學(xué)水平的演進(jìn),,目前對癌的解釋可以概括為:自身體細(xì)胞在基因組突變積累的基礎(chǔ)上出現(xiàn)失控增殖表型和遷移失控表型并可能表達(dá)異常信號分子,,通過占位效應(yīng)和分子毒性效應(yīng)導(dǎo)致原宿主多細(xì)胞系統(tǒng)代謝奔潰的生命現(xiàn)象。這種現(xiàn)象見于各種動(dòng)物,,但不同物種發(fā)病率不同,,在人類60歲以后癌癥是常見致死致殘性疾病,,如果一個(gè)人活到80歲有50%可能性出現(xiàn)癌癥類現(xiàn)象,,癌癥的異質(zhì)性很大,有些即使很大也未必致死,,有些即使轉(zhuǎn)移也能較長時(shí)間存活,。

人類在癌癥免疫療法取得突破性進(jìn)展之前主要的局部治療有:外科式手術(shù)刀或者物理化學(xué)消融性微創(chuàng)外科,、放射線治療,、化學(xué)藥物,、分子靶向藥物(各種抗體或者小分子酪氨酸激酶抑制劑),。

當(dāng)前比較成功的抗癌免疫治療方法是CART-T過繼免疫治療和免疫檢測點(diǎn)抑制劑。

前者在血液腫瘤取得了很大的成功,,后者在血液腫瘤及實(shí)體腫瘤均顯示了療效。

傳統(tǒng)的抗癌療法與免疫治療具有協(xié)同效應(yīng),,而且傳統(tǒng)的抗癌療法也對免疫系統(tǒng)或免疫反應(yīng)有一定影響:

化療藥物吉西他濱,、卡培他濱及環(huán)磷酰胺在破壞癌細(xì)胞的同時(shí)釋放的癌細(xì)胞壞死物比其它化療或分子靶向內(nèi)分泌藥物更具有抗原性。

物理如放射線或者物理化學(xué)消融如熱冷及酒精等消融技術(shù)殺死的癌細(xì)胞裂解物也具有一定免疫原性,,甚至可導(dǎo)致殘余腫瘤消退,。

外科大手術(shù)創(chuàng)傷大具有免疫抑制效應(yīng),切除過程中的癌細(xì)胞破碎可導(dǎo)致癌細(xì)胞脫落轉(zhuǎn)移,,當(dāng)然也可能會導(dǎo)致免疫原性反應(yīng)。



未來的方向是:



了解原發(fā)和繼發(fā)耐藥的機(jī)制,。

原發(fā)耐藥:微環(huán)境中缺乏靶點(diǎn),,或者存在另外的免疫抑制機(jī)制。

繼發(fā)耐藥:TME發(fā)展出一些針對ICIs的新機(jī)制,,如直接吞噬抗體

了解TME免疫抑制的整體框架,。

現(xiàn)在看來,在癌癥病灶中肯定存在著一種類似保護(hù)罩似的局部結(jié)構(gòu),,我覺得可以從以下幾方面理解:

全身性的:癌癥細(xì)胞群可以釋放全身性的代謝和免疫抑制劑,,以調(diào)節(jié)全身全身的代謝與營養(yǎng)、免疫狀態(tài),。

局部可溶性分子(來自癌巢中的癌細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞):在局部微環(huán)境形成高濃度的抑制溶劑,。

局部不可溶解性的(來自癌巢中的癌細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞):間質(zhì)里的膠原蛋白纖維間隔等組織骨架。其實(shí)感覺組織骨架就是植物細(xì)胞的細(xì)胞壁似的物質(zhì),,或者類似于植物的纖維素,,構(gòu)建組織微環(huán)境并支持多細(xì)胞系統(tǒng)的基本形態(tài)。

癌細(xì)胞表面的:典型的如PD-L1,。

間質(zhì)細(xì)胞層次的:如MDSC,、癌性相關(guān)纖維母細(xì)胞和癌性巨噬細(xì)胞。

闡明轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞離開腫瘤微環(huán)境為啥可以存活的機(jī)制,。理解轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)移后微環(huán)境的免疫學(xué)性質(zhì)變化,。

癌細(xì)胞離開創(chuàng)始根據(jù)地去宿主的其它地盤上開疆拓土是一件風(fēng)險(xiǎn)極大的事情,。進(jìn)入血液中的癌細(xì)胞存活下來的機(jī)率非常低,多數(shù)被殺死或者自己死亡,。能夠粘附血管壁并進(jìn)入周圍組織存活下來的又低了許多,。不過有證據(jù)表明,即使血液中可以檢測到存活癌細(xì)胞,,但最終的解決有以下幾種:

全掛在血液中或在建設(shè)新的根據(jù)地的過程中,。

到了某根據(jù)地,,但是不適合發(fā)展,,長期潛伏,,甚至終身無用,;也有可能,,在N年后的某一天,,獲得合適機(jī)會再發(fā)展起來,。臨床上可以觀察到很多年后復(fù)發(fā)的乳腺癌之類,。

到了根據(jù)地,,迅速發(fā)展起來,。

闡明構(gòu)建癌癥免疫和代謝之間的關(guān)系。

代謝是生命的基本特征,,所有有生命系統(tǒng)的根本特征,。本質(zhì)上所有的生命都是由基本粒子組成的,基本粒子組成了原子,,原子組成了分子,,這種不斷的系統(tǒng)化后使得系統(tǒng)有了超級復(fù)雜性和有序性。為了維持超級系統(tǒng),,系統(tǒng)必須要代謝物質(zhì)并攝入能量,。

免疫是廣義的代謝概念的一種,代謝包含了免疫機(jī)能在內(nèi),。多細(xì)胞化后的動(dòng)物代謝負(fù)荷加大,,為了供應(yīng)所有的細(xì)胞盡可能獲得營養(yǎng)物質(zhì),多細(xì)胞體系特化了循環(huán)系統(tǒng),;為了提高攝食效率,,發(fā)展了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng);為了協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)的效率,,發(fā)展了神經(jīng)系統(tǒng),。神經(jīng)系統(tǒng)是一種高級精準(zhǔn)的協(xié)調(diào)系統(tǒng),后來居上地位于內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)之上,,免疫系統(tǒng)是消化系統(tǒng)的補(bǔ)充系統(tǒng),。內(nèi)分泌系統(tǒng)負(fù)責(zé)各功能細(xì)胞群的遠(yuǎn)距離近距離通訊,媒介為化學(xué)分子,。

闡明癌癥免疫與細(xì)胞行為調(diào)控的關(guān)系,。

人體細(xì)胞在過去的35億年里一直在變化,,直至成為今天的細(xì)胞形態(tài)與功能之前它經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程。最近6億年的演化過程中,,人體細(xì)胞的祖先是一個(gè)開放的系統(tǒng),,接受一切有利于自己的整合。人類基因組中的基因規(guī)模目前尚不是很清楚,,推測由3萬條基因單位,。

這些基因是長時(shí)間和地球外界自然環(huán)境相互作用的結(jié)果,經(jīng)歷了殘酷的自然選擇過程和對外界的同化過程,,才建立起了今天的規(guī)模,。人類基因組呈現(xiàn)豐富的多態(tài)性,既與演化的分支有關(guān),,如6萬年前就與歐洲人分開的亞洲人與歐洲人之間存在顯著的表型差異,;也與外界環(huán)境有關(guān),如病毒基因組序列對人類基因組的轉(zhuǎn)染與整合,,外界自然有利有害突變的積累,以及生活方式和生殖方式對現(xiàn)有基因組體系構(gòu)建的影響,。

免疫系統(tǒng)的基本架構(gòu)早在單細(xì)胞階段就已構(gòu)建了起來,。例如免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)在人體內(nèi)是一個(gè)巨大的家族,包括了細(xì)胞上的受體(TCR),、MHC等,,根據(jù)FC段的不同又分類為5種免疫球蛋白。到了多細(xì)胞階段后,,免疫系統(tǒng)已經(jīng)分化為一個(gè)龐雜巨大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),,雖然經(jīng)常出錯(cuò):如不能完全遏制由于人類基因組不穩(wěn)定性帶來的異常增殖性突變,本來細(xì)胞的增殖是統(tǒng)一于宏觀的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)控的,。這種增殖可能會伴有移動(dòng)性病灶擴(kuò)散,,即所謂的惡性增殖、毒性增殖,。



題外話:物理學(xué)視角下人生演化過程


基本粒子的費(fèi)米特性,,泡利不相容原理,使得原子組成的世界按照層次的原則組建了起來,,出現(xiàn)了多層次的生物進(jìn)化,。每個(gè)生物個(gè)體都是一個(gè)宇宙在重演的宇宙的歷史,個(gè)體人也不例外,。

多細(xì)胞動(dòng)物人雖然看起來很復(fù)雜,,其實(shí)基本的構(gòu)成不外代謝與免疫2個(gè),還有一個(gè)是與其共生的微生態(tài),。

代謝是外在的免疫,,免疫是內(nèi)在的代謝,;代謝的本質(zhì)是同化,免疫的本質(zhì)是清除,。




 


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