ASCO：2015 年腫瘤免疫治療最新進展

07-11

2015 年 1 月 20 日美國總統奧巴馬在國情咨文演講中提出了「精確醫學（precision medicine）」計劃，這象徵性地吹響了「精確醫學」時代開啟的號角。然而，奧巴馬沒想到，腫瘤學領域早就有了「精確醫學」這個概念，「精確醫學」技術已經實實在在地應用到了腫瘤患者的臨床治療中。

十分應景的是，2015 年 1 月 20 日美國新澤西州立羅格斯大學癌症研究所（Rutgers Cancer Institute of New Jersey）的 Howard L. Kaufman 教授在 ASCO 官方雜誌 Journal of Clinical Oncology 上發表了一篇社論，詳細的介紹了精確醫學在腫瘤治療方面的最新研究進展。

過去十年里，癌症患者治療方案的選擇範圍發生了巨大的變化。隨著對腫瘤生長和發展相關驅動突變（driver mutation）的認識、加上這些特定突變靶向分子抑製劑研發工作的開展，一個新的腫瘤治療領域隨之而生，亦稱為「精確醫學」或「精確腫瘤學（precision oncology）」。

「精確醫學」的理論基礎是不同患者的個體腫瘤有著不同的基因突變集合（subsets of genomic mutations）。在此基礎上，才能基於患者的基因突變特徵設計相應的靶向治療（targeted therapy）策略，一個精確的、高度個性化的治療方案相應而生。

雖然「精確醫學」的治療前景十分喜人，但是目前仍有多個障礙極大地限制了「精確醫學」的臨床推廣。例如，

（1）無法及時收集和妥善保存患者的組織；

（2）缺乏成本效益的診斷測試（cost-effective companion diagnostic tests）；

（3）生物信息學研究基礎設施建設的投放資金不足；

（4）臨床試驗中患者所面臨的問題逐漸增多；

（5）行業間壁壘限制了聯合治療方案的實施；

（6）耐葯機制的研究工作進展緩慢，尚無法有效判斷患者是否出現耐葯。

與靶向治療（targeted therapy）相同，近年來腫瘤免疫治療（tumor immunotherapy）的研究進展也十分喜人，目前已經衍生出多種免疫相關的腫瘤治療策略：

（1）T 細胞節點抑製劑（T-cell checkpoint inhibitors）。例如，百時美施貴寶（Bristol-Myers Squibb）的 ipilimumab [Yervoy]、程序性壞死抑製劑：默克（Merck）的 pembrolizumab [Keytruda] 和百時美施貴寶（Bristol-Myers Squibb）的 nivolumab [Opdivo]；

（2）溶瘤病毒（oncolytic viruses）。例如，Cell Genesys 的 GVAx、安進（Amgen）的 talimogene laherparepvec [T-VEC]；

（3）嵌合抗原受體 T 細胞（chimeric antigen receptor T cells）。例如，美國國家癌症研究所（NCI）和風箏製藥（Kite Pharmaceuticals）聯合在研的 CD19、賓夕法尼亞大學和諾華（Novartis）聯合在研的 CTL019。

眾所周知，免疫療法有幾大特點：誘導產生持久的臨床反應；沒有典型的耐藥性；誘導產生自體免疫樣毒性。臨床腫瘤學家需要深入了解腫瘤靶向治療和腫瘤免疫治療的臨床應用現狀，只有這樣才能為癌症患者提供高質量的治療方案。

腫瘤免疫治療的理論基礎是免疫系統具有識別腫瘤相關抗原、調控機體攻擊腫瘤細胞（高度特異性的細胞溶解）的能力。這個生物過程十分複雜，目前仍處於研究之中。上世紀 90 年代，多個科研小組已經發現了腫瘤抗原（tumor antigens），T 淋巴細胞可以通過主要組織相容性複合體（major histocompatibility complex，MHC）依賴性方式識別這些腫瘤抗原。

在某些情況下，抗原通常指病毒蛋白、突變的自體抗原（其中一些是驅動致癌基因 driver oncogenes）、去阻遏（derepressed）胚胎抗原、過表達的已分化或自體正常蛋白。為了更好地解釋腫瘤抗原如何啟動免疫反應，Chen 和 Mellman 最近提出了一種腫瘤 - 免疫循環（cancer-immunity cycle）的新概念。

在這個循環中，腫瘤細胞以多種途徑產生並釋放抗原，例如細胞內激酶，腫瘤細胞原發性壞死，放療、化療或靶向治療的機體反應。除了抗原外，在細胞應激、缺氧、營養物質枯竭和創傷的環境中，死亡的腫瘤細胞也可以釋放多種免疫原性的分子，亦稱風險相關分子模式（danger-associated molecular patterns，DAMPs）。

這些分子可以與細胞表面或細胞內受體（例如 toll 樣受體）結合，從而觸發先天免疫反應（innate immune responses）。此外，腫瘤微環境中的特異性抗原遞呈細胞（antigen-presenting cells，例如樹突細胞）可以吞噬死亡的腫瘤細胞和可溶性抗原。樹突細胞（dendritic cells）經歷成熟化過程，然後遷移進入二級淋巴器官。

在淋巴器官中，樹突細胞將加工過的腫瘤抗原以多肽的形式呈遞給不同類型的主要組織相容性複合體（MHC），例如將腫瘤抗原呈遞給 I 類 MHC 分子從而激活 CD4+T 細胞，將腫瘤抗原呈遞給 II 類 MHC 分子從而激活輔助 CD8+T 細胞。

為了達到更好的區分效果，T 細胞激活還設置了二級信號識別系統，一種由共刺激分子（costimulatory molecule）介導的信號通路。在 T 細胞受體 / 配體結合的同時，樹突細胞表面的 B7.1 共刺激分子與 T 細胞表面的 CD28 結合，輔助調控 T 細胞的分化、增殖和細胞因子分泌過程，並抑制 T 細胞的凋亡。

在缺乏共刺激的情況下，受體 / 配體結合後 T 細胞沒有反應應答，這可能是保護機制，從而避免誘發自體反應性 T 細胞和自身免疫（autoimmunity）。一旦激活，T 細胞可以循著局部趨化因子的濃度梯度遷移到腫瘤微環境中。T 細胞到達腫瘤細胞附近後，T 細胞受體可以通過 I 型 MHC- 多肽複合物識別腫瘤細胞表面的同源抗原。

T 細胞可以釋放細胞毒性因子（例如 granzyme B 顆粒酶 B 和 perforins 穿孔素），這些細胞毒性因子可以調控抗原 - 表達性腫瘤細胞的直接溶解，同時對毗鄰的無抗原 - 表達性腫瘤細胞產生旁觀者效應（bystander effect）。有些腫瘤的微環境中存在大量的激活型效應淋巴細胞（effector lymphocytes），這些腫瘤一般有較好的預後，而且對免疫治療有較好的治療響應，這些證據很好的驗證了上述觀點。

儘管存在腫瘤 - 免疫循環，但是已經成形的腫瘤可能通過多種宿主、腫瘤和免疫機制逃脫宿主的免疫偵測（detection）和清除（eradication）。例如，腫瘤細胞可能不表達腫瘤抗原或 MHC 分子，腫瘤可能釋放具有抑制作用的可溶性因子（白細胞介素 -10、轉化生長因子β、血管內皮生長因子）。

腫瘤細胞還可以表達抑制性的受體（例如 Fas 配體或程序性死亡配體 1），這些受體可以抑制浸潤性 T 淋巴細胞的活性。此外，有研究報道腫瘤微環境會聚集大量的抑制性免疫細胞，例如調控性 CD4+ 叉頭 P3- 陽性 T 細胞（regulatory CD4+ forkhead box P3–positive T cells）、腫瘤相關巨噬細胞、髓樣抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells），這些免疫細胞可以抑制激活型效應 T 細胞的活性。

腫瘤細胞以何種方式死亡可能決定了何種免疫反應會被激活。例如，腫瘤細胞凋亡（apoptosis）可能會誘發 T 細胞耐受（T-cell tolerance），而腫瘤細胞壞死（necrosis）或焦亡（pyroptosis）、程序性細胞死亡可能會誘發激活型腫瘤特異性 T 細胞反應。

腫瘤免疫監視（immunosurveillance）的動物模型研究表明，腫瘤和機體免疫系統在腫瘤進展中的相互作用是動態的，機體免疫系統可能以免疫編輯（immunoediting）的方式幫助腫瘤獲得免疫耐受能力（immune resistance）。在小鼠免疫監視腫瘤模型中，腫瘤消除（elimination）可能取決於幾個因素，包括干擾素 -gamma、穿孔素、Fas 受體和 Fas 配體間相互作用、腫瘤壞死因子 - 相關細胞凋亡 - 誘導配體、自然殺傷細胞 2-D 和淋巴細胞隔室化（compartment）。

有科研人員認為腫瘤 - 免疫系統相互作用可能促進了機體對腫瘤的免疫抑制，而上述研究結果恰巧證明了這種假說。此外，上述結果同樣表明，在免疫治療中先天性免疫和適應性免疫是腫瘤消除所必需的。

有效的腫瘤免疫治療策略旨在促進腫瘤 - 免疫循環，解除已成形腫瘤的免疫抑制作用。常見的免疫治療手段包括：細胞因子（可以促進樹突細胞成熟和 T 細胞分化）、節點抑製劑（checkpoint inhibitors）（可以預防 T 細胞無響應）、toll 樣受體激動劑、溶瘤病毒（oncolytic viruses）（可以誘導壞死腫瘤細胞死亡、釋放風險相關分子模式（DAMPs）、激活系統性自體免疫）、原生 T 細胞和轉基因 T 細胞的過繼轉移（可以通過 T 細胞受體識別特異性腫瘤抗原）。

由於疫苗（vaccines）具有激活 T 細胞的能力，科研人員同樣對其進行了深入研究。然而，疫苗並沒有顯著的抗腫瘤活性，也許是因為疫苗無法抵抗腫瘤微環境中的免疫抑制作用。

在與這篇社論同期發行的文章中，Le 團隊開展了一項隨機 II 期臨床試驗，他們以更合理的設計、更精確的方法對免疫治療進行了優化。他們評估環磷醯胺 - 腫瘤疫苗（GVAX）治療、以及環磷醯胺 - 腫瘤疫苗 - 重組李斯特菌聯合治療對胰腺癌患者的治療效果。

GVAX 是一種滅活的粒細胞巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）- 編碼的同種異體腫瘤細胞疫苗。免疫治療聯合療法的具體細節是，環磷醯胺與腫瘤疫苗同時給葯，隨後注射大量活的重組李斯特菌（Listeria monocytogenes），這種細菌可以表達間皮素（mesothelin），並將其釋放到抗原遞呈細胞的細胞質中。

其中，61 位患者接受環磷醯胺 - 腫瘤疫苗 - 重組李斯特菌聯合治療、29 位患者接受環磷醯胺 - 腫瘤疫苗治療。兩組患者治療前後均沒有出現客觀緩解（objective responses），但是聯合治療組的總體生存率顯著升高（9.7 月對 4.6 月，P=0.02）。這可能與間皮素 - 特異性 CD8+ T 細胞反應的水平升高相關。

這項研究表明，即便是難以治療的晚期胰腺癌（pancreatic cancer）也會對腫瘤免疫治療產生治療響應。這項研究為了改善治療效果將多種治療方式聯合，例如使用環磷醯胺（pancreatic cancer）降低調節性 T 細胞水平、使用同種異體全細胞疫苗來激活初始 T 細胞反應、通過釋放 GM-CSF 促進局部樹突細胞的聚集和成熟、使用細胞內細菌激活 toll 樣受體和先天性免疫、上調抗原遞呈細胞間皮素表達水平以啟動抗原特異性 T 細胞反應。

儘管此項研究沒有出現客觀緩解，但是總體生存率的預定分析結果是喜人的。這就是免疫治療試驗的共同特徵，即觀察不到客觀緩解或無進展生存率（progression-free survival），其原因可能是治療反應的延遲動力學（delayed kinetics in therapeutic response）。因此，在進行新的臨床試驗設計時，最好將總體生存率或其他的終點結果作為指標評估腫瘤免疫治療的潛在療效。

另外，需要注意的一點是腫瘤免疫治療的耐受性很好。在免疫治療中最常見的 3 級或更高級別的不良反應僅限於發熱、淋巴細胞減少、疲勞和肝酶水平升高。這可能與免疫治療藥物中含有 GM-CSF 相關。

最近研究報道，與易普利姆瑪（ipilimumab，一種抗體）單葯治療相比，將易普利姆瑪與 GM-CSF 聯合給葯可以顯著降低轉移性黑色素瘤患者治療中的不良反應發生率。因此，與化療不同（1+1<2），將多種免疫治療聯合使用可能具有更好的安全性（1+1>2）。

了解免疫系統如何調控腫瘤複發（regression）、藥物如何促進腫瘤特異性免疫和解除腫瘤驅動性免疫抑制，將有助我們設計新型的、有效的腫瘤免疫治療聯合方案。儘管這種理想化的治療方案十分激動人心，但是在腫瘤免疫治療的應用潛力發揮和廣泛臨床推廣之前，還有幾個大難題需要解決。

考慮到臨床試驗的結果，應該增加在免疫治療基礎和轉化研究領域的科研經費。此外，臨床前動物模型作為設計聯合治療方案和開發臨床診斷手段的哨兵，可以藉助動物模型評估不同類型和不同數量浸潤性免疫細胞、可溶性因子、宿主免疫調控基因對腫瘤進展的影響。

鑒於腫瘤免疫治療聯合方案在臨床試驗中令人信服的治療效果，亟須工業、學術界和政府監管機構開展更好的協作，以便加速新型免疫治療聯合方案的研究進度。精確免疫學（precision immunology）已經具有了尋找腫瘤患者個體間腫瘤 - 免疫循環缺陷的潛力。這項技術一旦獲得驗證並實現標準化，完全可以將其作為治療決策制定的臨床依據，從而有效改善癌症患者的治療結果。