腫瘤免疫治療這100多年的進(jìn)展和挑戰(zhàn)

Paul Ehrlich可能是最早提出免疫系統(tǒng)具備保護(hù)宿主免受腫瘤影響這一概念的。1909年，他設(shè)想免疫系統(tǒng)不僅會(huì)攻擊感染性病原體，還會(huì)攻擊腫瘤細(xì)胞以保護(hù)人體。下圖展示了自20世紀(jì)初這100多年來，基礎(chǔ)腫瘤免疫學(xué)和腫瘤免疫治療藥物開發(fā)的關(guān)鍵里程碑。

從20世紀(jì)50年代到60年代，包括Old、Foley、Prehn、Main和Klein在內(nèi)的許多腫瘤免疫學(xué)家在同系小鼠中展示了腫瘤抗原的存在。同系小鼠的建立使研究人員能夠檢查腫瘤組織是否能被免疫系統(tǒng)識(shí)別為抗原性物質(zhì)，這與免疫系統(tǒng)識(shí)別異體細(xì)胞的方式不同。利用同系小鼠及其化學(xué)致癌劑誘導(dǎo)的腫瘤，他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過腫瘤A手術(shù)切除處理的小鼠對(duì)再次接種腫瘤A具有抵抗力，說明免疫系統(tǒng)識(shí)別腫瘤A，并產(chǎn)生殺傷作用。然而，這些小鼠對(duì)腫瘤B或C仍然易感。

Frank Macfarlane Burnet和Lewis Thomas于1957年提出了癌癥免疫監(jiān)視概念。他們認(rèn)為T細(xì)胞可能是免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞反應(yīng)的關(guān)鍵哨兵，并保護(hù)宿主免受癌癥侵?jǐn)_。這一概念引發(fā)了持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)的爭(zhēng)論。爭(zhēng)論焦點(diǎn)主要圍繞是否存在有效的對(duì)抗腫瘤的免疫反應(yīng)。因?yàn)橹敝?1世紀(jì)的前十幾年，腫瘤免疫治療藥物的臨床開發(fā)幾乎全部失敗。

隨著對(duì)細(xì)胞因子等可溶性因子在免疫反應(yīng)中認(rèn)識(shí)的增加，IFN-α被用于治療包括慢性髓系白血病在內(nèi)的多種惡性腫瘤，并于1986年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)。IL-2在1976年被報(bào)道為“T細(xì)胞生長(zhǎng)因子”，也被用于治療癌癥患者，并于1992年獲得FDA批準(zhǔn)。然而，這些細(xì)胞因子療法并未顯著改善治療結(jié)果，其應(yīng)用也未擴(kuò)展到多種腫瘤類型。

單克隆抗體在惡性腫瘤治療中的首次成功是抗CD20單抗利妥昔單抗在B細(xì)胞淋巴瘤患者中的應(yīng)用。利妥昔單抗于1997年獲得FDA批準(zhǔn)用于治療B細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤，并后來被批準(zhǔn)用于其他疾病，包括慢性淋巴細(xì)胞白血病。盡管利妥昔單抗在這些疾病中表現(xiàn)出不錯(cuò)的療效，但CD20并非腫瘤特異性抗原，單抗治療的應(yīng)用也未擴(kuò)展到其他腫瘤類型。

1991年，Boon等人克隆了MAGE-1，這是首個(gè)被T細(xì)胞識(shí)別的人類腫瘤相關(guān)抗原。此后，許多腫瘤相關(guān)抗原被鑒定出來，使得針對(duì)這些抗原的腫瘤特異性免疫療法（如腫瘤疫苗和腫瘤細(xì)胞療法）的開發(fā)成為可能。然而，除了2010年在美國(guó)獲批用于治療前列腺癌患者的Provenge?治療性腫瘤疫苗外，其它治療性疫苗在臨床試驗(yàn)中陸續(xù)失敗。大量基礎(chǔ)研究結(jié)果明確支持腫瘤免疫反應(yīng)的存在，但有效免疫療法的臨床開發(fā)卻面臨困難，其原因尚不完全清楚。

腫瘤免疫編輯概念

Schreiber等人在淋巴細(xì)胞缺陷的RAG2基因敲除小鼠、IFN-γ基因敲除小鼠和STAT1基因敲除小鼠中進(jìn)行了化學(xué)致癌劑誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生試驗(yàn)。觀察到，與免疫健全的小鼠相比，淋巴細(xì)胞缺陷和IFN-γ不敏感小鼠的腫瘤形成更早且發(fā)生率更高。而且，隨著年齡增長(zhǎng)，RAG2和RAG2 STAT1雙敲除小鼠的自發(fā)腫瘤發(fā)生率增加。證實(shí)了機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫監(jiān)視確實(shí)是存在的。

然而，事情到這還沒結(jié)束。他們從經(jīng)致癌劑處理的健康鼠和RAG2 基因敲除小鼠中取瘤，然后重新接種到動(dòng)物體內(nèi)。在RAG2基因敲除宿主中，來自WT小鼠和RAG2基因敲除小鼠的腫瘤均以相同的方式持續(xù)生長(zhǎng)。然而，在健康宿主中，60%來自RAG2基因敲除小鼠的腫瘤持續(xù)生長(zhǎng)，而剩余40%的腫瘤未見生長(zhǎng)。100%來自健康小鼠的腫瘤在健康動(dòng)物中成功成瘤。表明，在RAG2 基因敲除小鼠中形成的腫瘤從未經(jīng)歷過免疫選擇，因此當(dāng)轉(zhuǎn)移到免疫健全小鼠中時(shí)，40%的腫瘤細(xì)胞被清除。免疫系統(tǒng)保護(hù)宿主免受高免疫原性腫瘤的侵害，留下免疫原性較低的腫瘤。

Schreiber等人將這一過程稱為腫瘤免疫編輯，以更精確地描述發(fā)育中的腫瘤與免疫系統(tǒng)之間的相互作用。他們提出了腫瘤免疫編輯的三個(gè)階段：消除、平衡和逃逸。在消除階段，許多新生的腫瘤被先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)清除。有時(shí)，腫瘤細(xì)胞并未被完全清除，但在平衡階段被免疫細(xì)胞控制后無(wú)法迅速進(jìn)展。與此同時(shí)，基因不穩(wěn)定性使腫瘤細(xì)胞能夠發(fā)生改變，潛在幫助腫瘤細(xì)胞逃避或抑制免疫系統(tǒng)，這時(shí)將進(jìn)入逃逸階段。在此階段，它們?cè)跊]有免疫系統(tǒng)控制的情況下持續(xù)生長(zhǎng)，形成大量腫瘤病灶。基于這一概念，我們可以理解許多臨床上診斷的晚期腫瘤其實(shí)已經(jīng)處于逃逸階段，此時(shí)腫瘤已經(jīng)形成了免疫抑制和/或免疫逃逸表型，對(duì)免疫攻擊具有抵抗力。

Chen和Mellman于2013年提出了腫瘤-免疫循環(huán)，描述了免疫系統(tǒng)有效清除癌癥所需的過程，并于2023年進(jìn)行了更新。將循環(huán)分為七個(gè)步驟。第一步是從死亡腫瘤細(xì)胞中釋放腫瘤抗原。第二步是腫瘤抗原呈遞給抗原呈遞細(xì)胞（APCs，如樹突狀細(xì)胞）。第三步涉及APCs在淋巴結(jié)等部位激活T細(xì)胞。第四步涉及T細(xì)胞通過血液遷移到腫瘤部位。第五步涉及T細(xì)胞的外滲和浸潤(rùn)到腫瘤中。第六步涉及T細(xì)胞通過T細(xì)胞抗原受體（TCR）識(shí)別癌細(xì)胞。第七步是利用T細(xì)胞的細(xì)胞毒性機(jī)制殺死癌細(xì)胞。當(dāng)癌癥-免疫循環(huán)進(jìn)展到第七步時(shí)，它會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新循環(huán)，作為腫瘤殺傷的正反饋。然而，他們發(fā)現(xiàn)每個(gè)步驟中都存在許多抑制因素，這些因素可以阻止腫瘤-免疫循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在臨床腫瘤治療的真實(shí)場(chǎng)景中，更多是需要對(duì)抗處于逃逸階段的腫瘤。

腫瘤免疫治療的臨床突破

《科學(xué)》雜志將腫瘤免疫療法評(píng)為2013年的“年度突破”。這一評(píng)選是基于免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）和過繼性T細(xì)胞療法的成功。免疫檢查點(diǎn)分子是受體，能夠傳遞共刺激或抑制信號(hào)，調(diào)節(jié)T細(xì)胞TCR的主要信號(hào)。阻斷CTLA-4和PD-1的抑制信號(hào)，在多種腫瘤患者中顯示出顯著的抗腫瘤效果。2011年，一種抗CTLA-4單克隆抗體Ipilimumab被FDA批準(zhǔn)為首個(gè)用于治療黑色素瘤的檢查點(diǎn)抑制劑。2014年，一種抗PD-1單克隆抗體Nivolumab被批準(zhǔn)用于治療黑色素瘤，后來又用于治療NSCLC、腎細(xì)胞癌、霍奇金淋巴瘤和頭頸部鱗狀細(xì)胞癌等。目前，ICI被用于治療多種腫瘤類型，非常廣譜，包括黑色素瘤、NSCLC、腎細(xì)胞癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸部癌、胃癌、惡性間皮瘤、Merkel細(xì)胞癌、肝細(xì)胞癌、乳腺癌和微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（MSI-H）實(shí)體瘤。T細(xì)胞耗竭是腫瘤免疫治療中的一個(gè)重要障礙。ICI被認(rèn)為可以抑制和/或逆轉(zhuǎn)腫瘤微環(huán)境中腫瘤特異性T細(xì)胞的耗竭。免疫檢查點(diǎn)抑制劑在癌癥臨床治療中的成功，有力地證實(shí)了克服臨床腫瘤在逃逸階段的免疫抑制和/或免疫逃逸表型的重要性。

繼免疫檢查點(diǎn)抑制劑的成功之后，表達(dá)CAR基因的T細(xì)胞過繼性細(xì)胞療法也取得了優(yōu)異的臨床表現(xiàn)。CAR基因由特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面分子的抗體單鏈可變區(qū)（scFv）和CD3ζ以及共刺激分子（如CD28或4-1BB）的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)結(jié)構(gòu)域組成。2017年，CD19-CAR-T細(xì)胞療法被批準(zhǔn)用于治療急性淋巴細(xì)胞白血病和彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤。2022年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了B細(xì)胞成熟抗原（BCMA）CAR-T細(xì)胞用于治療多發(fā)性骨髓瘤。Blinatumomab是一種CD19-CD3雙特異性抗體，它通過將白血病細(xì)胞和宿主T細(xì)胞連接在一起發(fā)揮作用，會(huì)產(chǎn)生類似于CAR-T細(xì)胞攻擊，也稱為T細(xì)胞連接器（TCE）。Blinatumomab于2014年被批準(zhǔn)用于治療B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病。截至目前，已經(jīng)有多款CAR-T和TCE藥物陸續(xù)上市。

腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（Tumor-Infiltrating Lymphocytes，TIL）療法是一種過繼性細(xì)胞免疫療法。從患者自身的腫瘤組織中分離出來的淋巴細(xì)胞，這些細(xì)胞已經(jīng)浸潤(rùn)到腫瘤微環(huán)境中，并具有識(shí)別和攻擊腫瘤細(xì)胞的能力。分離出的TIL在體外進(jìn)行大量擴(kuò)增，之后被重新輸回患者體內(nèi)，這些細(xì)胞能夠在體內(nèi)繼續(xù)識(shí)別和攻擊腫瘤細(xì)胞，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。2024年2月16日，首款TIL細(xì)胞療法——Lifileucel（商品名：Amtagvi）已獲得FDA的加速批準(zhǔn)，用于治療經(jīng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療后進(jìn)展的不可切除或轉(zhuǎn)移性黑色素瘤成人患者。

利用T細(xì)胞克隆的TCRα和β基因（這些基因特異性識(shí)別腫瘤抗原）改造T細(xì)胞的TCR-T細(xì)胞療法雖然尚未獲批，但在針對(duì)滑膜肉瘤患者的臨床試驗(yàn)中，針對(duì)NY-ESO-1抗原顯示出明顯的抗腫瘤反應(yīng)。

這些過繼性細(xì)胞療法之所以有效，可能是因?yàn)樗鼈兡軌蚶@過癌癥-免疫循環(huán)中的幾個(gè)步驟，這些步驟中抑制因素可能限制了患者體內(nèi)大量效應(yīng)T細(xì)胞的產(chǎn)生。再次提醒我們?nèi)绾卧谀[瘤的逃逸階段對(duì)抗惡性腫瘤。

腫瘤免疫治療存在的問題

盡管ICI療法目前已應(yīng)用于多個(gè)瘤種的治療，包括血液腫瘤和實(shí)體瘤，但從中受益的患者比例在大多數(shù)腫瘤類型中僅為10%到30%。擴(kuò)大ICI療法的受益人群比例是一個(gè)亟待解決的問題。針對(duì)LAG3、TIM3、TIGIT等新分子的療法正在開發(fā)中。與其他療法（如細(xì)胞毒性藥物和分子靶向藥物）聯(lián)合使用，或者多種ICI聯(lián)合使用，可能會(huì)擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。選擇合適的患者也是ICI療法的一個(gè)重要問題。雖然PD-L1和腫瘤突變負(fù)荷等生物標(biāo)志物已被使用，但還需要更多指標(biāo)來精確選擇能從治療中受益的患者。

盡管CAR-T細(xì)胞療法在造血系統(tǒng)惡性腫瘤患者，特別是淋巴系惡性腫瘤患者中比較成功，但開發(fā)針對(duì)實(shí)體瘤的有效CAR-T細(xì)胞進(jìn)展緩慢。原因有很多，其中一個(gè)是缺乏適合CAR-T細(xì)胞靶向的理想抗原，即僅在腫瘤細(xì)胞表達(dá)，正常細(xì)胞不表達(dá)或很少表達(dá)的抗原。在靶向CD19和BCMA方面取得了成功，但它們都不是腫瘤特異性抗原，而是與細(xì)胞系相關(guān)的抗原，表達(dá)于惡性細(xì)胞和正常細(xì)胞中。由于B細(xì)胞和漿細(xì)胞至少暫時(shí)是可有可無(wú)的，因此針對(duì)這些靶點(diǎn)的CAR-T細(xì)胞能夠以非常高效的方式殺死幾乎所有腫瘤細(xì)胞。在非淋巴系造血系統(tǒng)惡性腫瘤中，很難找到這些抗原。在實(shí)體瘤中，識(shí)別可被CAR-T細(xì)胞靶向的可有可無(wú)的靶抗原極為困難。Claudin 18.2可能是為數(shù)不多的靶點(diǎn)之一，主要在正常胃黏膜的分化上皮細(xì)胞中表達(dá)，其在細(xì)胞間的定位具有極化特征，主要分布在細(xì)胞的頂端和側(cè)面。這種極化定位使得它在正常胃黏膜中主要發(fā)揮細(xì)胞間連接和屏障功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞極性和防止胃酸通過細(xì)胞旁路泄漏。在病理狀態(tài)下，Claudin 18.2 的表達(dá)和功能可能會(huì)發(fā)生變化。例如，在胃癌等惡性腫瘤中，Claudin 18.2 的表達(dá)可能會(huì)增加，并且其定位可能會(huì)從細(xì)胞的頂端和側(cè)面擴(kuò)展到整個(gè)細(xì)胞膜表面。所以，Claudin18.2 CAR-T細(xì)胞更多會(huì)影響腫瘤細(xì)胞，對(duì)正常細(xì)胞殺傷相對(duì)小，安全性可接受。2025年3月3日，科濟(jì)藥業(yè)的Claudin18.2 CAR-T細(xì)胞療法舒瑞基奧侖賽注射液治療既往接受過至少二線治療失敗的Claudin18.2表達(dá)陽(yáng)性的晚期胃/食管胃結(jié)合部腺癌納入CDE突破性治療藥物品種名單。2025年5月將其納入優(yōu)先審評(píng)。2025年6月25日，向CDE遞交上市申請(qǐng)（NDA），是全球首款且唯一一款提交NDA的用于治療實(shí)體瘤的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品。

在實(shí)體瘤中，很難找到在所有腫瘤細(xì)胞中普遍表達(dá)的腫瘤特異性或腫瘤相關(guān)抗原，這引出了第二個(gè)問題，即腫瘤異質(zhì)性。與造血系統(tǒng)惡性腫瘤相比，實(shí)體瘤的腫瘤異質(zhì)性更為明顯。實(shí)體瘤的微環(huán)境通常是免疫抑制性的，常被調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）和髓系來源的抑制細(xì)胞（MDSCs）浸潤(rùn)。實(shí)體瘤的代謝環(huán)境對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞往往極為不利，而對(duì)癌細(xì)胞和Tregs則較為有利。實(shí)體瘤的血管環(huán)境不利于T細(xì)胞。要到達(dá)實(shí)體瘤，CAR-T細(xì)胞還需要具有歸巢/遷移能力，這需要適當(dāng)?shù)倪w移機(jī)制以及趨化因子和趨化因子受體之間的相互作用。T細(xì)胞耗竭是一個(gè)重要問題。由于CAR-T細(xì)胞和TCR-T細(xì)胞可以利用患者或第三方來源的非耗竭T細(xì)胞，與依賴患者重度耗竭的腫瘤特異性T細(xì)胞的其他療法相比，這些療法可能具有優(yōu)勢(shì)。然而，CAR-T細(xì)胞的耗竭已被報(bào)告為治療失敗的障礙之一。防止或逆轉(zhuǎn)CAR-T細(xì)胞的耗竭是未來的重要挑戰(zhàn)。

免疫療法的個(gè)性化將不僅是CAR-T細(xì)胞療法，而是所有腫瘤免疫療法的一項(xiàng)重要課題。異質(zhì)性和差異不僅存在于腫瘤內(nèi)部，還存在于個(gè)體之間。不同個(gè)體的腫瘤在其環(huán)境、微生物群、宿主免疫系統(tǒng)、腫瘤的逃逸機(jī)制以及腫瘤異質(zhì)性的特征方面都存在差異。如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療，使腫瘤治療因人而異更加任重而道遠(yuǎn)。

參考自“Cancer immunotherapy in progress—an overview of the past 130 years”一文。