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生物治疗等同于肿瘤免疫治疗?

2018-02-26 01:06:23医脉通
核心提示:过去,肿瘤免疫治疗和肿瘤生物学治疗可以互换使用,但是严格来讲,生物治疗比较适合。当前生物治疗被誉为肿瘤治疗的第四种方式。

  过去,肿瘤免疫治疗和肿瘤生物学治疗可以互换使用,但是严格来讲,生物治疗比较适合。当前生物治疗被誉为肿瘤治疗的第四种方式。“生物效应调节剂(BRM)”是二十世纪七十年代被广泛使用的术语,指的是涉及宿主自身生物学反应作用方式的药物或方法。生物物质和BRM通过不同机制在肿瘤生物治疗中发挥作用。

  


  这些机制可能是以下一种或几种:1)通过增强或恢复效应机制,或者减少有害的宿主反应成分,如免疫检查点抑制剂,促进宿主抗肿瘤反应;2)通过施用某些免疫细胞,天然生物物质,或抗肿瘤反应效应物(直接或间接)的合成衍生物来增强宿主防御功能;3)应用修饰后的肿瘤细胞或其他类型疫苗增强宿主应答,来刺激更强大的免疫应答或增强体内肿瘤细胞的敏感性;4)增强肿瘤细胞成熟,分化或休眠;5)干扰参与增殖,迁移/侵袭,细胞凋亡和血管生成的肿瘤细胞生长促进因子或信号传导通路;6)使用生物分子靶向并结合癌细胞或免疫细胞,诱导更有效的细胞生长抑制/细胞毒性抗肿瘤活性;以及7)使用生物分子修饰肿瘤微环境或宿主免疫系统,如允许效应T细胞或自然杀伤(NK)细胞更有效地靶向和消灭肿瘤细胞。

  因此,我们可以预见具有免疫调节特性的生物治疗,以及直接细胞毒性,抑制细胞生长的抑制剂,或对肿瘤细胞成熟程度的影响。这也是相较于肿瘤免疫治疗,肿瘤生物治疗提供更加广泛抗肿瘤作用的原因。

  历史视角

  应用化学和生物化合物调节生物反应已经历经50余年的积极研究。尽管各种化学,细菌提取物和病毒能够调节试验动物及小范围人群的免疫应答,但是这些非特异性免疫调节剂却并非是人类肿瘤治疗高度有效的方法。分子生物学家已经研发出了许多用于分离基因及其随后的转录,并翻译成为蛋白质产物的新技术。20世纪80年代,生物活性体外测定(生物测定或功能测定)被研发并用于定义和量化给定的生物分子活性,肿瘤研究和治疗范式发生巨大变化。

  作为肿瘤治疗的一部分,这些测定,如流式细胞术,酶联免疫吸附测定,免疫沉淀反应,免疫印迹,免疫组织化学,人类白细胞抗原(HLA)分型,抗原表位预测,四聚体检测,循环性癌细胞检测,细胞毒性测定,CRISPER基因编辑,人源化小鼠 和液体活检,已经可以对分子或细胞的同一性、活性和特异性进行精准确定。治疗前,治疗期间和治疗后,某些测定也可以为患者提供监测分析。

  自20世纪70年代初以来,由于肿瘤行为变异可能是远亲动物中MHC差异导致的,所以,近亲或同基因动物被应用试验。与自发性肿瘤动物不同,应用移植肿瘤同系动物的治疗操作仍面临着挑战。因此,这些人类肿瘤动物模型的相关性值得怀疑。与致癌刺激引起的可移植性肿瘤相反,自发性肿瘤被确诊为恶性肿瘤之前经历了延长的潜伏期。对于人类而言,癌症临床证据出现之前,这些初始肿瘤灶可能是良性的或处于休眠状态,持续时间长达人类寿命的1%~30%。原发肿瘤发展期间,原发病灶中的细胞可能随时散播。随后,原发性或继发性病灶可能在数月至数年内生长和转移。尽管实验诱导的肿瘤证实了肿瘤发生的基础生物学和肿瘤病理生理学,如MHC分子在肿瘤和移植中的重要性,但是试验中的很多方面掺入了高度人为因素。例如,高剂量致癌物质可能在短时间内导致同基因小鼠发生癌变。

  大规模免疫治疗试验始于20世纪70年代,初始、小型、非对照试验结果常显示阳性。然而,为确定特定免疫治疗方案对特定类型肿瘤的功效,研究人员进行了大规模、随机、对照研究。某些对照研究显示了阳性结果,但是大多数却显示临界或阴性结果。因此,至20世纪70年代末,整体肿瘤免疫治疗为内科,尤其是化疗医师留下了不好的印象。回顾过去,肿瘤免疫治疗失败的原因很多,其中之一是无法定义高度纯化的免疫治疗剂。即使是同一研究小组的成员,所得结果的再现性也存在问题。因此,免疫调节剂,淋巴因子/细胞因子,肿瘤抗原和抗体等相关分子的分子定义成为许多研究者感兴趣的热门课题。

  另一个原因是,对肿瘤患者免疫反应的理解普遍不足,例如MHC限制规则、T细胞受体的定义以及免疫突触区域成分之间的相互作用。免疫治疗并非现代生物物质和BRM应用的适用术语。免疫治疗是生物治疗的一个子类别,生长和分化(成熟)因子、细胞因子、血管生成抑制因子、最新发现的免疫检查点抑制因子以及合成衍生分子类似物确实比免疫治疗宽泛很多。过去30年来,某些具体发展导致生物治疗成为了肿瘤治疗的第四种方式。当前,过继性细胞疗法和单克隆抗体成为临床上最流行的两种生物治疗方法。

  过继性细胞疗法

  各种效应细胞,如NK,淋巴因子活化杀伤细胞(LAK),细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK),肿瘤浸润淋巴细胞(TIL),DC和抗原肽脉冲DC扩增的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)以及γδT细胞,已经被用于不同人类肿瘤过继性细胞免疫治疗,并获得了不同程度的功效。近年来,细胞免疫治疗最重要的发展包括:1)应用连续4-1BB共刺激信号基因转染的刺激性或饲养细胞快速扩增NK和TIL;2)工程化T细胞受体(TCR)-T细胞和CAR-T细胞的发展,T细胞过继性细胞免疫治疗方式,以及既往尚未实现的重大临床结果。

  除了易于扩增外,CAR-T细胞治疗的另一个优点是与TCR识别无关。换言之,对于癌细胞表面HLA-I类分子表达缺陷或丢失,或耐药的肿瘤患者,只要患者的肿瘤细胞被注入的CAR-T细胞检测到,即可发挥肿瘤杀伤作用。众所周知,晚期或受治疗影响的患者癌细胞中HLA-I类分子表达缺陷或完全丢失是肿瘤细胞逃避免疫监视的一种方式。过继性细胞转移方式是一种个体化免疫治疗,因为患者自身的免疫细胞被加工,扩增并输注回个体患者。

  单克隆抗体

  20世纪70年代另一项重大的技术进步是单克隆抗体杂交瘤技术的研发。多克隆抗体应用的局限性在于无法生产可重复,高滴度,特异性抗体,并且无法准确定义被这种多克隆抗体识别的抗原分子。每一种具有优良特异性的mAb研发在很大程度上避免了多克隆抗体相关问题。单克隆抗体对肿瘤细胞和免疫细胞上的抗原具有高度特异性。此外,这些单克隆抗体和基因测序检测使“个体化治疗”,即“精准医学”成为可能。

  未来视角

  毫无疑问,当前我们拥有更加强大的、用于改善肿瘤治疗的工具和技术。肿瘤生物治疗为肿瘤患者提供了可以与手术、放疗、靶向治疗或化疗联合应用且行之有效的治疗选择。相较于单独使用单个细胞治疗,生物治疗与固有和适应性细胞治疗结合可以更有效地起作用。因此,生物治疗为肿瘤患者选择性治疗提供了极大的希望,但是如何提高治疗/毒性比率,同时减轻非特异性毒性问题仍是更有效治疗肿瘤的主要障碍。

  靶向肿瘤干细胞和肿瘤转移

  转移是肿瘤致死或治疗失败的主要原因。对于大多数肿瘤患者而言,确诊时已经发生肿瘤转移。最近,研究人员成功识别了两种细胞实体,即表达CXCR4的肿瘤干细胞(CSC)和转移性肿瘤干细胞(mCSC),这促使形成了新的研究方向,即如何根除或控制这两种细胞?值得注意的是,在指定的肿瘤内,相较于致瘤性CSC,具有转移潜能的CXCR4阳性mCSC比例较低。两种肿瘤实体是肿瘤发生的根本原因,而mCSC是肿瘤发生和转移活性的原因。肿瘤内主要的细胞亚群属于非CSC,其具有不止一种分化表型。这些非CSC较传统治疗,如放疗和化疗更为敏感。表面抗原(如ALDH,CD44,EpCAM或CD133)表达,以及CSC免疫原性和相对较低的免疫治疗毒性使得免疫靶向CSC/mCSC成为一种具有前景的肿瘤生物治疗方法。

  靶向和消除CSC的方法包括NK,DC,T细胞,mAb,和双特异性抗体。例如,Her2特异性CAR遗传转移构建了多形性胶质母细胞瘤(GBM)患者的Her2特异性T细胞。这些Her2特异性CAR-T细胞显示出了体外抗Her2阳性靶标毒性,并分泌免疫刺激Th1细胞因子。Her2特异性CAR-T细胞能够杀死表达Her2的体外自体CD133阳性GBM干细胞。以这种方式制备的Her2特异性CAR-T细胞过继转移导致自体正交各向异性GBM移植瘤长时间消退。这些发现证实,Her2特异性CAR-T细胞靶向并根除Her2阳性肿瘤细胞及其推定的肿瘤干细胞。此外,有/无DC的NK和CIK能够有效杀伤干细胞样癌细胞。

  当前可能需要设计两个层面的靶向转移策略:靶向CSC,预防原发肿瘤转移以及通过CSC和mCSC靶向已建立的转移。许多体内和体外研究或临床试验除了鉴定各种细胞免疫治疗,如CAR-T细胞外,还确定了各种生物制剂,如小分子和植物营养制品。

  免疫靶向肿瘤微环境

  近年来,靶向肿瘤微环境研究也是主要的肿瘤生物治疗策略之一。肿瘤微环境包括肿瘤相关成纤维细胞(如肌成纤维细胞和间充质干细胞)浸润,炎性细胞(T细胞,巨噬细胞,DC细胞,NK细胞,髓源性抑制细胞,调节性T细胞)浸润,血细胞(血管内皮细胞和淋巴管内皮细胞)浸润,以及重建细胞外基质的非细胞成分等。认识到肿瘤微环境对肿瘤进展的重要性确实导致了肿瘤发展观(以肿瘤中心)向复杂肿瘤微环境或生态系统概念的转变。肿瘤微环境中的各种细胞和分子成分能够影响肿瘤进展。

  肿瘤微环境的一个特征是,单一成分的微小变化可能导致整个系统重组。因此,干扰肿瘤微环境中的任一因素可能会倾斜生态系统平衡或抵消肿瘤进展。检查点分子抑制剂(抗CTLA-4或抗PD-1或CAR-T细胞人源化mAb)和化疗联合应用会导致出现某些令人兴奋的临床结果。

  新抗原/RNA突变体疫苗

  最新研究表明,疫苗接种后数月,部分缓解的黑色素瘤复发患者接受了抗PD-1治疗,很可能获得完全肿瘤消退。

  生物治疗包括免疫治疗

  相较于免疫治疗,生物治疗构成更广泛。新治疗方案可能会带来生存获益,包括整体生存和无进展生存。与治疗糖尿病等慢性疾病类似,通过生物制剂,我们可能会实现长期控制肿瘤生长和扩散,与肿瘤一起生活。这通常与长期记忆性T细胞或肿瘤休眠诱导有关。DC疫苗,免疫检查点分子如CTLA-4或PD-1联合化疗可以使患者生存获益。

  总结

  个体化肿瘤治疗是未来十年的主要挑战。大多数肿瘤生物治疗,如细胞免疫治疗策略的主要优点是低毒性或可接受的毒性,能够靶向确定的分子,信号传导通路或细胞亚群。另一方面,生物治疗对于某些类型的肿瘤更有效,并且往往配合传统放、化疗或手术治疗发挥作用。

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