越来越多的证据表明,天然或诱导产生的免疫反应能够有效针对肿瘤抗原产生反应,从而杀伤肿瘤细胞。临床试验也表明,肿瘤组织间隙的免疫细胞浸润能够促进癌症患者的治疗效果。研究者们通过寻找在不同肿瘤组织中浸润的淋巴细胞的类型、功能和空间分布等信息,能够改善针对癌症患者的诊断与治疗方案的设计。伴随这些临床试验的进展,研究者们对癌症的"免疫监视(immunosurveillance)"现象开始越来越关注,即在除了少数特殊的环境下,肿瘤细胞能够被其特异性的免疫细胞杀伤。而上述的"特殊环境"指的是肿瘤微环境(TME)或癌症的免疫编辑作用造成免疫耐受性的细胞的产生。
过去几十年来,癌症的免疫疗法取得了突飞猛进的发展,"免疫监视"这一概念在临床上产生了巨大的现实意义。目前位于免疫疗法尖端的"免疫检查点阻断剂"对于很多癌症,尤其是恶性且化学药物耐受性癌症的治疗中有着明显的效果。其中,效果最显著的是"cytotoxic-T-lymphocyte-associatedprotein4(CTLA-4)"以及"programmedcelldeath1(PD-1)"两类免疫检查点阻断剂。
CTLA-4与PD-1阻断剂的抗癌原理
早期,在T细胞信号调控领域的研究者们发现了一类叫做Ctla4的基因,在T细胞激活的状态下,该基因能够表达CTLA-4蛋白。CTLA-4与T细胞的共刺激因子CD28具有很高的结构同源性。功能上,CTLA-4与CD28类似,都能够与抗原呈递细胞表面的B7(CD80&CD86)结合,而且前者的结合能力明显更强。之后,研究者们发现CTLA-4与B7的结合能够有效阻断T细胞与APC的相互作用,从而抑制T细胞的激活。这一发现意味着:CTLA-4的活性一旦被人为抑制,则能够让T细胞充分地激活,这对于肿瘤免疫反应具有正面的调控作用。
许多前临床期的研究都证实了这一假设,而且导致一类叫做"ipilimumab"的特异性识别CTLA-4的单克隆抗体的产生并且应用于癌症的临床治疗试验中。除了促进共刺激因子的识别之外,靶向CTLA-4的抗体还能够清除体内肿瘤微环境中的调节性T细胞(Treg)。由于肿瘤微环境中的Treg细胞能够抑制肿瘤抗原特异性T细胞免疫反应,而且其表面表达大量的CTLA-4蛋白,因此这一靶向抗体的刺激能够有效激活肿瘤微环境中的T细胞免疫反应,从而提高机体对肿瘤细胞的清除能力。
PD-1与CTLA-4都表达于激活的T细胞表面。PD-1的激活能够下调T细胞激活后TCR传递的胞内信号。PD-1有两类天然受体,PD-L1与PD-L2。PD-L2主要表达于抗原呈递细胞表面,而PD-L1则广泛表达于多种细胞类型,包括肿瘤细胞、免疫细胞、上皮细胞、内皮细胞等等。研究表明,PD-L1的表达受到IFN-g的调节,而这一效应能够帮助肿瘤细胞逃离免疫监视。另一方面,PD-L1能够与T细胞表面的CD80分子结合,这使得该分子相关的信号调节变得更加更加复杂。
已知的免疫检查点药物
如今,已经有4种免疫检查点阻断剂得到了FDA的批准:1、上文提到的CTLA-4单抗ipilimumab,用于治疗恶性的黑色素瘤患者;2、一类PD-1阻断性单抗pembrolizumab,用于治疗恶性的黑色素瘤患者以及表达PD-L1的非小细胞肺癌患者;3、靶向PD-1的单抗nivolumab,用于治疗恶性的黑色素瘤患者以及表达PD-L1的非小细胞肺癌患者,且对常规化疗没有反应的癌症患者以及恶性的肾癌患者也有效;4、靶向PD-L1的单抗atezolizumab,用于治疗晚期或恶化的、对常规化疗没有反应的尿道肿瘤患者。这些获批的药物在将来可能能够应用于更多癌症类型的治疗,同时也会有其它的免疫检查点阻断剂的加入。
免疫检查点阻断剂在癌症治疗中的局限性
虽然以上药物在临床应用中取得了明显的治疗效果,但事实上大部分癌症患者对免疫检查点阻断剂都没有阳性反应,或者由于副作用的存在而不得不停止使用。对于ipilimumab来说,它的临床治疗阳性反应率仅有15%;针对PD-1-PD-L1信号的相关药物阳性比例很少超过40%。总之,目前有两类问题需要解决:
1、为什么不同的患者对于免疫检查点抑制剂的反应有如此明显的差别?
2、如何才能进一步扩大免疫检查点阻断剂的广谱性,使之成为对大多数癌症患者均适用的治疗选项?针对这两大问题,我们需要了解肿瘤微环境中的免疫反应内在机制。