免疫療法可望治愈腫瘤 ——解讀2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

　　摘要 2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了兩位科學(xué)家，用于表彰其在“抑制負(fù)向免疫調(diào)節(jié)用于腫瘤治療”方面的發(fā)現(xiàn)與貢獻(xiàn)。文章回顧了兩位科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的免疫檢查點(diǎn)從機(jī)制發(fā)現(xiàn)到臨床應(yīng)用的發(fā)展歷程，并詳細(xì)說明了這些原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)對于腫瘤治療產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

　　關(guān)鍵詞 CTLA-4;PD-1;免疫療法

　　2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了美國免疫學(xué)家詹姆斯•艾利森(James P. Allison)和日本免疫學(xué)家本庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他們有關(guān)“抑制負(fù)向免疫調(diào)節(jié)用于腫瘤治療”的原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)(圖1)。

　　惡性腫瘤，通常由于其不可控的細(xì)胞增殖以及隨后的組織間轉(zhuǎn)移，已成為嚴(yán)重影響人類健康的殺手。據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，2018年全球有超過 1 800萬患者診斷出腫瘤(據(jù)《全球腫瘤觀察》 (Global Cancer Observatory)，http://gco.iarc.fr/)。腫瘤患者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在過去50年中持續(xù)上漲。在這期間，全球的腫瘤治愈病人，如果以5年生存率作為標(biāo)準(zhǔn)，也在不斷增加，從1/3到超過2/3。以上所述的是平均水平，但由于腫瘤的不同類型、發(fā)現(xiàn)的早晚，以及病人所在國家和地區(qū)的差異，治愈數(shù)據(jù)會有很大差別。常規(guī)腫瘤治療包括外科切除、化療、放療等。這些療法聚焦的靶點(diǎn)往往是腫瘤細(xì)胞，但最怕的是腫瘤不受控增殖及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移。腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移通常意味著患者難以被治愈，即便醫(yī)生盡其所能嘗試各種醫(yī)療手段。

　　作為新型抗腫瘤策略，近年來免疫療法取得重大突破，相關(guān)藥物已用于腫瘤患者治療，并在黑色素瘤及部分肺癌患者身上取得明顯療效。新型免疫療法包括抗體療法及免疫細(xì)胞療法等新策略、新方法。這些療法聚焦的靶點(diǎn)是免疫細(xì)胞，通過消除由于人體負(fù)向免疫調(diào)控造成的對抗腫瘤免疫的抑制效應(yīng)，某些以前無法治愈的腫瘤現(xiàn)在有望被治愈了。諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評委會成員，瑞典卡羅琳斯卡研究所Klas Kärre教授在2018年10月1日宣布該獎項(xiàng)時稱，“艾利森教授和本庶佑教授的發(fā)現(xiàn)為癌癥治療領(lǐng)域提供了新支柱和新理論”。此外，艾利森和本庶佑兩位教授在抗腫瘤治療以外的免疫學(xué)基礎(chǔ)研究方面也都作出了重大原創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

　　基于人體免疫系統(tǒng)治療腫瘤的療法至少可以回溯到19世紀(jì)末，美國紐約的外科醫(yī)生威廉• 科利(William B. Coley)開創(chuàng)的毒素療法[1] 。威廉醫(yī)生在臨床實(shí)踐中，觀察到有些感染了鏈球菌的腫瘤患者的肉瘤，在感染發(fā)生后腫瘤會縮小，這使他推測這類感染也許喚醒了人體的免疫防御機(jī)制，從而有助于腫瘤消退。威廉醫(yī)生利用細(xì)菌來源毒素治療了數(shù)百例腫瘤患者，只不過這種 Coley毒素(以他名字命名)對某些病人有效，對另外一些病人則無效，其機(jī)理一直不清。后來隨著他的去世及臨床上化療方法的普及，這種 Coley毒素療法也逐漸淡出臨床實(shí)踐。直到20世紀(jì)末兩個關(guān)鍵性免疫負(fù)調(diào)控受體蛋白CTLA-4和 PD-1的克隆及功能發(fā)現(xiàn)，威廉醫(yī)生開創(chuàng)的毒素療法，即免疫療法才得以峰回路轉(zhuǎn)。

　　T細(xì)胞表面受體CTLA-4，全稱為Cytotoxic T-lymphocyte-associated gene 4，最初由Pierre Golstein 和Jean-Francois Brunet從T細(xì)胞表達(dá)庫中克隆發(fā)現(xiàn)[2] 。Jeff Bluestone 和Craig Thompson 在 1994發(fā)現(xiàn)CLTA-4功能上具有負(fù)調(diào)節(jié)T細(xì)胞激活的作用[3] ，從理論上為單克隆抗體阻斷CTLA-4 功能從而逆轉(zhuǎn)其對T細(xì)胞激活的抑制作用打下了理論基礎(chǔ)。最初針對CTLA-4作為負(fù)調(diào)節(jié)活性的轉(zhuǎn)化研究聚焦于自身免疫病的治療[4] 。詹姆斯• 艾利森的原始創(chuàng)新點(diǎn)在于，首次嘗試通過阻斷 CTLA-4介導(dǎo)的免疫負(fù)向調(diào)節(jié)活性，從而激活抗腫瘤免疫反應(yīng)來治療腫瘤。最初的相關(guān)實(shí)驗(yàn)是艾利森在加州大學(xué)伯克利分校實(shí)驗(yàn)室于1994年末進(jìn)行的，并在圣誕節(jié)期間完成了重復(fù)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。艾利森實(shí)驗(yàn)室的Dana Leach和Matthew Krummel 通過動物實(shí)驗(yàn)表明，移植了腫瘤的小鼠如果用 anti-CLTA-4抗體治療，結(jié)果非常激動人心，可以完全抑制腫瘤生長，相關(guān)工作1996年在《科學(xué)》雜志得以發(fā)表，開創(chuàng)了腫瘤免疫治療的新紀(jì)元[5] 。這些原創(chuàng)性工作代表了新一代免疫治療概念的崛起。

　　通過釋放機(jī)體抗腫瘤免疫發(fā)揮治療效果的單克隆抗體，如今通常被稱為免疫檢查點(diǎn)抑制劑 (ICIs)。艾利森實(shí)驗(yàn)室隨后的一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了anti-CTLA-4抗體在前列腺癌、乳腺癌及惡性黑色素癌等不同類型小鼠腫瘤模型中的治療效果[6-8] ，其中有些實(shí)驗(yàn)還嘗試了anti-CTLA-4抗體療法與細(xì)胞因子粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子 (GM-CSF)聯(lián)合用藥。這些小鼠的動物實(shí)驗(yàn)為臨床轉(zhuǎn)化打下了科學(xué)基礎(chǔ)。但伴隨著這些發(fā)現(xiàn)的臨床轉(zhuǎn)化研究成了艾利森多年奮斗的目標(biāo)。那時，很少有藥物公司對腫瘤抗原未知的情況下僅僅基于解除免疫檢查點(diǎn)的廣譜性療法有興趣。此外，抗體療法給實(shí)驗(yàn)小鼠造成的嚴(yán)重自身免疫病副反應(yīng)也讓大家對臨床治療望而卻步。通過堅(jiān)持不懈的努力，艾利森最終說服了當(dāng)時一位來自小型生物技術(shù)公司Medarex的Alan Korman與他合作，于1999年制備出臨床實(shí)驗(yàn)所需的人源 anti-CTLA-4單克隆抗體 MDX-010，后來被重命名為Ipilimumab[9] 。 Medarex后來被跨國制藥企業(yè)Bristol-Myers Squibb收購，相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)繼續(xù)推進(jìn)。突破性進(jìn)展來自一項(xiàng)針對惡性轉(zhuǎn)移型黑色素癌的III期臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果[10] ，并最終獲得FDA和 EMA于2011年批準(zhǔn)人源CTLA-4單抗藥物(商品名 Yervoy，又名Ipilimumab)的上市銷售。

　　詹姆斯•艾利森實(shí)驗(yàn)室起始的anti-CTLA-4這類抗體療法，由于釋放了人體免疫系統(tǒng)的負(fù)反饋剎車，會產(chǎn)生嚴(yán)重的自身免疫性炎癥等副作用。一波三折之際，日本京都大學(xué)本庶佑實(shí)驗(yàn)室克隆了另外一個負(fù)調(diào)控蛋白PD-1(又稱CD279)編碼基因并鑒定其功能[11] 。本庶佑最初克隆并研究 PD-1的免疫功能，是通過減法雜交從小鼠瀕臨凋亡細(xì)胞中過表達(dá)的mRNA庫中篩選得到的，推測其功能可能涉及到細(xì)胞程序性死亡調(diào)控通路，所以命名為PD(Programmed Cell Death)，也完全沒有想到針對這個蛋白的功能阻斷性抗體，會在抗腫瘤免疫治療中大展異彩。通過近10年的持續(xù)努力，包括在不同遺傳背景下的敲除PD-1 基因的小鼠表型鑒定，特別是后期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些小鼠具有與CTLA-4基因敲除類似表型，讓包括本庶佑在內(nèi)的科學(xué)家們認(rèn)識到，PD-1類似于 CTLA-4，也是通過負(fù)向調(diào)控免疫反應(yīng)從而發(fā)揮其生理功能[12-13] (圖2)。

　　事實(shí)上，腫瘤細(xì)胞通過表達(dá)PD-1配體蛋白 PD-L1，與T細(xì)胞表面受體PD-1結(jié)合后，會抑制T細(xì)胞的免疫活性，而針對阻斷PD-1或其配體PD-L1的抗體可以解除這一抑制。這比針對 CTLA-4的阻斷劑具有更特異的抗腫瘤效果，甚至可以幫助治療腫瘤已經(jīng)擴(kuò)散的患者，而這類轉(zhuǎn)移性腫瘤患者在這之前幾乎是無藥可以治愈的。最初克隆人源PD-1的配體PD-L1基因的是華人科學(xué)家陳列平[14] 。他當(dāng)時給其命名為B7家族成員配體B7-H1，當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)其并非CD28或CTLA-4 的配體，遺憾的是尚不知其為PD-1的配體。

　　本 庶 佑 實(shí) 驗(yàn) 室 與 哈 佛 大 學(xué) 的 G o r d o n Freeman、 Clive Wood合作致力于PD-1配體的發(fā)現(xiàn)，在2000年發(fā)表了PD-1配體的克隆與鑒定，并討論了某些表達(dá)PD-L1的腫瘤可能利用其功能特性來抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)[15] 。

　　多種PD-1抗體療法從2014年起相繼問世，盡管其副作用也是有的，特別是有可能誘發(fā)炎性心肌炎等，但比CTLA-4抗體的副作用要相對溫和一些。 目前，已有幾種抗PD-1及其配體蛋白PD-L1的單克隆抗體，被批準(zhǔn)用于治療黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、腎癌、膀胱癌、頭頸癌和霍奇金淋巴瘤等適用證。更多的抗體組合療法臨床實(shí)驗(yàn)正在緊鑼密鼓進(jìn)行中，新的臨床研究發(fā)現(xiàn) PD-1與CTLA4抗體聯(lián)用，以及PD-L1抗體結(jié)合化療聯(lián)用在高表達(dá)PD-L1的三陰性乳腺癌患者治療中產(chǎn)生更好的治療效果[16] 。有理由相信，隨著資源投入的增加，未來會有更多有效的腫瘤免疫療法問世，給廣大患者及其家庭帶來福音。先前在美國獲批的PD-1抗體，2018年也已獲批進(jìn)入中國市場。目前，也有多家中國民營生物技術(shù)公司及藥廠研發(fā)的中國國產(chǎn)PD-1抗體已完成三期臨床并申請上市批文，相信獲批后進(jìn)入國內(nèi)醫(yī)藥市場，將會使我國更多腫瘤患者受益。

　　綜上所述，從19世紀(jì)末威廉醫(yī)生開創(chuàng)毒素療法，到差不多一個世紀(jì)后艾利森和本庶佑在推動免疫療法方面的突破性工作，其間每一步都伴有數(shù)不清的困惑和新產(chǎn)生的需要克服的難題。正是這些直面挑戰(zhàn)的努力凸顯了基礎(chǔ)原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的意義;哪怕最初并不被完全理解，通過一代代科學(xué)家們持續(xù)不懈的努力，逐漸給身患絕癥的廣大腫瘤患者帶來革命性的治愈力量，這就是科學(xué)的魅力。也因此，2018年諾貝爾獎授予給腫瘤治療帶來突破的免疫療法原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)，其意義重大，影響必將深遠(yuǎn)。關(guān)于腫瘤方面的論文可參考：中西醫(yī)結(jié)合腫瘤治療研究

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