2020-02-23 13:50:51 BioArt

撰文 | 雪月

抗腫瘤免疫療法是腫瘤治療的一種有效且至關重要的方法。鑑於致力於推進內源性和合成性免疫治療方法的大量研究和臨床研究工作，我們有必要將重點放在關鍵問題上，並確定阻礙免疫治療的障礙。

2020年1月14日，美國南加州的Genentech Inc.的Daniel S. Chen在Immunity雜誌上發表了題為Top Ten Challenges in Cancer Immunotherapy的文章，該文章列舉了腫瘤免疫療法面臨的十個關鍵挑戰，範圍從對臨床前研究結果缺乏信心到為特定患者制定基於免疫療法的最佳組合。應對這些挑戰需要基礎研究人員和臨床醫生的共同努力，並需要集中資源以加快對腫瘤與免疫系統之間複雜相互作用的瞭解，併為腫瘤患者開發更好的治療方案。

該挑戰清單旨在重點關注該領域面臨的關鍵挑戰，旨在激發合作並幫助促進更多研究的發展。此外，該列表不是按優先順序排列的，而是從基礎研究到與臨床開發相關的順序。鑑於當前

腫瘤免疫治療（Cancer Immunotherapy，CIT）工作的艱鉅性，協調與協作對這項工作絕對是有益的。

開發能夠模擬人類免疫系統的臨床前模型

腫瘤藥物的開發依賴於臨床前模型來進行藥物作用靶點和機制的探究、給藥方式和劑量以及藥物安全評估。臨床前模型的應用已經助力多個腫瘤治療和免疫治療的重要發現，包括靶向CTLA-4 PD-L1/PD-1的抗腫瘤效果。然而人腫瘤免疫的生物學情況並不能很好的反應在臨床前模型中。最主要的區別在免疫細胞組成、腫瘤抗原、免疫細胞抑制狀態的複雜性。臨床前模型最常見的問題是由於使用的方法是腫瘤細胞系的接種。接種的腫瘤細胞系往往不能模擬腫瘤免疫的背景對於免疫細胞反應的影響。而且大多數的模型是皮下荷瘤，這種方法不能很好的反應腫瘤的組織和器官的特異性對於免疫反應的影響。人類的腫瘤會在人體內存在很多年，長時間的人瘤共存會塑造腫瘤免疫應答。從這個問題考慮，基因工程小鼠模型最能代表人類疾病。臨床前模型的定義也在被更新和擴展。目前臨床前模型也包括人源化小鼠模型，基因再改造工程小鼠、類器官、人腫瘤幹細胞來源的成球培養和離體技術的發展。在選擇臨床前模型驗證所需要測試的假設時，要時刻關注所選模型的匹配度，以確保保留人類腫瘤的關鍵特徵。

探索腫瘤免疫的主要驅動子

高表達PD-L1或者含有較多浸潤腫瘤的免疫細胞或者淋巴細胞的腫瘤被定義為炎症性腫瘤，這類腫瘤對免疫檢查點抑制劑（checkpoint inhibitors，CPI）敏感。IFNγ的高表達也能代表這類腫瘤。最近發現B細胞與CPI治療效率的相關性也非常重要。B細胞能夠支持T細胞活化，存活以及抗腫瘤免疫反應。富集了漿細胞樣B細胞的腫瘤會延長CPI聯合化療治療的患者生存期。非炎症性腫瘤最突出的特點是缺乏免疫細胞浸潤，抗原遞呈程度低，腫瘤細胞增殖速度快，對單靶向藥物反應差。這類腫瘤具有免疫抑制性的腫瘤微環境，其特徵是腫瘤間質嵌入的T細胞具有TGFβ信號富集，髓系細胞豐富，血管分佈異常。

臨床面臨的挑戰是需要確定炎症性腫瘤或者高抗原複合的腫瘤的驅動因子，探究特定表型相關的特異性驅動因子。找出炎症性腫瘤和非炎症腫瘤的關鍵驅動因子。例如炎症性腫瘤微環境中HLA LOH的納入相關。炎症性腫瘤與非炎症性腫瘤微環境的驅動因子的臨界值不同。組合療法需要鑑定出合適的患者群體，並致力於將非炎症性腫瘤轉換為炎症性腫瘤，提高腫瘤對CPI的反應性。儘管CD8足以對腫瘤進行廣泛分類，但是鑑定特定途徑的驅動因子，如TGF-β、Wnt/β-catenin、腫瘤代謝因子，都需要複雜的生物標誌物的研究，這也需要開發出相關標記物的識別方法。

理解組織特異性腫瘤免疫

從根本上講，促進腫瘤發展的主導力量包括腫瘤細胞的內在特性和腫瘤定植的器官特徵。例如，在轉移性尿道上皮癌中，不同的轉移位置會出現兩種明顯不同的反應模式：轉移到肝臟的腫瘤細胞抵抗治療的可能性大，而轉移到淋巴結的腫瘤細胞則會表現出對CPI敏感。腫瘤細胞所處的器官是抗腫瘤免疫反應的重要組成部分，當然也可以是抵抗腫瘤免疫治療的重要組成部分。在感染和自身免疫方面的研究中，組織特異性免疫的概念得到了很好的探究。在腫瘤免疫學中，尤其是與抗腫瘤有關的研究中，需要特別關注不同組織、不同免疫系統部分的獨特特點。例如肝臟通過各種機制參與誘導腫瘤免疫耐受。髓系來源的抑制性細胞、Kupffer細胞和肝臟樹突狀細胞通過免疫抑制網絡，抑制CD8+和CD4+效應T細胞的活化。患有黑色素瘤或NSCLC合併肝轉移的病人表現出對靶向治療的敏感性降低，疾病無進展生存期縮短，這與腫瘤組織邊緣CD8+T細胞浸潤減少有關，導致免疫細胞無法遷移至腫瘤組織內，與腫瘤細胞相互作用，也無法特異性識別並殺傷腫瘤細胞。肝臟是具有MDSC和肝星狀細胞的高度血管化的器官。再加上肝臟中與腫瘤相關的成纖維細胞，為T細胞有效激活殺死腫瘤細胞提高了閾值。

肝細胞性肝癌是由丙型肝炎或乙型肝炎感染引起的肝硬化而導致的慢性肝臟疾病誘導而來。目前與VEGF靶向療法結合使用的CPI呈現出良好的治療效果。對不可切除的腎細胞腎癌使用VEGF靶向療法不僅僅可以使腫瘤血管正常化，也可以逆轉髓系細胞炎症狀態。然而結腸癌通常會轉移到肝臟，轉移後的腫瘤對CPI不敏感。迄今為止，針對VEGF靶向治療方法和CPI聯合治療的研究並未明確顯示出增強效果。

儘管轉移灶的不同部位與預後之間存在明確的聯繫，但是當前的臨床治療方法通常不結合器官特異性治療方法。目前已經推測出肝轉移與不良生存預後相關，以及淋巴結轉移與多種疾病和治療方式的良好生存預後相關的原因。不同的解剖部位的免疫環境可能對抗腫瘤免疫的效果產生影響。我們對於肝臟特異性免疫的認識已經讓治療從中獲益，而且這樣的獲益也不會僅僅侷限於肝臟。淋巴結、肺和皮膚是抗腫瘤免疫效果較好的組織。可能使因為這些組織中免疫細胞的丰度較高。同樣，最近的數據表明可以採用器官特異性治療聯合其他療法來闡明患者能夠從免疫機制匹配治療中獲益。

揭示免疫檢查點抑制劑治療初次和二次免疫逃逸的重要的分子和細胞驅動者

臨床數據表明，即使部分患者例如PD-L1高表達的腫瘤患者對CPI有很好的反應能力，然而其中很大一部分患者對CPI治療不敏感。一些病人即使對CPI有反應性，腫瘤最終還會復發。第一種CPI治療不敏感稱為初次免疫逃逸，第二種腫瘤最終復發稱為二次免疫逃逸。而參與這兩種免疫逃逸（又稱為治療抵抗）的機制存在重疊，只是發生時間上未重疊。來自CPI治療病人的多組學分析已經闡明瞭許多有助於免疫逃逸的因素。研究表明在尿道上皮癌CPI治療效果差是由於TGFβ信號的增強。這類腫瘤組織特點為包含有大量緻密的膠原蛋白纖維，這些結構能夠組織T細胞與腫瘤細胞結合，阻礙殺死腫瘤細胞。臨床研究中將抗PD-L1和抗TGFβ聯合治療可以克服免疫逃逸，將免疫抑制微環境轉變為免疫激活微環境，促進T細胞浸潤以及功能改變。這也表明免疫逃逸的機制可能與特定的免疫表型有關。抗VEGF藥物發現能夠阻止腫瘤免疫抑制，將生存期的中位時間提高了一倍。鑑於研究發現靶向VEGF會導致MDSC重編程，那利用靶向VEGF和CPI聯合治療克服腫瘤免疫抑制狀態是合理的。而不同類型的腫瘤情況不同，在結腸癌中，大多數情況下Wnt/β-catenin信號的激活與腫瘤免疫逃逸有關。總而言之，多種免疫逃逸機制可以與多種特異性表型相關聯，是免疫逃逸的潛在驅動因素。

初次免疫逃逸的驅動程序已經在腫瘤組織內發展了數月或者數年了，是內源性宿主免疫反應的產物。這使得從已有的腫瘤標本中研究主要的免疫逃逸機制較容易。這些機制可能更多地取決於患者器官特異性腫瘤的生物學特性。例如胃腸道惡性腫瘤的免疫排斥反應與繼發性免疫逃逸無關，因為免疫排斥發生在主動免疫治療後較短的時間內。隨著時間推移，更多關於不同類型腫瘤的有效腫瘤免疫治療數據會報道，這樣就可以更好的瞭解二次免疫逃逸的不同機制。

闡明內源性免疫和合成免疫的優勢

PD-L1/PD-1抑制劑的開發高效的激發抗腫瘤免疫反應。這種內源性免疫反應在很大程度上依賴於抗腫瘤的CD8+T細胞。這些處於免疫抑制狀態的細胞可以通過PD-L1/PD-1抑制劑重新煥發活力，導致腫瘤細胞的識別和殺傷和T細胞的進一步增殖。但是，並非所有的腫瘤都會受到CPI處理而呈現出內源性T細胞有效識別免疫原性抗原。一些腫瘤細胞會利用MHC-Ⅰ類分子丟失或者表達下調來逃避免疫殺傷。合成免疫是另一種治療方法的途徑，該治療方法是基於T細胞受體和特定肽段-MHC複合物的同源結合，從而將T細胞和腫瘤細胞發生結合，這在正常病理情況下不會出現。實際應用包括CAR T細胞計數和CD3雙特異性抗體。儘管這兩種方法都代表了合成免疫療法，但它們在許多重要方面有所不同。CAR T計數是從患者中分離出T細胞，經過改造處理後將與腫瘤抗原相關的人工結合結構域引入患者體內。CART的有效性取決於細胞能夠浸潤到腫瘤細胞的解剖部位，與腫瘤細胞特異性結合和殺傷的能力，也同時取決於在殺傷腫瘤細胞過程中CAR T細胞存活和增殖的能力。CD3雙抗體技術通常包括融合了治療性蛋白的一組分子，這些蛋白同時具有CD3結合結構域和腫瘤相關抗原結合結構域，此方法促進T細胞與腫瘤細胞特異性結合，從而利用T細胞的細胞毒性介導的殺傷腫瘤功能治療腫瘤。CD3雙特異性抗體技術依賴於自然浸潤的T細胞。這類T細胞的進一步增殖存活能夠增加治療效率，但不是必需的，只要患者繼續存在浸潤到腫瘤組織的T細胞。

與適應性免疫應答不同，合成免疫可促進募集到腫瘤組織內的T細胞的增殖。合成免疫方法可以使免疫源性差的腫瘤產生初始抗腫瘤免疫應答，從而導致刺激性細胞因子上調，殺傷腫瘤細胞並進一步激活內源性抗腫瘤免疫應答。然而合成免疫會導致IFNγ分泌增加並促進PD-L1表達，會抑制合成免疫反應。抑制PD-L1/PD-1可以減輕T細胞功能受到的抑制反應，從而進一步增強合成免疫反應。目前尚未充分理解免疫排斥以及腫瘤中引起免疫抑制的因素，並且尚還缺乏能夠在患者中產生有效性內源性免疫的治療方法。

此外許多炎症性腫瘤還存在多因素免疫抑制機制，通常是由IFNγ信號特異性驅動的，僅僅靠結合一種或兩種CPI治療方法還不能克服。MHC和β2微球蛋白的下調或者表達缺失也會阻止內源性免疫應答。將T細胞和腫瘤細胞結合的合成免疫方法不僅會促進腫瘤細胞和T細胞結合，而且能夠增加有效的T細胞激活信號，從而產生強大的細胞毒性免疫反應，從而有效殺傷腫瘤。使用合成免疫療法作為單一療法或結合CPI治療，促進我們完全瞭解如何逆轉免疫抑制和免疫調節反饋通路，從而提高治療效率。

高效評估早期臨床試驗中聯合腫瘤免疫治療效果

目前臨床中有1000多種腫瘤免疫療法的組合，因此迫切需要儘早評估這些組合的治療效果。鑑於抗腫瘤免疫涉及多個步驟，通過合理組合並同時快速調整免疫治療的生物學步驟來增強腫瘤免疫治療的效率非常有必要。然而令人生畏的腫瘤免疫生物學複雜性與向患者儘快提供最有效的免疫療法的需求相矛盾。與其他免疫療法相比效果欠佳的腫瘤免疫治療方案應儘早取消，以便採用更有效的方法。改進臨床前和臨床研究和整合方法，尤其是改進臨床前模型或許可以更好的進行臨床轉化，這將也能將治療組合方法與患者更好的匹配。基於免疫的療法可對不同的生物學步驟表現出直接或者間接的作用。儘管對PD-L1/PD-1抑制劑進行了深入研究，但是我們仍然不能清楚的瞭解抑制劑對於抗腫瘤免疫反應各個步驟的作用。

迄今為止，已經驗證的有效的聯合免疫療法治療方案已經應用到臨床，對縮小腫瘤細胞和治療很有裨益。從免疫學上講，此類免疫治療組合不應要求每個組分具有單獨的反應活性，某些組分治療效應相輔相成，互相依賴。但是最有效的組合極大地受限於具有單獨活性的治療藥物，此類組合為方案制定的優先順序提供支持。

全面表徵類固醇和免疫抑制對腫瘤免疫治療和自身免疫毒性的影響

皮質類固醇對人類免疫力有直接影響，並且對T細胞的影響比對B細胞的影響大。皮質類固醇對T細胞的影響是多樣的，並且因T細胞亞型而不同，最終的結果是循環中T細胞的總數減少。因此皮質類固醇通常用於自身免疫疾病的治療。它們還用於治療移植免疫抗宿主病，並通過合成免疫方法逆轉由免疫檢查點或細胞因子釋放綜合徵觸發的自身免疫不良事件。PD-L1/PD-1抑制後自身免疫對全身性皮質類固醇特別敏感。鑑於免疫檢查點抑制導致的抗腫瘤免疫和自身免疫之間的機制重疊，因此皮質類固醇似乎會抑制T細胞，導致CIT治療失敗。但是臨床研究表明，接受皮質類固醇激素治療的CIT後的患者仍會經歷更長的存活期。儘管存在全身性皮質類固醇治療方法，但這種支持免疫療法的益處的證據還比較薄弱。在目前的情況下，尚不知道在類固醇給藥之前或之後，抗腫瘤免疫反應在維持患者生存的貢獻率多大。另外，經歷這些自身免疫不良事件的患者可能具有更強的免疫系統反應能力。抗腫瘤免疫應答開始後對類固醇相關的免疫抑制更難以起效應。因此，評估類固醇對抗腫瘤免疫的影響可能需要結合類固醇的給藥時間。瞭解免疫毒性的機制是優化治療方法減少毒性的基礎，也是抗腫瘤免疫療法的重要組成部分。這些挑戰也涉及到開發新型治療方法以及更特意的CIT，促進治療效率。期望開發新型治療方法既能夠殺傷腫瘤細胞又能夠降低自身免疫反應以及免疫毒性。

標準治療策略或者聯合靶向藥物以及免疫療法的相關臨床試驗已有3000多項。這些臨床試驗會在未來幾年迅速發展。那麼目前的問題就變成了針對特定患者最適合的治療方法是什麼。當前，針對患者的個性化治療的診斷測試尚未完全融入臨床實踐，測試率從7%～50%不等，具體取決於腫瘤類型。儘管不同類型腫瘤之間情況有變化的原因是缺乏研究或使用診斷測試平臺，但是這在很大程度上與臨床醫生缺乏相關臨床證據來做治療抉擇。最大的挑戰來源於CIT與生物標誌物的相關性網絡研究。與通常的情況：診斷定義與目標本身遺傳物質異常有關（HER2擴增、EGFR突變、ALK易位），這些靶向療法不同，CIT的生物標記通常面臨的是PD-L1的表達，TMB和腫瘤來源IFNγ基因特徵的關聯和連續變量的等級，也會面臨不同適應症的多個不同生物標誌物臨界值的研究。這些挑戰促進標記物臨界值的研究，以此定義臨床試驗中生物標記物表達高人群與低人群。另外，鑑於某些情況下生物標記物會在TME中表達，組織採樣和採樣處理可能會影響生物標記物陽性的定義。不斷積累的關於腫瘤免疫個性化治療的設定點的CIT範例可能只是個性化治療所需的第一步。這些複雜的生物標記物研究本身較困難，但是這些致力於研究的方向對於優化CIT方法，增加治療效率也至關重要。

PD-L1/PD-1抑制劑的使用監管已經成熟，可以進行快速的評估而選擇治療方法。但是一些指標包括ORR PFS OS尚未很好的參與CIT治療方法的評估。對於大多數腫瘤患者和醫生來說，大家共同的目標是通過CIT治療實現更長的生存期。在分析Kaplan-Meier生存曲線時，最好用“曲線的尾部”來衡量。但是因為需要長期隨訪患者，通常需要持續數年，分析能力不足，所以目前缺乏用於衡量治療益處的試驗方法。此外，ORR評估則未考慮CIT治療反應延遲。PFS評估同樣存在類似的問題。OS評估非常適合分析CIT治療益處，OS需要花費更長的時間才能完成，並且OS需要在對照組治療的患者死於腫瘤才能進行評估，也會受到在給定的患者群體中受益的時間不同的影響。解決這些問題的方法包括基於模型評估預測OS、加權OS等，使用基於Cox模型的治療效果估算，持續協作優化CIT調控終點。

優化聯合多種腫瘤免疫療法優化延長生存期

制定最佳的CIT方案需要聯合多種療法來調控抗腫瘤免疫反應所需的各個步驟，需使用多管齊下的方法。完整的治療方案包括提高免疫殺傷力，減輕腫瘤負擔，使腫瘤對免疫療法敏感，激活內源性抗腫瘤免疫反應，促進腫瘤免疫細胞浸潤，並提供驅動長期記憶反應的動力，延長患者生存曲線。此類方案包括抗PD-L1/PD-1藥物以及其他減少腫瘤免疫抑制類藥物，在腫瘤中沒有足夠免疫反應激活的情況下，引發或產生新的免疫反應，克服免疫排斥，增加MHC分子表達，增加T細胞存活率，促進記憶T細胞。另外可以摻入細胞毒性劑，例如化療和放療以及合成免疫劑，它們都是有效地抗腫瘤藥物。這些類型的方案需要優化藥物劑量，可以迅速產生效應以實現最大效益。有些藥物可能只需要在治療中幾次給藥，或者在治療過程中少量給藥。總體目標是避免重疊的毒性，最大程度的發揮協同作用，並對打程度減少重疊。儘管此類方案很複雜並對給方案發展帶來更多挑戰，但大多數治療方案都是由多種藥物組成。非霍奇金淋巴瘤中的環磷酰胺、阿黴素、長春新鹼和潑尼松，睪丸癌中的博來黴素、依託泊苷和順鉑，小兒急性淋巴細胞白血病化療方案都是這樣的例子。除腫瘤學外，高活性抗病毒方案也包含多種抗病毒治療，雖然不能治癒HIV感染，但在預防死亡率方面效果顯著。