基于新抗原的肿瘤个体化治疗研究与应用进展*

2022-12-07 20:53韦树丽胡茫莎王苹莉
中外医学研究 2022年17期
关键词:黑色素瘤个体化抗原

韦树丽 胡茫莎 王苹莉

新抗原是一类由肿瘤细胞的突变基因编码,经过转录及翻译过程而产生的蛋白质,这些蛋白质可被抗原提呈细胞(APC)识别、吞噬、加工并递呈于细胞表面,激活T细胞,引起效应T细胞的活化、增殖而发挥抗肿瘤作用。新抗原主要存在于肿瘤细胞,正常组织中几乎不表达,因此针对新抗原的治疗不易发生脱靶现象,此外由于新抗原未经过中枢免疫耐受过程,相较于肿瘤相关抗原具有更强的免疫原性,这些特点使得新抗原成为肿瘤免疫治疗的优秀靶点。基于新抗原的个体化治疗正成为肿瘤免疫治疗的热点领域,本文将对近些年基于新抗原的肿瘤个体化治疗的最新研究和应用进展做一介绍。

1 新抗原特异性T细胞治疗

1.1 特异性肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)过继治疗

早在1980年,TIL就被发现具有抑制黑色素瘤转移的能力,这也成为后续Rosenberg团队创立TIL疗法的理论基础之一。TIL疗法通过从切除的肿瘤标本中分离出对肿瘤细胞有反应的淋巴细胞,在体外数量级扩增后回输给患者,从而达到抗肿瘤作用。

为了分析回输的淋巴细胞靶向癌细胞的机制,Rosenberg团队利用外显子测序技术分析曾经接受TIL治疗的黑色素瘤患者的肿瘤样本,从中均筛选到了2~3个新抗原的表达,并发现载有新抗原的APC与TIL共孵育可引起特异性T细胞反应,这表明新抗原的存在是TIL治疗有效的机制之一[1]。基于这一理论,Rosenberg团队分析了一位经过多种化疗方案均以失败告终的晚期胆管癌患者的肿瘤标本,发现存在一种新抗原的表达——ERBB2IP,将对新抗原有反应的TILs体外富集使其浓度达到25%并回输给该患者后,肿瘤病灶显著缩小且疗效维持1 年余[2]。

2016年该团队在另一名结直肠癌肺转移患者的肿瘤标本中分析到了KRAS突变,并获得与该突变相关的新抗原,回输针对该突变新抗原的TILs后,患者7处转移灶中的6处发生消退,剩余一处病灶在经过手术切除后也未再复发[3]。KRAS基因是常见的致癌基因,大约30%的肿瘤类型包含该靶点的突变[4],此案例的报道激起了研究者对于靶向由KRAS等热点突变新抗原的研究热潮。后续在上皮癌、结直肠癌、卵巢癌等肿瘤细胞中发现另一热点突变--TP53也可以产生新抗原,并发现在外周血中存在对TP53有反应的特异性T细胞,且与肿瘤组织中存在的特异性T细胞的反应相近[5-8]。这与之前可以在外周血中筛选到新抗原特异性T细胞的结论一致[9]。这一发现为难以取得组织标本或标本量少的患者提供了另一种获取TILs的途径。GEN-011就是一种利用患者外周血进行新抗原特异性T细胞筛选和扩增的针对实体肿瘤的T细胞过继疗法,目前正在进行难治性实体瘤的1期临床试验(NCT04596033)[10]。

靶向新抗原的TIL疗法具有治愈癌症的潜力,近些年在实体瘤治疗中取得了良好疗效。在一项2期临床试验(NCT02360579)中,曾接受免疫检查点抑制剂治疗而效果不佳的晚期黑色素瘤患者经过TIL疗法治疗后,客观缓解率达到了41%,疾病控制率更是达到了81%[11]。一项临床试验报告显示TIL疗法联合免疫检查点抑制剂治疗头颈部鳞状细胞癌患者,可以达到44%的客观缓解率及89%的疾病控制率[12]。荷兰癌症研究所启动的针对TIL治疗转移性黑色素瘤的可行性研究中,一位患者在多次接受针对其突变抗原肽的TIL治疗后保持无病状态9年余[13]。

虽然部分患者对TIL治疗产生良好应答,但是也存在对此疗法无应答的患者。最近Steven Rosenberg和Paul Robbins团队利用单细胞测序等技术,比较了对TIL疗法有完全反应(CR)和无反应(NR)患者的TILs的表型差异,发现了以CD39和CD69为分群依据的两个功能不同的细胞亚群[14]。大多数肿瘤新抗原反应性TILs处于CD39+分化状态,而CD39和CD69双阳性的TILs(DP TILs)为终末分化状态,增殖潜力差。CR患者不仅存在DP TILs,还存在CD39和CD69双阴性的TILs(DN TILs),DN TILs细胞具有干细胞样的特征,具备自我更新、扩增的能力从而使TILs持续存在并引起肿瘤消退。同一时期,Baharom等[15]通过单细胞测序发现,给予新抗原疫苗后,初始T细胞将增殖分化成干细胞样T细胞,并可进一步发育成效应性T细胞,而且在肿瘤特异性CD8+T细胞中TCF1+PD-1+“干细胞样”细胞占了较高比例。以上的发现提示未来基于T细胞的免疫疗法的有效开发可以通过分离和扩增具有干细胞特征的新抗原特异性T细胞来实现。

1.2 新抗原特异性工程化T细胞治疗

工程化T细胞治疗主要包括T细胞受体修饰的T细胞(TCR-T)治疗和嵌合抗原受体修饰的T细胞(CAR-T)治疗。传统的TCR-T和CAR-T治疗的靶点主要为肿瘤相关抗原,这些抗原并非肿瘤特异性,在正常细胞中也存在低水平表达,易产生脱靶效应,引起正常组织损伤[16-17]。而新抗原是由肿瘤细胞发生基因突变而产生的异常蛋白,不存在于正常细胞表面,基于新抗原的疗法可以避免脱靶现象的发生。

2019年,Ziopharm Oncology与 MD Anderson癌症中心宣布达成一项与Ziopharm的“睡美人”免疫疗法计划有关的新的研发协议,该协议旨在使用非病毒基因转移来稳定表达和临床评估T细胞中的新生抗原特异性T细胞受体(TCRs)。美国国家癌症中心最近开展了鉴定及使用新生抗原特异性TCRs治疗多种实体瘤的临床试验(NCT03412877)。PACT制药公司则通过预测新抗原,筛选反应性T细胞并分析其受体信息及慢病毒转染T细胞来构建neoTCR-P1细胞深层储存库,在临床前研究中,这些经过改造的T细胞被证明可杀死表达突变抗原的肿瘤[18]。

新生抗原特异性TCRs治疗或将成为个性化肿瘤特异性免疫治疗的新方法,但由于每个患者的突变都具有独特性,寻找个性化的T细胞,测序克隆相关的TCRs并实现细胞转染,这整个过程中的时间和及经济的消耗将是TCR-T推广和量产所面临的挑战之一。

2 基于新抗原的双特异性抗体疗法

双特异性抗体是含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体,可以联通靶细胞和功能分子/细胞,激发具有导向性的免疫反应,在肿瘤的免疫治疗中具有广阔的应用前景[19]。近日,由约翰-霍普金斯大学学者领衔的研究团队成功研发出靶向热点突变——RAS和p53突变体的双特异性抗体,该抗体的一臂靶向癌细胞表面的由突变的RAS或TP53基因所编码的蛋白质,另一臂与T细胞受体(通常为CD3)结合,桥接并激活免疫细胞以攻击肿瘤细胞[20-21]。研究结果表明该双特异性抗体能够显著抑制肿瘤的生长。但是双特异性抗体缺少Fc段,稳定性不高,后续还需进一步优化改造[22]。

3 基于新抗原的个体化疫苗治疗

2012年Sahin团队首次通过二代测序(NGS)技术在小鼠黑色素瘤细胞系B16F10中筛选到数个具有免疫原性的新抗原,将基于新抗原设计的多肽疫苗与佐剂一起对黑色素瘤小鼠进行皮下注射后,小鼠肿瘤的生长速度比接受单纯佐剂注射组及未接受任何治疗组显著减缓,且在数月后,仍有40%的小鼠存活。若先将新抗原疫苗免疫小鼠,再经黑色素瘤造模后,小鼠肿瘤生长的速度同样减慢,表明新抗原疫苗具有治疗和预防的双重价值[23]。2014年,Gubin等[24]使用基因组学和生物信息学方法来鉴定肿瘤特异性突变蛋白,以此设计的长肽疫苗在治疗患有进行性生长肉瘤的小鼠中发挥了强大的抗肿瘤效应,显示高应答率。良好的临床前研究结果掀起了基于新抗原的肿瘤个体化疫苗的临床研究热潮。

2015年,基于新抗原的树突状细胞(DC)疫苗首次进行人体试验,3位黑色素瘤患者在接受疫苗接种后,其抗肿瘤免疫的抗原广度和克隆多样性均有所扩大[25]。而在2017年,德国Sahin团队和美国Wu团队主导的两个Ⅰ期临床试验更是证明基于新抗原的肿瘤个体化疫苗可以引起强大的抗瘤效应和较低的副作用,能带来直接的临床获益,这相较于此前的个案报道更具说服力[26-27]。两个临床试验纳入的研究对象均是中晚期黑色素瘤患者,均为复发高危人群。13名患者接受了Sahin团队mRNA个体化疫苗治疗,其中8位患者在23个月内无疾病复发,另外5位患者在接受疫苗之前已发生疾病进展,在接受治疗后有2位获得了客观应答,其中1位获得了完全缓解,且26个月无复发,另1位在疫苗的序贯治疗和抗PD-1抗体治疗后肿瘤完全消退[26]。Wu团队则招募了10位高危黑色素瘤术后患者,通过全基因组测序,比较每位患者的癌细胞和正常细胞之间的基因差异,确定每位患者的基因突变情况,根据不同的基因突变情况为每位患者制定针对多达20种肿瘤新抗原的个体化癌症疫苗,最终有6位患者接受了完整的个体化抗癌疫苗(NeoVax疫苗)治疗。25个月的中位随访时间内,4例ⅢB/C期患者无复发,复发的2例ⅣM1a/b期(肺转移)患者经4个疗程的抗PD-1治疗后,获得了完全缓解[27]。更为有趣的是,该团队在对这6位患者及当时新入组的2名患者进行随访的4年多的时间中,8名患者全部存活,其中3名患者未复发,复发的5名患者中,2名Ⅳ期患者受抗PD-1单抗治疗后完全缓解,1名患者接受了手术切除后未发现疾病证据,2名患者发展为不可切除的转移性疾病。对这些患者的T细胞进行分析后,研究者发现患者的TCR谱系的多样性随着疫苗的多次注射而不断得到扩展,T细胞对大多数新抗原的反应在接种后可以维持到4.5年,而且这些患者体内还产生了靶向其他新抗原(非NeoVax疫苗抗原)的特异性T细胞[28]。这一长期随访的试验结果表明:个体新抗原疫苗可以刺激黑色素瘤患者产生持久的免疫应答。

德美两个团队在黑色素瘤中得到肯定的试验结果后,又将目标转向了胶质母细胞瘤[29-30]。研究者通过单细胞TCR分析技术发现经过新抗原疫苗治疗后,来自外周血的新抗原特异性T细胞可以迁移聚集到颅内胶质母细胞瘤中[29]。由此证明,新抗原靶向疫苗可能有力地改变胶质母细胞瘤的免疫环境。近日,Michael Platten团队用靶向脑胶质瘤IDH1突变的肿瘤疫苗治疗了32例患者,总体反应率达84.4%,3年无进展率和无死亡率分别为63%和84%[31]。此外,个体新抗原疫苗单药或联合免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌、卵巢癌、胃癌、结直肠癌、晚期集合管癌、胰腺癌中也展现出良好的治疗效果[32-36]。2020年,Chen教授团队在国际上发表了首个基于新生抗原个体化多肽疫苗单药治疗泛癌中晚期实体瘤患者的临床试验,结果显示该类疫苗疾病控制率高,且明显延长晚期肿瘤患者的生存期[36]。

4 展望

生物信息学工具、基因组大数据和计算机算法的发展,纳米材料等新载体的开发推动了新抗原的研究与应用,使得肿瘤的治疗方式向着个体化和精准化的方向发展。目前基于新抗原的肿瘤个体化治疗的研究主要集中于新抗原疫苗及靶向新抗原的TIL回输,虽然相关的临床试验大部分处于Ⅰ期或Ⅱ期阶段,但是已有结果表明这是极具潜力的治疗方案。而且相较于免疫检查点抑制剂单药使用,其与基于新抗原的个体化治疗方案联用显著延长了部分患者的生存期,类似的试验结果在EGFR靶向治疗联合新抗原疫苗中也有体现。此外,临床研究也显示,高的新抗原负荷与免疫检查点抑制剂治疗肿瘤的临床持久获益相关,提示新抗原不仅具有作为治疗靶点的作用,还具有预测临床预后的潜力,相信其在未来临床应用中将大放异彩[37-38]。

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