免疫治療的研究及應用程宏第二講免疫治療不同策略介紹2免疫治療分類的基本情況治療性抗體免疫檢查點抑制劑癌癥疫苗溶瘤病毒細胞治療一、細胞治療概況免疫細胞治療是指把病人的細胞從血里面分離出來，在體外用一些細胞因子，使它變成一種殺傷細胞，再回輸到血液中去，這種殺傷細胞可以識別腫瘤細胞進行特異的殺傷。腫瘤免疫細胞治療已被國內外專家公認為未來腫瘤治療領域最具前景的治療方法之一。在沒有外界干預的情況下，人體內可以識別腫瘤細胞的

T細胞數目是非常非常少的，在多達1010數量級的T細胞中，能識別腫瘤細胞的也就幾千個，通過以往免疫調節的手段可能也只能達到105的數量級。所以正常情況下，盡管人體內存在識別腫瘤的T細胞，但也沒有引起明顯的生物學效應，原因是數目太少。細胞治療就是要解決這個問題。MHCClass

I@C1T?B?(

CTL)MHCClass?二、過繼性T細胞轉移（ACT）細胞治療目前還是一種實驗性的治療技術，稱為過繼T細胞轉移（adoptive

T-cell

transfer,ACT）。取自體淋巴細胞經體外激活、增殖后回輸給患者，直接殺傷腫瘤或激發機體抗腫瘤免疫效應。在一些小型的臨床試驗中，一些患有晚期癌癥的患者（主要是血液腫瘤）通過

ACT療法之后腫瘤徹底消失了。某些患者的治療效果已經持續了好幾年。最早成功應用的癌癥過繼細胞療法1956年，E.Donnall

Thomas教授利用雙胞胎間的骨髓移植來治療白血病，避免了移植物抗宿主反應，為此獲得1990年的諾貝爾生理學或醫學獎。1979年在西雅圖成功實現了不相關個體間的骨髓移植。直到今天，骨髓移植仍然是許多類型白血病的主要療法。但骨髓移植不僅價格高昂，而且仍然有很大風險發生GVHD，很多時候甚至是致命的。ACT產生轟動效應Michel

Sadelain

教授：紐約Memorial

SloanKettering癌癥中心細胞工程中心主任Sadelain在癌癥治療會議上談過繼細胞轉移

(ACT)：收集和基因改變病人的免疫細胞，培養他們攻擊自身的癌癥“曾經在多少個幾乎空蕩蕩的房間談過這個技術”，今天已成為現實并且正在拯救患者生命。該技術通過獲取人體自身T細胞并充分激發免疫系統的力量，使免疫細胞能識別和指揮其對抗外來入侵者和攻擊病變細胞。T細胞通過受體來掃描外來細胞表面上的抗原、激活T細胞、產生攻擊效應。從理論上講，惡性腫瘤細胞應該是T細胞的理想目標，但腫瘤細胞具有免疫逃逸能力。ACT使科學家們調整了T細胞，給T細胞一個戰斗的機會，

Sadelain教授稱他們為“活藥物”。ACT療法面對的挑戰ACT療法仍然面對科學和法律挑戰。研究人員仍在學習如何控制這些細胞，以確保他們能夠戰勝癌癥而不損傷正常組織，因為許多癌癥抗原也存在于正常細胞。另一個問題是，目前還不清楚如何把ACT成為一個盈利性商業模式，收獲和培養活細胞需要比處方藥更多的時間和技能。ACT的幾種方式從腫瘤中提取腫瘤浸潤淋巴細胞CAR-T細胞治療免疫系統調節劑干細胞移植等三、從腫瘤中提取腫瘤浸潤淋巴細胞ACT的一種方式，就是從腫瘤中提取腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor-infiltratinglymphocytes,TILs)，通過實驗室檢測挑選出最能識別患者腫瘤細胞的TIL進行擴增，然后用免疫系統信號蛋白（即細胞因子）將其激活以后回輸入患者體內。這種方法的一個前提條件是TILs已經有識別腫瘤細胞的能力，只不過在腫瘤微環境中，TIL的數量及識別能力還不夠，不足以消滅腫瘤細胞，或者戰勝微環境中的免疫抑制信號。而通過體外擴增并激活的方式可以跨越這些障礙進而達到消除腫瘤的目的。Tumor

MicroenvironmentEliminationEscape舉例：臨床應用美國國立癌癥研究所的Steven

Rosenberg教授1940

年出生的Rosenberg

醫生現年78

歲，是奮斗在細胞治療領域最年長的一線先鋒。Rosenberg

醫生的一生可以說就是一部鮮活的腫瘤免疫史，他見證和親手譜寫了細胞免疫治療癌癥的歷史篇章。TILs基本情況1986年，StevenRosenberg研究組首先報道了TIL細胞。TIL細胞表型具有異質性。一般來說，在TIL中，絕大多數細胞是CD3陽性的。在不同腫瘤來源的TIL細胞中，CD4+T細胞、CD8+T細胞的比例有差異，但大多數情況下以CD8+T細胞為主。不同患者不同腫瘤類型對免疫療法的反應不可預測，是因為免疫成分的異質性以及腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）在單個腫瘤內和患者之間的多樣化表型。并不是所有的腫瘤浸潤T細胞都是針對腫瘤抗原的，并且發現檢測CD39的表達可以簡單的量化或分離Bystander

即“旁觀者”T細胞。TILs操作流程?

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J?tE???g&@

TiLTILs技術應用思路12014年，Steven

Rosenberg團隊，Science論文晚期膽管癌女患者的肺轉移腫瘤病灶，全基因組外顯子測序。26個非同義突變，每一個突變構建了一段短基因，將這些短基因幾個一組地串聯成短基因串(TandemMinigene,TMG)，然后將這些TMG轉入抗原提呈細胞并與TILs共同培養，以查看患者的TIL中是否存在可以特異性識別腫瘤突變的T細胞。發現患者的TIL可以識別腫瘤的一個突變。體外大量擴增此有識別功能的T細胞，回輸給患者，患者肝部的轉移灶長期穩定狀態達1年以上。本研究證明了晚期癌癥患者的腫瘤組織中確實存在可以對抗腫瘤突變的淋巴細胞，即便是在晚期膽管癌這樣兇險又難治的瘤種。但是從實體瘤中收集浸潤性T細胞確實比較有挑戰性，而與之相比，抽取患者的外周血則容易得多，所以2016年Steve

Rosenberg小組發表在《Nature-Medicine》雜志上的文章《Prospective

identification

of

neoantigen-specific

lymphocytes

in

theperipheral

blood

of

melanomapatients》即是從晚期惡性黑色素瘤患者的外周免疫細胞中可根據PD-1受體表達找到針對腫瘤變異新抗原的活性殺傷T細胞。這樣找到的T細胞在體外增殖后和TILs一樣可以識別患者自身腫瘤。但是惡性黑色素瘤是一種突變比較多的腫瘤，盡管外周血抗腫瘤細胞比例低，但是仍然能夠分離出來；而其他突變較少的腫瘤在外周血中是否同樣存在這樣的T細胞仍待研究。TILs技術應用思路2舉例：最新研究進展見證奇跡《NatureMedicine》：一名罹患晚期轉移性乳腺癌的患者，在經過自身免疫細胞的治療后，全身的腫瘤竟消失得無影無蹤！朱迪·珀金斯（JudyPerkins）治療流程FBF12TIL

fragmentklutarrt

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hagmercMutant

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25

mg/m2Fludarabine25

mg/m2+10Pembrolizumab

2mgMg{7

doses)Pre-treatmentZZ

monthspost-treatment舉例：實驗室研究Jespersen

H,Lindberg

MF,Donia

M,

et

al.

NatCommun.2017;8(1):707.研究思路和框架為了研究過繼細胞轉移(ACT)和免疫治療在人源化的模型中的作用，作者開發了PDXv2.0——一種黑色素瘤PDX模型，來自同一患者的腫瘤細胞和浸潤T細胞被先后移植到NOG/NSG敲除小鼠。這些T細胞存活就可以持續釋放白細胞介素-2(IL-2)。在PDXv2.0模型中，從同一個患者來源的自體腫瘤細胞和T細胞對ACT有反應則會把腫瘤根除，否則在PDXv2.0中，對ACT無應答者不能殺死腫瘤細胞。由此可見，PDXv2.0提供了非常有價值的模型以評估ACT療法或聯合療法的療效。舉例：實驗室研究MM33IF-Ny

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transplantation30P=

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t?awparIaiioa-ILs'.'.

:.'

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Bo

].{)3agaMe?vaxpWra0on四、CAR-T細胞治療從患者血液中提取T細胞，將其進行修飾，使其表達一種稱為嵌合抗原受體（chimericantigenreceptor，CAR）的蛋白，擴增之后回輸到患者體內。CAR是一種修飾后的T細胞受體，表達于T細胞表面。這些受體能夠將T細胞連接到癌癥細胞表面，一旦連接，這些T細胞就會被激活進而攻擊癌癥細胞。四、CAR-T細胞治療Chimeric

Antigen

Receptor

T

cell(CAR-T)，中文翻譯嵌合抗原受體T

細胞，是一門將B

細胞與T

細胞技術結合的技術。隨著

2017

年兩個CAR-T

藥物(Novartis

的Kymriah

和Kite

的Yescarta)的上市，這種目前在血液腫瘤治療相當高效的療法再次受到大家的關注，讓人們對它的前景充滿期待。CAR-T發展歷史CAR-T的誕生依賴于當時兩個重大免疫技術的成熟，單克隆抗體和T

細胞受體(TCR)信號通路。1975年，Kohler

和Milstein在Science發表名為“永續培養可以分泌特異抗體的融合細胞”的文章，揭開了單克隆抗體技術的輝煌歷史，他們也在1984

年因此獲得諾貝爾獎。1980

年代還是一個TCR

鑒定和分析突飛猛進的年代，殺傷性T

細胞激活的關鍵節點在于它表面的TCR

去識別其特異的抗原。Zelig

Eshhar

教授Zelig

Eshhar

教授：以色列Weizmann

研究所，同時研究單克隆抗體和TCR1989年，在PNAS發表“表達具有抗體樣特異性的免疫球TCR

嵌合受體”。在這篇文章中，他們首次將抗體的可變輕鏈與重鏈分別替換在TCR

的α和β

鏈的可變區域。雖然這樣的CAR結構與現在我們所熟知的CAR還大相徑庭，但這卻是CAR

的根本邏輯與原理，ZeligEshhar

教授也因而被譽為“CAR-T之父”。;.+ti?.'*

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ter

T?etiI

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AND

METHODS兩個關鍵性的歷史節點一個發生在CAR

的頭部：單鏈可變抗體(single

chain

variableFragment,scFv)被證明可以特異的結合到與原抗體相同的抗原上

(1988,

Huston:PNAS;1988,

Bird:Science)一個發生在CAR

的尾部：只要一個CD3

的zeta

鏈就足夠激活TCR下游信號通路(1991,

Weiss:Cell)結合以上兩點，Eshhar

教授完成了CAR的最終形態，一個scFv在前，一個CD3

zeta

在后(1993,Eshhar:PNAS)之后CAR-T

的演化就是人們所熟知的加入共刺激因子CD28，CD137

等，形成了我們今天所廣泛使用的CAR。MonoclonalantibodyLinkerCFRSpaceTCR

complexIntracyioplasmicTumor

antigenngCancer

cellTarget

antigenCARTarget

binding

domain

(scFv)三代CAR-T的發展ZeligEshhar完成CAR的最終形態，這就是第一代CAR-T療法，隨后陸續應用到臨床上二代CAR-T引入了共刺激信號4-1BB或CD28，前者通過上調Bcl-xL延長T細胞的存活期，后者可以增強T細胞響應的效價三代CAR-T引入2個以上的共刺激信號第一個三代CAR-T的臨床研究為靶向HER2的CAR-T療法，適應癥為轉移性黑色素瘤CD3?VHVLCD28or

4-1BBCD2841BBCD3?CD3?三代CAR-T的發展情況圖5個CAR-T大鱷（1）Carl

June:賓夕法尼亞大學教授開創和推進CAR-T

產業的重要人物CAR-T

治療的成功讓CarlJune教授聲名大噪，今年被《時代》雜志評為2018

最具影響力的100

個人物5個CAR-T大鱷（2）Wendell

Lim:加州大學舊金山分校教授引領將合成生物學方法用在CAR-T

的開拓者利用化學小分子來充當調控CAR-T

功能的開關，控制CAR-T

帶來的劇烈副作用改造細胞內部通路，讓CAR-T

只有在同時識別兩個靶點時才發揮作用，對癌細胞的識別更加精準5個CAR-T大鱷（3）Steven

Rosenberg:美國國立癌癥研究所StevenRosenberg是將CAR-T

大膽應用在臨床實驗的第一人2010

年Steven

Rosenberg加入KitePharma公司，開啟了CAR-T

治療產業化的第一步5個CAR-T大鱷（4）Philip

Greenberg:Fred

Hutchinson癌癥研究中心教授Greenberg

教授抓住機會，終于實現了定向控制“移植排斥”反應在西雅圖成立CAR-T

全明星陣容的Juno

制藥既“仰望星空”又“腳踏實地”的實干家5個CAR-T大鱷（5）Michel

Sadelain:Memorial

SloanKettering

癌癥中心教授第一批意識到可以用基因改造T

細胞來識別和清除癌細胞的人Sadelain:利用改造造血干細胞制備廣譜

CAR-T

用于任何患者“我們對T

細胞改造對抗腫瘤已經到了歷史的拐點，而這一切才剛剛開始”舉例：Emily與CAR-TEmilyWhitehead是第一例接受CAR-T治療的兒科急性淋巴細胞白血病患者，賓大的CAR-T臨床試驗將Emily的白血病完全治愈。Emily當時處于白血病末期（ALL），接受CAR-T治療四天后，

Emily發了高燒，血壓快速下降危及生命，第5天住進ICU。科學家和醫生團隊們不知道如何治療，因為不知道原因何在。他們連夜測定了Emily體內細胞因子的水平，發現很多細胞因子都升高，IL-6升高幅度最大。醫生討論后給Emily注射了脫利珠單抗，一種IL-6R抗體藥物。幾乎是立刻，Emily的血壓上升，退燒，其他癥狀也都回復正常。如今Emily已經11歲，是一個完全健康的兒童。雙刃劍活化的T細胞會產生大量的細胞因子：干擾素α、干擾素γ、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8等。這些細胞因子會引起各種身體反應：發熱、低血壓、募集和激活更多免疫細胞導致更壞的后果甚至死亡。這種情況被稱為細胞因子風暴(Cytokine

release

syndrome,CRS)還有很多情況下，細胞因子風暴無法有效處理，需要科學家對CRS進行更深入的研究和干預。如Juno領先的CAR-T療法JACR015在2015年出現2例腦水腫死亡案例，這種情況下更難處理，如脫利珠單抗無法突破血腦屏障來干預腦部的副作用五、免疫系統調節劑還有一類免疫治療是調節免疫系統活性的蛋白，包括細胞因子和某些生長因子。兩種常用于癌癥治療的細胞因子是白介素和干擾素。免疫調節劑可能通過多種不同的機制發揮作用。例如，干擾素可以激活包括自然殺傷細胞和樹突細胞在內的白細胞，進而增強免疫系統對癌癥細胞的殺傷能力。免疫系統調節劑分類 生物應答調節劑 通常對免疫功能正常者無影響，但對免疫功能異常，特別是免疫功能低下者有促進或調節作用。主要包括①微生物制劑，如卡介苗、短小棒狀桿菌、傷寒桿菌脂多糖、鏈球菌低毒菌株、丙酸桿菌等；②激素，如胸腺素、胸腺生成素等。免疫抑制劑 能抑制機體的免疫功能，常用于自身免疫病的治療以及防止移植排斥反應的發生。包括①化學合成藥物，如糖皮質激素、環磷酰胺、硫唑嘌呤等；②微生物制劑，如環孢素、他克莫司、西羅莫司、嗎替麥考酚酯等。免疫系統調節劑作用特點該類藥物對治療免疫功能低下、某些繼發性免疫缺陷病及惡性腫瘤，均有一定療效。大多是生物制品，如卡介苗(BCG)、內毒素等；少數是一些人工合成的化學藥物如左旋咪唑(lev-amisloe)和梯洛龍(tilorone)等。它們有的可以激活補體，有的可以促進巨噬細胞的活性，有的可以非特異性地增強T、B淋巴細胞反應，有的可誘導干擾素產生。據研究結果發現，免疫調節劑中的轉移因子、胸腺素、干擾素、左旋咪唑、免疫核糖核酸等，對正常的免疫功能不產生影響，但可增強已經低下的免疫功能，調節免疫反應。免疫系統調節劑舉例左旋咪唑是一種廣譜抗蠕蟲藥四咪唑的左旋體，經實驗及臨床證明，它對正常人和健康的動物的免疫功能影響極小或無影響，但在低免疫應答的病例中，能增強各類抗原的皮膚遲發性變態反應，并增強淋巴細胞介質的產生。當吞噬細胞和T細胞功能低下時，左旋咪唑可使其恢復正常。左旋咪唑在臨床上可用于治療復發性及慢性感染、腫瘤、類