漫談癌症生物療法開發趨勢與臨床試驗設計

夺标

谁是近20年癌症治疗贡献重大的华人科学家？

英国小说家阿道司·赫胥黎（ Aldous Huxley ）曾说过：“越伟大、越有独创精神的人越喜欢孤独。”不过对大多数学者来说，他们会将孤独拒之门外，并害怕被其他人孤立起来，能否进入主流学术圈被其视为学术成功与否的标准之一。自然而然，这些学者也甘愿在主流学术圈里埋没自己的天赋，亦步亦趋，一生鲜有独特的科学发现。

耶鲁大学教授、威廉·科利奖（ William B. Coley Award ）得主陈列平却持有截然不同的观点，“我不会成为一名主流科学家，如果有人说我是主流科学家，我倒要好好反思，重新审视一下自己，因为成为所谓的‘主流’科学家意味着我发现新事物的能力已下降，所以当大家在做主流的科学研究时，我会另辟蹊径，设定新目标，寻找新的东西”。三十多年的学术生涯，是陈列平这一理念的生动诠释。他自称是个“孤独的探索者”，但乐在其中。

掀开肿瘤免疫治疗的新篇章

早在上世纪90年代，陈列平的实验室就揭示了肿瘤在生长过程中抑制免疫反应的主要机制并鉴定了关键分子——PD-L1 受体，从而为抗 PD-1/PD-L1 药物的研发打下坚实的基础。

高中时代的陈列平，是篮球田径的好手，他对体育运动的兴趣一直保持到现在。对数学的浓厚兴趣，曾一度让他理想成为“一名高中数学老师”，从没想过成为医生或从事医学研究。1977 年恢复高考后，他从插队的农村考进福建医科大学学医，用他的话来说“这是意外"。

大学毕业之后， 陈列平做过一段时间的临床医生并考入北京协和医学院，研究免疫学。1986 年他来美国攻读实验病理学博士学位和从事博士后研究，结业后并没有立即进入学术界，而是在制药公司百时美施贵宝(Bristol-Myers Squibb)从事基础和肿瘤免疫学研究以及药物研发工作。

但 1997 年，他面临着一个艰难的抉择：百时美施贵宝关闭了公司整个肿瘤免疫治疗研发部门，如果他选择留下，得放弃原先的研究，从事小分子药物的研发。当时肿瘤靶向药物的研发是肿瘤治疗的主流方向，如日中天，成为各大制药公司的宠儿，肿瘤免疫治疗的曙光暂未出现，被冷落一旁。

陈列平毅然离开了百时美施贵宝，到梅奥医疗中心(Mayo Clinic)建立一个新的实验室，之后又搬到约翰霍普金斯医学院(Johns Hopkins School of Medicine)。在这段时间里，他的实验室终于揭示了肿瘤在生长过程中抑制免疫反应的主要机制并鉴定了关键分子，从而为抗 PD-1/PD-L1 药物的研发打下坚实的基础。

从免疫学诞生之日起，其就是一门基础理论和临床应用并行的科学。早在 20 世纪 50 年代，科学家就发现人体的免疫系统可对生长的肿瘤产生反应，并可抑制其生长。这些反应具体表现是，在肿瘤中常常可以看到大量的淋巴细胞存在（或浸润），并且在病人血液中也可分离到有能力杀死肿瘤的淋巴细胞。

然而令科学家困惑的是，这些免疫反应在绝大多数情况下无法扼制肿瘤生长。这就形成了一种奇特的现象： “你打你的， 我长我的”，这种现象被称之为“肿瘤免疫逃逸”。近几十年的临床实践也证明，肿瘤免疫逃逸是绝大多数免疫治疗失败的重要原因，阐明肿瘤免疫逃逸的分子机制不仅仅是肿瘤免疫学的理论问题，还和临床肿瘤治疗密切相关。因为当时肿瘤免疫逃逸的关键机制不清楚，免疫学的主流研究集中在用增强免疫反应的办法来克服肿瘤免疫逃逸，包括肿瘤疫苗、细胞因子、转输细胞治疗、去除调节淋巴细胞等。

上世纪90年代早期，陈列平就提出肿瘤微环境中存在免疫逃逸关键分子的假设，并集中力量鉴定这类分子。1999 年到 2002 年间，陈列平和他的团队率先发现肿瘤微环境中，特别是肿瘤细胞上过度产生一个免疫球蛋白样的分子，将其命名为 B7-H1（现在又称 PD-L1），并证明此分子的过度表达，选择性地抑制了肿瘤微环境中淋巴细胞的免疫反应。他的实验室还和其他实验室共同发现 B7-H1 (PD-L1) 通过结合 PD-1 对免疫细胞的激活起抑制作用。

根据这些发现，陈列平及其团队首先发明用单克隆抗体阻断 PD-1/PD-L1 的结合，发现其在小鼠模型中可抑制肿瘤生长，这为抗 PD-1/PD-L1 抗体药物的临床研究奠定了坚实的基础。受到这些发现的鼓舞，2006 年，他在约翰霍普金斯医院发起并帮助组织了第一个抗体治疗的临床实验，由此掀开了肿瘤免疫治疗一个划时代的篇章。现在，PD-1/PD-L1 抗体被誉为“肿瘤治疗抗生素”。

孤独的科学探索者

“你要想在一个领域里有所成就，就不要过于考虑别人对你的评价。作为一名研究人员，不要老想进入主流科学，因为一旦成为‘主流科学家’，那说明你的创新能力可有问题了。"

十余年弹指一挥间，夹杂着挫折、艰辛与成就，陈列平已是肿瘤免疫治疗领域的开路先锋。是何种动力在激励着他卓尔不群？陈列平回忆起 1989 年博士即将毕业，他的导师 Frederick Earle Wheelock 曾对他讲过的一席话。

“Wheelock 教授对我说，一个领域的科学家，能独立思考、独立做出重大发现的只占 5%，另外有5%是不合格的科学家，他们的思路有问题，随时可能被淘汰，而绝大多数的科学家属于中间的那部分，他们不断地跟踪前面 5% 科学家做出的发现，但平时他们会打击两边的 5%，他们既瞧不起底下 5% 的科学家，又在大多数时候对前面 5% 的科学家不屑一顾，因为这些科学家的新发现暂未出现。‘我知道你终有一天会独立研究，你如何选择：是前面的5%，中间的 90%，还是后面的 5%？’”

尽管 20 多年过去了，陈列平对这句话仍铭记于心。他认为，“要成为前面5%的科学家，需要毅力，对来自主流领域的冷嘲热讽、不支持、不予以奖励，要有良好的心态处之”。如今细数起来，他的研究经历也在诠释着前面5%的科学家会有哪些不同的境遇。

由于肿瘤疫苗在临床治疗的失败，该领域在 2000 年初处于低潮中。2006 年， 经过了多年的艰辛筹备，抗 PD-1/PD-L1 抗体药物在美国开始了I期临床试验。两年之后，I期临床结果喜人，陈列平就回国，跟国内同行交流这方面的研究，但当时很多学者并没有听过这方面的研究，实际上也不关心。

有学者甚至反对他，认为“这项研究样本数量太少，纵然实验结果不错，但是范围太小”。还有些学者抱有谨慎的乐观，认为“这个临床实验只是运气比较好"。原本陈列平打算在国内尝试开展类似的研究，然而国内学术界对此项研究反应冷淡，从他实验室回国的博士后也在经费申请上遇到很大挑战。在肿瘤免疫治疗领域，中国失去了一次赶超世界水平的机会。

2012 年，抗 PD-1 药物 I/II 期临床试验结束，结果显示抗 PD-1 药物对肿瘤治疗效果非常明显。彼时广东省召集国内外学者回国进行大型科学项目转化研究，于是陈列平回国组建创新团队，打算试一试。“当时我希望从基础研究、转化医学到临床研究，把美国的经验放到中国来"。

然而十多个评委中一半以上都是院士，并没有认可这项工作的重要性，结果是申请的经费被砍掉了 90% 。受挫之后，陈列平来到了福建，希望当地政府和母校能支持他的研究工作，好在最后他在这里获得了支持。目前陈列平在国内的实验室已建立起来，主要从事转化医学、临床研究和肿瘤免疫药物开发方面的工作。

“科学研究的过程，挫折会一直存在。因为这是一个探索的过程，做错的时候要比做对的时候多得多。”陈列平感慨道，“遇到挫折你会很难过，平时我的学生们有挫折都会来找我，于是这些挫折也会变成我的挫折。我的作用是帮助他们解决问题以及想办法让他们从挫折中走出来"。

对于一个科学家来说，要有恒定的信念。“你要想在一个领域里特立独行，就不要过于考虑别人对你的评价。作为一名研究人员，不要老想进入主流科学，因为一旦成为‘主流科学家’，那说明你的创新能力可有问题了。反过来，如果你不是主流科学家，你可能不被认可、获得支持甚至是被人信任，这时候你需要一个好的心态：我是在探索一个全新的科学发现”。

古今中外，大多数科学家都愿意待在一个主流的学术圈里面，这会给他们带来安全感，也因为这个缘故，绝大多数的重大科学发现只会光顾那些孜孜不倦、孤独地上下求索的先行者们。所谓的主流科学，只不过是主流科学家在先人已开辟出来的领域里，走完他们未尽的道路。

当谈及获奖时的感受时，陈列平表示“当时没有什么特别的感受，因为抗 PD-1/PD-L1 药物在肿瘤治疗中已表现得非常出色，获奖并没让我感到惊讶。不过有一点感触是，在获奖之前，没有多少人关注你，虽然那时候我们已经发表了上百篇相关的文章。 直到临床结果出来以及获奖之后，很多人的态度才有所转变，这些文章才被关注和大量引用”。

科研如何与产业有机结合

“如果我只专注基础研究，那么我可能会发表比现在多一倍的文章，因为我有50%的精力花费在转化医学上。做研究、做临床、做企业，需要了解三种不同的‘语言’，做到这一点并不容易。”

最近几年，转化医学在国内特别火热。但是实际上，很多科学家可能并不擅长这方面的工作。一个科研项目的成功转化，其实是需要在一开始的时候就要设计好。

“我是一个比较另类的科学家，做过医生，还在药厂经过一番历练，对药物的研发流程比较清楚。我的实验室也比较另类，与其说是一个实验室，还不如说是两个实验室：一组做非常基础的研究，如免疫逃逸、分子机制等；另一组则属于应用型，这里有医生，也有药物研发的研究人员。”陈列平表示，“不仅是学术界，我与医院、产业界一直保持密切的联系。当不同学术背景和兴趣的人，从各种角度讨论一个科学发现，这是一个很有意思的过程。”

基础研究与应用研究相互结合是陈列平理想的实验室模型， 但真正做起来其实并不容易，“因为基础和应用研究需要从不同渠道申请经费，我们既要在基础领域，同最好的实验室比较，也要在应用领域，与这个领域最好的实验室竞争，只有两方面做得最好，才可能申请到经费。”

“对我来说，只要有机会转化基础发现成为药物，我就不会放过转化的机会，“陈列平表示，”如果让其他公司或研究人员来转化，因为研究的深度和角度不同，他们有时在转化过程中出现错误，这样一个好药也会被他们弄坏。

转化医学说起来容易，做起来并不容易，十分费时、费力。“你必须要花费很多时间，甚至是牺牲个人的研究兴趣，把精力集中在转化医学上，在这个过程中， 80% 的工作是非科学部分，例如商业模式、经费管理、和临床医生交流、说服投资者等。如果我只专注基础研究，那么我可能会发表比现在多一倍的文章，因为我有50%的精力花费在转化医学上。做研究、做临床、做企业，需要了解三种不同的‘语言’，做到这一点并不容易”。目前，基于陈列平实验室的发现，除了 PD-1/PD-L1 抗体外， 还有至少有 6 个蛋白药物已进入临床I期或是临床II期实验，用于治疗晚期肿瘤和自身免疫疾病。

国内科研缺乏原创环境

“很多中国科研人员都是在追踪热点研究，中国相关政策亦在鼓励跟进，这可能是方向性错误。此外相关制度缺乏耐心，也是对原创研究极为不利的。“

陈列平坦言，中国在肿瘤免疫治疗领域落后国外很多年。“我走访了国内一些高校和企业，目前他们也在密切关注这一领域，但做得比较深入的研究几乎没有。很多中国科研人员都是在追踪热点研究。中国相关政策亦在鼓励跟进，这可能是方向性错误。”

“事实上，一开始我想把早期的一些基础肿瘤免疫研究拿回国内来做，然后再很快地转化到应用上来，但中国的科研环境以及相关政策似乎并不鼓励这样做。”陈列平无奈地表示，“我会很有耐心做这件事情，但是其他人可能没有耐心等待，也许是制度没有耐心，这对原创研究是极为不利的。”

“在耶鲁大学，我可以建自己心中理想的实验室，做想要做的研究，没有很多行政干预。这一点在国内却有些不同，如果国内科学家这样做，需要面临更大的压力，因为中国科研政策的导向性很强，今年做什么，明年做什么，都已经设计好，否则很难拿到经费。在你被孤立的时候，是否仍能做出新的东西，这需要经受极大的考验。纵然科研的行政导向也有必要，但是如果给研究者更高的自由度，这会极大地调动他们的积极性。”

陈列平说，“美国还有一个很有意思的现象，不同的大学科研环境不尽相同，但你总是可以找到一个适合你的地方。我是一个很‘孤独’的科学家，在耶鲁大学，像我这样的人还有很多，正所谓物以类聚。平时我们会各做各的研究， 但会相互欣赏，如有可能也会互相帮助”。如何创造环境鼓励科学家做原创研究，这样的曙光似乎已在国内渐次浮现，不过仍然很遥远。

内容源：http://news.bioon.com/article/6677105.html

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癌症治療的最新進展–免疫檢查點療法

文／駱宛琳

不久前，號稱東方諾貝爾獎的唐獎 （Tang Prize）在生技醫藥領域，頒給致力於癌症免疫治療的詹姆斯•艾利森（James Allison）博士和本庶佑（Tasuku Honjo）博士。而最新一期的《自然》期刊，更是一連刊了五篇癌症免疫治療相關研究的最新突破[1-5]。2014年即將進入尾聲，而在癌症治療上，則發布了個振奮人心的好消息！

什麼是癌症免疫療法（Cancer Immunotherapy）呢？簡單來說，就是利用病人本身的免疫反應機制來對抗癌細胞。我們的免疫細胞除了抵抗外來病毒、病原菌，平時也到處巡邏確保身體內我們自己的細胞沒有病變成不正常的細胞。而這種「檢查哨」的角色，必須經過嚴密調控，以防止免疫細胞不會錯亂並攻擊正常細胞，造成正常組織損傷或誘發自體免疫疾病。對免疫細胞來說，腫瘤內的「微環境」通常都不太利於活化免疫細胞，使得腫瘤內部常處在偏向免疫抑制的狀態。癌症免疫療法就是希望能透過各種已知使免疫細胞反應更活躍的方法，重新活化免疫細胞，讓免疫細胞能成功辨識並殺死腫瘤細胞[6, 7]。

類似癌症免疫療法的構想可以追溯到1910年代由William Coley醫師所提出來的假說[6, 8]。Coley醫師認為手術後的癌症患者，如果併發細菌感染，可以降低癌症復發的機率。Coley醫師在病患腫瘤內注入高溫殺死的細菌，希望藉由激發病患的自體免疫反應來控制腫瘤，注射後，部分病患身上可觀察到腫瘤逐漸消失了[6, 8]。如今，科學家對於免疫反應機制有更深層的瞭解，也發展出許多促進或活化免疫系統，以對抗癌症細胞的治療策略。其中一種眾所矚目的治療方法，就是艾利森博士及本庶佑博士所研究的「免疫檢查點療法」（checkpoint blockade）[6, 7]。

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免疫檢查點療法的原理，圖片來源：唐獎網站

癌症細胞能夠誘使免疫細胞啟動「抑制免疫反應」的訊息傳導，而免疫檢查點療法是透過阻斷這些「抑制免疫反應」的訊息傳導，使免疫細胞即使在腫瘤內部（不利免疫細胞發揮功能的環境）也能夠被活化，完成消滅腫瘤細胞的任務。主要的治療靶點，是CTLA-4和PD-1這兩個表現在T細胞表面的免疫抑制受體[6, 7]。當CTLA-4和PD-1與各自的配體結合時，抑制T細胞免疫反應的訊息傳導會被啟動，於是T細胞的功能與活動力會因此降低。以PD-1受體來說，很多腫瘤細胞會表現其配體PD-L1，當PD-L1和PD-1結合後，表現PD-1的T細胞會因此死亡。目前阻斷PD-1或CTLA-4功能的抗體已由美國FDA核准為治療癌症的試驗用新藥。在臨床治療上，許多使用後的病患也能穩定控制病情。但是，免疫檢查點療法並非期待免疫系統將癌細胞趕盡殺絕，科學家也沒有誇下海口說這樣的治療策略能夠完全「治癒癌症」。或許對於治療癌症而言，我們也許並不是需要真正的「治癒」，而是透過免疫系統的監控，讓癌細胞對正常生理與病患日常生活的影響力降到最低，變成能和平共處的慢性病。

另外，免疫檢查點療法目前僅發現在特定的癌症與部分病人上有顯著的療效，約有半數的腎臟癌、肺癌，和黑色素細胞癌之病例，證實使用該方法能夠延長病患的生命。但在最新一期的《自然》期刊上所發表的五篇相關論文，除應用免疫檢查點療法於不同癌症上，也找出部分病人在接受治療後有良好反應的主要原因。

Antoni Ribas博士的研究團隊發現，對免疫檢查點療法有明顯反應的病患，在治療前，腫瘤周圍會聚集較多的CD8+ T細胞（一種可以直接殺死目標細胞的T細胞）， 而且PD-1與PD-L1 的表現較高[3]。以直觀來說，腫瘤內PD-L1表現特別高的病人，理當會對阻斷PD-1訊息傳導途徑的抗體治療反應較明顯。但是，Ribas的研究團隊認為，關鍵不僅是腫瘤內癌細胞PD-L1的表現量，在治療前腫瘤邊緣所聚集的CD8+ T細胞數量，與這些細胞所表現的PD-1與PD-L1也相當重要。於是Ribas研究團隊的發現，可提供另一種方式評估臨床上病患是否適合接受免疫檢查點療法。

而分別由Nicholas Vogelzang與Stephen Hodi所主導的兩個團隊，發現透過抗體阻斷PD-L1（目前所用的抗體為阻斷PD-1）的功能，能應用於多種不同癌症，而且目前臨床實驗中觀察到的副作用也較低於原本的免疫檢查點療法 [1, 2]。另一方面，Robert Schreiber與Lelia Delamarre的研究團隊則分析癌細胞所表達的癌細胞抗原[4, 5]，發現癌細胞所表現的特殊抗原，不一定來自與腫瘤疾病進程有關的基因。

這些關於癌症免疫治療最新研究，不僅為癌症病患捎來了好消息，也在癌症醫療上建立了新的里程碑。

參考資料：

• Powles, T. et al. MPDL3280A (anti-PD-L1) treatment leads to clinical activity in metastatic bladder cancer. Nature (2014) 515, 558–562.
• Herbst, R. S. et al. Predictive correlates of response to the anti-PD-L1 antibody MPDL3280A in cancer patients. Nature (2014) 515, 563–567.
• Tumeh, P. C. et al. PD-1 blockade induces responses by inhibiting adaptive immune resistance. Nature (2014) 515, 568–571.
• Yadav, M. et al. Predicting immunogenic tumour mutations by combining mass spectrometry and exome sequencing. Nature (2014) 515, 572–576.
• Gubin, M. M. et al. Checkpoint blockade cancer immunotherapy targets tumour-specific mutant antigens. Nature (2014) 515, 577–581
• Coley, W. The Treatment of Inoperable Sarcoma by Bacterial Toxins (the Mixed Toxins of the Streptococcus erysipelas and the Bacillus prodigiosus). Proc R Soc Med. (1910); 3(Surg Sect): 1–48.
• Wolchok, J. et al. Cancer: Antitumour immunity gets a boost. Nature (2014) 515, 496–498
• Leslie, M. Multiple boosts for cancer immunotherapy. Science (2014) Latest News.
  

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肿瘤免疫治疗是应用免疫学原理和方法，提高肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞杀伤的敏感性，激发和增强机体抗肿瘤免疫应答，并应用免疫细胞和效应分子输注宿主体内，协同机体免疫系统杀伤肿瘤、抑制肿瘤生长。[1] 肿瘤免疫治疗近来备受关注，是肿瘤治疗领域的焦点。近几年，肿瘤免疫治疗的好消息不断，目前已在一些肿瘤类型如黑色素瘤，非小细胞肺癌等的治疗中展示出了强大的抗肿瘤活性，并已有肿瘤免疫治疗药物获得美国FDA（Food and Drug Administration, FDA）批准临床应用。肿瘤免疫治疗由于其卓越的疗效和创新性，在2013年被《科学》杂志评为年度最重要的科学突破。[2] 肿瘤免疫治疗有望成为继手术，化疗，放疗，靶向治疗后肿瘤治疗领域的一场革新。


目录


1 肿瘤免疫治疗的历史
2 肿瘤疫苗
3 CAR-T细胞疗法
4 单克隆抗体类免疫检查点抑制
5 小分子抑制剂
肿瘤免疫治疗肿瘤免疫治疗的历史


虽然肿瘤免疫治疗是目前肿瘤领域的研发热点，但肿瘤免疫治疗并不是新鲜话题。几乎早在100多年前免疫学创建之初，科学家就提出了利用机体自身免疫功能去攻击肿瘤细胞消灭肿瘤的设想，并进行了各种尝试。[3]  1950s年代Burnet和Thomas提出了“免疫监视”理论，认为机体中经常会出现的突变的肿瘤细胞可被免疫系统所识别而清除，为肿瘤免疫治疗奠定了理论基础。[4]  随后，各种肿瘤免疫疗法包括细胞因子疗法，过继免疫疗法（如淋巴因子激活的杀伤细胞）相继临床应用。2003年发表于《新英格兰医学杂志》的一项研究发现，肿瘤浸润T细胞数量与宫颈癌患者的总生存期及无进展生存期相关[5]  ，证实了肿瘤特异性T细胞的存在，表明免疫系统是可以识别肿瘤并试图控制其生长的。2010年美国FDA批准了人类历史上第一支用于前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗sipuleucel-T（商品名：PROVENGE）。然而，直到2011年，第一支用于免疫检查点抑制的单抗（anti-CTLA-4单抗，Ipilimumab） 被美国FDA批准用于晚期黑色素瘤的二线治疗，标志着肿瘤免疫治疗进入了新时代。最近，已有多个肿瘤免疫治疗药物被美国FDA批准应用于临床，包括Ipilimumab（商品名：YERVOY），Pembrolizumab（anti-PD-1单抗，商品名：KEYTRUDA），Nivolumab（anti-PD-1单抗，OPDIVOÔ）获批用于晚期黑色素瘤。在2015年3月4日，Nivolumab被美国FDA批准用于晚期鳞状非小细胞肺癌的二线治疗。
肿瘤免疫治疗肿瘤疫苗


肿瘤疫苗[6]  ，是利用疫苗引发特异性抗肿瘤T细胞反应，从而消灭肿瘤的一种治疗性疫苗。肿瘤疫苗主要包括：肿瘤抗原肽段疫苗，人工合成肿瘤抗原肽段，单独或者与佐剂一起输注入患者体内，通过这些肿瘤抗原肽段来激发机体特异性抗肿瘤免疫反应；树突状细胞疫苗，初始T细胞不能直接识别肿瘤抗原，必须由抗原呈递细胞摄取肿瘤细胞释放的肿瘤抗原，并在细胞内加工处理成肽段，再与MHC分子结合形成“抗原肽-MHC复合物”呈递到细胞表面，才能被初始T细胞识别。通常主要的抗原呈递细胞就是树突状细胞。树突状细胞疫苗，就是将患者体内树突状细胞的前体细胞分离出来，在体外培养，并使之负载肿瘤抗原肽段，然后回输到患者体内，继而通过树突状细胞激发特异性抗肿瘤T细胞反应。2010年美国FDA批准的人类历史上第一支用于前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗sipuleucel-T（商品名：PROVENGE），就是树突状细胞疫苗；溶瘤病毒疫苗，将基因工程改造的溶瘤病毒注射入肿瘤内，溶瘤病毒感染肿瘤细胞，病毒不断复制导致肿瘤细胞溶解，同时释放增强免疫反应的细胞因子，从而“一箭双雕”，杀伤肿瘤。
肿瘤免疫治疗CAR-T细胞疗法


免疫学界的一种思路就是把肿瘤病人的T细胞活化后回输给病人，利用这些活化的T细胞识别并杀伤肿瘤细胞。但是，有些肿瘤，尤其是非实体瘤，免疫原性较弱，或者很难收集到肿瘤特异性较强的T细胞。于是，免疫学家就从患者自身血液收集T细胞，收集之后对T细胞进行基因工程处理，从而在其表面表达能够识别特异性肿瘤抗原的特殊受体，这种受体被称为嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR），同时在受体的胞内段加上引起T细胞活化的信号传递区域。CAR是一种蛋白质受体，可使T细胞识别肿瘤细胞表面的特定蛋白质（抗原），表达CAR的T细胞可识别并结合肿瘤抗原，进而攻击肿瘤细胞。这种表达CAR的T细胞被称为CAR-T。经过设计的CAR-T细胞可在实验室培养生长，达到数十亿之多将扩增后的CAR-T细胞注入到患者体内，注入之后的T细胞也会在患者体内增殖，并杀死具有相应特异性抗原的肿瘤细胞。[7]
到目前为止这种方法仅限于小规模临床试验，这些经过设计的免疫细胞治疗晚期血液肿瘤患者已产生一些显著疗效，并且正在尝试用于实体瘤。虽然这些初步结果令人鼓舞，但是CAR-T细胞疗法还有许多方面有待研究，如独特的副作用，细胞因子释放综合症等。
肿瘤免疫治疗单克隆抗体类免疫检查点抑制


1. Anti-CTLA-4单抗
细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T-lymphocyte antigen 4, CTLA-4）又名CD152，是由CTLA-4基因编码的一种跨膜蛋白，表达于活化的CD4和CD8 T细胞。CTLA-4和CD28均为免疫球蛋白超家族成员，具有高度同源性，二者与相同的配体B7-2（CD86）和B7-1（CD80）结合。与CD28功能相反，CTLA-4与其配体B7分子结合后后产生抑制性信号，抑制T细胞激活，是免疫系统一个至关重要的 “刹车”。CTLA-4是使肿瘤细胞免受T细胞攻击的一个重要机制。因此阻断CTLA-4的免疫效应可刺激免疫细胞活化，大量增殖，从而诱导或增强抗肿瘤免疫反应。[7]
目前两种靶向CTLA-4的抗体Ipilimumab和Tremelimumab在黑色素瘤、肾癌、前列腺癌、肺癌等的临床研究已广发开展。1/2期临床研究结果显示两种抗体无论是抗体单药还是联合IL-2，gp100疫苗或化疗均显示安全有效。
Ipilimumab是全人源化单抗，已被美国FDA批准用于晚期黑色素瘤。在肺癌治疗中的Ⅱ/Ⅲ期临床试验也迅速开展。Tremelimumab也是一种人源化CTLA-4单抗，是一种IgG2抗体，目前在多种肿瘤中的临床试验正在进行中。
2. Anti-PD-1/PD-L1单抗
程序性死亡受体1（programmed death 1, PD-1）为CD28超家族成员。 PD-1表达于活化的T细胞，B细胞及髓系细胞，其有两个配体，即程序性死亡配体-1（programmed death ligand 1, PD-L1）和PD-L2。PD-L1/L2在抗原递呈细胞都表达，PD-L1在多种组织也有表达。PD-1与PD-L1的结合介导T细胞活化的共抑制信号，调节T细胞活化和增殖，起到类似于CTLA-4的负调节作用。华裔科学家陈列平实验室首先发现PD-L1在肿瘤组织高表达，而且调节肿瘤浸润CD8 T细胞的功能。因此，以PD-1/PD-L1为靶点的免疫调节对抗肿瘤有重要的意义。[8]
近年来，已有多种Anti-PD-1/PD-L1抗体在肿瘤免疫治疗的临床研究迅速开展。目前Pembrolizumab和Nivolumab已被FDA批准用于晚期黑色素瘤，最近Nivolumab也已被美国FDA批准用于晚期鳞状非小细胞肺癌的治疗。另外，MPDL3280A （anti-PD-L1单抗），Avelumab（anti-PD-L1单抗）等也已进入多个晚期临床研究中，覆盖非小细胞癌，黑色素瘤，膀胱癌等多个瘤种。
3. 其它类型单克隆抗体
其它如增强T细胞第二信号从而促进肿瘤特异性T细胞活化和增值的单抗类，如肿瘤坏死因子TNF受体家族的OX40和4-1BB单抗也在研发中。
肿瘤免疫治疗小分子抑制剂


IDO抑制剂
肿瘤微环境中有许多免疫抑制分子存在，通过调节这些抑制分子的功能进而改善肿瘤免疫微环境的免疫治疗策略也受到了重视。吲哚胺-(2,3)-双加氧酶（Indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO）是由IDO1基因编码的酶类，是将必须氨基酸色氨酸降解为犬尿氨酸的限速酶，犬尿酸可直接抑制效应T细胞的功能，同时微环境中色氨酸耗竭也会抑制T细胞增殖，从而通过多途径发挥免疫抑制的作用。[9]  很多肿瘤高表达IDO从而逃避T细胞的攻击。因此，IDO抑制剂能调节肿瘤微环境的色氨酸含量，避免肿瘤微环境中T细胞增殖受抑制，成为潜在的免疫治疗靶点。目前，已有IDO抑制剂（INCB024360）联合Pembrolizumab的Ⅰ/Ⅱ期临床研究在进行中，评估其在晚期非小细胞肺癌中的疗效和安全性。
参考资料
1.    周光炎主编. 免疫学原理. 上海. 上海科学技术出版社. 2014年第3版
2.    Science 2013;342:1435-41
3.    Ehrlich P Ned Tijdschr Geneeskd 1909;5:273-90
4.    Burnet FM. Lancet,1967;1:1171-4
5.    Zhang L, et al. N Engl J Med 2003;348:203-13
6.    Mellman I, et al. Nature 2011;480:480-9
7.    Lee DW, et al. Clin Cancer Res 2012;18:2780-90
8.    Chen DS, et al. Immunity 2013;39:1-10
9.    Lob S, et al. Nat Rev Cancer 2009;9:445-52

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對全球癌症研究的科學家和醫生來說，最令人矚目的行業進展無疑是腫瘤免疫治療。阿斯利康亞洲及新興市場創新醫藥研發副總裁楊青博士用4個多月時間，用文字及手繪圖的形式，對腫瘤免疫治療的發現歷史、思維範式、行業併購等進行了回顧、分析。

作者的話：一個很關鍵、懸而未解的問題是怎樣運用生物標記物依照個性化醫療的原理來挑選最合適接受腫瘤免疫治療的病人。這是從事轉化科學研究的同行們關注的。

在過去的12個月，對我和許多專注癌症研究的同行們是一段激動人心的旅程。 2013年9月，在上海，我們阿斯利康亞洲及新興市場創新醫藥部將公司第一個在中國發現的臨床前候選藥物送入全球腫瘤研發管線上。該項目從啟動到候選藥物投資決定只用了20個月時間。這是我們在中國的創新藥發現工作的一個重要里程碑。 2014年春，我們在英國的腫瘤創新醫藥部的同事們也將針對錶皮生長因子EGFR突變型肺癌的第三代靶向藥物AZD9291推到Ⅲ期臨床試驗階段。當然，對全球癌症研究的科學家和醫生來說，最令人矚目的行業進展無疑是腫瘤免疫治療。

十大科學突破居首

《科學》雜誌將腫瘤免疫治療列為2013年十大科學突破的首位。有關腫瘤免疫治療的臨床試驗進展、企業合作、併購、融資的新聞層出不窮。 CTLA-4、PD-1、PD-L1這些熱門靶點也頻繁被業界媒體提及。

其實，腫瘤免疫治療從1891年紐約一名外科醫生William Coley用細菌來治療腫瘤的試驗開始，經歷了漫長的探索，遭遇重大挫折。直到1984年，美國國立癌症研究院史蒂夫•羅森伯格(Steve Rosenberg)團隊成功地用高劑量白細胞介素2(IL-2)治愈第一例病人，給腫瘤免疫治療帶來一線曙光。此後，新技術新治療方案包括單克隆抗體、腫瘤疫苗不斷湧現，雖然對一些病人和適應症有效，但沒能被大規模應用。 30年後，讓這個領域揚眉吐氣的是兩類治療途徑：一種是針對免疫檢驗點的抗體;另一種是表達嵌合抗原受體的自體T細胞療法。

免疫檢驗點抗體是通過激活病人自身免疫系統中的T細胞來消滅腫瘤細胞(見圖1：免疫檢驗點共信號機制和圖2：免疫檢驗點抗體作用機理)。 CTLA-4單抗Ipilimumab是唯一被批准上市的免疫檢驗點抑製劑。該抗體由Medarex公司發現，授權百時美施貴寶開發，在惡性黑色素腫瘤患者上取得顯著生存獲益，於2011年在美國批准上市。另一個CTLA-4單抗tremelimumab也是由Medarex公司發現，經輝瑞開發，又轉讓給阿斯利康繼續開發。針對PD-1和PD-L1的單抗有多家公司開發，競爭十分激烈。目前，在後期臨床試驗的有nivolumab(PD-1)、lambrolizumab(PD-1)和MPDL3280A(PD-L1)。其他針對OX40、4-1BB的多個單抗在早期開發中。與此同時，CTLA-4和PD-1單抗的聯合治療試驗也在進行，並取得階段性成果。過去3年，ASCO(美國臨床腫瘤協會)年會上，免疫檢驗點抑製劑單抗臨床試驗數據發布都是令人矚目的亮點。預計今後幾年內會有多個免疫檢驗點抗體上市，適應症也會擴充到其他腫瘤類型。

圖1 免疫檢驗點共信號機制

T細胞的激活依靠“雙信號”細緻地調控。一個激活信號是MHC（主要組織相容性複合體）-TCR（T細胞受體）的結合。另一個來自共刺激分子（OX40，4-1BB）和共抑制分子（CTLA-4.PD-L1.PD-1）的信號傳遞，好比是汽車的“油門”或“剎車”。

圖2 免疫檢驗點抗體作用機理

肿瘤细胞入侵后，会压制T-细胞激活，从而逃脱免疫系统的围剿。如果我们能用针对OX40、4-1BB的激活剂单抗来“猛踩油门”，或针对CTLA-4、PD-1/PD-L1的拮抗剂单抗来“松开刹车”，T细胞都可以摆脱肿瘤细胞的压制，重新被激活来识别杀伤肿瘤细胞。

研發領域跌宕起伏

嵌合抗原受體T細胞療法(CAR)是運用病人自體T細胞的個性化治療方法。其臨床試驗由幾個美國研究機構主導。根據這些試驗結果，CAR在其他治療方法無效的淋巴癌患者身上有效率很高。對部分病人，血液腫瘤在幾天內溶解消失。當然，CAR製備過程的複雜性對臨床試驗的規模是一個限制，所以現在病例數與免疫檢驗點抗體相比要少很多，且主要局限於表達CD19抗原的腫瘤(見圖3：嵌合抗原受體CAR自體T細胞療法)。

圖3 嵌合抗原受體CAR自體T細胞療法

嵌合抗原受體（CAR）是一種個性化的治療方法。病人的T細胞通過基因工程修飾，加上一個嵌合蛋白。經過嵌合蛋白修飾的T細胞彷彿帶上了一個“嚮導”，能像巡航導彈一樣，識別攻擊帶有CD19抗原的腫瘤細胞並引發免疫反應。

腫瘤免疫療法是一個廣大領域。除了免疫檢驗點抗體、CAR捷報頻傳之外，還有其他途徑，比如腫瘤疫苗。 2010年美國批准上市的Sipuleucel-T是一種針對前列腺癌的自體樹突狀細胞疫苗，也是第一個被批准上市的治療性腫瘤疫苗。這個產品在上市時給業界帶來很高期望。可惜在市場上表現差強人意。 2014年3月17日，溶瘤病毒疫苗OncoVex在惡性黑色素瘤患者的Ⅲ期試驗階段性結果公佈，數據不錯。 3天之後，MAGE-A3抗原疫苗的針對非小細胞肺癌的大型Ⅲ期試驗沒有到達預期效果。 4月4日，OncoVex Ⅲ期試驗的正式結果公佈，達到了主要終點，但次要終點OS總生存期沒有達到，可謂一波三折。這種跌宕起伏充分反映了我們對腫瘤疫苗分子細胞水平上機制的了解依然十分有限，該領域潛力和研發風險巨大，對以後的腫瘤疫苗研發有很多啟發。

革命性醫藥技術的發展往往是一個在黑暗中摸索的過程，需要科學家持續的努力和不斷的調整，輸贏不在起跑線上。以CTLA-4單抗為例，tremelimumab的臨床試驗與ipilimumab並駕齊驅，本來有機會成為第一個被批准的免疫檢驗點抗體，但可惜因多種因素，一線治療的Ⅲ期試驗意外提前中止。 Ipilimumab後來居上，是汲取了tremelimumab的教訓，在臨床試驗方案上作了改進。

CAR技術自1989年起，經過三代演進：第一代只有T細胞刺激因子，沒有共刺激因子；第二代只有單個共刺激因子;第三代才有兩個共刺激因子。這些改進都是基於一系列臨床試驗，對CAR的有效性有顯著提高。 （如下圖所示）

圖4 嵌合抗原受體CAR的演化

三代CAR技術的演化反映了共刺激分子的重要作用

從更宏觀的角度來看，CAR是腫瘤過繼細胞轉移治療的一種。其他的療法還有腫瘤浸潤性淋巴細胞(TIL)和T細胞受體(TCR)等等。這些療法都在早期試驗階段，尚有大量未知因素。 CAR的成功是免疫學家集思廣益，不斷試錯的結晶。

中國古人說：“失敗是成功之母”，用在腫瘤免疫的案例上是再恰當不過了。

試驗設計的思維框架

腫瘤免疫治療不但對一部分病人療效顯著，而且對該類新藥臨床試驗方案設計與安全性評估都帶來新的範式(Paradigm)和思維框架。

首先，傳統的臨床試驗終點依賴在不同藥劑量下對腫瘤大小的評估，假設腫瘤體積的變化趨勢是單一的。在免疫檢驗點單抗的臨床試驗中，有一部分病人的腫瘤體積在前幾個月會變大，藥物的療效要幾個月後才能逐漸顯現，然後腫瘤體積再逐漸變小，得到控制。所以該類新藥的臨床試驗方案設計需要考慮到這些新的變數，以最優化的療程、終點與統計學方法來測試新藥的療效。

其次，在免疫檢驗點單抗的臨床試驗中，應答率並不高。但對小部分有療效的病人，藥物的作用往往可以持續一年到幾年的時間。在ipilimumab的長期試驗中，1861個黑色素瘤病人中，22%存活3年，17%存活7年或更長時間。這與腫瘤小分子靶向藥物有不少區別。在賓州大學CAR的首次臨床試驗中只有3個病人，都有療效，兩個病人症狀完全緩解。

一個很關鍵的、懸而未解的問題，是怎樣運用生物標記物依照個性化醫療的原理來挑選最合適接受腫瘤免疫治療的病人。這是我從事轉化科學研究的同事和同行們都很關注的。

最後，腫瘤免疫治療雖然避免了一些傳統腫瘤藥物的毒性，但帶來新的安全性的挑戰。 CAR會引起急性不良反應(包括發燒、低血壓和極度疲乏)。免疫檢驗點單抗也可能引起自身免疫系統相關的嚴重不良反應(例如大腸炎和下垂體炎等)，甚至死亡。

2014年4月9日，紀念斯隆-凱特琳癌症中心基於安全性原因，暫停了一個CAR臨床試驗的病人入組。時值美國腫瘤研究協會AACR年會期間，這個決定引起了業界高度關注。怎樣理解這些不良反應的成因並製訂相應的安全性評價標準與臨床試驗方案也是業界的當務之急。

來自亞洲科學家的貢獻

腫瘤免疫治療的大量早期研究與臨床試驗是由美國大學科研機構、小型生物科技公司和大型藥企來主導。來自亞洲的科學家們作出了特別突出的貢獻。 PD-1由日本京都大學本庶佑教授於1992年發現。日本藥廠小野製藥與Medarex公司自2005年合作開發PD-1。

PD-L1由中國科學家陳列平(Lieping Chen)教授於1999年發現。他現任美國耶魯大學醫學院免疫生物學和醫學系教授、耶魯癌症中心腫瘤免疫學主任。他的實驗室對免疫檢驗點的共刺激機製作出一系列重要發現，包括PD-L1和4-1BB等。

劉勇軍(Yong Jun Liu)博士是世界著名免疫學家。在過去20年間，在免疫應答、發育、樹突狀細胞與新型疫苗等多個領域有開創性的發現，在國際期刊上發表了超過230篇文章。在擔任美國MD安德森癌症中心免疫系系主任時，劉勇軍博士首次發現刺激OX40可以阻止腫瘤內免疫抑制性T細胞功能(Treg)，並研發了針對OX40的人源化抗體。 2012年底，該抗體以超過3.3億美元的金額(包括里程金)通過許可證轉讓給葛蘭素史克。這是MD安德森癌症中心有史以來最大的對製藥業的技術轉讓。劉勇軍博士2014年1月加入阿斯利康下屬位於美國馬里蘭州MedImmune生物製藥研發部，擔任資深副總裁。我今年2月去美國出差，有機會與他見面，對他的學識與遠見十分敬佩。

陳列平和劉勇軍這兩位免疫學界的世界級頂尖科學家，不但是學術、工業界的兩棲人才，還有醫學、基礎科學的雙重學術訓練，更有中美歐文化背景。他們可以將實驗室的發現與臨床研究連接起來，以整體視角探索科學前沿和新藥發現。

風投併購頻仍

腫瘤免疫治療臨床試驗的一系列成功，不但激勵了科學家，對美國風險投資人、創業者、生物科技公司及跨國藥企的戰略有深遠的影響。

近幾年來，這個領域成為投資併購合作的大熱點。 2009年，百時美施貴寶以24億美元收購Medarex公司。 2012年，諾華與賓州大學合作，取得CAR知識產權，斥資2000萬美元在賓大校園建立一個專門的研發中心。 2013年，阿斯利康MedImmune部門以5億美元收購Amplimmune公司。專注於CAR技術的創業公司Juno Therapeutics接受1.45億美元的A輪融資。 2014年1月，阿斯利康與Immunocore公司就ImmTAC技術合作，里程金總額達3億美元。 2月，默沙東與Ablynx公司就免疫檢驗點納米抗體技術合作，里程金總額達23億美元。 3月，百時美施貴寶與Five Prime公司就腫瘤免疫檢驗點通路的新靶點合作，里程金總數3億美元。

花旗銀行分析師認為，腫瘤免疫治療在10年內有潛力成為一個350億美元的市場。這是基於一系列樂觀的假設：適應症擴大到主要癌症種類，聯合治療能支持高昂價格模式並擴展適應症，及延長治療週期。

在中國，2014年3月18日國家衛計委在啟動重大新藥創制科技重大專項2015年度課題申報工作的通知中，明確將PD-1、PD-L1和CTLA-4列為腫瘤免疫重要新靶點。

阿斯利康首席執行官Pascal

Soriot上任後，將腫瘤定為三大核心疾病領域之一，腫瘤免疫治療成為公司的戰略重點。通過MedImmune生物製藥研發部，腫瘤免疫產品管線包括tremelimumab(CTLA-4)、MEDI4736(PD-L1)、MEDI6469 (mOX40)和從Amplimmune收購的PD-​​1抗體(AMP514)。這些針對不同靶點的抗​​體為聯合治療提供了各種可能性。同時，阿斯利康創新醫藥部也有富有潛力的小分子腫瘤新藥進展迅速，提供了更多抗體與小分子不同機制聯合治療的可能性。劉勇軍博士的加盟與陳列平教授的指導無疑會讓阿斯利康在腫瘤免疫治療領域的科學領導力更進一步。

軍人琳達的故事

1984年11月，美國國立癌症研究院。琳達•泰勒因晚期轉移性黑色素瘤參加了一項由史蒂夫•羅森伯格博士主持的用IL-2進行腫瘤免疫治療的臨床試驗。在她之前，已有80個病人參加試驗，沒有一人存活。面對癌症的挑戰，羅森伯格博士決定大幅度增加劑量。琳達當時在美國海軍服役，從事文秘工作。她勇敢地克服了種種毒副作用，堅持完成了一個月的治療出院。她的病情逐漸穩定，最後體內腫瘤完全消失。

奇蹟發生了。琳達成為第一個由腫瘤免疫療法治癒的病人，也是現代腫瘤學的一個歷史見證人。琳達從死亡邊緣回來，決定繼續服役。她取得了工商管理碩士等3個碩士學位，擔任一系列指揮工作。她軍功卓著，24年後以海軍上校軍銜退休。 2013年12月，琳達回到國立癌症研究院，與羅森伯格博士重逢。他們共同參與拍攝一部有關癌症歷史的大型紀錄片，向世界分享這個時間跨度近30年的故事。

1985年，羅森伯格博士成為《新聞周刊》封面人物。他用IL-2進行腫瘤免疫治療的臨床試驗結果在《新英格蘭醫學雜誌》發表。在文章摘要的結尾，他謹慎地寫道：“在對該(白細胞介素2腫瘤免疫)治療的價值下結論之前，我們需要對這種治療方法進一步開發和對病人進行跟踪。”

30年後，腫瘤免疫療法再次強勢回歸公眾視野，在更多病人身上獲得顯著療效。 2014年ASCO將在5月底召開，大量腫瘤免疫治療的最新臨床試驗結果即將發布，讓我們一同見證更多奇蹟。

備註：本文作者為楊青博士(steve_yang@wuxiapptec.com)，楊青在過去3年多里擔任阿斯利康亞洲及新興市場創新醫藥研發副總裁。 4月15日，他加入藥明康德擔任執行副總裁和首席運營官。楊青是百華協會(BayHelix)共同創始人之一，也是藥物信息協會(DIA)中國顧問委員會成員。本文寫作是他在阿斯利康任內完成。

新聞來源：http://web.yyjjb.com:8080/html/2014-04/18/content_207700.htm