腫瘤免疫治療這100多年的進展和挑戰

Paul Ehrlich可能是最早提出免疫系統具備保護宿主免受腫瘤影響這一概念的。1909年，他設想免疫系統不僅會攻擊感染性病原體，還會攻擊腫瘤細胞以保護人體。下圖展示了自20世紀初這100多年來，基礎腫瘤免疫學和腫瘤免疫治療藥物開發的關鍵里程碑。

從20世紀50年代到60年代，包括Old、Foley、Prehn、Main和Klein在內的許多腫瘤免疫學家在同系小鼠中展示了腫瘤抗原的存在。同系小鼠的建立使研究人員能夠檢查腫瘤組織是否能被免疫系統識別為抗原性物質，這與免疫系統識別異體細胞的方式不同。利用同系小鼠及其化學致癌劑誘導的腫瘤，他們發現經過腫瘤A手術切除處理的小鼠對再次接種腫瘤A具有抵抗力，說明免疫系統識別腫瘤A，并產生殺傷作用。然而，這些小鼠對腫瘤B或C仍然易感。

Frank Macfarlane Burnet和Lewis Thomas于1957年提出了癌癥免疫監視概念。他們認為T細胞可能是免疫系統對癌細胞反應的關鍵哨兵，并保護宿主免受癌癥侵擾。這一概念引發了持續了半個多世紀的爭論。爭論焦點主要圍繞是否存在有效的對抗腫瘤的免疫反應。因為直至21世紀的前十幾年，腫瘤免疫治療藥物的臨床開發幾乎全部失敗。

隨著對細胞因子等可溶性因子在免疫反應中認識的增加，IFN-α被用于治療包括慢性髓系白血病在內的多種惡性腫瘤，并于1986年獲得美國FDA批準。IL-2在1976年被報道為“T細胞生長因子”，也被用于治療癌癥患者，并于1992年獲得FDA批準。然而，這些細胞因子療法并未顯著改善治療結果，其應用也未擴展到多種腫瘤類型。

單克隆抗體在惡性腫瘤治療中的首次成功是抗CD20單抗利妥昔單抗在B細胞淋巴瘤患者中的應用。利妥昔單抗于1997年獲得FDA批準用于治療B細胞非霍奇金淋巴瘤，并后來被批準用于其他疾病，包括慢性淋巴細胞白血病。盡管利妥昔單抗在這些疾病中表現出不錯的療效，但CD20并非腫瘤特異性抗原，單抗治療的應用也未擴展到其他腫瘤類型。

1991年，Boon等人克隆了MAGE-1，這是首個被T細胞識別的人類腫瘤相關抗原。此后，許多腫瘤相關抗原被鑒定出來，使得針對這些抗原的腫瘤特異性免疫療法（如腫瘤疫苗和腫瘤細胞療法）的開發成為可能。然而，除了2010年在美國獲批用于治療前列腺癌患者的Provenge?治療性腫瘤疫苗外，其它治療性疫苗在臨床試驗中陸續失敗。大量基礎研究結果明確支持腫瘤免疫反應的存在，但有效免疫療法的臨床開發卻面臨困難，其原因尚不完全清楚。

腫瘤免疫編輯概念

Schreiber等人在淋巴細胞缺陷的RAG2基因敲除小鼠、IFN-γ基因敲除小鼠和STAT1基因敲除小鼠中進行了化學致癌劑誘導的腫瘤發生試驗。觀察到，與免疫健全的小鼠相比，淋巴細胞缺陷和IFN-γ不敏感小鼠的腫瘤形成更早且發生率更高。而且，隨著年齡增長，RAG2和RAG2 STAT1雙敲除小鼠的自發腫瘤發生率增加。證實了機體對腫瘤的免疫監視確實是存在的。

然而，事情到這還沒結束。他們從經致癌劑處理的健康鼠和RAG2 基因敲除小鼠中取瘤，然后重新接種到動物體內。在RAG2基因敲除宿主中，來自WT小鼠和RAG2基因敲除小鼠的腫瘤均以相同的方式持續生長。然而，在健康宿主中，60%來自RAG2基因敲除小鼠的腫瘤持續生長，而剩余40%的腫瘤未見生長。100%來自健康小鼠的腫瘤在健康動物中成功成瘤。表明，在RAG2 基因敲除小鼠中形成的腫瘤從未經歷過免疫選擇，因此當轉移到免疫健全小鼠中時，40%的腫瘤細胞被清除。免疫系統保護宿主免受高免疫原性腫瘤的侵害，留下免疫原性較低的腫瘤。

Schreiber等人將這一過程稱為腫瘤免疫編輯，以更精確地描述發育中的腫瘤與免疫系統之間的相互作用。他們提出了腫瘤免疫編輯的三個階段：消除、平衡和逃逸。在消除階段，許多新生的腫瘤被先天和適應性免疫系統清除。有時，腫瘤細胞并未被完全清除，但在平衡階段被免疫細胞控制后無法迅速進展。與此同時，基因不穩定性使腫瘤細胞能夠發生改變，潛在幫助腫瘤細胞逃避或抑制免疫系統，這時將進入逃逸階段。在此階段，它們在沒有免疫系統控制的情況下持續生長，形成大量腫瘤病灶。基于這一概念，我們可以理解許多臨床上診斷的晚期腫瘤其實已經處于逃逸階段，此時腫瘤已經形成了免疫抑制和/或免疫逃逸表型，對免疫攻擊具有抵抗力。

Chen和Mellman于2013年提出了腫瘤-免疫循環，描述了免疫系統有效清除癌癥所需的過程，并于2023年進行了更新。將循環分為七個步驟。第一步是從死亡腫瘤細胞中釋放腫瘤抗原。第二步是腫瘤抗原呈遞給抗原呈遞細胞（APCs，如樹突狀細胞）。第三步涉及APCs在淋巴結等部位激活T細胞。第四步涉及T細胞通過血液遷移到腫瘤部位。第五步涉及T細胞的外滲和浸潤到腫瘤中。第六步涉及T細胞通過T細胞抗原受體（TCR）識別癌細胞。第七步是利用T細胞的細胞毒性機制殺死癌細胞。當癌癥-免疫循環進展到第七步時，它會啟動一個新循環，作為腫瘤殺傷的正反饋。然而，他們發現每個步驟中都存在許多抑制因素，這些因素可以阻止腫瘤-免疫循環的運轉。在臨床腫瘤治療的真實場景中，更多是需要對抗處于逃逸階段的腫瘤。

腫瘤免疫治療的臨床突破

《科學》雜志將腫瘤免疫療法評為2013年的“年度突破”。這一評選是基于免疫檢查點抑制劑（ICI）和過繼性T細胞療法的成功。免疫檢查點分子是受體，能夠傳遞共刺激或抑制信號，調節T細胞TCR的主要信號。阻斷CTLA-4和PD-1的抑制信號，在多種腫瘤患者中顯示出顯著的抗腫瘤效果。2011年，一種抗CTLA-4單克隆抗體Ipilimumab被FDA批準為首個用于治療黑色素瘤的檢查點抑制劑。2014年，一種抗PD-1單克隆抗體Nivolumab被批準用于治療黑色素瘤，后來又用于治療NSCLC、腎細胞癌、霍奇金淋巴瘤和頭頸部鱗狀細胞癌等。目前，ICI被用于治療多種腫瘤類型，非常廣譜，包括黑色素瘤、NSCLC、腎細胞癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸部癌、胃癌、惡性間皮瘤、Merkel細胞癌、肝細胞癌、乳腺癌和微衛星高度不穩定（MSI-H）實體瘤。T細胞耗竭是腫瘤免疫治療中的一個重要障礙。ICI被認為可以抑制和/或逆轉腫瘤微環境中腫瘤特異性T細胞的耗竭。免疫檢查點抑制劑在癌癥臨床治療中的成功，有力地證實了克服臨床腫瘤在逃逸階段的免疫抑制和/或免疫逃逸表型的重要性。

繼免疫檢查點抑制劑的成功之后，表達CAR基因的T細胞過繼性細胞療法也取得了優異的臨床表現。CAR基因由特異性識別腫瘤細胞表面分子的抗體單鏈可變區（scFv）和CD3ζ以及共刺激分子（如CD28或4-1BB）的細胞內信號結構域組成。2017年，CD19-CAR-T細胞療法被批準用于治療急性淋巴細胞白血病和彌漫大B細胞淋巴瘤。2022年，FDA批準了B細胞成熟抗原（BCMA）CAR-T細胞用于治療多發性骨髓瘤。Blinatumomab是一種CD19-CD3雙特異性抗體，它通過將白血病細胞和宿主T細胞連接在一起發揮作用，會產生類似于CAR-T細胞攻擊，也稱為T細胞連接器（TCE）。Blinatumomab于2014年被批準用于治療B細胞急性淋巴細胞白血病。截至目前，已經有多款CAR-T和TCE藥物陸續上市。

腫瘤浸潤淋巴細胞（Tumor-Infiltrating Lymphocytes，TIL）療法是一種過繼性細胞免疫療法。從患者自身的腫瘤組織中分離出來的淋巴細胞，這些細胞已經浸潤到腫瘤微環境中，并具有識別和攻擊腫瘤細胞的能力。分離出的TIL在體外進行大量擴增，之后被重新輸回患者體內，這些細胞能夠在體內繼續識別和攻擊腫瘤細胞，從而發揮抗腫瘤作用。2024年2月16日，首款TIL細胞療法——Lifileucel（商品名：Amtagvi）已獲得FDA的加速批準，用于治療經免疫檢查點抑制劑治療后進展的不可切除或轉移性黑色素瘤成人患者。

利用T細胞克隆的TCRα和β基因（這些基因特異性識別腫瘤抗原）改造T細胞的TCR-T細胞療法雖然尚未獲批，但在針對滑膜肉瘤患者的臨床試驗中，針對NY-ESO-1抗原顯示出明顯的抗腫瘤反應。

這些過繼性細胞療法之所以有效，可能是因為它們能夠繞過癌癥-免疫循環中的幾個步驟，這些步驟中抑制因素可能限制了患者體內大量效應T細胞的產生。再次提醒我們如何在腫瘤的逃逸階段對抗惡性腫瘤。

腫瘤免疫治療存在的問題

盡管ICI療法目前已應用于多個瘤種的治療，包括血液腫瘤和實體瘤，但從中受益的患者比例在大多數腫瘤類型中僅為10%到30%。擴大ICI療法的受益人群比例是一個亟待解決的問題。針對LAG3、TIM3、TIGIT等新分子的療法正在開發中。與其他療法（如細胞毒性藥物和分子靶向藥物）聯合使用，或者多種ICI聯合使用，可能會擴大其應用范圍。選擇合適的患者也是ICI療法的一個重要問題。雖然PD-L1和腫瘤突變負荷等生物標志物已被使用，但還需要更多指標來精確選擇能從治療中受益的患者。

盡管CAR-T細胞療法在造血系統惡性腫瘤患者，特別是淋巴系惡性腫瘤患者中比較成功，但開發針對實體瘤的有效CAR-T細胞進展緩慢。原因有很多，其中一個是缺乏適合CAR-T細胞靶向的理想抗原，即僅在腫瘤細胞表達，正常細胞不表達或很少表達的抗原。在靶向CD19和BCMA方面取得了成功，但它們都不是腫瘤特異性抗原，而是與細胞系相關的抗原，表達于惡性細胞和正常細胞中。由于B細胞和漿細胞至少暫時是可有可無的，因此針對這些靶點的CAR-T細胞能夠以非常高效的方式殺死幾乎所有腫瘤細胞。在非淋巴系造血系統惡性腫瘤中，很難找到這些抗原。在實體瘤中，識別可被CAR-T細胞靶向的可有可無的靶抗原極為困難。Claudin 18.2可能是為數不多的靶點之一，主要在正常胃黏膜的分化上皮細胞中表達，其在細胞間的定位具有極化特征，主要分布在細胞的頂端和側面。這種極化定位使得它在正常胃黏膜中主要發揮細胞間連接和屏障功能，調節細胞極性和防止胃酸通過細胞旁路泄漏。在病理狀態下，Claudin 18.2 的表達和功能可能會發生變化。例如，在胃癌等惡性腫瘤中，Claudin 18.2 的表達可能會增加，并且其定位可能會從細胞的頂端和側面擴展到整個細胞膜表面。所以，Claudin18.2 CAR-T細胞更多會影響腫瘤細胞，對正常細胞殺傷相對小，安全性可接受。2025年3月3日，科濟藥業的Claudin18.2 CAR-T細胞療法舒瑞基奧侖賽注射液治療既往接受過至少二線治療失敗的Claudin18.2表達陽性的晚期胃/食管胃結合部腺癌納入CDE突破性治療藥物品種名單。2025年5月將其納入優先審評。2025年6月25日，向CDE遞交上市申請（NDA），是全球首款且唯一一款提交NDA的用于治療實體瘤的CAR-T細胞產品。

在實體瘤中，很難找到在所有腫瘤細胞中普遍表達的腫瘤特異性或腫瘤相關抗原，這引出了第二個問題，即腫瘤異質性。與造血系統惡性腫瘤相比，實體瘤的腫瘤異質性更為明顯。實體瘤的微環境通常是免疫抑制性的，常被調節性T細胞（Tregs）、腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）和髓系來源的抑制細胞（MDSCs）浸潤。實體瘤的代謝環境對效應T細胞往往極為不利，而對癌細胞和Tregs則較為有利。實體瘤的血管環境不利于T細胞。要到達實體瘤，CAR-T細胞還需要具有歸巢/遷移能力，這需要適當的遷移機制以及趨化因子和趨化因子受體之間的相互作用。T細胞耗竭是一個重要問題。由于CAR-T細胞和TCR-T細胞可以利用患者或第三方來源的非耗竭T細胞，與依賴患者重度耗竭的腫瘤特異性T細胞的其他療法相比，這些療法可能具有優勢。然而，CAR-T細胞的耗竭已被報告為治療失敗的障礙之一。防止或逆轉CAR-T細胞的耗竭是未來的重要挑戰。

免疫療法的個性化將不僅是CAR-T細胞療法，而是所有腫瘤免疫療法的一項重要課題。異質性和差異不僅存在于腫瘤內部，還存在于個體之間。不同個體的腫瘤在其環境、微生物群、宿主免疫系統、腫瘤的逃逸機制以及腫瘤異質性的特征方面都存在差異。如何實現精準醫療，使腫瘤治療因人而異更加任重而道遠。

參考自“Cancer immunotherapy in progress—an overview of the past 130 years”一文。