? ? ? ?來源：細(xì)胞王國 ? ? ? ?癌癥的發(fā)生從來就不是一朝一夕的事。 ? ? ? ?從歷史的角度看，癌癥伴隨人類進(jìn)化了上千年?？茖W(xué)家們在古埃及木乃伊中就已發(fā)現(xiàn)了癌癥存在的證據(jù)。這一張牙舞爪的魔鬼伸出長長的觸手，把死亡的恐怖散播到全身各處。Cancer，另一個意思是螃蟹，恰好來源于古希臘人對于這一病癥的形象描述。而可以肯定的是，癌癥的陰霾至少還將縈繞在人類頭頂半個世紀(jì)。 ? ? ? ?現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最先進(jìn)的成像儀器也難以檢測到1mm大小的腫瘤，但這么小的腫瘤已經(jīng)包含了一百萬個癌細(xì)胞。當(dāng)腫瘤長大到1cm時，也就是增強(qiáng)CT掃描圖像中的一個小結(jié)節(jié)，腫瘤內(nèi)的癌細(xì)胞已經(jīng)多達(dá)十億個。 ? ? ? ?假設(shè)腫瘤完全不受控制地增長，每2天就能翻一倍（事實上許多癌細(xì)胞系在體外培養(yǎng)的速度比這還要快，幾乎每天翻一倍），那么一個癌細(xì)胞只需要不到半年就能取代身體所有的細(xì)胞。事實上癌細(xì)胞總質(zhì)量達(dá)到1kg時其消耗的能量和代謝廢物足以殺死一個成年人。然而從一個癌細(xì)胞生長到現(xiàn)代醫(yī)學(xué)可以檢查出來的腫瘤，往往需要5-10年時間。一方面，癌細(xì)胞并不是生來就“惡”的，它需要積累足夠多的基因突變完成量變到質(zhì)變的過程；另一方面，癌癥的發(fā)生需要逃過身體免疫細(xì)胞的重重關(guān)卡。 ? ? ? ?早在1909年，德國科學(xué)家Paul Ehrlich就提出了最初的癌癥免疫假說：在生長發(fā)育過程中難免會產(chǎn)生異常細(xì)胞，但鮮有人因此罹患癌癥，這一切都?xì)w功于免疫系統(tǒng)系統(tǒng)的保護(hù)。但受限于當(dāng)時的技術(shù)水平和認(rèn)知，該假說并不能用實驗手段驗證。30年后，美國科學(xué)家Lewis Thomas提出，免疫系統(tǒng)通過識別腫瘤特異抗原來清除體內(nèi)的癌細(xì)胞，即所謂的免疫監(jiān)視理論（immune surveillance theory）。1953年，F(xiàn)rank MacFarlane Burnet通過異體移植模型初步證明了他的猜想：將致癌物誘導(dǎo)產(chǎn)生的腫瘤移植到同一品系的小鼠身上，會馬上被排斥；而正常組織移植則不會。 ? ? ? ?隨后，對T細(xì)胞、NK細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞功能的深入研究補(bǔ)充了免疫監(jiān)視理論的細(xì)節(jié)。2002年，Robert Schreiber等人提出免疫編輯（immunoediting）理論，進(jìn)一步完善了腫瘤免疫的框架。在他的理論中，腫瘤的發(fā)展需要經(jīng)過三個免疫階段：
1. 消除（elimination）：初期癌細(xì)胞很容易被NK、T細(xì)胞殺死； 2. 平衡（equilibrium）：腫瘤積累一定突變后，能抵抗胞毒性細(xì)胞的追殺，與免疫細(xì)胞平起平坐； 3. 逃逸（escape）：繼續(xù)發(fā)生突變，解除免疫細(xì)胞對腫瘤的生長抑制，開始形成臨床可檢測的腫瘤。腫瘤的生長類似于物種進(jìn)化，在免疫系統(tǒng)的選擇壓力下，只有能成功逃脫免疫反應(yīng)、擁有強(qiáng)大生存能力的腫瘤細(xì)胞才能幸存下來。 J Clin Invest. 2007;117(5):1137-1146. https://doi.org/10.1172/JCI31405.
? ? ? ?與外源性病原體不同，癌細(xì)胞來源于正常細(xì)胞，表達(dá)正常細(xì)胞表達(dá)的幾乎所有蛋白，因此更難被免疫系統(tǒng)區(qū)分。細(xì)菌、病毒靠著強(qiáng)大的進(jìn)化能力一次次逃過了免疫細(xì)胞的火眼金睛，同樣癌細(xì)胞也能通過不斷進(jìn)化偽裝自己。況且在免疫系統(tǒng)的軍隊里，不同類型的細(xì)胞發(fā)揮的功能截然不同，有些甚至?xí)柚褂衍姎?。淋巴?xì)胞里，B細(xì)胞在腫瘤面前基本是個瞎子（很難有可以被BCR識別的腫瘤抗原，而T細(xì)胞和NK細(xì)胞才是殺滅腫瘤的主力軍。但并不是說B細(xì)胞對于抗腫瘤一點用都沒有，除了分泌抗體以外，B細(xì)胞還可以作為抗原呈遞細(xì)胞、分泌細(xì)胞因子，這些對于抗擊腫瘤來說還是有巨大的幫助）髓系細(xì)胞里，同樣是抗原呈遞細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞出現(xiàn)在腫瘤里的頻率往往和好的預(yù)后相關(guān)，而巨噬細(xì)胞卻往往和不良預(yù)后掛鉤（尤其是M2型巨噬細(xì)胞）。 ? ? ? ?同樣包括在豬隊友名單里的還有中性粒細(xì)胞以及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg），甚至還有不屬于免疫系統(tǒng)的成纖維細(xì)胞（觀戰(zhàn)者）。目前這些細(xì)胞在腫瘤中的具體作用和分子機(jī)制還沒有徹底研究清楚，留在我們面前的還是一個大黑箱。 ? ? ? ?而利用免疫系統(tǒng)來治療癌癥，早在理論橫空出世前就被應(yīng)用到了臨床。1891年，美國醫(yī)生William Coley意外發(fā)現(xiàn)術(shù)后化膿性鏈球菌感染能使肉瘤患者腫瘤消退，并將其運用于治療骨癌和軟組織肉瘤。這一發(fā)現(xiàn)打開了癌癥免疫治療的先河。然而在那個時代，免疫系統(tǒng)對于科學(xué)家來說還是一個黑箱子，且在抗生素被發(fā)現(xiàn)之前，對于人類最大的威脅并不是癌癥，而是細(xì)菌、病毒引發(fā)的傳染病。1946年起，隨著二戰(zhàn)結(jié)束，美國癌癥協(xié)會（ACS, American Cancer Society）累計拿出36億美元支持癌癥研究。在抗生素有力控制了細(xì)菌感染后，癌癥開始受到更多國民的關(guān)注。化療、放射線療法等更強(qiáng)力有效的治療手段出現(xiàn)使科學(xué)家暫時擱置了不那么成熟有效的免疫療法。 ? ? ? ?上世紀(jì)70年代，美國總統(tǒng)尼克松頒布法案支持國立癌癥中心（NCI, National Cancer Institute），并撥出1億美元科研經(jīng)費，這場被稱為第二個登月計劃的抗癌戰(zhàn)爭正式打響。美國醫(yī)生/科學(xué)家Steven Rosenberg是該計劃的收益者之一。1968年，他偶遇了一位癌癥晚期自愈的病例，從此醉心于癌癥免疫研究一發(fā)不可收拾。1974年起，他開始嘗試一種叫做過繼性細(xì)胞輸入（adoptive cell transfer，ACT）療法。簡單地說，就是從患者體內(nèi)分離T細(xì)胞，經(jīng)過體外擴(kuò)增培養(yǎng)，再輸回患者體內(nèi)。他們發(fā)現(xiàn)一種叫IL-2的細(xì)胞因子可以刺激T細(xì)胞增殖，并在病人身上注射IL-2。不幸地是，IL-2激活免疫反應(yīng)的能力使得許多病人產(chǎn)生了強(qiáng)烈副作用，且在前66位病人中均沒有控制住腫瘤瘋漲。奇跡終于在第67號病人上出現(xiàn)了：在接受了T細(xì)胞回輸和IL-2聯(lián)合治療后，這位惡性黑色素瘤患者全身多處轉(zhuǎn)移灶完全消失，并存活至今。這一成功大大鼓舞了癌癥免疫學(xué)研究，因為它首次證實，僅通過靶向免疫系統(tǒng)而不靶向癌細(xì)胞，也可以治療腫瘤。然而ACT僅能對極少數(shù)黑色素瘤和腎癌患者有效。
【參考：Coley toxin for treatment of sarcoma Adoptive Cell Transfer as Personalized Immunotherapy for Human Cancer】
? ? ? ?另一個癌癥免疫治療的傳奇故事則來源于以色列科學(xué)家Zelig Eshhar的一個腦洞。上世紀(jì)90年代，人們已經(jīng)知道了T細(xì)胞受體（TCR），并初步了解了T細(xì)胞通過TCR識別MHC上的抗原肽鎖定目標(biāo) 的機(jī)制。Eshhar于是提問：能否將TCR的膜外區(qū)域改造成BCR，從而使T細(xì)胞識別天然狀態(tài)的蛋白而不是經(jīng)過蛋白酶消化呈遞的肽段？嵌合抗原受體T細(xì)胞（Chimeric Antigen Receptor T cell, CAR-T）由此誕生。由于歷史原因（1980年代HIV 被發(fā)現(xiàn)，因其無藥可治在當(dāng)時被稱為超級癌癥），最初設(shè)計CAR-T的初衷并不是用來治療癌癥，而是治療艾滋病的。 ? ? ? ?在改造CAR-T功能上，美國科學(xué)家Carl June做出了很大貢獻(xiàn)。隨著何大一等人開發(fā)出雞尾酒療法，CAR-T這一繁瑣的技術(shù)在治療HIV上立刻顯得相形見絀。機(jī)緣巧合下，June將目光轉(zhuǎn)到了腫瘤上。許多腫瘤會表達(dá)正常組織不表達(dá)的腫瘤特異抗原（tumor-specific antigen），如果T細(xì)胞能識別它們，不就可以達(dá)到靶向殺死腫瘤的目的嗎？CAR-T技術(shù)的誕生得益于日趨成熟的分子克隆和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，在此以前，要讓淋巴細(xì)胞表達(dá)特定外源基因是一件極其困難的事。第一代CAR的胞外域和后續(xù)一樣，都是單鏈抗體可變區(qū)融合蛋白scFv，用一條flexible linker連接單克隆抗體的輕重鏈可變區(qū)域（其實在最初科學(xué)家想用抗體的輕重兩鏈，但發(fā)現(xiàn)這樣表達(dá)效率極低）；變化的是胞內(nèi)區(qū)：第一代直接用CD3ζ（這是一個ITAM，即刺激下游T細(xì)胞激活的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域），而隨后的第二代、第三代CAR采用了多個共刺激結(jié)構(gòu)域增強(qiáng)CAR-T的信號，使其擁有更高戰(zhàn)斗力。 ? ? ? ?十五年后，針對CD19的第三代CAR-T細(xì)胞在治療頑固性B細(xì)胞白血病的臨床實驗中大放異彩，CAR-T終于在癌癥免疫療法中奠定了一席之地。隨后，可變的(switchable) CAR-T也開始亮相，科學(xué)家開始在胞外域上做文章：與其直接識別腫瘤抗原，不如在腫瘤抗原和T細(xì)胞嵌合受體上增加一個小把柄，只有加入這個特定的中間媒介才能讓T細(xì)胞正常工作。這樣就可以在不降低療效的同時有效控制CAR-T防止過度激活引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴。 
? ? ? ?和CAR-T一樣值得被載入史冊的，當(dāng)屬2018年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎獲獎研究——免疫檢查點抑制劑與癌癥治療。免疫檢查點的發(fā)現(xiàn)同樣來源于過繼性T細(xì)胞療法中對T細(xì)胞功能的研究。當(dāng)時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞、T細(xì)胞的激活不僅需要BCR/TCR，還依賴于共刺激信號分子，包括CD28家族的十多個成員，以及他們的配體，B7家族蛋白?？乖蔬f細(xì)胞（APC）表面的共刺激分子決定了淋巴細(xì)胞的活化和抑制，這一功能有助于決定免疫系統(tǒng)何時出戰(zhàn)何時停戰(zhàn)，避免過度激活誤傷無辜。 ? ? ? ?CTLA-4和PD-1是T細(xì)胞表面表達(dá)的兩種重要共刺激信號分子，且均在 T細(xì)胞過度激活發(fā)生耗竭（exhaustion）前開始表達(dá)。CTLA-4的配體，B7-1和B7-2都只在專業(yè)的抗原呈遞細(xì)胞上表達(dá)，而PD-1的配體PD-L1卻在很多正常組織細(xì)胞上表達(dá)。腫瘤細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)的這個bug，它們也紛紛高表達(dá)PD-L1這個正常組織的“良民證”，非法逃避免疫系統(tǒng)追殺。堵住PD-1與PD-L1結(jié)合可以有效解除腫瘤細(xì)胞對T細(xì)胞的抑制作用。2014年，PD-1單克隆抗體Keytruda正式被美國藥監(jiān)局FDA批準(zhǔn)，用于治療轉(zhuǎn)移性惡性黑色素瘤。次年，美國前總統(tǒng)Jimmy Carter使用該藥物治療晚期轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，取得了奇跡般的效果。和IL-2相比，PD-1/PD-L1單克隆抗體的副作用更小，對于某些腫瘤晚期患者的生存率有了極大提高，甚至能達(dá)到完全治愈的效果。 Costimulatory molecules as adjuvants for immunotherapy, Frontiers in Bioscience 11:788-803 (2006)
? ? ? ?近年來，癌癥免疫療法成為繼手術(shù)、化療、放療和靶向療法后的又一大支柱，除了上文提及的ACT、CAR-T和免疫檢查點抑制劑以外，天然免疫激活劑（如STING agonist、CpG等）、溶瘤病毒（如T-VEC）以及癌癥個性化疫苗等靶向免疫細(xì)胞的新興手段使得越來越多原本無可救藥的患者看到了希望。然而必須承認(rèn)的是，“道高一尺，魔高一丈”，我們只是在征服癌癥的漫漫長路上邁出了很小的一步，卻始終沒有意識到：我們的對手，就是我們自己。癌癥的夢魘原本就寫在我們的基因里，而它的解，也許也藏在我們32億堿基對中。 ? ? ? ?如涉及知識產(chǎn)權(quán)請與我司聯(lián)系
|
