文丨蘇揚(yáng)

本文整理自Nature文章：The battle for the brain，有刪節(jié)。

2015年的時候rindopepimut的前途似乎還是一片光明，三項臨床試驗研究結(jié)果均表明這種肽類腫瘤治療性疫苗能夠引發(fā)免疫反應(yīng)，并且能夠延緩多形性成膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 (glioblastoma multiforme, GBM) 患者的疾病進(jìn)展。

GBM是惡性程度最高的一種腦癌。該疫苗的制造公司 Celldex Therapeutics希望基于II期臨床數(shù)據(jù)，說服FDA加速審批該藥物。但FDA并沒有同意，要求他們等待III期臨床試驗的結(jié)果。

遺憾的是III期臨床試驗并沒有成功。2016年初的期中數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，接受該疫苗治療的GBM患者并沒有生存期獲益，Celldex也因此終止了該疫苗的研發(fā)。

面對這樣的結(jié)果，病人以及醫(yī)生都感到非常的失望。但其實(shí)從另一個角度講，這樣的結(jié)果也并不讓人感到十分意外。“或許是因為見慣了該領(lǐng)域太多藥物的失敗，也就不覺得奇怪了”，布列根和婦女醫(yī)院的首席神經(jīng)外科醫(yī)生E. Antonio Chiocca說。

GBM也是最常見的一種腦癌，大約占原發(fā)性腦癌的50%。而且這類腫瘤通常總是致命的。手術(shù)，化療以及放療對患者的生存期影響非常有限。

腫瘤免疫療法已經(jīng)為包括黑色素瘤在內(nèi)的很多其他很難治療的癌癥帶來了革命性的變革。檢查點(diǎn)抑制劑能夠解除腫瘤對免疫系統(tǒng)的免疫抑制狀態(tài)，能夠?qū)⒑谏亓龌颊叩募膊∵M(jìn)展和死亡風(fēng)險降低將近50%。但不幸的是，這樣的變革卻沒有出現(xiàn)在GBM的治療上，nivolumab的III期臨床只為該領(lǐng)域多增加了一項失敗的研究。

但是盡管過去幾十年間臨床研究不斷遭遇挫折，神經(jīng)腫瘤學(xué)領(lǐng)域的研究人員卻感到很樂觀，因為他們相信腫瘤免疫療法的潛力，相信免疫療法最終能夠戰(zhàn)勝這類癌癥。

免疫再活化

膠質(zhì)瘤細(xì)胞(藍(lán)色)能夠保護(hù)自身，使其免受巨噬細(xì)胞(綠色)等免疫細(xì)胞的攻擊，這些機(jī)制包括通過涉及PD-L1(紅色)的信號通路來抑制巨噬細(xì)胞功能。Pembrolizumab等檢查點(diǎn)抑制劑能夠阻斷該通路，從而使巨噬細(xì)胞能夠?qū)δ[瘤細(xì)胞發(fā)動攻擊。研究人員對GBM對抗免疫系統(tǒng)策略的了解正越來越深入。“這類癌癥總是比相應(yīng)的治療藥物更加聰明，免疫療法大概是唯一的例外”，UCLA醫(yī)學(xué)中心的神經(jīng)外科醫(yī)生Linda Liau這樣說。

取消特權(quán)

中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以通過形成血腦屏障等方式而獨(dú)立于身體的其他部分。血腦屏障能夠阻止一些大分子物質(zhì)，小分子藥物以及細(xì)胞進(jìn)入腦內(nèi)從而影響神經(jīng)系統(tǒng)的功能。但是大腦并不完全是一個閉塞的堡壘。雖然長久以來人們一直以為人的腦內(nèi)缺乏免疫監(jiān)視，但是近些年的一些研究卻發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。

2015年，美國吉尼亞大學(xué)的Antoine Louveau，Jonathan Kipnis 以及他們的同事有了一項令人吃驚的發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)存在淋巴管，能夠使T細(xì)胞從循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入。這也就預(yù)示著腦內(nèi)與腦外的免疫功能存在著交集。

其他的一些研究已經(jīng)表明循環(huán)免疫細(xì)胞能夠以其他方式進(jìn)入腦內(nèi)，炎癥以及自身免疫疾病就是最好的例子，癌癥患者的腦內(nèi)也能夠觀察到這樣的現(xiàn)象。

而且即使是血腦屏障本身也不是完全無法攻破的。盡管大分子通常無法跨越血腦屏障，但是包括檢查點(diǎn)抑制劑在內(nèi)的單抗藥物其實(shí)能夠一定程度上跨越該屏障并進(jìn)入腦內(nèi)。

杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院的John Sampson預(yù)計，靜脈注射藥物之后大約會有1%的藥物能夠進(jìn)入腦內(nèi)。雖然這一數(shù)字聽起來很低，但是實(shí)際上這個量已經(jīng)能夠引發(fā)臨床療效了。

“如果你對黑色素瘤或者肺癌腦轉(zhuǎn)移患者使用檢查點(diǎn)抑制劑的話，其實(shí)你也能夠發(fā)現(xiàn)患者的腦轉(zhuǎn)移病灶有可能出現(xiàn)緩解“，賓夕法尼亞大學(xué)Perelman醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)外科醫(yī)生Donald O’Rourke這樣說。這些發(fā)現(xiàn)其實(shí)也說明使用這類免疫療法對抗腦內(nèi)的癌癥是可行的。

但是O’Rourke 也同樣提醒道，雖然這類檢查點(diǎn)抑制劑治療腦轉(zhuǎn)移病灶有效，但是對于原發(fā)性腦癌卻沒有多大的治療效果。這其實(shí)也說明之所以免疫系統(tǒng)很難對GBM產(chǎn)生傷害，并不是簡單的因為腦內(nèi)缺乏免疫監(jiān)視。“這肯定與膠質(zhì)瘤的內(nèi)在特征有很大關(guān)系”，O’Rourke說。

GBM有很多層自我保護(hù)機(jī)制。首先GBM的基因異質(zhì)性極強(qiáng)，也就是說同一腫瘤內(nèi)部，驅(qū)動腫瘤細(xì)胞生存的基因突變差異極大。“GBM的一個腫瘤細(xì)胞與附近的另一個腫瘤細(xì)胞能夠存在50-60個突變差異”，Chiocca說，“這也就使開發(fā)靶向藥物變得極其困難，因為很難找到一種靶向藥物能夠完全清除所有腫瘤細(xì)胞。”

這可能也是rindopepimut的III期臨床失敗的一個原因。該款疫苗能夠引發(fā)免疫系統(tǒng)對EGFRvIII的免疫反應(yīng)。EGFRvIII是一種腫瘤特異性蛋白，能夠驅(qū)動GBM以及其他一些癌癥的疾病進(jìn)展。但是即使該疫苗能夠清除表達(dá)EGFRvIII的腫瘤細(xì)胞，對于不表達(dá)EGFRvIII的那部分腫瘤細(xì)胞卻很難產(chǎn)生影響。

此外，GBM腫瘤細(xì)胞同時也會向周圍組織釋放化學(xué)信號，抑制免疫細(xì)胞的功能。PD-1/L1也是其中的一種機(jī)制。但即使使用PD-1/L1抑制劑，PD-L1之外的其他免疫抑制機(jī)制的存在也同樣會使免疫細(xì)胞保持抑制狀態(tài)。而且比較矛盾的是，很多免疫細(xì)胞其實(shí)能夠促進(jìn)這類免疫抑制的形成。

了解你的敵人

盡管如此，目前在研的一些免疫療法卻給了人們一些新的希望。“針對腦內(nèi)腫瘤的免疫反應(yīng)是存在的，只是這些免疫反應(yīng)不夠高效”，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的Valérie Dutoit說道，“我們需要進(jìn)一步強(qiáng)化這種免疫反應(yīng)。”

過去多年來臨床實(shí)驗的失敗也能夠給我們提供一些經(jīng)驗和教訓(xùn)。比如目前在研的一些腫瘤治療性疫苗能夠通過對疫苗中的特定抗原進(jìn)行突變，以降低抗原逃逸的可能性，一些疫苗依賴輔劑來強(qiáng)化免疫反應(yīng)，還有一些疫苗基于樹突狀細(xì)胞。

從病人體內(nèi)獲取的樹突狀細(xì)胞在體外進(jìn)行操作，使其能夠識別特定抗原。Sampson和他的同事設(shè)計了一種基于樹突狀細(xì)胞的疫苗，能夠引發(fā)對抗腫瘤的持久的免疫應(yīng)答。

疫苗研發(fā)最核心的難點(diǎn)在于找到一種廣泛表達(dá)于腫瘤細(xì)胞但不在正常組織表達(dá)的，并且能夠引發(fā)免疫反應(yīng)的抗原。該團(tuán)隊研究的這種抗原是巨細(xì)胞病毒表達(dá)的一種蛋白。

巨噬細(xì)胞的遺傳物質(zhì)能夠整合到人的基因組中，大部分成年人在人生的某個時期都會被這種病毒感染。“病毒通常處于休眠狀態(tài)，但是在免疫抑制的狀態(tài)下就有可能被活化"，Sampson說，“當(dāng)病毒被活化時同時也會出現(xiàn)大量的與之對應(yīng)的T細(xì)胞。”

研究發(fā)現(xiàn)，GBM引發(fā)的免疫抑制足以活化該類病毒，這也就使經(jīng)過免疫訓(xùn)練的巨噬細(xì)胞能夠引發(fā)強(qiáng)烈的針對這類腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答。

Sampson團(tuán)隊在2017年的一項疫苗的臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，11位患有GBM的受試者的中位生存期超過41個月，而接受傳統(tǒng)療法治療的患者生存期僅為15個月。更重要的是4位受試者的GBM在5年后疾病仍然沒有進(jìn)展。

除了Sampson團(tuán)隊，其他一些團(tuán)隊也在研究另外一種治療策略，使用個體化的疫苗靶向從病人腫瘤組織樣本分析中獲得的腫瘤特異性抗原。例如歐洲的GAPVAC組織正在建立從腫瘤細(xì)胞表面蛋白獲得的，具有免疫活化功能肽段的集合。

“在病人接受標(biāo)準(zhǔn)療法治療的兩到三個月期間，研究人員能夠分析獲得抗原，并將其制成疫苗并應(yīng)用到患者身上，這是進(jìn)行個體化腫瘤疫苗研究的很好的一個前進(jìn)方向，” Dutoit說。

而另一種療法也已經(jīng)在臨床實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)有可能延長患者生存期，該個體化疫苗的研究也同樣引起了不小的反響。

Northwest Biotherapeutics 的DCVax-L療法使用來源于病人的蛋白來訓(xùn)練樹突狀細(xì)胞。該公司的III期臨床研究發(fā)現(xiàn)，331位接受治療的患者中有100位在接受治療40個月后依然存活。

關(guān)于抗原的研究不僅僅對治療性疫苗的研發(fā)有利，對CAR-T療法的研究也同樣有利。O’Rourke 在該領(lǐng)域進(jìn)行了早期探索，首個應(yīng)用于人的GBM CAR-T臨床研究發(fā)現(xiàn)，靜脈注射能夠靶向 EGFRvIII 的CAR-T細(xì)胞之后，細(xì)胞能夠安全的穿透膠質(zhì)瘤，并引發(fā)局部的一定程度的免疫應(yīng)答。O’Rourke說在接受治療的10名患者中，有一人在接受治療將近三年之后依然存活。

但是與之前靶向 EGFRvIII 的腫瘤疫苗類似，靶向單個抗原并不足以靶向所有腫瘤細(xì)胞。因此Dutoit以及 Dietrich希望基于他們在GBM抗原鑒定分類方面的經(jīng)驗，與賓夕法尼亞大學(xué)的Carl June建立合作。基于該合作開發(fā)的個體化療法能夠讓醫(yī)生針對GBM病人獨(dú)特的抗原，開發(fā)適用于他們的兩到三種CARs的組合。

喚醒沉睡的免疫細(xì)胞

其實(shí)以上這些腫瘤特異性免疫療法并不足以解除腦內(nèi)腫瘤的強(qiáng)烈抑制狀態(tài)，并不是有了腫瘤特異性蛋白就能夠引發(fā)有效的免疫反應(yīng)。MD安德森癌癥研究中心的Heimberger 認(rèn)為需要找到找到一種能夠特異性活化免疫細(xì)胞的方式，而不是只局限于在腫瘤中尋找抗原。

相應(yīng)的，一些臨床研究也正在探索腫瘤疫苗或者CAR-T療法與nivolumab等檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用的價值。但是目前仍然不清楚這種聯(lián)用策略是否足以克服GBM的腫瘤微環(huán)境對于免疫系統(tǒng)的抑制。

除了檢查點(diǎn)抑制劑，Heimberger的團(tuán)隊也在探索另外一種策略。STAT3能夠調(diào)控基因表達(dá)，不僅能夠產(chǎn)生免疫抑制作用，也同樣能夠?qū)Π┌Y的疾病進(jìn)展產(chǎn)生影響。

“你能想到的幾乎所有的腫瘤介導(dǎo)的免疫抑制均能與STAT3產(chǎn)生一定關(guān)聯(lián)”， Heimberger說。她的團(tuán)隊已經(jīng)與其他研究人員合作并找到了一種能夠跨越血腦屏障的STAT3抑制劑，正準(zhǔn)備進(jìn)入臨床研究。

溶瘤病毒也是解除免疫抑制的一種比較有潛力的方式。溶瘤病毒能夠殺滅腫瘤細(xì)胞，同時也能夠引發(fā)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答。溶瘤病毒潛在的強(qiáng)大威力其實(shí)是基于人免疫系統(tǒng)的一個特征：相比腫瘤細(xì)胞，人的免疫系統(tǒng)更善于攻擊病原體。

溶瘤病毒療法正是利用病毒來活化免疫系統(tǒng)，但活化免疫系統(tǒng)對抗病毒的同時也能夠?qū)δ[瘤產(chǎn)生作用。

除了以上這些探索，也有研究人員正在試圖利用病毒載體，通過基因療法來提高腫瘤細(xì)胞對化療藥物的敏感性。

Liau與 Tocagen 公司合作進(jìn)行過一些臨床試驗，通過基因療法使腫瘤細(xì)胞表達(dá)胞嘧啶脫氨酶，將5-氟胞嘧啶轉(zhuǎn)換為5-氟尿嘧啶。其中的一項I期臨床研究發(fā)現(xiàn)該療法能夠清除20%患者腦內(nèi)可檢測腫瘤。

Liau說雖然這種組合方案自身只能夠通過細(xì)胞毒作用殺滅腫瘤細(xì)胞，但是從臨床前研究的結(jié)果看，該療法活化免疫系統(tǒng)的作用卻是其能夠長期控制腫瘤生長的關(guān)鍵，因為載體病毒似乎能夠誘發(fā)對抗腫瘤的免疫記憶。

日漸加劇的沖突

以上這些早期的臨床研究顯示，破壞GBM的免疫抑制的可能性確實(shí)是存在的。而現(xiàn)在的任務(wù)是進(jìn)行更加深入的研究，并確證是否能在大型隨機(jī)對照的III期臨床研究中證明這些療法能夠延長患者生存期，產(chǎn)生患者獲益。

但是目前的臨床試驗研究環(huán)境對研究人員來說并不十分有利。比如現(xiàn)在的很多臨床研究招募的患者都是多次治療失敗的GBM患者，他們對多種療法已經(jīng)無法產(chǎn)生應(yīng)答。

“替莫唑胺不僅能夠殺滅腫瘤細(xì)胞，還能夠殺滅T細(xì)胞以及其他淋巴細(xì)胞,” Chiocca說。在治療GBM時定期使用固醇類藥物來降低病人腦水腫也同樣會加劇這種免疫抑制作用。

但從另一個角度來講，即使是這類免疫功能明顯存在抑制的患者，通過使用以上這些療法都能夠引發(fā)免疫應(yīng)答，這應(yīng)該是十分了不起的事情。現(xiàn)在也已經(jīng)有越來越多的臨床試驗開始研究接受更早期的免疫療法治療是否會提高藥物的療效。

但Liau同時也說，招募那些仍然存在可供選擇的治療方案的患者并不容易。但與此同時，越來越多的患者也開始了解到接受傳統(tǒng)療法治療的患者預(yù)后通常非常查，這也促使他們開始嘗試免疫療法。

更重要的是，免疫療法雖然存在過度活化腦內(nèi)免疫反應(yīng)的風(fēng)險，但是臨床試驗中發(fā)現(xiàn)很多免疫療法是非常安全的。O’Rourke說接受CAR-T療法治療的患者并沒有出現(xiàn)細(xì)胞因子釋放風(fēng)暴。檢查點(diǎn)抑制劑以及疫苗的臨床試驗中出現(xiàn)的不良反應(yīng)也通常是可控的。

Chiocca說：“我們在靶向治療藥物的研究上花費(fèi)了太多的精力，但是很明顯你不能奢望只用精確制導(dǎo)導(dǎo)彈就能把所有敵人消滅，特別是在面對像GBM這樣的敵人的時候。”