肿瘤免疫治疗的故事（连载十）

本期系《肿瘤免疫治疗的故事》连载之十，为《肿瘤免疫治疗的故事》的第三回《肿瘤免疫治疗的四支部队》的第一期——《肿瘤疫苗部队征途漫漫》。

只讲故事，不谈治疗，这是本文知识性、趣味性所在。

本期关键词：癌症，肿瘤免疫治疗，肿瘤疫苗。

《肿瘤免疫治疗的故事》总目录

（本期正文，在目录下方）

本期系《肿瘤免疫治疗的故事》连载之十，为《肿瘤免疫治疗的故事》的第三回《肿瘤免疫治疗的四支部队》的第一期——《肿瘤疫苗部队征途漫漫》。

肿瘤免疫治疗是继手术、化疗、放疗和靶向疗法之后，肿瘤治疗方式的一次大革命。

与其他几种治疗模式不同之处在于：肿瘤免疫疗法并不直接针对癌细胞，而是针对肿瘤微环境中的免疫细胞。通过调节这些免疫细胞的功能，发挥其杀伤癌细胞的作用。

从治疗思路上讲，肿瘤免疫治疗有两种思路：

一种思路是，通过一定方法刺激患者的免疫系统（例如加入一些刺激因子），使它产生更强的免疫反应；

另一种思路是，直接给患者体内注入免疫物质（如抗体），让免疫系统消灭癌细胞的能力增强。

从治疗方法上讲，肿瘤免疫治疗广义上可分为两种：

一种叫“主动免疫疗法”，另一种叫“被动免疫疗法”。

主动免疫疗法是激发和增强宿主抗肿瘤免疫应答的治疗方法，适用于具有免疫应答能力的宿主和/或具有免疫原性的肿瘤。包括肿瘤疫苗、细胞因子、免疫检查点抑制剂等。

主动免疫疗法又分为特异性免疫治疗和非特异性免疫治疗两类，特异性免疫治疗利用肿瘤特异性抗原，主要是各种肿瘤疫苗和过继性免疫细胞因子；非特异性免疫治疗包括非特异性免疫刺激和免疫检验点阻断。

被动免疫疗法是通过给宿主输注能直接杀伤肿瘤的效应细胞和（或）抗体的偶联物以治疗肿瘤的疗法。当治疗因子为细胞时，称为过继性免疫疗法。被动免疫疗法不依赖宿主的免疫功能状态。被动免疫疗法包括抗肿瘤单克隆抗体、过继性免疫等。

如果从技术角度对肿瘤免疫治疗进行分类，目前肿瘤免疫治疗主要有三大类：

治疗性肿瘤疫苗，

细胞免疫治疗，

免疫检查点抑制剂。

在这三大类治疗方法中，治疗性肿瘤疫苗获批最早，这不是一般而言的预防性疫苗，而是通过疫苗来激活人体免疫系统，从而达到治疗癌症的目的。

纷争最多的是细胞免疫疗法（又称过继细胞免疫疗法），它在2017年8月30日迎来首个产品。细胞免疫疗法是把患者体内免疫细胞拿到体外进行改造，让这些细胞具备对癌细胞更有效、更精准的免疫能力，改造后的免疫细胞回输到患者体内后，它们会定向消灭癌细胞。

目前最火的是免疫检查点抑制剂疗法。通俗的说，免疫细胞会产生抑制自身的蛋白小分子，癌细胞利用这种机制抑制免疫细胞，从人体免疫系统中逃脱存活下来；免疫检查点抑制剂类药物，可解除这种抑制作用，让免疫细胞重新激活工作，消灭癌细胞。

以上是对几种肿瘤免疫疗法的简单概述，具体的内容和情节将会在后续的连载中一一介绍。

下面，我们隆重介绍肿瘤免疫治疗部队中的第一支部队——肿瘤疫苗部队

疫苗自巴斯德时期开发以来，直至现在成熟商业化的各类疫苗出现，挽救了无以数计的生命。而各个国家法定的新生儿疫苗接种计划更是让白喉、破伤风、百日咳和麻疹等曾经肆虐人类的疾病淡出人们的视野。

癌症是否也可以预防？这是一个格外诱人的设想！

因此，科学家们尝试着，以研制肿瘤疫苗（tumor vaccine）的方式来治疗癌症。

根据用途的不同，肿瘤疫苗可分为：预防性肿瘤疫苗和治疗性肿瘤疫苗。

无论是预防性肿瘤疫苗还是治疗性肿瘤疫苗，其基本原理均是通过利用肿瘤抗原物质诱导机体的特异性细胞免疫和体液免疫反应，对癌细胞进行杀伤，以阻止癌症的发生和发展，达到预防或控制癌症的目的。

预防性肿瘤疫苗可以预防某些癌症的发生。美国FDA共批准两种：

①预防宫颈癌、阴道癌和外阴癌、肛门癌和尖锐湿疣HPV疫苗，

②预防肝癌的乙肝疫苗（因为乙肝是肝癌的主要诱因）。

治疗性肿瘤疫苗属于肿瘤免疫疗法。通过注射携带肿瘤抗原的疫苗来激活机体免疫细胞，恢复其自主抗肿瘤的能力，以达到消灭体内癌细胞的目的。治疗性肿瘤疫苗可以用于预防癌症复发，阻止肿瘤生长或扩散，或者在其他治疗结束后，消灭体内残留的癌细胞。

2010年4月29日，美国FDA批准了一个治疗性肿瘤疫苗sipuleucel-T（商品名：Provenge，中文名：普罗文奇）上市，由美国生物医药公司丹德里昂（Dendreon）公司原研，用于治疗晚期前列腺癌。

美国生物医药公司丹德里昂(dendreon)公司

随着科学技术的不断进步，多种肿瘤疫苗已经逐渐进入临床，根据不同的技术原理，肿瘤疫苗主要分为以下四种：

肿瘤全细胞疫苗，

基因工程疫苗，

蛋白多肽疫苗，

树突细胞疫苗。

肿瘤细胞疫苗是将自身或异体同种肿瘤细胞经过物理，化学，生物学等方法处理，使之成为丧失致瘤性但保留抗原性的瘤苗，联合非特异性的刺激因子（如卡介苗等）对肿瘤患者进行主动免疫治疗。

肿瘤细胞疫苗是目前研究最多，使用时间最长的肿瘤疫苗。优势在于自体肿瘤细胞包含了所有自身肿瘤抗原，属于第一代疫苗。

（2）基因工程疫苗

基因疫苗是将病原的保护性抗原编码的基因片段克隆入表达载体，用以转染细胞或真核细胞微生物及原核细胞微生物后得到的产物。或者将病原的毒力相关基因删除掉, 使成为不带毒力相关基因的基因缺失疫苗。主要包括病毒载体类疫苗和细菌载体类疫苗。许多病毒被用于重组疫苗的载体，如腺病毒，痘状病毒等。细菌类载体主要是李斯特菌和沙门菌等。

这类疫苗的优势在于：安全有效，不需要佐剂，模拟感染后抗原表达的过程，因此能够引起B细胞和T细胞的免疫应答。这类疫苗引起的免疫应答只是针对特异性抗原产生，引起快速应答。

多肽疫苗是按照病原体抗原基因中已知或预测的某段抗原表位的氨基酸序列，通过化学合成技术制备的疫苗。如果能找到肿瘤细胞中特异的抗原，并以此氨基酸序列开发癌症疫苗，能够激活相关免疫细胞杀伤具体相同抗原的肿瘤细胞。如EGF疫苗（Cimavax），MAGE-A3，TG4010等。

1973年，加拿大科学家拉尔夫·斯坦曼（Ralph M. Steinman）在小鼠脾脏中发现了一种特殊的细胞，因其细胞膜伸出许多类似于神经细胞的树突，故而得名“树突细胞”(Dendritic Cells,简称DC)。

随后，他一直在研究这种细胞在人体抵抗病原体中发挥的重要性，以及它如何被用来治疗疾病。34年后，他不幸被诊断为最为难治，预后极差的胰腺癌。于是他基于树突细胞设计了一系列癌症治疗方案。包括三种树突细胞疫苗，最终研发出一种疫苗，在体外用自己肿瘤的RNA转染自己的树突细胞，产生的树突细胞在其表面表达肿瘤抗原，然后用激活的树突细胞启动免疫应答。当这些树突细胞注射回体内时，已经可以识别并攻击肿瘤细胞了。像他这样的胰腺癌患者存活时间一般是几周到几个月。但是，斯坦曼博士幸存了四年半的时间！最终，拉尔夫·斯坦曼坚信他的树突细胞疫苗延长了自己的生命。

2011年，诺贝尔医学奖授予在树突细胞疫苗领域做出杰出贡献的拉尔夫·斯坦曼（Ralph M. Steinman）教授，但遗憾的是，他在颁奖礼前四天离世，但此后，开启了医学界对树突细胞疫苗研发的热潮。树突细胞是一群异质性的免疫细胞, 抗原提呈功能最强, 是唯一能够激活初始型T细胞的专职抗原递呈细胞。

人体有自己的免疫防御机制，当我们的身体产生癌细胞的时候，它的信息片段就会随着体液在身体里循环，如果我们把癌细胞看作是坏人，那么这些信息片段就是坏人的特征，比如说这个坏人是红头发，绿眼睛，穿着黑马甲，那么散布在全身的树突细胞，也就是相当于巡逻兵，不断监测周围环境中的抗原和危险信号。一旦发现这些长相异常的坏人，就会被激活，记下他们的特征，指挥我们身体里的杀手T细胞，相当于士兵，去杀有红头发，绿眼睛，穿着黑马甲的敌人，于是，T细胞受到信息就会在体内寻找并清除这些异类。

2011年，诺贝尔医学奖授予在树突细胞疫苗领域做出杰出贡献的拉尔夫·斯坦曼（Ralph M. Steinman）

因树突细胞处于人体免疫应答的中心环节，因此被广泛用于癌症治疗，尤其是癌症疫苗的研究。虽然人体的免疫系统中本来就有这种树突细胞，但数量和活力都不够围歼癌变细胞的程度。要将它们从病人体内分离出来用于生产疫苗，需要使用十分复杂的方法，花费高昂成本。研究人员指出，由于树突细胞引发的免疫应答可针对所有类型癌症，且副作用有限，一旦研发成功，距离癌症被歼灭的那一天就不远了。

于是，经过大量研究，研究人员将有潜力成为树突细胞的前体细胞通过特定的方法从血液中分离出来。借助于某种特定的信使，在试管中分离出来的细胞可以获得免疫能力。当前体细胞成熟为树突细胞时，他们即可捕获特定的肿瘤抗原，有效杀灭癌细胞。

并且体外重建的树突细胞回输体内时可以激活静息T细胞产生初次免疫应答的细胞，激活的T细胞可以被点状放大并进一步增殖。一个树突能激活100～3000 个T细胞，一部分T细胞迅速发挥巨大的抗癌作用，而另一部分会存活长达十几年到几十年成为记忆性T细胞，在下一次接触到低剂量抗原就可发生高强度的免疫应答。所以，基于树突细胞修复和重建的免疫防护系统可以持续发挥作用数十年，并在适当的条件下可以重新进入循环发挥长效的抗癌作用。

由于树突细胞抗肿瘤特性与疫苗原理一致，因此树突细胞疗法在临床中更多的被称为树突细胞疫苗。

当然，要想读懂市场上纷繁复杂的肿瘤疫苗，需要了解几个要素：

人体的免疫细胞在成熟之前，经历了严格的筛选过程，那些对自身成分反应不足或反应过于强烈的T细胞都会死亡。

与正常细胞相比，肿瘤会过表达某些蛋白的表达，这些过表达的蛋白超过一定限度便有可能被免疫细胞察觉，触发免疫反应。此类在正常细胞中也有表达，但是在肿瘤细胞中过度表达的蛋白被称为“肿瘤相关抗原”(tumorassociatedantigens，TAAs)。

例如肿瘤高表达的表皮细胞生长因子HER2、端粒酶逆转录酶TERT、抗凋亡蛋白survivin，以及乳腺癌高表达的mammaglobin-A，前列腺癌高表达的PSA，黑色素瘤高表达的MART1等。

需要引起注意的是，这些抗原仍属于自身成分，因此免疫细胞对其识别和反应能力有限，而且这些蛋白在正常组织中也有表达，一旦触发免疫反应可能会损伤正常组织。

当肿瘤细胞发生基因突变，会产生区别于自身的异己成分，这类抗原被称为“肿瘤特异性抗原”(tumorspecificantigens)，又被称为neoantigens。这类抗原明显区别于自身成分，能够更有效地触发免疫反应，而且不会伤及自身。

肿瘤疫苗的目的在于人为向患者体内输入抗原，训练人体免疫系统识别、攻击肿瘤细胞的能力。而引入肿瘤抗原的形式多种多样，主要分为基于整个肿瘤细胞的疫苗和基于特定肿瘤抗原的疫苗。

基于整个肿瘤细胞的抗原是将辐射过（使其丧失增殖能力）的自身肿瘤细胞或者已经建立的永生化细胞系细胞回输给患者。

根据肿瘤抗原来源的不同，又可以将肿瘤疫苗分为自体来源或者异体来源两类。

自体来源的肿瘤疫苗属于个体化疫苗，利用患者自身的肿瘤细胞作为抗原来源，标准化生产难度大、成本高；

异体来源的肿瘤疫苗利用不同患者甚至不同肿瘤表达的同种抗原，或者已经建立的永生化肿瘤细胞系作为抗原来源，可批量生产，成本大大降低。

只有成熟的APC细胞才能将抗原呈递给T细胞，用于激活患者体内的APC细胞的物质称为佐剂(adjuvants)。

大量研究表明，目前最有效、最常用的佐剂是免疫刺激细胞因子——粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor，简称GM-CSF），通常将GM-CSF与肿瘤抗原一起皮下注射，对于基于肿瘤细胞的疫苗（例如GVAX）常将GM-CSF的基因整合入肿瘤细胞的基因组，使其能够自行分泌GM-CSF。

肿瘤抗原和佐剂需经由适当的输送系统进入体内。

新抗原是仅在癌细胞上发现的蛋白质片段。由于它们的独特性质，靶向它们可以让患者的免疫系统发现并攻击癌细胞，而不是攻击健康细胞。

自2015年首次使用这种新抗原疫苗进行人体临床试验以来，人们对该领域的兴趣不断上升。

癌细胞难以追踪，因为它们具有不断适应不同环境的神奇能力。而新抗原提供了一种新的、复杂的方法来追踪这些癌细胞。

虽然这仍然是一个新的研究领域，只有早期的数据可用，但我们已经可以看到既有企业，以及初创企业在这一领域进行投资。

新抗原疫苗带来了更个性化的药物

癌症是棘手的，因为异常细胞的快速生长往往可以绕过许多防御机制，不被免疫系统发现。此外，抗原经常在正常细胞和癌细胞上表达，使身体免疫力低下的部位更容易受到攻击。

这就为新抗原的介入提供了机会。

可以把新抗原想象成癌细胞表面的无线电天线。我们的目标是找到这些天线，并触发被称为T细胞的白细胞来攻击癌细胞。

由于只有癌细胞表达新抗原，因此这些新抗原是免疫系统在不伤害正常细胞的情况下攻击的理想目标。如果研究人员能够预测出患者肿瘤上存在哪些抗原，他们就能够使免疫系统去追踪这些抗原。

新抗原有两种亚型：

共享新抗原：这不是个体或肿瘤类型所特有的，两个不同的人也可能拥有相同的新抗原。

个性化新抗原：对个体肿瘤具有高度特异性。

由于某些癌症的高突变率，导致产生更多的新抗原。但这实际上是可取的，因为更多的新抗原意味着更多的免疫系统追踪目标。

这种情况发生在黑色素瘤（皮肤癌）和肺癌等癌症上，这就是探索使用新抗原疫苗的新临床试验针对这些癌症的原因。事实上，自2015年以来，使用新抗原疫苗的3项关键临床试验都以黑色素瘤为靶点。

这里介绍一下新抗原疫苗的传递平台

疫苗通常由它们试图攻击的细胞的弱化或死亡形式组成，研究人员正在据此寻求开发个性化的基于新抗原的疫苗。这种疫苗可以注射到患者体内，帮助刺激免疫反应。

除了选择产生最强免疫反应的新抗原外，研究人员目前还在进行研究，以评估哪些新抗原传递平台最有效。

由于每种疫苗的生物学特性不同，每种疫苗平台都有其自身优缺点，但它们都试图利用新抗原来诱导抗肿瘤反应。

以下是用于新抗原疫苗研究的主要疫苗平台，有几个基于这些平台的早期临床试验正在进行中。

合成长肽疫苗：多肽疫苗是临床试验中最常用的疫苗。它可以同时调用两种类型的T细胞（机体的防御细胞）来引发免疫反应。

然而，与其他平台不同的是，SLP疫苗需要疫苗中的额外成分——佐剂（adjuvant）。佐剂必须与新抗原一起使用，才能使疫苗正常工作并激活免疫反应。

RNA疫苗：产生新抗原多肽的RNA分子也可作为靶向癌细胞的疫苗平台。

RNA疫苗不需要额外的佐剂来刺激免疫反应，因为它是许多病原体的遗传物质，我们的免疫系统已经对这些病原体分子保持警惕。然而，这种疫苗平台研发起来也相对困难。

树突细胞疫苗：树突细胞作为抗原呈递细胞（APCs）在人体免疫中发挥重要作用，它们处理抗原并将其呈递在细胞表面，然后刺激T细胞反应。它的缺点有两个，一是高成本，二是劳动密集型制造过程。

以病毒或细菌为基础的传递平台也被用来在这些疫苗中携带新抗原。一种叫做单核增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）的细菌已经成为一种有潜力的选择。

大多数研究人员使用计算机模拟方法，该方法使用算法预测哪些新抗原将根据患者的肿瘤特征，使免疫系统最有效地发挥作用。

相反，有些人选择离体方法，提取肿瘤细胞并进行实验，以确定哪些新抗原产生哪种效应。

新抗原疫苗是根据病人的具体肿瘤情况进行个性化接种的，虽然不同的公司在开发这些疫苗时会存在一些差异，但制造新抗原疫苗也存在一般步骤：

1、对肿瘤进行活检。从病人身上提取肿瘤样本，进行进一步的实验室测试。这使得研究人员有能力对肿瘤的轮廓做出更详细的推断。

2、进行测序和计算分析。研究人员对肿瘤细胞和正常细胞的外显子组（基因组中最终产生蛋白质的部分）进行测序。这使得研究人员能够在肿瘤细胞中寻找独特的突变，比如插入或删除额外的DNA碱基对。

3、预测并选择特定的新抗原作为靶点。这一步涉及识别患者特定的肿瘤突变，即新抗原。这些新抗原更有可能引起患者免疫系统的反应，并吸引T细胞攻击癌细胞。一些公司正在开发它们的数据，以及预测算法，以达到更高的精确度。

4、开发个性化疫苗。基于预测的新抗原能够刺激免疫系统对癌细胞发起攻击，利用传递载体（如肽、RNA等）设计个性化疫苗。

5、注射新抗原疫苗。开发出疫苗之后，将其注射给病人。

一些公司将上述疫苗与另一种免疫疗法（检查点抑制剂）结合起来，以加强免疫系统对仍可能逃脱的癌细胞的攻击。检查点抑制剂属于核心免疫疗法类别，通常由静脉注射，自2011年以来已经有批准药物进入市场。这种疗法与新抗原疫苗进行联合治疗，可获得更高的癌细胞根除效率。

与检查点抑制剂等经验丰富的疗法相比，新抗原疫苗在癌症免疫治疗领域仍然很新。虽然在本世纪初有研究证明了免疫系统和新抗原之间的关系，但人类研究才刚刚起步。

2015年，首个使用新抗原疫苗的人类临床试验公布了试验结果，这些新抗原的释放刺激了更多T细胞的产生。这表明疫苗能够提醒免疫系统，对需要攻击的癌细胞做出反应。

2017年，另外两项研究发表了关于检测新抗原疫苗对人类有效性的试验结果。其中一项研究中，6名黑色素瘤患者接种了一种由多达20种新抗原组成的肽基新抗原疫苗。在2.5年内，其中4名患者的癌症痊愈。其余2名患者在接受检查点抑制剂的额外治疗后，癌症痊愈。

随着越来越多的科学数据揭示新抗原治疗的疗效，以及它如何影响不同的癌症类型（包括低突变率和高突变率），新抗原疫苗正逐渐成为肿瘤疫苗研究中的一个有前景的领域。