治療性腫瘤疫苗的研究進展

余化平 徐燕梅 羅遠 林劉娟 李菲菲 宿向東

治療性腫瘤疫苗的研究進展

余化平 徐燕梅 羅遠 林劉娟 李菲菲 宿向東

惡性腫瘤的治療以手術、化療、放療和靶向治療為主，具有較高的治療毒性，并存在較大的復發風險，治療性腫瘤疫苗作為輔助治療手段，發揮著越來越重要的作用，取得了可喜的成績，但遠沒有達到理想的目標。本文綜述了當前各種腫瘤疫苗的研制策略及存在的問題，展望腫瘤疫苗的前景和未來。

治療性；癌癥疫苗；腫瘤生物治療

隨著社會的發展、環境及人們生活方式的改變，惡性腫瘤的發病率和死亡率迅速增加，2015年美國癌癥協會(ACS)公布的統計數據顯示，癌癥已成為人類的第一位死因，并有進一步增高的趨勢[1]。人們對此已經投入了大量的財力物力，至今仍未攻破這一難關，化療和放療仍是晚期癌癥的主要手段，其針對腫瘤細胞增殖快的特點進行盲目殺滅，非但無法保證去除所有的腫瘤細胞，還對患者身心健康造成極大傷害。近年來，針對腫瘤生長的驅動基因，如表皮細胞生長因子(EGFR)的分子靶向治療[2]和針對腫瘤免疫逃逸信號，如程序性細胞死亡分子及其配體(PD-1，PD-L1)的抗腫瘤免疫治療[3]取得了突破性進展，大大提高了患者生存時間和生活質量。然而，這些腫瘤治療的毒性反應仍較大，腫瘤細胞獲得性耐藥仍無法避免，治療后的復發風險仍較高[4]，仍需探索新的治療策略。

隨著生物化學及免疫學技術的發展，腫瘤抗原概念的提出及證實，治療性腫瘤疫苗逐漸成為腫瘤治療的熱點。治療性腫瘤疫苗旨在增強腫瘤細胞免疫原性，激發機體固有的免疫功能和抗癌能力，使機體由被動抗癌向主動抗癌轉變，從而使腫瘤縮小，延長患者生存時間，增強放化療效果。本文綜述了近年來的相關研究進展，剖析治療性腫瘤疫苗的研制策略及存在的問題，推論腫瘤疫苗的前景及其發展的方向。

1 腫瘤的免疫逃逸和免疫識別

腫瘤是一種多基因病，機體細胞在理化學因素和生物因素的作用下發生基因突變，一系列癌基因的激活和抑癌基因的失活，使正常細胞失去分化和成熟的能力，轉化為具有無限增殖特性的惡性細胞，如果這些細胞不能被免疫活性細胞識別，逃脫了機體的免疫監視，即可導致腫瘤的發生。由于正常機體內近3萬個基因隨時都可能發生突變，因此，腫瘤細胞的免疫逃逸和免疫識別是腫瘤治療中的主要矛盾，如何促使免疫逃逸向免疫識別的轉化，是今后腫瘤研究的主要課題。

近年來，由于對腫瘤免疫排斥抗原的認識以及抗原遞呈和T細胞識別機制研究的突破性進展，為免疫治療腫瘤奠定了基礎。腫瘤細胞是發生了基因突變的異常細胞，具有與正常組織細胞不同的腫瘤抗原，目前，越來越多腫瘤抗原得到確定，如癌基因產物HER-2/neu，只在癌細胞和睪丸中表達的非突變蛋白(MAGE、BAGE家族)等，部分抗原具有較高免疫原性，能誘導機體產生相應的抗體和細胞毒性T細胞(CTL)反應，誘導機體對腫瘤產生排斥反應。

抗腫瘤免疫主要由CD8+CTL所介導，CTL的充分活化至少需要兩個信號[5]：第一信號由抗原遞呈細胞(APC)表面的主要組織相容性復合物(MHC)、抗原肽及T細胞受體“三聯體”所提供；第二信號為共刺激分子(如B7分子)提供的共刺激信號。腫瘤細胞通過抗原調變減少腫瘤抗原的表達以及減少細胞表面MHC和共刺激分子的表達等機制來逃避機體的免疫識別，同時產生抑制性細胞因子，抑制機體免疫系統功能及誘導免疫細胞調亡。

因此，腫瘤疫苗的研制策略，應該始終把握如何提高腫瘤細胞的免疫原性以及如何增強機體免疫細胞對腫瘤細胞的識別能力這兩個關鍵問題，來促進腫瘤免疫逃逸向免疫識別轉化[6]。目前，增強腫瘤細胞免疫原性的方法大體可分為兩類：一是通過基因轉染修飾腫瘤細胞；二是利用抗原遞呈細胞遞呈腫瘤抗原。增強機體免疫細胞對腫瘤細胞的識別能力的方法，主要是利用各種手段打破自身免疫耐受，增強機體免疫應答能力。

2 治療性腫瘤疫苗的研制策略

2.1 基于腫瘤細胞的腫瘤疫苗腫瘤細胞具有無限增殖能力，浸潤破壞周圍正常組織并發生遠處轉移，危害身體健康，但任何事物均有兩面性，腫瘤細胞也可“變害為利”。采用腫瘤自身細胞作為疫苗基礎，利用分子克隆技術，將MHC、B7及細胞因子等基因序列靶向導入腫瘤細胞，使腫瘤細胞喪失惡性表型，同時在細胞表面大量表達MHC及B7等免疫分子，使腫瘤細胞免疫原性大大增強，回輸體內即可通過“旁細胞效應”殺傷機體腫瘤細胞，動物試驗及臨床應用均取得了成功，尤以白介素-2(IL-2)和粒-單集落刺激因子(GM-CSF)單獨或聯合應用效果突出[7-8]。一項研究[9]評估了GM-CSF為佐劑的HER2/neu疫苗治療乳腺癌切除術后患者的預后情況，結果顯示，術后20個月疫苗治療組較對照組復發率顯著降低，且毒性作用較低。

雙特異抗體(Bi-mAb)能與兩種抗原結合，用其修飾腫瘤細胞，也可提高腫瘤細胞免疫原性。Bi-mAb一端與腫瘤細胞上的抗原結合，另一端與T細胞表面的免疫分子結合，因其所結合的抗原是特異性的，不會再與體內的其他自身抗原結合。這樣，腫瘤細胞便被“拉近”T細胞，不但可以直接提供共刺激信號，而且使兩種細胞的其他分子更易靠近結合，發揮增強的共刺激作用[10]。

基于腫瘤細胞的腫瘤疫苗存在潛在的問題：某些腫瘤細胞的體外長期培養有一定困難；腫瘤細胞攜帶的癌基因及腫瘤病毒是否有致癌的危險；可能產生對自身腫瘤抗原的免疫耐受。

2.2 腫瘤抗原肽疫苗利用腫瘤抗原表位肽序列人工合成的多肽疫苗，能模擬T細胞識別的腫瘤抗原決定簇，不經APC遞呈過程，即可直接與MHC分子結合，激活T淋巴細胞，誘導強有力的特異性抗腫瘤細胞免疫，是目前主動免疫治療惡性腫瘤的一項新策略。

腫瘤治療性多肽疫苗發展的前提是腫瘤抗原的發現及其CTL表位的鑒定。自1989年BOON等首次發現腫瘤特異性抗原以來，已有幾十種腫瘤抗原被發現，并已有許多CTL表位被鑒定。采用腫瘤抗原肽進行腫瘤免疫治療，目前的水平是，凡已克隆的腫瘤抗原基因，便可從其核苷酸序列推斷其編碼蛋白，從蛋白的氨幕酸序列中找到能與特定的MHCⅠ類分子相結合的肽片段，然后進行表位設計，對腫瘤抗原的核心肽段加以改造，以得到高親和力的具有免疫原性的肽段疫苗，再應用人工合成的腫瘤T細胞表位免疫防治腫瘤，因而為腫瘤免疫帶來新的希望[11]。目前，多肽合成疫苗研究較多的有：黑色素瘤腫瘤抗原MAGE家族，人乳頭狀瘤病毒HPV16 E7的合成肽，癌基因、抑癌基因產物的肽片段以及粘蛋白Mucin等。MAGE-A3抗原疫苗與免疫刺激劑結合，在晚期轉移性黑色素瘤中有活性[12]，然而，新近公布的MAGRIT研究，其為非小細胞肺癌(NSCLC)術后輔助治療的多中心隨機雙盲對照Ⅱ期研究，結果顯示輔助MAGE-A3疫苗較安慰劑在所有人群和未接受化療人群中均不改善無病生存率(DFS)，任何亞組都未觀察到獲益[13]。但另一項包含血管內皮生長因子受體1(VEGFR1)和2(VEGFR2)多肽的多價疫苗，在治療晚期或復發性NSCLC患者的研究結果卻令人鼓舞，共15位受試者接受疫苗治療，7例患者至少在2個月內疾病穩定，受試者的平均存活時間為398 d，1年和2年生存率分別為58.3%、32.8%[14]。

此類疫苗的特點是安全、特異性高。存在的問題是只能用于相同人類白細胞抗原(HLA)位點的患者，人工合成的抗原多肽，是一種直鏈結構，缺乏天然蛋白的三維構型；蛋白疫苗在體內將迅速降解，維持時間較短；合成肽分子小，免疫原性差。

隨著表面展示技術的發展，將腫瘤抗原多肽展示在噬菌體[15]或真核細胞[16](如酵母細胞)表面，可制備多價抗原肽疫苗，充分模擬體內抗原表位的折疊及空間構型，針對不同的腫瘤類型或多個腫瘤抗原進行免疫，擴大了疫苗的抗瘤譜，成為一種新的思路。

2.3 抗獨特型抗體疫苗根據免疫網絡學說，抗獨特型抗體Ab2可視為抗原的內影像，可模擬抗原決定簇的結構，制備成為腫瘤特異性主動免疫疫苗，取代抗原誘發抗腫瘤免疫反應[17]。

抗獨特型抗體制備簡單，免疫原性強，不需先分離鑒別腫瘤相關抗原，只需以所需抗原的單抗為免疫原制備抗體，尤其適合于難以獲得抗原成分的腫瘤抗原，此項研究已經引起廣泛的關注。

近年來以基因工程方法制備人源化抗體如嵌合抗體，CDR移植抗體，構建單鏈Fv片段等，解決了單抗用于腫瘤治療所存在的某些問題。但目前抗獨特型腫瘤疫苗以鼠源性為主，需要進行人源化改造，同時模擬多個抗原決定簇以及擴大其抗瘤譜的工作仍很艱巨。

2.4 DNA疫苗DNA疫苗是指直接把帶有目的抗原基因的重組質粒轉染或注射到動物細胞中，使之在細胞內持續表達出天然的抗原物質，這些目的蛋白質經正確的糖基化修飾等加工處理后，與MHC抗原形成復合物并被遞呈到細胞表面，誘導特異性CTL及體液免疫應答[18]。

腫瘤DNA疫苗是在其他幾種腫瘤疫苗與核酸技術基礎上發展起來的，找到明確的腫瘤抗原并確定編碼該抗原的DNA序列是疫苗研制的關鍵，許多腫瘤DNA疫苗所用的基因就是重組亞單位蛋白疫苗的編碼序列，但DNA疫苗更具靈活性，因為它可以組合多種基因以及共刺激分子做疫苗，這樣可以提高免疫效果，從而使DNA疫苗成為腫瘤防治的一條重要途徑。目前已成功研制出用于乳腺癌、卵巢癌等的DNA疫苗。一項最新研究中，14例乳腺癌患者接受了乳腺珠蛋白-A(MAM-A)DNA疫苗治療，初步研究顯示，MAM-A DNA疫苗可誘導CD8+T細胞反應，延長轉移性乳腺癌患者PFS[19]。

DNA疫苗的問題是：①長期表達低水平的外源抗原，有引起免疫耐受性的可能。②質粒DNA免疫有可能誘導產生針對質粒自身的抗體，從而降低免疫效果。③基因整合問題是基因疫苗安全使用所存在的最大問題。

2.5 基于APC的腫瘤疫苗抗原遞呈細胞(APC)將腫瘤抗原處理成特定肽段，定向遞呈給免疫細胞，因此在腫瘤的免疫應答中發揮著重要的作用。利用APC遞呈腫瘤抗原，主要有兩種手段，一是用APC負載腫瘤抗原信號，如腫瘤抗原多肽或腫瘤基因片段，使APC具有特異性抗腫瘤作用；二是利用融合細胞技術，將APC與腫瘤細胞融合，使融合細胞具有雙親細胞的特性，既表達腫瘤抗原，具有腫瘤源性，又表達大量的免疫相關分子及共刺激信號，具有強大的抗原遞呈功能。細胞融合后，腫瘤細胞喪失了致瘤性，通過加工處理腫瘤抗原而增強免疫細胞識別腫瘤細胞的能力，并分泌大量的細胞因子，激活其他免疫分子，誘導非特異性腫瘤免疫[20]。

B細胞和樹突狀細胞(DC)是最常采用的抗原遞呈細胞，進行細胞因子基因修飾后，可進一步增強其抗原遞呈作用[21-22]。其中，DC表達大量的MHC和B7分子，是目前已知的抗原遞呈能力最強的APC，通過攝取、加工、提呈抗原，從而刺激初始型T細胞增殖與活化，使細胞免疫激活，尤其是細胞毒性T淋巴細胞(CTL)介導的反應，在機體抗腫瘤中發揮著非常重要的作用[23-24]。DC疫苗無論在動物試驗還是在臨床應用中均顯示出良好前景，通過大量體外活化培養負載腫瘤抗原的DC細胞，再回輸給患者，可誘導機體產生強烈的抗腫瘤免疫反應[25]，2010年，美國FDA批準第一個DC疫苗“Provenge”用于晚期前列腺癌的治療[26-27]。由于“Provenge”的Ⅲ期臨床試驗不僅延長了患者的生存期，還沒發現顯著的副反應，DC疫苗便成為腫瘤研究領域的熱點[28]。DC疫苗可以引起腫瘤特異性免疫反應，延長無進展生存期，無明顯毒副反應，在多種腫瘤中，如膠質瘤、結直腸癌、黑色素瘤肝癌等都證實了這個結果[29-31]。日前，美國杜克大學醫學中心的一項研究更是鼓舞人心[32]。他們在給腦膠質瘤患者進行DC疫苗注射前進行破傷風/白喉毒素(Td)預處理，發現進行Td預處理可以促進DC細胞遷移，顯著延長中位總生存期(OS)，3例患者已達到36.6 m，而未行Td預處理患者mOS僅為18.5 m。

DC疫苗有很強的抗瘤活性，但需要大量激活DC細胞，疫苗制備工藝復雜，比較費時、費力。

2.6 CAR-T疫苗隨著對T細胞受體(TCR)信號的深入了解，T細胞與嵌合抗原受體(CAR)治療晚期難治性B細胞惡性腫瘤已經非常成功[33]。多項研究顯示，CAR-T技術在實體瘤中也展現出優異的療效[34-36]。第55屆美國血液學年會(ASH)上，發布了關于CAR-T疫苗的治療應用，當被導入T細胞或其他免疫細胞時，CARs會引發靶向腫瘤T細胞的迅速繁殖，比任何一種已知的免疫反應都要迅速。然而，CAR-T疫苗仍存在許多挑戰，例如抗原的低特異性導致脫靶效應、T細胞中插入外源DNA片段時存在插入突變的風險，改善這種療法的安全性和有效性目前顯得尤為重要。

3 腫瘤疫苗研究的前景

腫瘤疫苗的研制依然任重而道遠。當前，腫瘤疫苗的研究遠非盡善盡美，對于腫瘤負荷較大的腫瘤患者，單純依靠疫苗的使用來治愈腫瘤的可能性很小，只能作為傳統治療的輔助治療手段，用以降低腫瘤的復發率、抑制腫瘤的轉移來延長患者的生命，提高生活質量。隨著人類基因組計劃的逐步完成，國內外學者提出了“一個基因一個藥物”的藍圖，提倡腫瘤治療的個體化，但在腫瘤疫苗研究中，除了要求特異性和高效性以外，普遍適用原則是追求的重要目標。由于免疫識別及免疫殺傷過程中MHC限制性，決定了腫瘤疫苗使用的受限，如果能發現一些所有腫瘤患者共有的標記物，不受HLA特異性的限制，制備成針對全部腫瘤細胞的“萬能疫苗”，將是未來腫瘤疫苗的發展方向。

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Treatments of malignant tumor mainly have surgery，chemotherapy，radiotherapy，and targeted therapy，which bears high toxicity and great recurrent risks.Therapeutic tumor vaccine，as an adjuvant therapy，is playing a more and more important role with favorable performance，but it is still far from the ideal target.The paper summarizes the development strategy of present tumor vaccines and the existing problems，and introduces the prospect and future of tumor vaccines.

Therapeutic；Tumor vaccine；Tumor biotherapy

2015-08-12)

1005-619X(2015)10-1038-05

10.13517/j.cnki.ccm.2015.10.011

614205成都軍區峨眉療養院(余化平)；614000樂山市人民醫院(徐燕梅，羅遠林，劉娟，李菲菲，宿向東)