新生抗原與個體化腫瘤免疫治療

武大偉綜述，李常穎審校

（1.天津醫科大學第二醫院檢驗科，天津300211；2.天津市泌尿外科研究所，天津300211）

利用宿主免疫系統來根除癌細胞是近年來腫瘤研究領域的熱點。基因組測序技術的進步使我們能夠識別新的癌癥特異性免疫靶點。最近的研究證實了癌癥細胞中由體細胞基因突變產生的新抗原可被免疫系統識別為“非自體”抗原。這種獨特的特征突出了新抗原的重要作用及其在免疫治療中的潛在貢獻。基于腫瘤新生抗原的免疫治療使人類免疫療法進入到新的領域即精準細胞免疫治療[1]，使腫瘤患者得到個體化治療成為可能。

1 新生抗原—個體化免疫治療的基礎

新生抗原是由癌細胞的體細胞突變產生的，不存在于正常細胞中，因此免疫系統可以將其識別為“非自體”抗原[2]。由于其對癌細胞的高度特異性，近年來引起了廣泛的關注。這個概念由幾個使用小鼠模型的研究小組首次提出的[3-4]。越來越多的研究報道突變數量/預測的新抗原負荷及腫瘤內免疫浸潤與患者生存率相關。Rooney等[5]分析了“癌癥基因組圖譜”（TCGA）中來自18種腫瘤類型的數千個實體腫瘤的全外顯子測序和轉錄組數據。他們從關鍵免疫效應基因顆粒酶A和穿孔素1的表達水平來判斷CTL的殺傷活性與體細胞突變量和預測的新抗原數目有關。Brown等[6]也分析了來自6個腫瘤部位515例患者的RNA測序數據，并報告了類似的結果，認為較高的預測新抗原載量與較好的預后顯著相關。有趣的是，這些研究發現，攜帶有150~200個非同義體細胞突變的腫瘤顯示出較高的細胞溶解T細胞評分。其他一些研究也證實，更高的新抗原負荷也與瘤內淋巴細胞浸潤和存活率有關。這些關聯通過在結直腸癌和卵巢癌患者的微衛星穩定和不穩定腫瘤中都被觀察到[7-8]。對78例肌肉侵襲性膀胱癌患者整體外顯子和靶序列關系的研究發現體細胞突變與存活率相關。DNA修復基因中帶有體細胞突變與無突變者相比具有更好的無復發存活率[9]。隨訪結果表明，新抗原負荷較高的腫瘤T細胞受體（TCR）多樣性較低，與較長的無復發生存期密切相關[10]。有研究還報道相同腫瘤中不同部位間較高的新抗原負荷與T細胞活化的相關性[11-12]。

2 新生抗原與腫瘤消退的關系

有研究表明，識別非突變性腫瘤抗原的T細胞可誘導腫瘤消退[13]。在61%滑膜細胞肉瘤，55%黑色素瘤和80%骨髓瘤患者中觀察到客觀緩解。然而，目前尚不清楚識別腫瘤抗原的T細胞是否也能導致腫瘤消退。

在過去的幾年里，檢查點阻斷腫瘤免疫治療取得了重大進展。在接受細胞毒型T細胞抗原4（CTLA-4）、程序性死亡受體1（PD-1）或程序性死亡受體配體1（PDL-1）阻斷劑臨床試驗中，在部分患者中觀察到腫瘤消退[14]。目前，人們普遍接受的假設是，突變較多的腫瘤很可能產生更多的新表位，這些表位可以被腫瘤浸潤的T細胞識別。檢查點阻斷抗體在體內激活這些T細胞并誘導腫瘤消退。因此，高突變率的癌癥，如黑色素瘤和肺癌，對檢查點阻斷療法更敏感。這一假說的一個顯著例外是腎細胞癌，它易受檢查點阻斷療法的影響，但突變量較低。最近一項關于小鼠模型的研究為這一假說提供了一些證據。在抗PD-1和（或）抗-CTLA-4免疫治療模型中，從肉瘤細胞株d42m1-T3中鑒定出兩種主要的腫瘤抗原天冬氨酸連接糖基化8（Alg8）和層粘連蛋白α亞基4（Lama 4）（G1254V）。突變的Lama 4和Alg 8長肽疫苗可誘導腫瘤排斥反應，類似于檢查點阻斷免疫治療。此外，檢查點阻斷免疫治療增加了新抗原特異性CD8 T細胞的數量，增強了其活性[15]。提示新抗原和新抗原特異性T細胞與檢查點阻斷治療后腫瘤消退密切相關。

在人類，最近的研究已經建立了突變數量/新抗原與臨床結果之間的關系。在一項PD-1阻斷的臨床試驗中，比較有或沒有錯配修復缺陷的結直腸癌患者，無進展的長期存活與高體細胞突變有關，這種突變出現在錯配修復缺陷的腫瘤中[16]。其他利用生物信息學分析預測潛在的高親和力的新表位來計算新抗原數量。在兩項抗CTLA-4黑色素瘤免疫治療研究中，腫瘤抗原的數量與CTLA-4阻斷治療后的臨床療效顯著相關[17-18]。然而，目前尚不清楚在預測的T細胞表位中是否存在“四肽”信號可以預測抗CTLA-4免疫治療后的臨床結果[19-20]。與CTLA-4阻斷研究相似，在非小細胞肺癌患者PD-1阻斷免疫治療中，較高的新抗原負荷與臨床獲益和無進展生存相關[21]。這些研究表明，新抗原的數量與免疫檢查點抑制療法后的臨床獲益呈正相關。最后，混合腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）過繼轉移可誘導黑色素瘤患者腫瘤消退[22]。在最近的一項研究中，3例黑色素瘤患者的客觀腫瘤消退與能識別腫瘤的TILs過繼轉移有關[23]。在隨后的一項研究中發現，兩種TILs產物與兩例黑色素瘤患者的腫瘤完全消退有關，每一種TILs都能識別出一種獨特的腫瘤抗原[24]。綜上所述，這些相關研究表明，新抗原反應性T細胞可能是導致患者腫瘤消退的主要因素。

3 基于新抗原的個性化免疫治療

近年來，一些增強細胞毒性淋巴細胞（CTL）介導的抗腫瘤免疫應答的方法在腫瘤免疫治療中得到了廣泛的研究。針對腫瘤特異性腫瘤抗原和共同抗原的腫瘤肽疫苗可以激活或誘導腫瘤患者抗原特異性CTL。在多項臨床研究中，包括本小組報道的研究，已經證實共享抗原的免疫原性[25-27]。正如前所述，新抗原是由癌細胞的體細胞突變產生的免疫非自身肽，因此新抗原作為癌細胞特異性抗原引起了廣泛的關注[28]。

新抗原特異性T細胞已經顯示出有效的臨床結果[29-30]。最近，有兩項一期臨床試驗的結果被報道，該報道對個體化的新抗原疫苗治療黑色素瘤患者的方法進行評估[31-32]。兩項研究都發現疫苗治療誘導了新抗原特異性CD4+和CD8+T細胞的產生,并且揭示了新抗原疫苗的潛在益處。Ott等[32]發現，在疫苗接種后25個月內，6例患者中有4例無復發，2例復發性疾病患者經抗PD-1抗體治療后完全消退。Sahin等[33]指出，13名接種疫苗的患者中有8人表現出強烈的免疫反應，并在12～23個月內保持無復發狀態。其余5例轉移性疾病患者中有2例經歷了疫苗相關的客觀緩解。這些結果表明，腫瘤抗原疫苗可作為誘導腫瘤特異性T細胞的一種很有前途的治療方法。

此外，利用TCR工程T細胞的過繼免疫治療正在被廣泛研究[34]。在此方法中，腫瘤抗原特異性TCR的鑒定和TCR工程T細胞的輸注治療可以誘導非常有效的CTL介導的抗腫瘤免疫反應，尤其是對宿主免疫系統被廣泛抑制的晚期腫瘤。第一次使用TCR工程T細胞進行過繼性T細胞治療報道于2006年，Mart-1 TCR修飾的淋巴細胞成功地介導了腫瘤的消退[35]。人們對NY-ESO-1特異性TCR工程T細胞進行全面研究，在50%以上的滑膜細胞肉瘤、黑色素瘤和骨髓瘤患者中觀察到客觀緩解[36-37]。目前還沒有關于新抗原特異性TCR工程T細胞治療人類的數據。然而，臨床前的研究已經顯示出令人鼓舞的結果，即腫瘤抗原特異性TCR工程T細胞對大型實體腫瘤也是有效的[38-39]。

4 結論和展望

根據目前的研究，腫瘤抗原是腫瘤免疫治療的理想靶點。由于腫瘤中特異性表達新抗原，誘導耐受的可能性較小，幾乎不可能誘發正常的組織毒性。然而，降低這種高度個性化治療的成本仍然具有挑戰性，仍有許多懸而未決的問題未得到解答。例如我們如何將靶向腫瘤抗原應用于各種癌癥類型的免疫治療？每種腫瘤所發現的新抗原的平均數量是否與每種腫瘤類型的突變率有關？如果是的話，我們怎樣才能將免疫治療應用于低突變率的癌癥呢？不同癌癥類型的腫瘤微環境是否影響免疫治療的效果？T細胞的數量和適應度能否克服不同類型腫瘤的潛在苛刻的腫瘤微環境？這些問題將是未來研究的重點，基于新生抗原的腫瘤免疫治療將為腫瘤患者帶來更多希望。