腦腫瘤免疫治療及轉化研究進展

劉芃昊 王裕 馬文斌

腦腫瘤是嚴重影響患者生存時間和生活質量且極難治療的一類中樞神經系統疾病，其免疫治療是方興未艾的一門學科。美國杜克大學醫學中心神經外科主任、腦腫瘤學專家John H.Sampson教授團隊領銜國際知名腦腫瘤學及免疫學專家編寫了Translational Immunotherapy of Brain Tumors，并 于2017年初由 Elsevier出版集團發行［1］；隨后由馬文斌教授和楊學軍教授組織國內眾多神經腫瘤學專家對該書進行編譯——《腦腫瘤免疫治療及轉化研究》，并于2019年由人民衛生出版社發行［2］。該書深入淺出，從腦腫瘤免疫學特征起始，詳細講解腦腫瘤發生發展過程中與免疫系統的相互作用機制，重點突出腦腫瘤在免疫學層面包括組成、遷移、屏障、提呈等結構和功能的獨特性，這些獨特性既對傳統治療方案造成阻礙，又極大地推動腦腫瘤免疫治療的發展；繼之是截至2017年的腦腫瘤免疫治療進展，包括臨床前研究和臨床試驗，具體介紹該領域的老藥和新藥發展。腦腫瘤免疫治療的學術突破日新月異，但該書中大部分研究當時尚處于早期階段，結果存在極大的不確定性和不可預知性。本文縱觀近兩年腦腫瘤免疫治療研究進展，立足現今視角再次審視該書，追蹤重點研究結果的同時，預測和指引腦腫瘤免疫治療領域的研究趨勢。

一、腦腫瘤免疫治療的原理

《腦腫瘤免疫治療及轉化研究》開篇從腦腫瘤基礎免疫學特性著手，探討腦腫瘤免疫治療時代開啟的背景。在現今個體化治療和精準治療的大背景下，面對標準治療（最大范圍手術切除輔助放化療）的非選擇性殺傷，以及分子生物學和遺傳學領域的發展，學者們開始更多關注中樞神經系統的特殊性，尤其是中樞性免疫結構的特殊性。中樞免疫系統的特異性主要歸因于血?腦屏障、淋巴系統和抗原提呈等過程。長久以來，腫瘤的形成一直以機體呈免疫抑制狀態為主要原因，既體現在全身淋巴細胞數目和功能降低，也反映在局部組織腫瘤細胞通過調節信號傳導與轉錄激活因子3（STAT3）和吲哚胺?2，3?雙加氧酶 1（IDO1）等信號轉導通路而影響免疫細胞的分布，促成腫瘤微環境（TME）的重塑。該書重點關注免疫抑制中IDO1通路、調節性T細胞（Treg）和骨髓來源抑制細胞（MDSC）的作用，嘗試通過靶向上述通路以激發機體對腦腫瘤的免疫活性并殺傷腫瘤細胞。

Treg細胞的主要靶點包括CD25和FoxP3，其中，CD25在人體內呈廣泛表達，因此FoxP3成為Treg細胞的首選靶點：（1）FoxP3 mRNA轉染樹突狀細胞（DC）。（2）合成多肽P60抑制FoxP3進入胞核。（3）抑制細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（CTLA?4）的表達。臨床前研究已顯示出抗CTLA?4單克隆抗體的顯著優勢，采用人源CD25單克隆抗體達利珠單抗（daclizumab）聯合表皮生長因子受體變異體Ⅲ（EGFRvⅢ）肽疫苗和替莫唑胺（TMZ）治療膠質母細胞瘤，可顯著減少Treg細胞數目，增強由疫苗誘導的體液免疫反應［3］，但尚未在臨床試驗中證實這一療效。除靶向Treg細胞外，其他具有減少Treg細胞數目的治療方法亦對腦腫瘤患者的預后有明顯影響［4］。DiDomenico等［5］對新發膠質母細胞瘤患者外周血淋巴細胞數目的變化進行觀察，發現細胞程序性死亡蛋白配體1（PDL1）可以維持并促進Treg細胞的增殖，而PDL1抑制劑則可以抑制Treg細胞的增殖，此與患者生存期密切相關，提示聯合細胞程序性死亡蛋白1（PD1）/PDL1抑制劑靶向調節Treg細胞治療腦腫瘤具有潛在的臨床價值。

IDO是膠質瘤免疫治療領域的另一重要靶點，主要參與腫瘤發生發展過程中的色氨酸代謝途徑，并以下游代謝產物形式調節免疫系統。IDO除自身對腫瘤發展、運動、存活和抗腫瘤T細胞應答反應外，還可募集Treg細胞使其聚集于腦腫瘤部位，并構建免疫抑制的腫瘤微環境，其表達變化與Treg細胞豐度顯著相關［6?7］。1?MT 是抑制 IDO 活性的化學抑制劑，臨床前研究顯示，單純L?1?MT治療膠質母細胞瘤雖效果低微，但可有效增敏腫瘤細胞的放化療效果［8］。靶向色氨酸代謝途徑包括IDO1、IDO2和色氨酸?2，3?雙加氧酶（TDO），相關臨床試驗層出不窮，包括正在招募的聯合IDO抑制劑Indoximod和替莫唑胺治療兒童膠質瘤的Ⅰ期臨床試驗（試驗編號：NCT02502708），及聯合 Indoximod、替莫唑胺和貝伐單抗治療成人原發性惡性腦腫瘤的Ⅰ期/Ⅱ期臨床試驗（試驗編號：NCT02052648），目前后者業已完成，但尚無臨床結果報道。盡管近期公布的ECHO?301Ⅲ期臨床試驗（試驗編號：NCT02752074）結果顯示，免疫檢查點抑制劑聯合IDO抑制劑并不能改善轉移性黑色素瘤的免疫治療效果［9］，但隨著2019年Science發表的有關代謝檢查點抑制劑JHU083的結果［10］，今后將會有更多的目光聚焦于腫瘤代謝和免疫途徑，IDO無疑是其中最具潛力的靶點之一。

未成熟的髓系細胞可由腫瘤產生的趨化因子活化并招募，在原位形成骨髓來源抑制細胞，通過活化、增殖、遷移、擴增等過程參與腫瘤免疫抑制微環境的構建，抑制T細胞活性，影響對腫瘤細胞的殺傷。靶向藥物阻斷骨髓來源抑制細胞的功效主要作用于招募、分化、作用3個環節，此類藥物已在臨床前研究中表現出相應療效［11］。近期對骨髓來源抑制細胞的免疫抑制機制進行深入探索，發現其參與調控PDL1表達和調節性B細胞（Breg）通路等，并揭示其在肺癌腦轉移、膠質瘤發生發展中的促進作用［12?13］。然而臨床研究進展相對緩慢，尚無特異性骨髓來源抑制細胞靶向藥物的臨床試驗，更多集中于探索傳統化療藥物在腦腫瘤治療方面與骨髓來源抑制細胞相關的免疫調節作用。近期報道的一項0期/Ⅰ期臨床試驗（試驗編號：NCT02669173）共納入11例復發膠質母細胞瘤患者，采取手術切除聯合卡培他濱和貝伐單抗節律化療，結果顯示，患者外周骨髓來源抑制細胞數目顯著減少，腫瘤細胞毒性免疫細胞浸潤性明顯增加［14?15］。

隨著測序技術的日益成熟，腦腫瘤測序研究發現諸多具有治療潛力的突變位點，尤其是膠質瘤研究領域中的IDH1、EGFR和H3基因，已經大量研究證實與膠質瘤發生發展緊密相關，因此可以作為免疫治療的有效靶點。靶向設計的疫苗其療效已經臨床前研究所證實，相關臨床試驗也在進行中，盡管研究結果不盡如預期，但并不妨礙其占據熱點研究地位，本文擬進行詳細闡述。

二、腦腫瘤免疫治療研究方法

《腦腫瘤免疫治療及轉化研究》從腦腫瘤動物模型構建、影像學反應評價、試驗設計三方面進行闡釋，并集中列舉部分設計完善且探索深入的免疫治療臨床試驗。動物模型的構建是臨床前研究的基礎，選擇適宜的模型也是生物系統試驗成功的基石。既往的腦腫瘤模型大多采用免疫缺陷動物原位或異位注射腫瘤細胞的方式構建模型，但是免疫治療研究由于缺乏免疫系統的參與不能完全模擬人體腫瘤情況。該書詳細介紹了經自發與實驗誘導、同基因移植、基因工程、異種移植、人源化模型等方式獲得的具有免疫活性的動物模型，有助于研制治療藥物、篩選治療靶點、調控特定基因或細胞條件、發掘免疫學生物標志物等臨床前研究。

影像學是最便于開展腦腫瘤臨床研究的無創性檢查方法，隨著臨床試驗規模的擴大和深入，建立統一評價標準的需求也越發迫切，在目前公布的WHO標準、實體瘤療效評價標準（RECIST）、Macdonald標準等主流標準中，均以腫瘤強化灶體積變化百分比作為治療效果的反應參數。然而，在免疫治療和靶向抗血管治療過程中均可出現假性進展和假性反應現象，傳統評價標準無法獲得客觀療效，因此及時制定神經腫瘤反應評價（RANO）標準、免疫相關反應標準（irRC）和神經腫瘤免疫治療反應評價（iRANO）標準，以指導臨床研究的療效評價。與RANO標準和irRC標準相比，iRANO標準重新定義了“疾病進展標準”、“進展期時間窗”和“治療時間”［16］，隨著影像學檢查技術的進展，可進一步量化腦腫瘤影像學的表現，如PWI、DWI、MRS和PET等方法，從而構建不同的中樞神經系統疾病模型，且廣泛應用于占位性病變性質和種類的鑒別、腫瘤進展與假性進展的辨別、血?腦屏障通透性的評價、腫瘤分級分型預測，以及療效和預后預測等［17?19］。我們課題組最近采用18F?脫氧葡萄糖（18F?FDG）PET量化方式對中樞神經系統淋巴瘤與膠質母細胞瘤進行鑒別，納入77例患者（淋巴瘤24例、膠質母細胞瘤53例）通過標準化攝取值（SUV）圖共提取107個影像組學標志（特征值），95個特征值在兩組患者中差異均有顯著性，其中31個（31/95）特征值的鑒別效果明顯優于傳統SUVmax值［20］。影像學是評價腦腫瘤免疫治療的有力且必要的工具，影像學分析方法的革新可以帶動臨床研究的進展，隨著經驗和數據的累積，影像學評價標準將更加詳細和完善。

三、腦腫瘤免疫治療臨床研究進展

基于上述研究方法，腦腫瘤領域涌現出大量針對免疫治療的重要研究，其中熱點仍屬免疫檢查點抑制劑，主要包括CTLA?4抑制劑Ipilimumab，以及PD1抑制劑Nivolumab和Pembrolizumab等，此類藥物目前已廣泛用于中樞神經系統以外的腫瘤，尤其在腎細胞癌、黑色素瘤、非小細胞肺癌中顯示出顯著療效。鑒于中樞神經系統在免疫應答反應中的特殊性，上述藥物尚未獲得用于腦腫瘤治療的臨床批準，從而使更多的研究人員投入其中。早期臨床研究如CheckMate?143試驗（Ⅲ期）在復發膠質母細胞瘤病例中比較了Nivolumab與貝伐單抗的療效，CheckMate?498試驗（Ⅲ期）在非MGMT啟動子區甲基化的新發膠質母細胞瘤病例中比較了Nivolumab聯合放射治療與標準治療（最大范圍手術切除輔助放化療）的效果，但結果均不及預期［21］。Nivolumab聯合放射治療和替莫唑胺治療MGMT啟動子區甲基化膠質母細胞瘤的CheckMate?548試驗（試驗編號：NCT02667587）目前正在進行中。就腫瘤性質而言，膠質母細胞瘤具有異質性，腫瘤負荷較低，且腫瘤微環境存在免疫抑制效應，尤其是T細胞功能障礙，導致腫瘤細胞對藥物不敏感；從藥物作用而言，其傳遞和起效受到中樞神經系統的極大限制［22］。晚近一項臨床試驗顯示，相較于常規術后輔助Pembrolizumab，術前即施以Pembrolizumab治療可明顯增強腫瘤微環境中的T細胞反應，延長復發膠質母細胞瘤患者的平均生存期（417天對228.5天），其研究結果尚待進一步擴大樣本量加以驗證［23］。目前，新藥的研發進展較為緩慢，難以短期內獲得突破，臨床研究的重心一方面仍致力于探索聯合治療方案，另一方面總結前期臨床試驗失敗經驗并細化亞組分析，以探尋藥物療效的預測因子［21?22］。

腫瘤疫苗是免疫靶向治療的廣義含義，其核心在于靶點的發現和選擇。膠質瘤最常見的基因突變是IDH1突變，不僅對腫瘤分型和預后分析具有重要意義，亦可作為免疫治療靶點，針對其設計的多肽疫苗在臨床前試驗中即已顯示出腫瘤抑制作用和免疫激活反應［24?25］，但在 NOA?16 試驗（試驗編號：NCT02454634）、RESIST試 驗（試 驗 編 號 ：NCT02193347）和AMPLIFY?NEOVAC試驗（試驗編號：NCT03893903）這3項Ⅰ期臨床試驗中尚無結果報道。但是鑒于IDH1突變在膠質瘤中表達的普遍性和一致性，其作為免疫治療靶點仍具有極大的優勢。目前對EGFRvⅢ疫苗的臨床研究也較為深入，針對其設計的14肽疫苗PEPvⅢ?KLH（Rindopepimut）的Ⅰ期試驗（VICTORI）和Ⅱ期試驗（ACTIVATE、ACTⅡ、ACTⅢ）均表現出令人鼓舞的結果，可以顯著延長患者的總生存期（OS）和無進展生存期（PFS）［26?27］。在隨后的Ⅱ期試驗中，聯合應用Rindopepimut和貝伐單抗治療非手術復發膠質母細胞瘤患者同樣獲得了喜人的結果［28?29］。但是，Ⅲ期試驗（ACTⅣ）針對新發膠質瘤患者，對照組皮下注射鑰孔血藍蛋白100 μ g/月，試驗組皮下注射Rindopepimut 500 μg/月和粒細胞?巨噬細胞集落刺激因子（GM?CSF）150 μg/月，結果顯示，對照組患者總生存期反而優于試驗組，導致該項試驗終止［30］。值得注意的是，該項試驗前期研究的樣本量受限，并不能完全代表大樣本量研究的結果，同時也強調樣本選擇中隨機的重要性；此外，與歷史數據比較時需格外謹慎，同樣的標準治療方案可能受到儀器、術者和醫院等多方面因素的影響，這些經驗均是我們在后續的試驗設計中需特別考慮的因素。

樹突狀細胞疫苗也是一種新興的腫瘤疫苗模式，既往10年發展迅速，已應用于包括轉移性黑色素瘤、肝細胞癌、肺癌、乳腺癌等腫瘤，2010年被美國食品與藥品管理局（FDA）批準用于進展期前列腺癌的治療，對于膠質母細胞瘤患者主要用于改善免疫抑制微環境。2018年，J Transl Med報道在新發膠質母細胞瘤患者中應用自體樹突狀細胞疫苗（DCVax?L）聯合替莫唑胺的Ⅲ期臨床試驗結果，由于交叉研究設計，近90%的患者接受DCVax?L治療，術后平均總生存期為23.1個月，其中近2/3的患者總生存期＞30個月，具有良好的有效性、安全性和可行性［31］。ICT?107是針對腫瘤異質性而設計的，是一類靶向6個膠質母細胞瘤特異性靶點的自體樹突狀細胞疫苗，其Ⅰ期臨床試驗顯示出較好的耐受性，部分患者免疫水平和生存優勢顯著提高［32］；近期公布的Ⅱ期臨床試驗結果顯示，ICT?107可以顯著延長新發膠質母細胞瘤患者的無進展生存期，提高其生活質量，增強免疫應答，與此同時，對亞組病例的分析發現，ICT?107可以顯著延長人類白細胞抗原A1（HLA?A1）陽性伴MGMT啟動子區甲基化患者的總生存期［33］。

其他免疫治療研究相對局限，目前受關注較多的有嵌合抗原受體T細胞（CAR?T）和病毒療法等。CAR?T細胞療法在血液系統腫瘤中已取得重大成就，但對實體腫瘤仍有待突破性進展。常用的3個靶點包括IL?13Rα2、EGFRvⅢ和人表皮生長因子受體2（HER2），均為膠質母細胞瘤特異性分子，從而降低對外周正常組織的炎性不良反應［34］。腦脊液CAR?T細胞的大量募集是其在腦腫瘤治療中發揮作用的前提，早期臨床研究業已證實CAR?T細胞療法的安全性［35］，但其臨床有效性目前僅有少量病例報告［35?37］。CAR?T 細胞療法臨床試驗結果不理想的原因可能包括以下幾點：（1）腫瘤異質性導致單一免疫靶向治療無法根本性殺傷腫瘤細胞，僅起到篩選進化作用，導致治療后復發的腦腫瘤該靶點表達量降低、免疫治療效果減弱。（2）藥物不良反應較明顯，存在脫靶效應，早期有肺水腫甚至死亡的病例報告。（3）腫瘤自身發展過程中靶點的表達程度非恒定，可增加腫瘤免疫逃逸的風險。（4）CAR?T細胞在體內的維持作用較弱，難以起到持續穩定的效果。（5）CAR?T細胞療法可導致腫瘤微環境中其他免疫抑制通路代償激活，如Treg細胞、IDO、PDL1通路等［37?39］。總之，CAR?T 細胞療法在腦腫瘤治療方面尚不成熟，尚需克服諸多發展障礙，同時需獲得更大樣本量的數據支持，未來研究方向有望與免疫檢查點抑制劑等其他免疫治療聯合應用［34，37］。病毒療法主要分為兩種模式，一種是利用其直接殺傷作用，稱為溶瘤病毒（OVs），另一種是作為載體攜帶腫瘤自殺基因致細胞毒性反應［40］。近年研究熱點主要集中于病毒療法的免疫效應和免疫聯合治療上，病毒自身導致的抗病毒反應、腫瘤裂解釋放的腫瘤抗原效應、病毒感染腫瘤細胞產生的免疫調節作用、病毒轉入的基因編輯修飾等均是腫瘤免疫治療的有效途徑［41］。目前研究最多的溶瘤病毒主要是單純皰疹病毒（代表藥物：G207、G47Δ）、腺病毒（代表藥物：DNX?2401）和脊髓灰質炎病毒（代表藥物：PVS?RIPO）［41?43］，臨床前研究已揭示其除直接溶瘤和誘導自噬能力外的免疫促進效應［43?45］。研究顯示，溶瘤病毒聯合其他免疫治療（如G47Δ?mIL?12、抗CTLA?4和PD1抗體）可以通過提高效應性T細胞/Treg細胞比例以抑制膠質瘤的生長［46?47］。此外，對病毒載體中的逆轉錄病毒（代表藥物：Toca 511）和腺病毒（代表藥物：Sitimagene ceradenovec）的研究亦相對深入，尤其腺病毒在免疫治療方面具有卓越表現。Toca 511可以轉化Toca FC前體藥物為腫瘤細胞毒性藥物，在動物模型中具有誘導免疫反應的作用，但在臨床試驗中免疫效果不顯著［48］。在基因介導細胞毒性免疫治療（GMCI）模式中，腺病毒合并抗腫瘤前體藥物可以通過干擾素基因刺激蛋白（STING）通路，產生免疫刺激因子，引起并激活超抗原介導的T細胞激活［49］。Speranza研究團隊嘗試聯合抗PD1抗體與GMCI方案治療膠質母細胞瘤小鼠，結果顯示，T細胞浸潤增加且治療組小鼠具有顯著生存優勢［49］。另一項正在招募的針對新發高級別膠質瘤的臨床試驗（試驗編號：NCT03576612）嘗試比較GMCI方案聯合Nivolumab與標準治療（最大范圍手術切除輔助放化療）的效果，其結果值得期待。目前腦腫瘤病毒療法仍停留在早期臨床試驗階段，但其免疫誘導反應和聯合免疫治療的能力無疑是未來研究的主要方向之一。

四、腦腫瘤免疫治療探索和展望

《腦腫瘤免疫治療及轉化研究》還介紹了試驗性免疫治療的初期探索。首先是現有特異性靶點的合理選擇，特異性多肽疫苗是以抗原肽為基礎，技術核心是靶點的選擇，如前文介紹的IDH1和EGFRvⅢ疫苗均是具有極大發展前景的研究方向。然而，由于腦腫瘤的內在異質性和腫瘤微環境的免疫抑制性，現有治療方案更側重于混合靶點方案，以增加靶點的親和力和疫苗免疫原性。其次是發掘免疫檢查點抑制劑的應用空間，絕大部分在于聯合免疫治療，單一通路的免疫抑制劑可能造成其他代償性免疫通路的激活，而聯合多靶點免疫治療則能在一定程度上解決該問題，目前已經在膠質瘤動物模型中驗證了其潛在的有效性［50?51］，更多相關臨床研究正在進行中（試驗編號：NCT02658981，NCT02817633）。除前兩者外，未來的治療探索也依然包括新靶點的探尋，例如靶向Treg細胞的新靶點、T細胞免疫球蛋白黏蛋白分子（TIM）、淋巴細胞活化基因（LAG）等［52］。盡管免疫檢查點抑制劑在中樞神經系統以外腫瘤中的地位不可撼動，但在腦腫瘤的治療中仍有一段很長的路要走。其他試驗性治療方法如免疫毒素療法、過繼細胞療法等仍有待臨床試驗進一步探索。

五、總結

腦腫瘤對患者生存和生活的打擊是不可估量的，任何治療的突破均令人振奮，免疫治療無疑是帶給我們最多驚喜和有希望的方向。《腦腫瘤免疫治療及轉化研究》從腦腫瘤免疫特征和研究方法撰起，到臨床前研究和臨床試驗進展，最后落筆于未來腦腫瘤免疫治療的探索，標志著腦腫瘤免疫治療領域的開端，也描繪了腦腫瘤免疫治療的藍圖，隨著中文版的問世更是將之引入中國腦腫瘤學術界，吸引更多有志之士投入其中。然而，該書所述的大部分研究尚處于初期階段，諸多治療方案齊頭并進、切實能夠在大樣本臨床試驗中脫穎而出的仍是未知數。目前Ⅲ期臨床試驗（CheckMate?143、CheckMate?498、ECHO?301、ACTⅣ等）結果均不及預期，不免讓我們對免疫治療的預期有一絲動搖，但另一方面也說明腦腫瘤研究的困難和價值。因此，需要更多研究人員在總結前人成功或失敗經驗的基礎上，設計更加完善的臨床試驗，在擴大樣本量的同時更加細化數據分析，在探尋新靶點和免疫調控通路、重構和改善腫瘤免疫抑制微環境、多靶點和聯合免疫治療等方向繼續開展研究。

利益沖突無