病毒與腫瘤免疫的“中國夢(mèng)”——記中國科學(xué)院微生物研究所研究員孟頌東

本刊記者　閆冬雪

病毒與腫瘤免疫的“中國夢(mèng)”——記中國科學(xué)院微生物研究所研究員孟頌東

本刊記者閆冬雪

專家簡介：

孟頌東，中國科學(xué)院微生物研究所病原微生物與免疫學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員。2007年，入選中科院“百人計(jì)劃”。主持參與科技部“973計(jì)劃”“863計(jì)劃”和國家科技重大專項(xiàng)以及國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目與重點(diǎn)項(xiàng)目。先后在Lancet、Hepatology、PNAS、Clinical Cancer Research、International Journal of Cancer、European Journal of Immunology等發(fā)表論文30余篇。

“發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理，革命性地改變我們大家對(duì)免疫系統(tǒng)的理解”。2011年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)激活關(guān)鍵原理的科學(xué)家，評(píng)審委員會(huì)毫不吝嗇地給予了最高的評(píng)語。

近年，隨著腫瘤免疫學(xué)、分子生物學(xué)、生物工程技術(shù)的發(fā)展，如何從免疫和細(xì)胞這些癌癥發(fā)病的根本原因入手，調(diào)動(dòng)機(jī)體的防御機(jī)制，調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫力，增強(qiáng)抗癌能力，從而抑制腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)，延長癌癥患者的生存時(shí)間，已經(jīng)成為世界各國科學(xué)家治療癌癥的方向，這也是癌癥治療的根本出路。

2007年，為報(bào)效祖國，孟頌東學(xué)成歸來，入選中科院“百人計(jì)劃”，組建研究實(shí)驗(yàn)室，將研究目標(biāo)鎖定于熱休克蛋白在抗乙型肝炎病毒感染和腫瘤免疫中的調(diào)控機(jī)制以及相關(guān)治療性疫苗的研發(fā)。

多年來，在與病毒和腫瘤免疫打交道的過程中，他一直在為這個(gè)科研目標(biāo)而忙碌著，一旦孟頌東實(shí)現(xiàn)了自己的夢(mèng)想，乙肝病毒的魔爪不再伸向人類，著名演員朱莉切掉雙乳的悲劇將不再上演。

研發(fā)抗乙肝病毒靶向藥物

全世界有3.5億人感染慢性乙肝病毒（HBV），在我國感染人群約9300萬，乙肝病毒能引起急、慢性病毒性肝炎，與肝纖維化、肝癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，嚴(yán)重威脅人類的健康。病毒感染人體后，病毒與宿主之間的相互作用決定感染的結(jié)局和疾病轉(zhuǎn)歸。然而，迄今為止，病毒逃逸宿主防御及乙肝慢性化機(jī)制并不清楚。針對(duì)影響我國人民健康的重要病毒——HBV感染分子機(jī)制的科學(xué)問題，孟頌東回國后圍繞HBV與宿主因子之間的相互作用開展了近5年的基礎(chǔ)研究，為的是進(jìn)一步設(shè)計(jì)治療慢性乙肝靶向藥物。

孟頌東的科研主要聚焦在2個(gè)宿主因子：熱休克蛋白（HSP）gp96和microRNA對(duì)病毒復(fù)制、感染機(jī)制和T細(xì)胞應(yīng)答的調(diào)控。這些研究能為發(fā)現(xiàn)新型抗HBV、肝細(xì)胞癌（HCC）的藥物靶點(diǎn)和疫苗提供依據(jù)。

在“973”、國家自然基金等項(xiàng)目的資助下，孟頌東課題組首次證明了gp96與來源于HBV的多肽直接結(jié)合，發(fā)現(xiàn)gp96在HBV感染的肝細(xì)胞中結(jié)合MHCI類分子限制性抗原肽，并對(duì)其結(jié)合的分子區(qū)域進(jìn)行初步闡明，gp96蛋白N端是結(jié)合多肽的部位，為了解gp96激活T細(xì)胞的免疫機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

gp96與參與抗原呈遞的關(guān)鍵分子TAP、MHCI類分子直接相互作用，影響MHC-多肽復(fù)合物的形成，并將結(jié)合的抗原多肽呈遞給抗原呈遞細(xì)胞中MHC分子，激活特異性T細(xì)胞。同時(shí)gp96與TLR2/4相互作用，活化天然免疫，參與T細(xì)胞活化，利用TAT穿膜序列發(fā)現(xiàn)gp96進(jìn)入抗原呈遞細(xì)胞的效率直接影響其T細(xì)胞活化功能。上述研究揭示了重要病原通過抗原呈遞的免疫放大機(jī)制，從理論上證實(shí)gp96作為通用T細(xì)胞疫苗佐劑的可行性。

miR-122在肝臟中有特異性表達(dá)，在肝臟功能和病理中發(fā)揮重要作用。孟頌東課題組通過對(duì)miR-122、miR-146a等miRNAs在HBV感染中的作用進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)HBV所有RNA/mRNA含有miR-122結(jié)合序列，通過“海綿”吸附的方式隔離并顯著下調(diào)肝細(xì)胞中miR-122水平。miR-122的下調(diào)引發(fā)同樣含有miR-122結(jié)合序列的宿主靶基因的表達(dá)上調(diào)，包括cyclin G1、PBF（PTTG1 binding factor）、NT5C3等。cyclin G1表達(dá)上調(diào)通過p53-病毒增強(qiáng)子使病毒復(fù)制增強(qiáng)，PBF/PTTG1通路的活化打破肝癌細(xì)胞休眠、從而引發(fā)肝癌，而NT5C3作為干擾素活化基因（ISGs）與IFN-α抗病毒治療療效密切相關(guān)。

上述研究發(fā)現(xiàn)HBV RNA/mRNA與宿主mRNA之間由于含有共同的miRNA反應(yīng)（結(jié)合）序列而直接相互正向調(diào)控，揭示了病毒與宿主互作的新機(jī)制-競爭性病毒與宿主RNA（competitive viral and host RNAs, cvhRNAs）調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)HBV持續(xù)感染、HCC發(fā)生及抗病毒產(chǎn)生了重要影響。此項(xiàng)研究也先后在Lancet, PNAS, Hepatology, Journal of Virology, Journal of Immunology, Scientific Reports, Molecular Oncology, Clinical Cancer Research, International Journal of Cancer, Vaccine等雜志共發(fā)表S C I論文30多篇。研究成果被Nature Immunology、Annual Review of Immunology、Hepatitis Monthly、Trends in Molecular Medicine 、Expert Review of Vaccines等引用報(bào)導(dǎo)，獲得5項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)，孟頌東也因此被聘為microRNA雜志的副主編。

5年的基礎(chǔ)研究如今看來已是“也無風(fēng)雨也無晴”了，但與研發(fā)應(yīng)用相比較，基礎(chǔ)研究相對(duì)枯燥乏味，耗時(shí)長，不能很快看到研發(fā)效果，然而孟頌東卻能夠耐得住寂寞，5年來堅(jiān)持埋頭做實(shí)驗(yàn)。如果基礎(chǔ)科研有成果，將會(huì)為研發(fā)應(yīng)用鋪平道路，受益匪淺，孟頌東5年來的基礎(chǔ)研究成果為進(jìn)一步了解HBV病毒的持續(xù)感染機(jī)制和肝癌發(fā)生途徑提供了新的依據(jù)和闡釋，同時(shí)也為miR-122作為治療慢性乙肝的潛在新一代藥物的可行性奠定了基礎(chǔ)。

使腫瘤疫苗成為可能

研究數(shù)據(jù)表明，由于人類壽命延長、生活方式改變（如飲食、運(yùn)動(dòng)、抽煙等）、工作和生活壓力、慢性感染以及環(huán)境污染等復(fù)雜因素，我國和國際上腫瘤的發(fā)病率均逐年上升，一旦被病毒感染并慢性化則很難根治，因?yàn)闄C(jī)體很容易清除最初侵入的少量病毒，而一旦病毒成功感染并大量復(fù)制則會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞耗竭和免疫耐受。同樣對(duì)于腫瘤患者來說，一旦通過影像學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)臨床可見的腫瘤時(shí)，多數(shù)患者體內(nèi)已經(jīng)存在天文數(shù)字的腫瘤細(xì)胞并可能已經(jīng)擴(kuò)散，免疫功能受損的T細(xì)胞已經(jīng)很難清除這些數(shù)量巨大且惡性程度高的腫瘤細(xì)胞，這也是目前腫瘤免疫治療只有中等療效的根本原因。

疫苗接種已經(jīng)使人類成功有效地預(yù)防了多種傳染病，那么腫瘤是否可通過疫苗接種預(yù)防呢？孟頌東認(rèn)為應(yīng)對(duì)腫瘤可以借鑒應(yīng)對(duì)傳染病的成功經(jīng)驗(yàn)，研究可用于健康人群的腫瘤預(yù)防性疫苗，活化腫瘤特異性T細(xì)胞和記憶性T細(xì)胞，在腫瘤發(fā)生初期體內(nèi)只存在少量異常變異的細(xì)胞時(shí)通過免疫功能健全的T細(xì)胞免疫監(jiān)控加以清除，從而降低腫瘤的發(fā)生率，尤其是對(duì)于高危人群（如乙肝感染的肝癌高發(fā)人群，45歲以上的婦女乳腺癌高發(fā)人群，以及基因變異導(dǎo)致的家族性癌癥高發(fā)人群等）。

孟頌東實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，來源于胎盤的熱休克蛋白gp96攜帶多種胚胎抗原，而這些胚胎抗原與腫瘤抗原有驚人的相似性，用從小鼠和大鼠胎盤中純化的gp96抗原復(fù)合物免疫小鼠和大鼠后可激活腫瘤特異性T細(xì)胞和記憶性T細(xì)胞，并有效預(yù)防乳腺癌、肝癌的發(fā)生，而從人胎盤中純化的gp96同樣攜帶多種T細(xì)胞表位抗原，包括HER2和MUC1等典型的腫瘤抗原。孟頌東研究表明，HER2、MUC1、uPAR等基因的活化和表達(dá)直接促進(jìn)處于靜息期的休眠腫瘤細(xì)胞脫離休眠進(jìn)入活躍的分裂期從而生長成為致命的腫瘤，提示胎盤gp96可作為新型廣譜的腫瘤預(yù)防性疫苗。

臨床試驗(yàn)已經(jīng)證明，來源于腫瘤患者腫瘤組織的gp96具有良好的抗腫瘤免疫活性，孟頌東實(shí)驗(yàn)室與醫(yī)科院腫瘤醫(yī)院和中國人民解放軍總醫(yī)院合作開展gp96自體免疫治療乙肝引起的肝癌、胃癌，臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)患者接受自體gp96免疫后腫瘤特異性T細(xì)胞水平增加2～8倍之間，初步試驗(yàn)結(jié)果提示能防止腫瘤復(fù)發(fā)，總后衛(wèi)生部已經(jīng)批準(zhǔn)了該項(xiàng)技術(shù)在解放軍總醫(yī)院的臨床應(yīng)用。