病毒與腫瘤免疫的“中國夢”——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”——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)院重點實驗室研究員。2007年，入選中科院“百人計劃”。主持參與科技部“973計劃”“863計劃”和國家科技重大專項以及國家自然科學(xué)基金委面上項目與重點項目。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免疫系統(tǒng)的理解”。2011年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給了發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)激活關(guān)鍵原理的科學(xué)家，評審委員會毫不吝嗇地給予了最高的評語。

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，如何從免疫和細胞這些癌癥發(fā)病的根本原因入手，調(diào)動機體的防御機制，調(diào)節(jié)機體的免疫力，增強抗癌能力，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，為報效祖國，孟頌東學(xué)成歸來，入選中科院“百人計劃”，組建研究實驗室，將研究目標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，他一直在為這個科研目標而忙碌著，一旦孟頌東實現(xiàn)了自己的夢想，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制并不清楚。針對影響我國人民健康的重要病毒——HBV感染分子機制的科學(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，為的是進一步設(shè)計治療慢性乙肝靶向藥物。

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

在“973”、國家自然基金等項目的資助下，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感染的肝細胞中結(jié)合MHCI類分子限制性抗原肽，并對其結(jié)合的分子區(qū)域進行初步闡明，gp96蛋白N端是結(jié)合多肽的部位，為了解gp96激活T細胞的免疫機制奠定了基礎(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胞中MHC分子，激活特異性T細胞。同時gp96與TLR2/4相互作用，活化天然免疫，參與T細胞活化，利用TAT穿膜序列發(fā)現(xiàn)gp96進入抗原呈遞細胞的效率直接影響其T細胞活化功能。上述研究揭示了重要病原通過抗原呈遞的免疫放大機制，從理論上證實gp96作為通用T細胞疫苗佐劑的可行性。

miR-122在肝臟中有特異性表達，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miR-122、miR-146a等miRNAs在HBV感染中的作用進行系統(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上調(diào)，包括cyclin G1、PBF（PTTG1 binding factor）、NT5C3等。cyclin G1表達上調(diào)通過p53-病毒增強子使病毒復(fù)制增強，PBF/PTTG1通路的活化打破肝癌細胞休眠、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制-競爭性病毒與宿主RNA（competitive viral and host RNAs, cvhRNAs）調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對HBV持續(xù)感染、HCC發(fā)生及抗病毒產(chǎn)生了重要影響。此項研究也先后在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等引用報導(dǎo)，獲得5項國家發(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)研究相對枯燥乏味，耗時長，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年來堅持埋頭做實驗。如果基礎(chǔ)科研有成果，將會為研發(fā)應(yīng)用鋪平道路，受益匪淺，孟頌東5年來的基礎(chǔ)研究成果為進一步了解HBV病毒的持續(xù)感染機制和肝癌發(fā)生途徑提供了新的依據(jù)和闡釋，同時也為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、運動、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，因為機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)制則會導(dǎo)致T細胞耗竭和免疫耐受。同樣對于腫瘤患者來說，一旦通過影像學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)臨床可見的腫瘤時，多數(shù)患者體內(nèi)已經(jīng)存在天文數(shù)字的腫瘤細胞并可能已經(jīng)擴散，免疫功能受損的T細胞已經(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？孟頌東認為應(yīng)對腫瘤可以借鑒應(yīng)對傳染病的成功經(jīng)驗，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細胞和記憶性T細胞，在腫瘤發(fā)生初期體內(nèi)只存在少量異常變異的細胞時通過免疫功能健全的T細胞免疫監(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）。

孟頌東實驗室研究發(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細胞和記憶性T細胞，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直接促進處于靜息期的休眠腫瘤細胞脫離休眠進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，孟頌東實驗室與醫(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，臨床試驗發(fā)現(xiàn)患者接受自體gp96免疫后腫瘤特異性T細胞水平增加2～8倍之間，初步試驗結(jié)果提示能防止腫瘤復(fù)發(fā)，總后衛(wèi)生部已經(jīng)批準了該項技術(shù)在解放軍總醫(yī)院的臨床應(yīng)用。