腫瘤多肽疫苗研究進展

萬巖巖，鐘靜靜，高寧寧，劉 宇，黃馨萍，劉 兵，王竹林，靳廣毅，刁昱文

（深圳大學(xué)腫瘤研究中心合成生物學(xué)工程實驗室，廣東深圳 518060）

過去30年的研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)不僅影響著腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，還決定著腫瘤病灶對治療的應(yīng)答情況。基于此點，人們掀起了腫瘤疫苗藥物的研發(fā)熱潮。但隨著認(rèn)識到腫瘤疫苗必須作為治療性而非預(yù)防性藥物才能發(fā)揮作用，以及癌變細(xì)胞通常難以激活強有效的免疫過程等問題的存在時，此類疫苗的研發(fā)步伐緩慢下來。然而研究人員對該方面的努力從未停歇，更多的試驗表明，以細(xì)胞、DNA或純化物為基礎(chǔ)的各種抗癌疫苗均能一定程度地克服多數(shù)癌細(xì)胞的弱免疫原性和高免疫抑制性，且能激活具有治療作用的相應(yīng)免疫應(yīng)答［1］。研究者將腫瘤多肽疫苗聯(lián)合多種類型的免疫佐劑（包括多種免疫激活細(xì)胞因子、Toll樣受體激動劑和免疫檢查點抑制劑等）共同使用取得了富有前景的成果［2］。論文將對腫瘤多肽疫苗研究歷程，有關(guān)機制和最新臨床研究進展進行綜述。

從現(xiàn)代免疫學(xué)之父Edward Anthony Jenner對天花疫苗的研究到Ehrlich and Coley假說（與感染性疾病類似的癌癥或許可以用活化免疫法進行治療），再到澳大利亞病毒學(xué)家Sir Frank Macfarlane Burnet［3］在1949年首次提出的“自我／非我”理論，都說明疾病和免疫系統(tǒng)的關(guān)系密不可分。打破機體對腫瘤的免疫應(yīng)答的平衡，促進T細(xì)胞對腫瘤的識別殺傷能力，在激活細(xì)胞免疫的同時，增強體液免疫，這將是腫瘤免疫治療的最佳途徑之一。

黑色素瘤相關(guān)抗原（MAGE）-A1的MZ2-E蛋白是腫瘤相關(guān)抗原（TAA）家族發(fā)現(xiàn)的“起始者”，伴隨TAA特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）的增殖，此類抗原在某些情況下能夠激發(fā)腫瘤特異性免疫反應(yīng)。但由于種種原因，TAA定向免疫反應(yīng)絕大多數(shù)無法介導(dǎo)強的抗腫瘤效應(yīng)［4］。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的TAA分為4類：外源非我型TAA、獨特變異型TAA、異質(zhì)型TAA和共有型TAA。

腫瘤特異性抗原、腫瘤相關(guān)抗原、癌基因或抑癌基因突變蛋白多肽組成的疫苗目前歸類為腫瘤多肽疫苗。研究人員通過使患者接種腫瘤多肽疫苗，來激發(fā)患者自身對腫瘤細(xì)胞的特異性免疫應(yīng)答，以期達(dá)到清除腫瘤而不殺傷周圍正常細(xì)胞的治療目標(biāo)。腫瘤多肽疫苗還可以誘發(fā)免疫記憶細(xì)胞，產(chǎn)生長期的免疫效應(yīng)，防止腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。此類疫苗因其特異性高、結(jié)構(gòu)簡單、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于制備、無潛在致癌性等優(yōu)點，還可以通過修飾來提高多肽的免疫原性，所以受到愈來愈多的關(guān)注［5］。目前人們已經(jīng)對幾種藥物誘導(dǎo)腫瘤特異性免疫反應(yīng)的有效性進行了評估，這些藥物包括重組TAA、TAA編碼載體、DC制劑、重組全蛋白或腫瘤細(xì)胞純化制劑。已被FDA批準(zhǔn)為預(yù)防性抗腫瘤多肽疫苗藥物有Cervarix?和 Gardasil?，但目前已商品化的治療性抗腫瘤多肽疫苗是sipuleucel-T（也稱為 Provenge?）。以非小細(xì)胞肺癌為例，目前進入臨床的針對非小細(xì)胞肺癌的腫瘤多肽疫苗主要有 MUC1、KOC1、URLC10、VEGFR1／2、hTERT、CTAs和 RAS等。

多肽疫苗臨床治療一些惡性腫瘤雖已取得一定效果，但仍存在免疫系統(tǒng)中主要組織相容性復(fù)合體的限制性、弱的免疫原性、免疫耐受性及免疫應(yīng)答與臨床療效不盡一致等問題，因此篩選和開發(fā)高效的腫瘤治療性多肽疫苗還需要更深入的研究。同時，多肽疫苗與20世紀(jì)用于抗感染的大批疫苗制劑之間存在著明顯差異。與抗感染的預(yù)防性疫苗相比，抗腫瘤多肽疫苗的發(fā)展面臨著諸多障礙，如腫瘤細(xì)胞的抗原性，腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)的免疫抑制性及抗腫瘤多肽疫苗用以非預(yù)防性而是治療性為目的的這些特點，都嚴(yán)重限制著高效治療性抗腫瘤多肽疫苗的研發(fā)。

1 抗腫瘤多肽疫苗的免疫機制

結(jié)合近年來抗腫瘤多肽疫苗作用于腫瘤模型的研究報道，多肽疫苗是通過激活患者自身的免疫系統(tǒng)，利用腫瘤抗原肽誘導(dǎo)機體產(chǎn)生相應(yīng)的體液免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)，增強機體的抗癌能力，阻止腫瘤的生長、擴散和復(fù)發(fā)，以達(dá)到清除或控制腫瘤的目的。

1.1 抗腫瘤多肽疫苗誘導(dǎo)的體液免疫和細(xì)胞免疫

抗原進入體內(nèi)后，抗原遞呈細(xì)胞（APC）能夠識別并攝取外源抗原，主要的免疫反應(yīng)有：①APC發(fā)揮遞呈作用，將未修飾的抗原遞呈給B細(xì)胞，使之活化；②APC對抗原進行加工處理，形成抗原肽-MHC分子復(fù)合物，活化Th細(xì)胞；③APC誘使自身分泌IL-12，能夠使活化的B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，分泌抗體，產(chǎn)生體液免疫應(yīng)答。而活化的Th細(xì)胞分化為Th1和Th2細(xì)胞，其中Th1分泌IL-2和IFN-γ，該類細(xì)胞因子活化NK細(xì)胞、CTL、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞（分泌調(diào)節(jié)性抗體），誘發(fā)強烈的特異性抗腫瘤細(xì)胞免疫反應(yīng)；而Th2能夠分泌IL-4、5、6、10、13等細(xì)胞因子［6-7］，輔助B細(xì)胞發(fā)揮體液免疫效應(yīng)。另外，APC分泌的IL-12能夠活化Th1細(xì)胞和NK細(xì)胞，輔助細(xì)胞免疫應(yīng)答［8］。兩種免疫反應(yīng)最終達(dá)到特異性溶解和殺傷腫瘤細(xì)胞的效果。此外，腫瘤細(xì)胞裂解形成的碎片能夠暴露出更多的TAA，可以進一步激活A(yù)PC，促進抗腫瘤免疫應(yīng)答［9］。

1.2 抗腫瘤多肽疫苗參與體內(nèi)提呈的機制

1.2.1 抗腫瘤多肽疫苗可以直接結(jié)合 MHCⅠ類分子 通過識別腫瘤抗原并將其遞呈給T淋巴細(xì)胞或B淋巴細(xì)胞，進而促進CD8陽性（CD8＋）T細(xì)胞的增殖和免疫應(yīng)答。成熟DC表面對CTL肽表位的提呈可以使腫瘤抗原特異性CD8＋記憶性T細(xì)胞擴增。

1.2.2 具有輔助性T細(xì)胞表位的抗腫瘤多肽疫苗除了能和表達(dá)MHCⅠ類分子的細(xì)胞結(jié)合外，該類輔助性多肽能夠被DC攝取并有效地與MHCⅡ類分子結(jié)合。這樣，DC將會激活抗原特異性CD4＋T細(xì)胞，此外，活化的DC和CD4＋T細(xì)胞，也將CD8＋T細(xì)胞傳遞殺傷信號。

1.2.3 CTL型和輔助型抗腫瘤多肽通過物理連接制備的抗腫瘤疫苗 能夠確保攝取了抗原肽的DC能同時激活CD4＋T細(xì)胞和CD8＋T細(xì)胞。當(dāng)該類疫苗和DC激動劑混合時，DC會獲得更強的激活CD4＋T細(xì)胞和CD8＋T細(xì)胞能力，產(chǎn)生更有效的免疫應(yīng)答［10］。

1.2.4 DC激動劑和抗腫瘤多肽共價連接 能夠強烈激活所有攝取了抗原的DC，避免了有些DC不被激活，或激活后不能有效地提呈抗原的情況。這樣可以誘導(dǎo)強有效的細(xì)胞免疫應(yīng)答，能夠更好地發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。

2 抗腫瘤多肽疫苗的臨床研究進展

2008年-2012年期間相關(guān)的抗腫瘤多肽疫苗的臨床試驗有118例［1］，這些臨床試驗針對癌癥患者使用多肽疫苗的免疫治療方法的有效性和安全性進行了評估。在這118例試驗中，有11位血液腫瘤患者，有30位神經(jīng)性或肺部腫瘤患者，有24位乳腺癌、宮頸癌或前列腺癌患者，25位黑色素瘤患者，15位食管癌、胃癌、胰腺癌或結(jié)直腸癌患者，10位膀胱癌或其他生殖系統(tǒng)癌癥患者，12位其他類或混合性癌癥患者。到目前為止，除了 NCT01232712、NCT00633724、 NCT00655785、 NCT00711334、NCT00773097、 NCT00874588、 NCT00887796、NCT00892567、 NCT00952692、 NCT01003808、NCT01219348和NCT01673217均已完成及NCT00706992已終止外，大多數(shù)試驗仍在進行（source http：／／www.clinicaltrials.gov）。值 得 注意的是，NCT00706992的Ⅱ期臨床試驗初步結(jié)果表明，T細(xì)胞基因工程化表達(dá)MLANA靶向TCR結(jié)合MLANA衍生肽能夠誘導(dǎo)31位黑色素瘤高?；颊咧?位出現(xiàn)明顯的臨床應(yīng)答，這一結(jié)論曾在2006年報道過［11］。同時，NCT00633724、NCT00874588、NCT00952692和NCT01219348的研究結(jié)果均已被報道［12-13］。例如，NCT00633724針對晚期或復(fù)發(fā)性非小細(xì)胞肺癌患者的臨床試驗顯示，47%（共15位受試者）的患者至少在2個月內(nèi)病情穩(wěn)定，受試者的平均存活時間為398d，并且生存期延長1年和2年的比率分別為58.3%、32.8%［14］。

2012年至今，有20種抗腫瘤多肽制劑進入臨床試驗，主要針對腫瘤患者使用純化／重組TAA或肽的安全性和臨床療效進行評估（source http：／／www.clinicaltrials.gov）。其中有18種制劑與重組肽相關(guān)，它們分別為TAA衍生肽（14種）、全長TAA（1種）、含融合蛋白的 TAA（3種），大多數(shù)以單獨佐劑化干預(yù)治療方式給藥。另外2種制劑是有關(guān)重組TAA或腫瘤細(xì)胞裂解物聯(lián)合熱休克蛋白家族中伴侶蛋白的療效評估開展的。其中ERBB2衍生肽作為免疫治療藥物或聯(lián)合ERBB2靶向抗體曲妥珠單抗的治療方法［15］，目前正在乳腺癌受試者中進行評估（NCT01729884；NCT01922921），曲妥珠單抗（HerceptinTM，羅氏公司）主要可以抑制腫瘤患者體內(nèi)由紅細(xì)胞白血病病毒v-erb-b2癌基因同源物2（ERBB2）引發(fā)的信號傳導(dǎo)通路，引起抗體依賴和補體依賴的細(xì)胞毒作用，從而殺傷腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮抗腫瘤活性。新佐劑化的曲妥珠單抗不僅能夠明顯地延長具有ERBB2表達(dá)且預(yù)后不良的20%轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者生存期［16］，而且可以降低原發(fā)性腫瘤患者的術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險［17］。

WT1衍生肽聯(lián)合粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）的抗癌安全性，正在多發(fā)性骨髓瘤和惡性胸膜間質(zhì)瘤受試者中進行評估（NCT01827137；NCT01890980），WT1衍生肽聯(lián)合GM-CSF的Ⅰ期臨床試驗結(jié)果顯示，實體瘤患者有良好耐受，僅在WT1衍生肽注射部位有局部紅斑發(fā)生。WT1衍生肽單獨治療（n＝10）和 WT1衍生肽與GM-CSF聯(lián)合治療（n＝8）在2月內(nèi)的病情控制率分別為20%和25%。

多數(shù)上皮類癌會過表達(dá)一種異常糖基化糖蛋白-MUC1［18］。目前，MUC1衍生肽作為單獨免疫佐劑干擾治療或以脂質(zhì)體形式聯(lián)合環(huán)磷酰胺方法的療效及安全性，正在NSCLC受試者中進行評估（NCT01720836；NCT01731587）。默克公司已注冊的MUC1衍生肽Stimuvax?在非小細(xì)胞肺癌受試者中進行的Ⅲ期臨床試驗未能成功，但該藥物在某些患者群體中有明顯的治療效果。該項研究表明此類藥物在進行臨床試驗時需要對腫瘤患者進行精確分型，以便對受試群體進行合理選擇［19］。

TERT衍生肽聯(lián)合局部GM-CSF的安全性和有效性，正在非小細(xì)胞肺癌和前列腺癌受試者中進行評估（NCT01789099；NCT01784913），hTERT衍生肽聯(lián)合GM-CSF治療方法針對黑色素瘤患者的Ⅰ期臨床試驗結(jié)果顯示，10位黑色素瘤患者均能很好耐受，其中7位患者的特異性免疫應(yīng)答水平表現(xiàn)出劑量依賴性。免疫后的患者體內(nèi)有抗hTERT衍生肽的T細(xì)胞增殖，進一步檢測到此類T細(xì)胞能夠特異性裂解靶細(xì)胞，發(fā)揮抗腫瘤活性。

重組NY-ESO-1或重疊肽段聯(lián)合細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（CTLA-4）-靶向抗體的安全性和有效性，正在無法切除或已轉(zhuǎn)移的黑色素瘤受試者中進行評估（NCT01810016），針對重組NY-ESO-1免疫后的黑色素瘤患者，以抑制性T細(xì)胞共受體PD-1和Tim-3表達(dá)水平來研究疫苗誘導(dǎo)的CD8＋T細(xì)胞變化試驗顯示，大多數(shù)疫苗誘導(dǎo)的CD8＋T細(xì)胞PD-1表達(dá)會有所上調(diào)，少數(shù)細(xì)胞的Tim-3表達(dá)也有增加。免疫給藥期間疫苗誘導(dǎo)的CD8＋T細(xì)胞的PD-1和Tim-3水平與其在體內(nèi)擴散密切相關(guān)，PD-1和Tim-3雙重阻斷在體外可以促進CD8＋T細(xì)胞的擴散和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。因此，NY-ESO-1與PD-1和Tim-3阻斷劑的聯(lián)合使用或許能夠激發(fā)抗腫瘤T細(xì)胞的免疫應(yīng)答，進而改善晚期黑色素瘤患者的治療效果。

MAGEA3衍生肽和NA17-A2衍生肽單獨使用或二者聯(lián)合使用或聯(lián)合凝集素-3抑制劑進行治療的安全性和有效性，正在惡性黑色素瘤受試者中進行評估（NCT01748747）。此外，聯(lián)合腫瘤特異性抗原肽NA17-A2的DC疫苗在多數(shù)黑色素瘤患者中表現(xiàn)出良好的耐受性，僅是在注射部位有輕微的炎癥反應(yīng)，8位黑色素瘤受試者均測出了高的抗NA17-A2的CTL水平，并發(fā)生了DC細(xì)胞的遷移，并且在受試期間，患者的病程有所減緩［20］。

MLANA衍生肽聯(lián)合HIV糖胺聚糖篩留物267-274應(yīng)答肽和TLR7激動劑瑞喹莫德［21］的安全性和有效性，正在接受腫瘤切除手術(shù)的Ⅱ-Ⅳ期黑色素瘤受試者中進行評估（NCT01723813），針對抗人免疫缺陷病毒1型（HIV-1）脂類多肽疫苗用于免疫28位未感染HIV受試者的研究中發(fā)現(xiàn)，疫苗注射一周后，有B細(xì)胞和T細(xì)胞抗HIV應(yīng)答免疫的受試者超過85%，1年后，有長期免疫應(yīng)答的受試者超過50%。免疫后受試者體內(nèi)的特異性CD8＋T細(xì)胞能夠識別31個HIV-1表位肽。其中最常識別的多肽包括HIV糖胺聚糖篩留物267-274應(yīng)答肽，這一特征使該應(yīng)答肽與MLANA衍生肽聯(lián)合使用，能夠用于黑色素瘤治療研究中。

乳腺癌抗雌激素抵抗物3（BCAR3）衍生肽或胰島素受體底物2（IRS2）衍生肽均在癌變細(xì)胞中的表達(dá)頻繁上調(diào)，這兩種衍生肽臨床治療的有效性和免疫原性目前正在黑色素瘤患者中進行評估（NCT01846143），其中IRS1／2抑制劑作為腫瘤治療方法的臨床前機理已有驗證，即此類藥物通過對IRS蛋白的清除，能夠阻止耐藥性黑色素瘤患者對突變型B-RAF（V600E／K）抑制劑的抵抗性，并能夠提高患者對治療藥物的敏感性［22］。

此外，HSP96的TAA衍生肽復(fù)合體聯(lián)合血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）靶向抗體貝伐單抗作為治療方法的安全性和有效性，正在可切除復(fù)發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤受試者中進行評估（NCT01814813）。其中，聯(lián)合化療藥物的貝伐單抗并不影響轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的Th1／Th2細(xì)胞比率，但是能夠顯著改善患者的CD8＋淋巴細(xì)胞數(shù)量，并降低患者循環(huán)系統(tǒng)中白介素-6（IL-6）的含量，這說明聯(lián)合化療藥物的貝伐單抗在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤治療中具有免疫調(diào)節(jié)功能［23］。

WT1和MAGE-A10融合蛋白是在肺、皮膚和泌尿系統(tǒng)上皮癌中頻繁表達(dá)的一類核蛋白，該蛋白衍生肽治療的安全性和有效性正在急性髓性白血?。ˋML）、慢性粒細(xì)胞性白血?。–ML）和接受造血干細(xì)胞移植的骨髓增生異常綜合征（MDS）受試者中進行評估（NCT01819558）。

全長NY-ESO-1與淋巴細(xì)胞抗原75（LY75，作為熟知的DEC-205一類DC受體）特異性單克隆抗體的融合物聯(lián)合甲基化制劑地西他濱的治療安全性和有效性，正在AML和MDS受試者中進行評估（NCT01834248）。此外，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑氮雜胞苷和表皮生長因子受體（EGFR）抑制劑埃羅替尼聯(lián)合使用，可以對幾種原發(fā)性或復(fù)發(fā)性急性髓性白血病來源的細(xì)胞系發(fā)揮協(xié)同殺傷作用。這種聯(lián)用能夠有效地阻斷細(xì)胞周期，并可誘導(dǎo)出比藥物單獨使用時更持久的caspase依賴性細(xì)胞凋亡［24］。

總體而言，這些臨床研究顯示，采用純化／重組的TAA或肽的方法作為治療性抗腫瘤干預(yù)手段仍是當(dāng)前研究的熱點。

3 小結(jié)

一直以來，癌變細(xì)胞和免疫系統(tǒng)之間聯(lián)系的細(xì)胞通路和分子機制一直是人們深入研究的熱點。從Polly Matzinger“危險理論”引發(fā)的理論探究和抗腫瘤肽疫苗方案的研發(fā)同步進行著。其中重組蛋白、TAA衍生肽或DC制劑治療方法在臨床前和臨床研究中顯示出了良好的效果。然而，僅有少數(shù)TAA衍生肽或全蛋白治療的有效性評估結(jié)果與客觀的臨床應(yīng)答相一致［25］。所以，目前經(jīng)FDA批準(zhǔn)人用的抗腫瘤多肽疫苗比較少，如Provenge?，一種針對少數(shù)前列腺癌患者治療性干預(yù)制劑；Cervarix?和Gardasil?，二者均作為抗 HPV感染的預(yù)防性制劑（也可用于抗HPV相關(guān)的宮頸癌治療）。

上述情況或許可歸因于這一事實，即癌變病灶的根除需要強烈地細(xì)胞介導(dǎo)的特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)，但這種免疫反應(yīng)由于多種原因而較難獲得，其原因可歸納為3點：①腫瘤細(xì)胞的抗原性弱，盡管人們已經(jīng)鑒別出許多具有潛在免疫原性的特異性TAA，但其中僅有少數(shù)所誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答能夠?qū)е孪[瘤，這些才能作為真正的注射用腫瘤抗原（TRA）；②抗癌疫苗在多數(shù)情況下必須作為治療性手段才能發(fā)揮作用。腫瘤病灶的清除需要強烈地細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，這只能通過特異性疫苗接種方式才能獲得。另外，細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答需要TAA經(jīng)APC適宜處理，通過體內(nèi)適宜信號通路遞呈予CTL才能發(fā)揮效應(yīng)。因此如何使此類疫苗發(fā)揮治療作用是研究的關(guān)鍵點，這也闡釋了疫苗為什么總是在免疫佐劑存在情況下才能發(fā)揮良好效果；③腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生局部或全身性的免疫抑制反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞不僅能利用癌變物質(zhì)來滿足其自身代謝和增殖需要，還能分泌大量介質(zhì)，這些介質(zhì)能夠刺激骨髓釋放特異的（相對不成熟）髓樣細(xì)胞進入到血液中，吸引這樣的細(xì)胞和其他細(xì)胞到腫瘤微環(huán)境中，利用分化程序或腫瘤浸潤性白細(xì)胞功能，促進腫瘤增長。這些不僅導(dǎo)致強烈的免疫抑制性腫瘤微環(huán)境形成，并且在一定程度上也會引起系統(tǒng)性免疫抑制。

此外，TAA衍生肽或全蛋白作為佐劑給藥治療或針對微小殘留病灶患者治療時似乎會表現(xiàn)出一定臨床活性，但對癌癥晚期或轉(zhuǎn)移性病灶患者無效［25］。因此，①研發(fā)新的TRA；②優(yōu)化能強烈激活體內(nèi)DC的佐劑治療方法；③合理化抗腫瘤多肽疫苗與免疫調(diào)節(jié)藥物（比如抗CTLA-4和抗PD-1抗體）的聯(lián)用；④準(zhǔn)確判別對多肽疫苗產(chǎn)生不同免疫應(yīng)答的患者類型；⑤建立評估抗原特異性T細(xì)胞應(yīng)答性質(zhì)、范圍和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程。這些將是推動新的具有臨床療效的抗腫瘤多肽疫苗的研發(fā)關(guān)鍵。

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