腦膠質(zhì)瘤免疫治療進(jìn)展與展望

舒凱 雷霆 朱洪濤 黃逸民 劉俊峰

膠質(zhì)瘤是成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，約占所有CNS惡性腫瘤的80%[1]。目前，膠質(zhì)瘤的治療主要為手術(shù)切除及術(shù)后放化療、電場(chǎng)治療等綜合治療，但效果并不理想，腫瘤易復(fù)發(fā)，病人預(yù)后差[2]。有研究表明，在以腫瘤相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞(tumor-associated microglia/macrophages,TAMs)及調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞(Tregs)為代表的大量免疫抑制性細(xì)胞浸潤(rùn)及IL-10、TGFβ等免疫抑制性細(xì)胞因子等因素共同作用下，膠質(zhì)瘤內(nèi)呈現(xiàn)顯著的免疫抑制微環(huán)境，是膠質(zhì)瘤不良預(yù)后的重要成因[3]。經(jīng)過(guò)繼性免疫治療、主動(dòng)免疫治療及被動(dòng)免疫治療等多種途徑激活膠質(zhì)瘤內(nèi)免疫反應(yīng)，是未來(lái)攻克腦膠質(zhì)瘤最具前景和潛力的手段之一。

一、腦膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境特點(diǎn)

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，由于血腦屏障的阻斷作用以及腦內(nèi)缺乏淋巴系統(tǒng)，CNS是“免疫豁免”器官。隨著研究的深入，CNS內(nèi)發(fā)現(xiàn)了淋巴管結(jié)構(gòu)的存在[4-5]，在膠質(zhì)瘤尤其是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)病人中，血腦屏障亦存在不同程度的破壞，腫瘤內(nèi)存在大量、多種免疫細(xì)胞浸潤(rùn)。

TAMs是膠質(zhì)瘤微環(huán)境中含量最多的一類(lèi)免疫細(xì)胞，可占所有細(xì)胞的30%[6]。TAMs包括顱內(nèi)原位小膠質(zhì)細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞經(jīng)外周血募集的巨噬細(xì)胞，TAMs可在不同微環(huán)境因素及細(xì)胞因子作用下極化并呈現(xiàn)出不同的表型特點(diǎn)，其極化形式包括促進(jìn)免疫應(yīng)答、抑制腫瘤生長(zhǎng)的經(jīng)典途徑(M1型)及抑制免疫應(yīng)答、促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的替代途徑(M2型)[6]。在多種微環(huán)境組分共同作用下，膠質(zhì)瘤中的 TAMs 以M2型為主，其高表達(dá)并分泌IL-10、TGFβ等細(xì)胞因子，形成和維持膠質(zhì)瘤內(nèi)免疫抑制性微環(huán)境，在膠質(zhì)瘤增殖、侵襲、治療抵抗等方面發(fā)揮重要作用[6]。

除TAMs外，Tregs在促進(jìn)膠質(zhì)瘤內(nèi)免疫抑制性微環(huán)境的形成和維持中亦發(fā)揮重要作用。研究表明Tregs浸潤(rùn)程度隨膠質(zhì)瘤級(jí)別升高而增加，Tregs高浸潤(rùn)提示膠質(zhì)瘤病人不良預(yù)后[7]。Tregs一方面經(jīng)CTLA-4與CD80/CD86結(jié)合而抑制效應(yīng) T 細(xì)胞激活，另一方面,Tregs分泌IDO、TGFβ等免疫抑制性細(xì)胞因子而抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)及其他淋巴細(xì)胞活性，進(jìn)而促進(jìn)膠質(zhì)瘤內(nèi)免疫抑制性微環(huán)境的形成和維持[8]。

二、腦膠質(zhì)瘤免疫治療現(xiàn)狀

1.嵌合抗原受體T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T Cell,CAR-T)療法:CAR-T細(xì)胞療法是指通過(guò)基因工程手段將T細(xì)胞的活化基因與識(shí)別腫瘤相關(guān)抗原的抗體單鏈可變區(qū)編碼基因融合并轉(zhuǎn)染自體T細(xì)胞，從而使T細(xì)胞具備特異性識(shí)別并殺傷腫瘤細(xì)胞的能力[9]。CAR-T細(xì)胞療法在淋巴瘤及晚期急、慢性淋巴細(xì)胞白血病等血液系統(tǒng)腫瘤的治療中療效顯著，已被批準(zhǔn)用于多種血液系統(tǒng)惡性腫瘤的臨床治療。

自2004年以IL-13Rα2為靶點(diǎn)的首個(gè)針對(duì)GBM的CAR-T治療臨床前試驗(yàn)開(kāi)展以來(lái)，包括IL-13Rα2、EGFRvⅢ、HER2、EphA2、B7-H3、CAIX、CD133等靶點(diǎn)在內(nèi)的靶向膠質(zhì)瘤的CAR-T療法在臨床前研究中被證實(shí)有效[10]。其中，IL-13Rα2、EGFRvⅢ、HER2已在成人GBM病人中進(jìn)行臨床試驗(yàn)，然而，目前在包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的多種實(shí)體腫瘤中，CAR-T細(xì)胞治療并未展現(xiàn)出類(lèi)似其在血液系統(tǒng)惡性腫瘤治療中的強(qiáng)大療效，其原因可能包括腫瘤細(xì)胞對(duì)靶向單一抗原的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)生抗性以及膠質(zhì)瘤等實(shí)體腫瘤內(nèi)存在顯著的免疫抑制微環(huán)境等。

為減少腫瘤細(xì)胞對(duì)CAR-T療法的抗性，研究者在GBM臨床前模型中設(shè)計(jì)了同時(shí)靶向多個(gè)靶點(diǎn)的CAR-T療法并取得了較好的療效。Bielamowicz等[11]開(kāi)發(fā)了一種同時(shí)靶向HER2、 IL-13Rα2和EphA2的三價(jià)CAR-T細(xì)胞，在裸鼠異種移植物模型中幾乎能識(shí)別所有腫瘤細(xì)胞，并減少了因抗原逃避而引起的抗腫瘤活性下降。此外，研究表明,輔助放療可激活腫瘤相關(guān)抗原表達(dá)，在促進(jìn)CAR-T細(xì)胞靶向腫瘤細(xì)胞的同時(shí)增加一系列細(xì)胞因子及趨化因子的釋放，進(jìn)而改善免疫抑制微環(huán)境[12]，也是未來(lái)提高CAR-T細(xì)胞療法療效的潛在方法之一。

2.免疫檢查點(diǎn)(Immune checkpoints，ICs)抑制劑：ICs是T淋巴細(xì)胞表面的、具有免疫抑制功能的調(diào)控蛋白。生理情況下，機(jī)體在啟動(dòng)免疫反應(yīng)的同時(shí)也會(huì)上調(diào)ICs蛋白的表達(dá)，在適當(dāng)時(shí)間終止免疫反應(yīng)，是防止過(guò)度免疫反應(yīng)損傷自身正常組織的重要分子。目前ICs已被報(bào)道在包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的多種惡性腫瘤組織中高表達(dá)，持續(xù)激活其下游免疫抑制信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)是靶向ICs蛋白的抑制劑，在黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌的治療中已取得了較好的療效。在膠質(zhì)瘤中，包括靶向細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(Cytotoxic T-lymphocyte antigen 4,CTLA4)、程序性細(xì)胞死亡蛋白 1(programmed cell death protein 1,PD-1)及其受體PD-L1等在內(nèi)的一系列ICIs臨床前研究及臨床試驗(yàn)也正在展開(kāi)。

在GBM病人中，T細(xì)胞CTLA4表達(dá)水平與病人預(yù)后負(fù)相關(guān)。膠質(zhì)瘤荷瘤小鼠模型中，CTLA4抑制劑可促進(jìn)CD4+T細(xì)胞增殖、抑制Treg細(xì)胞[13]。目前，CTLA4抑制劑Ipilimumab已用于一項(xiàng)GBM病人的Ⅲ期臨床試驗(yàn)，但療效不佳，該臨床試驗(yàn)已暫停[14]。PD-1/PD-L1也是介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的重要靶點(diǎn)。研究表明，PD-L1的表達(dá)與膠質(zhì)瘤級(jí)別正相關(guān)，PD-1/PD-L1高表達(dá)提示GBM病人不良預(yù)后。臨床前實(shí)驗(yàn)表明，PD-1抑制劑與放療、替莫唑胺化療等聯(lián)合可顯著延長(zhǎng)荷瘤小鼠生存期[15-16]。目前PD-1抑制劑有Nivolumab、Pembrolizumab及Pidilizumab，PD-L1抑制劑包括Avelumab、Durvalumab、Atezolizumab，有多項(xiàng)PD-1/PD-L1抑制劑治療膠質(zhì)瘤病人的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，但目前PD-1/PD-L1抑制劑治療GBM的Ⅲ期臨床試驗(yàn)均以失敗告終。除CTLA4、PD-1/PD-L1外，吲哚胺雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)、淋巴細(xì)胞活化基因3(lymphocyte activation gene 3,LAG-3)以及T 細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白 3(T cell immunoglobulin mucin-3,TIM-3)等新的ICs也被證實(shí)介導(dǎo)膠質(zhì)瘤免疫逃逸，相對(duì)應(yīng)的抑制劑也已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。新靶點(diǎn)的開(kāi)發(fā)以及多種ICIs與其他治療方式聯(lián)用是未來(lái)研究和治療的方向。

3.DC疫苗：樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)是免疫系統(tǒng)中功能最強(qiáng)大的抗原提呈細(xì)胞，可直接激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞?；谠撎匦?，DC疫苗療法被設(shè)計(jì)，即在體外用腫瘤相關(guān)抗原誘導(dǎo)腫瘤病人自身DC細(xì)胞活化后再回輸病人體內(nèi)，進(jìn)而激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞特異性殺傷腫瘤細(xì)胞，是近年來(lái)腫瘤免疫治療的一大熱點(diǎn)。目前，在DC疫苗治療膠質(zhì)瘤的基礎(chǔ)和臨床研究中所應(yīng)用的疫苗制備策略包括腫瘤裂解物抗原、腫瘤相關(guān)抗原或腫瘤相關(guān)抗原肽段、膠質(zhì)瘤干細(xì)胞、腫瘤來(lái)源的外泌體以及編碼腫瘤相關(guān)抗原的核酸等[17]。不同策略所制備疫苗的有效性和安全性也各不相同，例如非特異性抗原會(huì)提高免疫應(yīng)答效率，提高細(xì)胞毒性T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別和殺傷作用，但也可能提高自身免疫性疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。目前已有多項(xiàng)DC疫苗治療膠質(zhì)瘤的臨床研究開(kāi)展，接種膠質(zhì)瘤干細(xì)胞特異性DC疫苗及靶向EGFRvⅢ的DC疫苗的膠質(zhì)瘤病人的總生存期及無(wú)進(jìn)展生存期有一定延長(zhǎng)[18]。然而，一項(xiàng)DC疫苗治療新診斷膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的Meta分析表明，與對(duì)照組相比，接種DC疫苗的病人的總生存率、中位無(wú)進(jìn)展生存期均無(wú)明顯改善[19]，提示DC疫苗在膠質(zhì)瘤治療中仍面臨巨大挑戰(zhàn)，這可能與膠質(zhì)瘤廣泛存在的瘤內(nèi)、瘤間異質(zhì)性及復(fù)雜的微環(huán)境相關(guān)。開(kāi)發(fā)同時(shí)靶向多種腫瘤特異性抗原、聯(lián)合其他綜合治療手段在未來(lái)可能會(huì)為基于DC疫苗的膠質(zhì)瘤免疫治療帶來(lái)新的突破。

4.溶瘤病毒：自1991年Science雜志首次報(bào)道經(jīng)基因改造后的變體病毒(早期溶瘤病毒)在體外用于人腦膠質(zhì)瘤治療起，溶瘤病毒在腦膠質(zhì)瘤治療領(lǐng)域的基礎(chǔ)和臨床研究取得了飛速的發(fā)展[20]。溶瘤病毒分為具有復(fù)制能力的病毒和復(fù)制缺陷型病毒，其特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞并在腫瘤細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞溶解、釋放腫瘤相關(guān)抗原、誘發(fā)腫瘤特異性免疫反應(yīng)，從而高效的清除腫瘤細(xì)胞。由于溶瘤病毒能通過(guò)相應(yīng)受體特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞且其復(fù)制依賴于腫瘤特異性啟動(dòng)子，溶瘤病毒不會(huì)對(duì)正常腦組織細(xì)胞產(chǎn)生影響，其體內(nèi)外安全性已被多項(xiàng)研究證實(shí)。目前膠質(zhì)瘤治療中使用的溶瘤病毒包括單純皰疹病毒1型(herpes simplex virus-1,HSV-1)、腺病毒、呼腸孤病毒、麻疹病毒(measles virus,MV)、脊髓灰質(zhì)炎病毒(poliovirus,PV)、新城疫病毒(newcastle disease virus,NDV)等[21]。溶瘤病毒經(jīng)歷了三代發(fā)展，從最初的僅具有腫瘤特異性到現(xiàn)階段的同時(shí)兼具腫瘤特異性、免疫調(diào)節(jié)及免疫治療功能，與之對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)膠質(zhì)瘤治療臨床實(shí)驗(yàn)亦正在開(kāi)展或已完成，其中部分試驗(yàn)表現(xiàn)出了有效的腫瘤細(xì)胞殺傷能力和較高的安全性。近日，新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志報(bào)道了一種基于腺病毒的溶瘤病毒DNX-2401治療腦干膠質(zhì)瘤的I期臨床試驗(yàn)，病人的中位生存期達(dá)17.8個(gè)月，延長(zhǎng)了約50%，展現(xiàn)出了溶瘤病毒在膠質(zhì)瘤治療中的強(qiáng)大作用與未來(lái)應(yīng)用潛力[22]。未來(lái)應(yīng)針對(duì)溶瘤病毒與腫瘤微環(huán)境組分間相互作用展開(kāi)深入研究，充分考慮腫瘤異質(zhì)性，尋找和構(gòu)建更有效的溶瘤病毒。

三、腦膠質(zhì)瘤免疫治療展望

隨著基礎(chǔ)及臨床研究的發(fā)展，我們對(duì)CNS及腦膠質(zhì)瘤內(nèi)免疫微環(huán)境的認(rèn)識(shí)不斷深入，相應(yīng)的多種免疫治療方案也不斷進(jìn)步。然而，盡管多種免疫治療方案在臨床前實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗腫瘤活性及較高的安全性，目前免疫治療仍未發(fā)展成為腦膠質(zhì)瘤的一線治療方案，免疫治療進(jìn)入臨床試驗(yàn)療效欠佳的原因主要包括腦膠質(zhì)瘤病人顯著的瘤內(nèi)及瘤間異質(zhì)性、瘤內(nèi)復(fù)雜的微環(huán)境組分以及高度免疫抑制的免疫微環(huán)境等。在未來(lái)的研究中，需要充分考慮免疫治療工具與腫瘤細(xì)胞及微環(huán)境組分間相互作用、激活腫瘤微環(huán)境中的免疫反應(yīng)并針對(duì)腫瘤異質(zhì)性開(kāi)發(fā)相對(duì)個(gè)體化治療方案、多靶點(diǎn)和多種免疫治療方案相聯(lián)合并與傳統(tǒng)的手術(shù)切除及放化療相結(jié)合。相信隨著上述研究的不斷突破，免疫治療將很快成為膠質(zhì)瘤標(biāo)準(zhǔn)療法的重要組成部分。