新藥創(chuàng)新為腫瘤患者帶來更佳治療方案

文圖/《中國醫(yī)藥科學(xué)》 潘 鋒 張清涵

第十五屆“藥明康德生命化學(xué)研究獎”頒獎儀式2021年12月18日以線上方式成功舉行，設(shè)立于2007年的“藥明康德生命化學(xué)研究獎”旨在獎勵從事生命化學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域研究并在科研創(chuàng)新、成果推廣及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等方面取得突出成就的中青年科技人才，15年來共有265位優(yōu)秀科研工作者獲獎，其中27位獲獎?wù)呦群笕脒x中國科學(xué)院院士或中國工程院院士。

中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心許琛琦研究員、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院肖俊宇研究員、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院劉芝華教授3人獲頒本屆“杰出成就獎”；上海市胸科醫(yī)院陸舜教授憑借“肺癌精準(zhǔn)治療策略及新藥創(chuàng)新體系的建立” 獲頒本屆“科技成果轉(zhuǎn)化獎”；清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李丕龍研究員、浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院朱永群研究員等16人獲頒本屆“學(xué)者獎”。本屆多位獲獎?wù)叩亩囗椦芯砍晒麑崿F(xiàn)了基礎(chǔ)研究和臨床研究的前沿突破，有望為腫瘤患者帶來更多更好的治療方案。

探索肺癌靶向治療更優(yōu)策略

肺癌是嚴(yán)重威脅人類健康和生命威脅的惡性腫瘤之一，根據(jù)《WHO—全球癌癥負(fù)擔(dān)報告（2020）》顯示，全球肺癌死亡人數(shù)連續(xù)多年位列第一，而在中國肺癌的新發(fā)病例已達(dá)到年81.55萬人，約占所有癌癥的17.9%。在過去的數(shù)十年里陸舜教授始終奮戰(zhàn)在臨床抗癌第一線，從20世紀(jì)90年代中國腫瘤學(xué)的探索到肺部腫瘤的多學(xué)科綜合治療、靶向治療以及免疫治療深度研究，陸舜教授多年持續(xù)投入新藥臨床試驗，參與新藥開發(fā)，尋找肺癌精準(zhǔn)治療的更優(yōu)策略。陸舜教授團隊完成的多個新型靶向藥物、免疫藥物在肺癌治療中取得的研究成果，改變了肺癌治療指南，指導(dǎo)了臨床實踐，使晚期肺癌患者五年生存率得到顯著提高。

1988年，畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院（原上海醫(yī)科大學(xué)）的陸舜入職上海市胸科醫(yī)院，師從中國肺癌領(lǐng)域資深大家廖美琳。20世紀(jì)90年代前后，中國在惡性腫瘤診療領(lǐng)域仍處于“摸著石頭過河”的探索階段，陸舜跟著老師們做臨床研究，成為中國第一批在國際臨床研究中成長起來的醫(yī)生。陸舜的從醫(yī)生涯與惡性腫瘤治療的發(fā)展軌跡有著某種程度的重合，1995年，他前往以色列特拉維夫大學(xué)醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行了為期一年的腫瘤學(xué)課程培訓(xùn)，1996年回國后，陸舜跟隨腫瘤學(xué)前輩繼續(xù)學(xué)習(xí)，逐漸將中國腫瘤治療研究與世界先進(jìn)醫(yī)學(xué)接軌。

陸舜教授做肺癌研究學(xué)術(shù)報告

20世紀(jì)90年代中期，以鉑類為基礎(chǔ)的化療方案給腫瘤患者帶來了一定程度的生存獲益，并奠定了其在晚期非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）治療中的基石地位，陸舜將化療比作“集束炸彈”，含有毒性的化療藥物會攻擊人體內(nèi)的每個細(xì)胞，在殺死癌細(xì)胞的同時也對正常細(xì)胞造成了一定傷害。但在數(shù)十年時間里，面對惡性腫瘤人類只有化療一種手段，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的興起，腫瘤治療也迫切期待著出現(xiàn)更為精準(zhǔn)的治療方式。靶向治療此時應(yīng)運而生，表皮生長因子受體（EGFR）突變成為肺癌領(lǐng)域第一個靶向治療藥物的經(jīng)典靶點。2003年，肺癌領(lǐng)域第一個靶向藥物酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）吉非替尼獲FDA批準(zhǔn)上市，開啟了肺癌靶向治療新時代。隨后研究人員對二代EGFR-TKI藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，除競爭性地與EGFR上ATP結(jié)合位點可逆結(jié)合外，還能與EGFR特有的氨基酸殘基發(fā)生烷基化作用或共價鍵結(jié)合，即不可逆結(jié)合，目前，獲得FDA批準(zhǔn)上市的二代EGFR-TKI有阿法替尼和達(dá)克替尼。鑒于第一、二代EGFR-TKI治療后患者會出現(xiàn)耐藥情況且50%以上是由T790M突變造成，為克服這一問題全球范圍多個國家開展了第三代EGFR-TKI研究。

隨著肺癌靶向精準(zhǔn)治療研究的深入，陸舜教授團隊結(jié)合中國患者實際情況大膽探索了新的研究路徑。2020年3月，由陸舜教授領(lǐng)銜的藥物臨床研究獲得成功，中國首個、世界第二個肺癌第三代EGFR靶向藥物阿美替尼獲批上市，這是中國自主研發(fā)的第三代EGFR靶向藥物，打破了晚期肺癌治療耐藥后只能依賴一種進(jìn)口藥的困境。此后通過重重臨床試驗，阿美替尼二線治療展現(xiàn)出了優(yōu)越的療效和安全性并成功納入醫(yī)保，惠及到了更多的中國患者。從跟跑到領(lǐng)跑，陸舜教授深度參與并見證了中國腫瘤臨床研究從趕潮兒到弄潮兒，甚至某些方面成為了領(lǐng)潮兒的整個發(fā)展歷程。

“在肺癌領(lǐng)域，中國正處于新藥臨床研究的高產(chǎn)出時期?！标懰唇淌谡f。

近年來，肺癌靶向治療發(fā)展日新月異，除了EGFR等明確的治療靶點外，越來越多突變率較低的靶點，如MET基因變異等逐漸進(jìn)入了人們的視野。2021年6月22日，由陸舜團隊領(lǐng)銜的中國自主研發(fā)的創(chuàng)新1.1類新藥賽沃替尼獲中國國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)上市，可用于治療MET14號外顯子跳躍突變陽性的晚期NSCLC患者，相關(guān)臨床研究論文同期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《柳葉刀·呼吸醫(yī)學(xué)》上。其實，早在2010年陸舜教授便開始注意到MET這個靶點，當(dāng)時全球尚沒有任何針對它的靶向藥物。從2016年11月開始，陸舜教授領(lǐng)銜開展了一項中國多中心臨床試驗，全國32家臨床研究中心共入組70名患者，患者客觀緩解率達(dá)到49.2%，無進(jìn)展生存期6.8個月，最長生存期超過4年，這些療效數(shù)據(jù)證實了賽沃替尼的治療起效迅速、縮瘤效果好、持續(xù)時間長，而且治療的副作用比較小。賽沃替尼作為一款創(chuàng)新藥物臨床研發(fā)進(jìn)展迅速，在Ⅱ期研究數(shù)據(jù)公布后不久緊接著被納入優(yōu)先審評并于2021年6月獲批。賽沃替尼的獲批不僅填補了中國此類靶向藥的空白，而且有望成為第一個代表中國走向世界的肺癌靶向創(chuàng)新藥物。

雙免療法為患者帶來生存獲益

除肺癌外陸舜教授還將視線聚焦在了更兇險、更罕見的一種疾病——惡性胸膜間皮瘤，早在15年前，陸舜教授就跟隨中國肺癌專家廖美琳編寫了中國第一部相關(guān)專著《惡性胸膜間皮瘤》。惡性胸膜間皮瘤雖然罕見，但惡性程度極高，大部分患者在確診時已是晚期或發(fā)生轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)為胸壁塌陷、劇烈胸痛，最終導(dǎo)致多臟器衰竭，危及生命。近年來我國惡性胸膜間皮瘤發(fā)病率持續(xù)上升，但該病患者無法進(jìn)行手術(shù)，只能依靠化療，由于種種原因，惡性胸膜間皮瘤的治療效果和預(yù)后一直不盡如人意，患者中位生存期只有1年左右，五年生存率不足10%。

隨著腫瘤免疫治療藥物CTLA-4抑制劑和PD-1抑制劑的獲批，免疫治療開始在多個瘤種的治療中獲得成功，腫瘤進(jìn)入免疫治療時代。為了打破惡性胸膜間皮瘤臨床治療困局，陸舜教授帶領(lǐng)團隊積極參與全球多中心臨床研究，與國際同步開展患者入組工作與對照試驗，旨在為CTLA-4單抗聯(lián)合PD-1單抗治療惡性胸膜間皮瘤新療法提供循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。在陸舜教授團隊和患者的共同努力下，CTLA-4單抗聯(lián)合PD-1單抗在惡性胸膜間皮瘤患者中的療效得以證實，2021年6月，中國首個惡性胸膜間皮瘤“雙免疫”療法獲批，打破了15年來惡性胸膜間皮瘤無新藥可治的僵局。這一新的聯(lián)合免疫治療方法使患者總生存期翻番，有望成為惡性胸膜間皮瘤新的標(biāo)準(zhǔn)治療模式，同時，“雙免疫”療法也展現(xiàn)出了為其他瘤種患者帶來長期生存獲益的潛力。陸舜教授表示，如果靶向治療是“精準(zhǔn)制導(dǎo)”，免疫治療則更像是讓普通人“揭竿起義”的治療方法，而雙免疫治療類似于直拳和勾拳的組合拳動作。當(dāng)醫(yī)生手中握著的武器越來越多時，患者生存的希望才能最大程度被點亮。

除臨床以外，陸舜教授也將精力投入到了科研和教學(xué)之中，在他看來三者之間是有機統(tǒng)一、相輔相成的關(guān)系?！拔沂紫仁且幻t(yī)生，臨床是我的立足根本?！标懰瓷鷦拥貙⑴R床與科研的關(guān)系比作現(xiàn)貨和期貨，“但只有現(xiàn)貨、沒有期貨是沒有未來的，只有將臨床經(jīng)驗上升到理論高度，注重科研成果的轉(zhuǎn)化，才能促進(jìn)更多人受益。”

醫(yī)學(xué)的發(fā)展與突破從不是一代人之功。人類持續(xù)不斷地與癌癥作斗爭，離不開一代又一代的傳承?！拔覀兊墓ぷ魇菆F隊性的工作，不可能是一個人在戰(zhàn)斗，因此教學(xué)和傳承也非常重要?！标懰唇淌诒硎尽?3年前，他在廖美琳教授的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)、研討；如今，盡全力培養(yǎng)下一代也是他工作中重要的一部分。

談及未來醫(yī)學(xué)發(fā)展，陸舜教授充滿期待：“我們現(xiàn)在處在一個相對發(fā)展較好的時代，有足夠的經(jīng)濟實力去保證更多生物醫(yī)藥研發(fā)的投入。我們也相信可以探索出更好的科學(xué)療法改變患者的命運，不久的將來有可能把肺癌作為一種慢性病來管理，讓患者活得更久，活得更有質(zhì)量?！?/p>

為藥物設(shè)計提供新路徑

結(jié)構(gòu)生物學(xué)是利用解構(gòu)的辦法，在原子、分子水平上看清楚蛋白質(zhì)等大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)和工作機制，并通過深入理解這些大分子如何在生命活動中進(jìn)行工作，不斷探索和研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)。結(jié)構(gòu)生物學(xué)是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一，標(biāo)志著人類距離生命起源和遺傳核心的生命本質(zhì)又邁進(jìn)了一步。在“杰出成就獎”獲得者肖俊宇研究員看來，結(jié)構(gòu)生物學(xué)正是生命科學(xué)研究中“最有力的工具”之一，面對不斷涌現(xiàn)出來的新的科學(xué)問題，通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段從微觀視角探索生命的本真從而獲得新的啟示，將為生物學(xué)研究打開新的大門，引領(lǐng)新的方向。肖俊宇研究員通過生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段研究了與人體疾病密切相關(guān)的蛋白分子，尤其在激酶和免疫球蛋白（Ig）方向取得了重要貢獻(xiàn)，在免疫球蛋白IgA和IgM的分子組裝、黏膜運轉(zhuǎn)和細(xì)菌蛋白識別以及新型冠狀病毒中和抗體的分子機制解析上取得了突出成績。

Ig是一種抗體，屬于免疫活性分子中的一類。人體內(nèi)抗體種類豐富，臨床中最常見的是IgG抗體，也是血液中含量最高的一種抗體。通常，大分子藥物主要是以IgG的形式進(jìn)行開發(fā)，但實際上根據(jù)重鏈基因的不同人體內(nèi)還有IgA、IgM、IgD、IgE等免疫球蛋白形式，這些免疫球蛋白在不同的場合發(fā)揮功能，其中IgM和IgA作為兩類重要的免疫球蛋白，在人體免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。IgM是體液免疫的“第一道防線”, 也可以被分泌到黏膜上發(fā)揮功能，IgA則是黏膜上最為主要的抗體。不同于包括IgG在內(nèi)的其他免疫球蛋白，IgM和IgA均以多聚體的形式發(fā)揮功能。

近年來，肖俊宇研究員課題組系統(tǒng)研究了IgM和IgA組裝、轉(zhuǎn)運以及與病原體蛋白的相互作用，通過單顆粒冷凍電鏡技術(shù)，首次解析了人源IgM-Fc五聚體/J鏈/分泌組分三元復(fù)合體的高分辨率結(jié)構(gòu)。這一工作顛覆了業(yè)內(nèi)對IgM五聚體的傳統(tǒng)理解，闡明了J蛋白調(diào)節(jié)IgM和IgA多聚化的分子機制，揭示了pIgR特異性識別并轉(zhuǎn)運IgM和IgA的基礎(chǔ)。這些發(fā)現(xiàn)不僅為深入理解IgM和IgA的生物學(xué)功能奠定了基礎(chǔ)，同時更對基于IgM和IgA抗體的藥物設(shè)計提供了重要參考。

2020年，肖俊宇研究員課題組對IgM和lgA的結(jié)構(gòu)解析成果分別發(fā)表于Science和Cell Research等國際頂級期刊，引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。在同期的Science雜志中，同時在線發(fā)表了來自Genentech公司關(guān)于分泌型IgA的結(jié)構(gòu)研究，與肖俊宇課題組的成果相互映襯，互為補充，展現(xiàn)了分泌型免疫球蛋白在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中潛在的巨大應(yīng)用價值。

“盡管IgG本身的工藝化流程非常成熟，尤其近年來雙特異性抗體等新形式分子陸續(xù)出現(xiàn)，但從蛋白結(jié)構(gòu)的角度分析IgM和IgA在總親和力上仍具有明顯的優(yōu)勢，并且可以在人體黏膜上發(fā)揮功能。”肖俊宇表示，“科學(xué)研究要做的，就是要找到能夠發(fā)揮這些蛋白分子優(yōu)勢的疾病領(lǐng)域和應(yīng)用場景。實際上在對于癌癥和新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)在嘗試這些思路?！?/p>

生物學(xué)的研究是理性的，尤其是在對精密性要求格外嚴(yán)苛的結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域。但是，對肖俊宇而言，最初走上生命科學(xué)研究道路時卻有一定的偶然性?！案呖贾疤顖笾驹笗r，老師提示了我?guī)讉€應(yīng)該關(guān)注的領(lǐng)域，當(dāng)時受限于眼界，對哪個領(lǐng)域的了解都不是特別多，只是感覺自己對生物學(xué)會更有興趣。現(xiàn)在想來也是比較幸運，我確實喜歡科研的自由自在，可以按照自己的想法不斷去嘗試?！毙た∮钫f。在北京大學(xué)生命科學(xué)院攻讀本科期間肖俊宇開始初步接觸到結(jié)構(gòu)生物學(xué)和結(jié)構(gòu)基因組學(xué)，發(fā)現(xiàn)“在微觀層面揭開一個未知蛋白的神秘面紗，是一件很有成就感的事情”，也是從那時起，他早早確立了研究結(jié)構(gòu)生物學(xué)的學(xué)術(shù)目標(biāo)。

在談及自己的導(dǎo)師們時，肖俊宇常感嘆自己是幸運的?！霸诶肵射線衍射法研究生物大分子結(jié)構(gòu)的過程中，要‘知其然并知其所以然’還是很困難的。而密歇根大學(xué)的Zhaohui Xu老師非常注重學(xué)生的基礎(chǔ)能力培養(yǎng)，在理論和實踐方面都給予了我耐心的指導(dǎo)，讓我得到了系統(tǒng)的訓(xùn)練。”

結(jié)構(gòu)生物學(xué)的工作在公眾眼里或許枯燥而模式化，但肖俊宇卻覺得并非如此?！懊總€蛋白或蛋白復(fù)合體都有自己的脾氣秉性，都需要深入探究和摸索?！毙た∮罱榻B道，“想要解析一個蛋白或蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，必須要從既往的研究文獻(xiàn)中汲取經(jīng)驗和靈感，嘗試不同的實驗條件和策略。甚至包括后續(xù)的計算，對各種數(shù)據(jù)的處理也有很多技巧，需要科研人員持續(xù)地投入思考，最終才能實現(xiàn)一個適配模型的搭建。”

揭秘中和抗體作用機制

2020年初COVID-19疫情開始在全球肆虐，北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）主任謝曉亮院士帶領(lǐng)團隊積極投入抗疫科研工作，用最新技術(shù)努力尋找治療手段，聯(lián)合多家單位為抗擊新型冠狀病毒病毒貢獻(xiàn)力量。恰值2020年春節(jié)假期，肖俊宇研究員收到謝曉亮院士的合作邀請，希望借助結(jié)構(gòu)生物學(xué)的手段進(jìn)一步理解高活性中和抗體的分子機制，肖俊宇研究員第一時間投入到了對新型冠狀病毒中和抗體的研究。

“那段時間，無論在技術(shù)、人力上確實都面臨著極大的壓力?！毙た∮罨仡櫟溃耙驗橐咔樵?qū)W生都還未返校，除了我自己只有一名博士后支援，我們倆就這樣鉆研了一段時間。”在謝曉亮院士團隊發(fā)現(xiàn)的抗體中，一個編號為BD-368-2的抗體在活性上表現(xiàn)十分突出，為了進(jìn)一步探尋這些高活性中和抗體的分子機制，肖俊宇課題組成功解析了BD-368-2的一系列高分辨結(jié)構(gòu)，闡明了其識別spike蛋白（刺突蛋白）的機制，并發(fā)現(xiàn)其可與很多VH3-53/VH3-66型抗體同時結(jié)合RBD（受 體 結(jié) 合 域）。spike蛋白是新冠病毒上一種與人體細(xì)胞受體ACE2結(jié)合的蛋白，而在spike蛋白中存在一處真正與ACE2結(jié)合的關(guān)鍵部位即RBD。肖俊宇團隊的研究結(jié)果不僅為進(jìn)一步理解BD-368-2的活性機制和臨床應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)，也讓團隊萌生了針對新型冠狀病毒的雞尾酒治療策略。肖俊宇團隊認(rèn)為，因為病毒蛋白同時在兩個抗體識別表位出現(xiàn)突變的概率相對較低，與單一抗體療法相比，雞尾酒療法可以避免由于單抗體的選擇壓力而產(chǎn)生的逃逸突變，從而進(jìn)一步降低它們在人群中的傳播。此后，由于全球范圍新型冠狀病毒的大范圍傳播，病毒突變株不斷出現(xiàn)，抗疫科研工作受到極大挑戰(zhàn)。肖俊宇研究員再度攜手謝曉亮院士實驗室，就已篩選出的可以有效中和Beta突變株的單克隆抗體進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并依據(jù)結(jié)構(gòu)信息分析了其組合策略和對于Delta突變株的應(yīng)答情況，這些工作對突變株的候選藥物分子開發(fā)給出了重要啟示。

肖俊宇研究員一直堅信，結(jié)構(gòu)生物學(xué)作為一門典型的交叉學(xué)科，本質(zhì)上是為了理解生物大分子的生物化學(xué)機制。博士后期間，肖俊宇師從國際生物化學(xué)領(lǐng)域頂尖學(xué)者Jack Dixon，在Jack Dixon實驗室，學(xué)科交叉的特色體現(xiàn)得淋漓盡致，在Dixon實驗室集結(jié)了一眾不同學(xué)科和技術(shù)背景的人才。同門之間跨學(xué)科的交叉碰撞常常迸發(fā)出新的思維火花，不斷豐富和拓展著肖俊宇的科研視野，也激發(fā)了他運用結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)去理解生物學(xué)中更多的未知的渴望。

2014年，肖俊宇回到母校北京大學(xué)出任生命科學(xué)學(xué)院研究員，開始分泌系統(tǒng)內(nèi)重要蛋白特別是分泌系統(tǒng)內(nèi)新型激酶的結(jié)構(gòu)與功能研究。期間，肖俊宇系統(tǒng)研究了一系列人體分泌途徑新型激酶家族成員，揭示了它們活性調(diào)節(jié)和底物識別的機制，并揭示了其中的一些成員的遺傳突變所致人體疾病的原因，如其中一個蛋白Fam20A的變異會引起人體腎臟發(fā)育疾病。在與北大醫(yī)院腎臟內(nèi)科趙明輝、張宏等知名專家的一次跨學(xué)科交流中，肖俊宇獲得了重要的啟發(fā)，從臨床角度來看，免疫領(lǐng)域未能突破的科研瓶頸還有很多，相關(guān)患者人數(shù)也遠(yuǎn)超此前研究的Fam20導(dǎo)致的疾病，本著真正從臨床需求出發(fā)指導(dǎo)基礎(chǔ)研究的原則，肖俊宇開始了對于免疫相關(guān)蛋白的探索。

“結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的一個重要目的就是能給蛋白功能解析和新藥開發(fā)提供重要依據(jù)和思路，將更多基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化到醫(yī)藥應(yīng)用實踐中。如果能為藥物開發(fā)提供一些新的思路，解決一些患者的實際需求，這就是我最大的期盼”。展望未來的研究之路肖俊宇堅信：盡管科研道路上的挑戰(zhàn)一直不斷，但我們不該給自己設(shè)限，永遠(yuǎn)不要停止探求新的科學(xué)問題，永遠(yuǎn)走在追逐的道路上。

為腫瘤免疫治療提供新理論

“杰出成就獎”獲得者許琛琦研究員介紹說，免疫系統(tǒng)是機體執(zhí)行免疫應(yīng)答及免疫功能的重要系統(tǒng)，它能夠區(qū)分“自身”和“非自身”并通過清除“非自身物質(zhì)”來保護機體。免疫系統(tǒng)可以分為固有免疫和適應(yīng)性免疫，固有免疫系統(tǒng)在低等動物中就開始出現(xiàn)，可以識別病原體所攜帶的特殊模式以及體內(nèi)的危險信號，從而迅速地做出免疫反應(yīng)。適應(yīng)性免疫系統(tǒng)是在高等動物逐漸進(jìn)化過程中出現(xiàn)的特殊功能系統(tǒng)，最大特點是能夠針對不同的抗原做出高度特異性和靈敏性的免疫反應(yīng)。T淋巴細(xì)胞(簡稱T細(xì)胞)是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的主要功能細(xì)胞，在清除病原體和腫瘤細(xì)胞過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。T細(xì)胞的活性異常與腫瘤、自身免疫性疾病等多種重大疾病直接相關(guān)，因此，基于T細(xì)胞功能調(diào)控的腫瘤免疫治療已成為治療腫瘤的主要武器之一。雖然腫瘤免疫治療已開始在臨床上不斷取得成功，但現(xiàn)有的基于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控的腫瘤免疫治療方法只對部分患者有效，因此亟待發(fā)展新的方法讓更多的腫瘤患者受益。

攻讀博士期間許琛琦遠(yuǎn)赴比利時做訪問學(xué)者，從事電生理學(xué)的研究，在異國他鄉(xiāng)的學(xué)習(xí)階段免疫學(xué)深深地吸引了他。許琛琦研究員認(rèn)為，免疫學(xué)非常符合中國的一個傳統(tǒng)哲學(xué)思想——陰陽平衡，在免疫系統(tǒng)中各種因素間相輔相成，相生相克，彼此協(xié)作的同時，也有著巧妙的制衡?！捌胶狻鼻∏∈敲庖呦到y(tǒng)的最佳狀態(tài)，也是最吸引人的研究領(lǐng)域?！倍嗄陙恚S琛琦研究員帶領(lǐng)研究組圍繞T細(xì)胞免疫應(yīng)答機制、T細(xì)胞在信號調(diào)控和代謝調(diào)控兩個維度開展了深入的研究，交叉利用免疫學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等前沿手段，揭示了T細(xì)胞發(fā)揮免疫功能的分子基礎(chǔ)，闡明了T細(xì)胞抗原免疫應(yīng)答的新機制，提出了全新的腫瘤免疫治療理論及策略，為進(jìn)一步發(fā)展腫瘤免疫治療提供了理論基礎(chǔ)，推動了相關(guān)免疫治療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

天津市腫瘤醫(yī)院遠(yuǎn)程腫瘤會診平臺

許琛琦研究員介紹，T細(xì)胞在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，作為T細(xì)胞表面受體，T細(xì)胞受體（TCR）具備多個功能亞基。如果將細(xì)胞質(zhì)膜的脂雙分子層視為流動的海洋，TCR就是一艘艘漂浮在海面的“信號船”。當(dāng)捕獲“敵軍”信號時，處于海面的胞外部分會被激活，然后通過跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，將胞外信號轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)信號，從而觸發(fā)海面下的級聯(lián)反應(yīng)，啟動T細(xì)胞的免疫應(yīng)答。許琛琦研究員關(guān)注到，在沒有抗原刺激的情況下，TCR這艘“信號船”會在海洋里處于一種“靜默”狀態(tài)，但調(diào)控這種“靜默”的因子是什么還有待揭示。在對TCR-CD3復(fù)合物的研究中，團隊發(fā)現(xiàn)CD3ε和CD3ζ胞內(nèi)區(qū)中富含正電的堿性氨基酸富集區(qū)（BRS），會與膜的負(fù)電性磷酸酯產(chǎn)生靜電作用，使得胞內(nèi)信號域埋藏在細(xì)胞膜脂質(zhì)內(nèi)，屏蔽了與下游信號的聯(lián)系，此時TCR的“信號船”會處于“靜默”狀態(tài)。 而在接收到胞外信號激活后，TCR會活化并使得鈣離子通道打開，大量鈣離子內(nèi)流進(jìn)入T細(xì)胞，從而啟動后續(xù)免疫應(yīng)答。此后，許琛琦研究員團隊發(fā)現(xiàn)的磷脂/ 鈣離子靜電調(diào)控的廣譜性，在多種免疫受體中均得到了有效的驗證，在此基礎(chǔ)上總結(jié)性提出了“膜脂及鈣離子靜電調(diào)控”新理論。

作為細(xì)胞膜脂質(zhì)的關(guān)鍵組分，膽固醇在T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和功能中發(fā)揮著重要作用。許琛琦研究組和李伯良研究組展開的聯(lián)合研究，證明了膽固醇代謝對腫瘤免疫應(yīng)答起到了關(guān)鍵作用，開辟了腫瘤免疫治療研究的一個全新領(lǐng)域。團隊發(fā)現(xiàn)了腫瘤免疫治療的新靶點——膽固醇酯化酶ACAT1，并利用其小分子抑制劑avasimibe成功調(diào)控了CD8陽性T細(xì)胞的抗腫瘤活性，發(fā)現(xiàn)該抑制劑具有很好的抗腫瘤效應(yīng)；并且avasimibe與現(xiàn)有的腫瘤免疫治療臨床藥物anti-PD-1聯(lián)用后獲得了更好的療效，這種改善T細(xì)胞功能的新方法有望作為當(dāng)前免疫檢查點抑制療法的重要補充。匯集免疫學(xué)理論的諸多發(fā)現(xiàn)，許琛琦研究員提出了“代謝與信號聯(lián)合調(diào)控”的攻關(guān)方向，期待隨著對T細(xì)胞功能的基礎(chǔ)研究進(jìn)一步深入開展，將為腫瘤免疫療法持續(xù)提供新的策略和思路，指導(dǎo)更多創(chuàng)新療法問世。

提升免疫療法療效新策略

近年來，科學(xué)家利用基因工程技術(shù)為T細(xì)胞裝上特異性識別腫瘤抗原的嵌合型抗原受體（CAR），改造后的CAR-T細(xì)胞可以精準(zhǔn)地識別腫瘤抗原，從而“擊殺”體內(nèi)腫瘤細(xì)胞。CAR-T細(xì)胞指的是通過將識別腫瘤相關(guān)抗原（TAA）的單鏈抗體和胞內(nèi)信號域“免疫受體酪氨酸活化基序”在體外進(jìn)行基因重組，生成重組質(zhì)粒，再在體外通過轉(zhuǎn)染技術(shù)轉(zhuǎn)染到患者的T細(xì)胞，使患者T細(xì)胞表達(dá)腫瘤抗原受體，轉(zhuǎn)染后經(jīng)過純化和大規(guī)模擴增后的T細(xì)胞，稱之為CAR-T細(xì)胞。近年來，細(xì)胞免疫治療發(fā)展迅速，特別是CAR-T在治療血液腫瘤方面顯示出了令人鼓舞的效果。但經(jīng)過人工改造的CAR分子和天然的TCR分子相比，具有明顯的信號缺陷，由于缺少很多調(diào)節(jié)和限制機制，CAR-T細(xì)胞往往過度“活躍”，易引發(fā)天然免疫系統(tǒng)大量分泌細(xì)胞因子，從而引起細(xì)胞因子風(fēng)暴、神經(jīng)毒性等不良反應(yīng)，嚴(yán)重時會危及患者生命。另外，CAR-T細(xì)胞的壽命與療法的持久性密切相關(guān)，CAR-T細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中壽命較短，使得療法作用效果難以持續(xù)，成為腫瘤復(fù)發(fā)的直接原因。

在談及如何在人工改造的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善現(xiàn)有的免疫療法時，許琛琦研究員表示：“我們還是要回到對TCR充分研究的基礎(chǔ)上，追本溯源，才能進(jìn)一步識別和選擇性保留必要的功能，我們需要進(jìn)一步理解在抗原刺激后，CD3胞內(nèi)區(qū)從膜上解離下來后，磷酸化的模式。TCR的復(fù)雜性在于它有20個酪氨酸磷酸化位點，根據(jù)不同的抗原刺激，理論上能夠產(chǎn)生220種信號傳遞的可能性，這一巨大的信號體量意味著能夠承載非常復(fù)雜的信號傳遞?！痹S琛琦研究員團隊與北京大學(xué)黃超蘭研究員合作發(fā)展了絕對定量質(zhì)譜方法，觀察了不同CD3鏈上的酪氨酸磷酸化模式，發(fā)現(xiàn)CD3ε具有單磷酸化模式，而其他的CD3鏈更多是雙磷酸化的模式。

CD3ε具有什么樣的獨特功能呢？許琛琦研究員團隊進(jìn)一步與美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的惠恩夫團隊合作，發(fā)現(xiàn)單磷酸化后的CD3ε招募了一個抑制性分子Csk。Csk會下調(diào)TCR的磷酸化水平，為TCR活化提供了一個負(fù)反饋調(diào)控，使其不會被過度活化。此外，CD3ε上的另外一個BRS區(qū)域負(fù)責(zé)招募PI3K的調(diào)節(jié)性亞基p85, 從而激活A(yù)KT信號通路，促進(jìn)T細(xì)胞增殖?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)許琛琦研究員團隊在傳統(tǒng)的CAR中引入CD3ε，發(fā)現(xiàn)升級后不但可以提高CAR-T細(xì)胞的存活時間，而且可以提高抗腫瘤效果并減輕過多的細(xì)胞因子分泌，降低強烈副作用的發(fā)生風(fēng)險，在小鼠模型中對血液腫瘤和實體腫瘤均展現(xiàn)了良好的治療效果。

在腫瘤微環(huán)境中腫瘤通過各種機制對免疫細(xì)胞進(jìn)行抑制，從而發(fā)生免疫逃逸造成治療失敗。作為重要的免疫檢查點，PD-1是T細(xì)胞被活化后所誘導(dǎo)表達(dá)的一種蛋白，如果PD-1與對應(yīng)的兩種配體PD-L1或PD-L2結(jié)合，T細(xì)胞活性就會受到抑制，這是人體調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)過度反應(yīng)的一種方式。許多癌細(xì)胞能制造PD-1的配體，同時腫瘤微環(huán)境中的T細(xì)胞也高表達(dá)PD-1，因此PD-1信號通路在腫瘤微環(huán)境中抑制了T細(xì)胞的抗腫瘤功能。通過抑制性抗體阻斷PD-1與配體的結(jié)合，就可以使T細(xì)胞得以正常工作，這種免疫檢查點抑制療法在臨床上取得了巨大的成功，并于2018年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

許琛琦研究員在建立獨立課題組時就開始關(guān)注到PD-1在腫瘤中異常高表達(dá)這一現(xiàn)象，其團隊發(fā)現(xiàn)PD-1在正常的T細(xì)胞中存在一個快速降解過程，并且鑒定了其中起關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)分子FBXO38。FBXO38可以給PD-1加上一種介導(dǎo)降解的標(biāo)簽，有了降解標(biāo)簽的PD-1會被送到細(xì)胞的回收場——蛋白酶體進(jìn)行降解，由此保證PD-1維持正常水平，不影響T細(xì)胞功能的發(fā)揮。然而，在被腫瘤“包圍”的T細(xì)胞中，F(xiàn)BXO38“活躍”程度過低，可能導(dǎo)致PD-1不能被正常降解，T細(xì)胞因此“受困”于那些原本應(yīng)該被降解的PD-1，抗腫瘤免疫反應(yīng)被抑制。團隊進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)白介素2可以恢復(fù)FBXO38的“活躍”度，讓PD-1回歸“正常指標(biāo)”，從而提高T細(xì)胞的抗腫瘤功能。上述研究闡明了重要藥物靶點PD-1的新調(diào)控機制，有助于研究人員更好地理解腫瘤免疫應(yīng)答并設(shè)計新的腫瘤免疫治療方法。 “盡管以PD-1為代表的免疫檢查點抑制劑取得了巨大的成功，但是，當(dāng)前基于T細(xì)胞的癌癥免疫療法只在部分患者群體中有療效。我們對免疫反應(yīng)的很多機制還是不清晰的，使得理論上非常有效的方法實際效果難以盡如人意。因此，科學(xué)家還需要從新的角度去提升免疫療法的效能?！?許琛琦研究員指出。

“研究得越深入，就越覺得我們對免疫學(xué)很多微觀的機制依然沒有研究得很透徹。從功能性研究，到機制性研究依然有很多需要翻越的高山大海。”許琛琦研究員表示，“現(xiàn)有的免疫療法依然有著種種局限，希望學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都能夠繼續(xù)保持現(xiàn)在的耐心和熱情，從各自的角度去探索更好的免疫治療方案?！痹S琛琦研究員說。（封面圖為上海市胸科醫(yī)院陸舜教授）