文丨蘇揚

本文整理自Nature文章：The battle for the brain，有刪節(jié)。

2015年的時候rindopepimut的前途似乎還是一片光明，三項臨床試驗研究結果均表明這種肽類腫瘤治療性疫苗能夠引發(fā)免疫反應，并且能夠延緩多形性成膠質母細胞瘤 (glioblastoma multiforme, GBM) 患者的疾病進展。

GBM是惡性程度最高的一種腦癌。該疫苗的制造公司 Celldex Therapeutics希望基于II期臨床數據，說服FDA加速審批該藥物。但FDA并沒有同意，要求他們等待III期臨床試驗的結果。

遺憾的是III期臨床試驗并沒有成功。2016年初的期中數據分析發(fā)現，接受該疫苗治療的GBM患者并沒有生存期獲益，Celldex也因此終止了該疫苗的研發(fā)。

面對這樣的結果，病人以及醫(yī)生都感到非常的失望。但其實從另一個角度講，這樣的結果也并不讓人感到十分意外。“或許是因為見慣了該領域太多藥物的失敗，也就不覺得奇怪了”，布列根和婦女醫(yī)院的首席神經外科醫(yī)生E. Antonio Chiocca說。

GBM也是最常見的一種腦癌，大約占原發(fā)性腦癌的50%。而且這類腫瘤通?？偸侵旅?。手術，化療以及放療對患者的生存期影響非常有限。

腫瘤免疫療法已經為包括黑色素瘤在內的很多其他很難治療的癌癥帶來了革命性的變革。檢查點抑制劑能夠解除腫瘤對免疫系統(tǒng)的免疫抑制狀態(tài)，能夠將黑色素瘤患者的疾病進展和死亡風險降低將近50%。但不幸的是，這樣的變革卻沒有出現在GBM的治療上，nivolumab的III期臨床只為該領域多增加了一項失敗的研究。

但是盡管過去幾十年間臨床研究不斷遭遇挫折，神經腫瘤學領域的研究人員卻感到很樂觀，因為他們相信腫瘤免疫療法的潛力，相信免疫療法最終能夠戰(zhàn)勝這類癌癥。

免疫再活化

膠質瘤細胞(藍色)能夠保護自身，使其免受巨噬細胞(綠色)等免疫細胞的攻擊，這些機制包括通過涉及PD-L1(紅色)的信號通路來抑制巨噬細胞功能。Pembrolizumab等檢查點抑制劑能夠阻斷該通路，從而使巨噬細胞能夠對腫瘤細胞發(fā)動攻擊。研究人員對GBM對抗免疫系統(tǒng)策略的了解正越來越深入。“這類癌癥總是比相應的治療藥物更加聰明，免疫療法大概是唯一的例外”，UCLA醫(yī)學中心的神經外科醫(yī)生Linda Liau這樣說。

取消特權

中樞神經系統(tǒng)可以通過形成血腦屏障等方式而獨立于身體的其他部分。血腦屏障能夠阻止一些大分子物質，小分子藥物以及細胞進入腦內從而影響神經系統(tǒng)的功能。但是大腦并不完全是一個閉塞的堡壘。雖然長久以來人們一直以為人的腦內缺乏免疫監(jiān)視，但是近些年的一些研究卻發(fā)現事實并非如此。

2015年，美國吉尼亞大學的Antoine Louveau，Jonathan Kipnis 以及他們的同事有了一項令人吃驚的發(fā)現，他們發(fā)現腦內存在淋巴管，能夠使T細胞從循環(huán)系統(tǒng)進入。這也就預示著腦內與腦外的免疫功能存在著交集。

其他的一些研究已經表明循環(huán)免疫細胞能夠以其他方式進入腦內，炎癥以及自身免疫疾病就是最好的例子，癌癥患者的腦內也能夠觀察到這樣的現象。

而且即使是血腦屏障本身也不是完全無法攻破的。盡管大分子通常無法跨越血腦屏障，但是包括檢查點抑制劑在內的單抗藥物其實能夠一定程度上跨越該屏障并進入腦內。

杜克大學醫(yī)學院的John Sampson預計，靜脈注射藥物之后大約會有1%的藥物能夠進入腦內。雖然這一數字聽起來很低，但是實際上這個量已經能夠引發(fā)臨床療效了。

“如果你對黑色素瘤或者肺癌腦轉移患者使用檢查點抑制劑的話，其實你也能夠發(fā)現患者的腦轉移病灶有可能出現緩解“，賓夕法尼亞大學Perelman醫(yī)學院的神經外科醫(yī)生Donald O’Rourke這樣說。這些發(fā)現其實也說明使用這類免疫療法對抗腦內的癌癥是可行的。

但是O’Rourke 也同樣提醒道，雖然這類檢查點抑制劑治療腦轉移病灶有效，但是對于原發(fā)性腦癌卻沒有多大的治療效果。這其實也說明之所以免疫系統(tǒng)很難對GBM產生傷害，并不是簡單的因為腦內缺乏免疫監(jiān)視。“這肯定與膠質瘤的內在特征有很大關系”，O’Rourke說。

GBM有很多層自我保護機制。首先GBM的基因異質性極強，也就是說同一腫瘤內部，驅動腫瘤細胞生存的基因突變差異極大。“GBM的一個腫瘤細胞與附近的另一個腫瘤細胞能夠存在50-60個突變差異”，Chiocca說，“這也就使開發(fā)靶向藥物變得極其困難，因為很難找到一種靶向藥物能夠完全清除所有腫瘤細胞。”

這可能也是rindopepimut的III期臨床失敗的一個原因。該款疫苗能夠引發(fā)免疫系統(tǒng)對EGFRvIII的免疫反應。EGFRvIII是一種腫瘤特異性蛋白，能夠驅動GBM以及其他一些癌癥的疾病進展。但是即使該疫苗能夠清除表達EGFRvIII的腫瘤細胞，對于不表達EGFRvIII的那部分腫瘤細胞卻很難產生影響。

此外，GBM腫瘤細胞同時也會向周圍組織釋放化學信號，抑制免疫細胞的功能。PD-1/L1也是其中的一種機制。但即使使用PD-1/L1抑制劑，PD-L1之外的其他免疫抑制機制的存在也同樣會使免疫細胞保持抑制狀態(tài)。而且比較矛盾的是，很多免疫細胞其實能夠促進這類免疫抑制的形成。

了解你的敵人

盡管如此，目前在研的一些免疫療法卻給了人們一些新的希望。“針對腦內腫瘤的免疫反應是存在的，只是這些免疫反應不夠高效”，瑞士日內瓦大學的Valérie Dutoit說道，“我們需要進一步強化這種免疫反應。”

過去多年來臨床實驗的失敗也能夠給我們提供一些經驗和教訓。比如目前在研的一些腫瘤治療性疫苗能夠通過對疫苗中的特定抗原進行突變，以降低抗原逃逸的可能性，一些疫苗依賴輔劑來強化免疫反應，還有一些疫苗基于樹突狀細胞。

從病人體內獲取的樹突狀細胞在體外進行操作，使其能夠識別特定抗原。Sampson和他的同事設計了一種基于樹突狀細胞的疫苗，能夠引發(fā)對抗腫瘤的持久的免疫應答。

疫苗研發(fā)最核心的難點在于找到一種廣泛表達于腫瘤細胞但不在正常組織表達的，并且能夠引發(fā)免疫反應的抗原。該團隊研究的這種抗原是巨細胞病毒表達的一種蛋白。

巨噬細胞的遺傳物質能夠整合到人的基因組中，大部分成年人在人生的某個時期都會被這種病毒感染。“病毒通常處于休眠狀態(tài)，但是在免疫抑制的狀態(tài)下就有可能被活化"，Sampson說，“當病毒被活化時同時也會出現大量的與之對應的T細胞。”

研究發(fā)現，GBM引發(fā)的免疫抑制足以活化該類病毒，這也就使經過免疫訓練的巨噬細胞能夠引發(fā)強烈的針對這類腫瘤細胞的免疫應答。

Sampson團隊在2017年的一項疫苗的臨床試驗中發(fā)現，11位患有GBM的受試者的中位生存期超過41個月，而接受傳統(tǒng)療法治療的患者生存期僅為15個月。更重要的是4位受試者的GBM在5年后疾病仍然沒有進展。

除了Sampson團隊，其他一些團隊也在研究另外一種治療策略，使用個體化的疫苗靶向從病人腫瘤組織樣本分析中獲得的腫瘤特異性抗原。例如歐洲的GAPVAC組織正在建立從腫瘤細胞表面蛋白獲得的，具有免疫活化功能肽段的集合。

“在病人接受標準療法治療的兩到三個月期間，研究人員能夠分析獲得抗原，并將其制成疫苗并應用到患者身上，這是進行個體化腫瘤疫苗研究的很好的一個前進方向，” Dutoit說。

而另一種療法也已經在臨床實驗中發(fā)現有可能延長患者生存期，該個體化疫苗的研究也同樣引起了不小的反響。

Northwest Biotherapeutics 的DCVax-L療法使用來源于病人的蛋白來訓練樹突狀細胞。該公司的III期臨床研究發(fā)現，331位接受治療的患者中有100位在接受治療40個月后依然存活。

關于抗原的研究不僅僅對治療性疫苗的研發(fā)有利，對CAR-T療法的研究也同樣有利。O’Rourke 在該領域進行了早期探索，首個應用于人的GBM CAR-T臨床研究發(fā)現，靜脈注射能夠靶向 EGFRvIII 的CAR-T細胞之后，細胞能夠安全的穿透膠質瘤，并引發(fā)局部的一定程度的免疫應答。O’Rourke說在接受治療的10名患者中，有一人在接受治療將近三年之后依然存活。

但是與之前靶向 EGFRvIII 的腫瘤疫苗類似，靶向單個抗原并不足以靶向所有腫瘤細胞。因此Dutoit以及 Dietrich希望基于他們在GBM抗原鑒定分類方面的經驗，與賓夕法尼亞大學的Carl June建立合作。基于該合作開發(fā)的個體化療法能夠讓醫(yī)生針對GBM病人獨特的抗原，開發(fā)適用于他們的兩到三種CARs的組合。

喚醒沉睡的免疫細胞

其實以上這些腫瘤特異性免疫療法并不足以解除腦內腫瘤的強烈抑制狀態(tài)，并不是有了腫瘤特異性蛋白就能夠引發(fā)有效的免疫反應。MD安德森癌癥研究中心的Heimberger 認為需要找到找到一種能夠特異性活化免疫細胞的方式，而不是只局限于在腫瘤中尋找抗原。

相應的，一些臨床研究也正在探索腫瘤疫苗或者CAR-T療法與nivolumab等檢查點抑制劑聯用的價值。但是目前仍然不清楚這種聯用策略是否足以克服GBM的腫瘤微環(huán)境對于免疫系統(tǒng)的抑制。

除了檢查點抑制劑，Heimberger的團隊也在探索另外一種策略。STAT3能夠調控基因表達，不僅能夠產生免疫抑制作用，也同樣能夠對癌癥的疾病進展產生影響。

“你能想到的幾乎所有的腫瘤介導的免疫抑制均能與STAT3產生一定關聯”， Heimberger說。她的團隊已經與其他研究人員合作并找到了一種能夠跨越血腦屏障的STAT3抑制劑，正準備進入臨床研究。

溶瘤病毒也是解除免疫抑制的一種比較有潛力的方式。溶瘤病毒能夠殺滅腫瘤細胞，同時也能夠引發(fā)強烈的免疫應答。溶瘤病毒潛在的強大威力其實是基于人免疫系統(tǒng)的一個特征：相比腫瘤細胞，人的免疫系統(tǒng)更善于攻擊病原體。

溶瘤病毒療法正是利用病毒來活化免疫系統(tǒng)，但活化免疫系統(tǒng)對抗病毒的同時也能夠對腫瘤產生作用。

除了以上這些探索，也有研究人員正在試圖利用病毒載體，通過基因療法來提高腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。

Liau與 Tocagen 公司合作進行過一些臨床試驗，通過基因療法使腫瘤細胞表達胞嘧啶脫氨酶，將5-氟胞嘧啶轉換為5-氟尿嘧啶。其中的一項I期臨床研究發(fā)現該療法能夠清除20%患者腦內可檢測腫瘤。

Liau說雖然這種組合方案自身只能夠通過細胞毒作用殺滅腫瘤細胞，但是從臨床前研究的結果看，該療法活化免疫系統(tǒng)的作用卻是其能夠長期控制腫瘤生長的關鍵，因為載體病毒似乎能夠誘發(fā)對抗腫瘤的免疫記憶。

日漸加劇的沖突

以上這些早期的臨床研究顯示，破壞GBM的免疫抑制的可能性確實是存在的。而現在的任務是進行更加深入的研究，并確證是否能在大型隨機對照的III期臨床研究中證明這些療法能夠延長患者生存期，產生患者獲益。

但是目前的臨床試驗研究環(huán)境對研究人員來說并不十分有利。比如現在的很多臨床研究招募的患者都是多次治療失敗的GBM患者，他們對多種療法已經無法產生應答。

“替莫唑胺不僅能夠殺滅腫瘤細胞，還能夠殺滅T細胞以及其他淋巴細胞,” Chiocca說。在治療GBM時定期使用固醇類藥物來降低病人腦水腫也同樣會加劇這種免疫抑制作用。

但從另一個角度來講，即使是這類免疫功能明顯存在抑制的患者，通過使用以上這些療法都能夠引發(fā)免疫應答，這應該是十分了不起的事情。現在也已經有越來越多的臨床試驗開始研究接受更早期的免疫療法治療是否會提高藥物的療效。

但Liau同時也說，招募那些仍然存在可供選擇的治療方案的患者并不容易。但與此同時，越來越多的患者也開始了解到接受傳統(tǒng)療法治療的患者預后通常非常查，這也促使他們開始嘗試免疫療法。

更重要的是，免疫療法雖然存在過度活化腦內免疫反應的風險，但是臨床試驗中發(fā)現很多免疫療法是非常安全的。O’Rourke說接受CAR-T療法治療的患者并沒有出現細胞因子釋放風暴。檢查點抑制劑以及疫苗的臨床試驗中出現的不良反應也通常是可控的。

Chiocca說：“我們在靶向治療藥物的研究上花費了太多的精力，但是很明顯你不能奢望只用精確制導導彈就能把所有敵人消滅，特別是在面對像GBM這樣的敵人的時候。”