浅谈肿瘤免疫研究进展和转化应用对自身免疫性疾病认识的启示

浅谈肿瘤免疫研究进展和转化应用对自身免疫性疾病认识的启示江苏省临床免疫研究所江苏省临床免疫学重点实验室张学光一、肿瘤免疫治疗进展2012年12月2013年六大值得关注的科学领域之一：肿瘤免疫治疗2013年度10大科学突破之首

——肿瘤免疫治疗20182011免疫系统激活的关键原理针对免疫卡控点分子的肿瘤免疫治疗肿瘤免疫的发展DC为基础的肿瘤疫苗分子靶向和免疫卡控点阻断联合治疗介导肿瘤患者的长期生存Figure2.ImprovedOverallSurvivalasaResultofCombinationTherapy(Cell2015Apr9;161(2):205-14)二、肿瘤免疫理论研究突破抗肿瘤促进肿瘤微环境

肿瘤是一种组织（间质、血管、间质细胞、免疫细胞、生物因子），不仅仅是一堆肿瘤细胞；肿瘤浸润的免疫细胞、间质细胞及所表达的生物因子/活性介质等与肿瘤细胞共同构成的肿瘤微环境。肿瘤微环境—肿瘤发生发展肿瘤发生发展的基地抵御免疫监视的堡垒攻击肿瘤免疫的武器肿瘤微环境介导肿瘤发展演进和肿瘤免疫逃逸负性免疫细胞/分子是肿瘤微环境中抑制抗肿瘤免疫的关键因素(负性免疫细胞和分子）肿瘤免疫理论研究突破负性B7家族共刺激分子作为免疫卡控点是肿瘤微环境构成及免疫逃逸中的关键分子负性B7家族分子在肿瘤微环境中的异常表达与肿瘤转移、血管生成、耐药性和临床预后密切相关免疫卡控点免疫卡控点（immunecheckpoints）是近年发现的一组介导免疫调节的重要分子，如负性B7家族分子：PD-L1（B7-H1）/PD-1、B7-H3、B7-H4和CTLA-4以及Tim-3等。它们是免疫系统固有的维持自身免疫耐受和机体免疫稳态、避免组织损伤、调节适度的外周免疫应答的众多抑制性分子，是机体免疫系统在长期进化过程逐步建立的调节机制，在免疫应答的适时中止中发挥极为重要的作用。负性B7家族分子是共刺激分子的重要成员，下调免疫应答和维护免疫稳态，又称为免疫卡控点（ImmuneCheckpoints）。共刺激分子及信号

共刺激分子调节免疫应答的有效激发、适度效应和适时终止

负性B7家族分子在肿瘤微环境中的异常表达与肿瘤转移、血管生成、耐药性和临床预后密切相关构成肿瘤微环境抑制抗肿瘤免疫的主要细胞肿瘤相关巨噬细胞（TAM）髓源化抑制细胞（MDSC）调节性T细胞（Treg）纤维母细胞MDSC（TAM）PD-1与T细胞耗竭NatureReviewsImmunology,2015,15(8):486-99.小结肿瘤细胞在免疫微环境压力，形成一系列延续、改变甚至停止停止抗肿瘤免疫机制，称之谓免疫逃逸或免疫耐受。B7-H1/PD-1途径是目前发现的最为主要的机制；PD-1途径限制疗法证实了一个全新的治疗肿瘤理念，即通过激发机体内在的抗肿瘤免疫力，产生有效的抗肿瘤临床疗效，而不是传统单纯用药物杀伤肿瘤细胞；

目前全球有超过1500项PD-1/PD-L1的临床试验正在进行，其中超过1100个临床试验正在进行将PD-1/L1与其他肿瘤免疫靶点、化疗、放疗或放化疗等联用的联合疗法，联用靶点多达165个。CTLA-4、IDO、LAG-3、CSF-1R、B7H3、Tim-3、Tigit等是最为热门的联用靶点。免疫系统的自我识别与疾病

自身免疫性疾病和肿瘤均与自我识别异常相关

导致免疫应答异常（免疫耐受改变）外因（抗原）

免疫系统免疫应答异常

（体液、细胞免疫）内因（遗传）正常的“自身”“非己”分辨自身非己保持内环境稳定清除异物不力将“非己”作为“自身”将“自身”作为“非己”滥杀“无辜”肿瘤自身免疫病免疫耐受机体免疫系统对特定抗原的“免疫无应答”状态；免疫耐受和免疫调节共同参与机体免疫稳态维持，从而保持机体的内环境稳定；无法维持对自身组织的免疫耐受，会引发自身免疫性疾病；自身免疫性疾病与免疫调节自身免疫性疾病(autoim-munediseases，AID)发病率约为5-10%，严重危害人类健康，是人类丧失劳动力和致残的重要原因之一。目前仍缺乏有效的诊断和治疗手段。自身免疫性疾病是机体免疫系统出现异常，产生自身抗体和（或）自身反应性淋巴细胞攻击相应的自体正常细胞和组织导致组织器官损伤和功能障碍所引起的疾病。肿瘤微环境与自身免疫病微环境不同作用JLeukocBiol.2018;1–13.Sharedpathogenesis,pathology,andregulationofautoimmuneandanticancerimmune二、自身免疫性疾病病理组织/器官微环境RA滑膜成纤维细胞（FLS）具有增殖程度增高、侵袭、转化等类肿瘤特性，炎性微环境促使FLS发生代谢重编程现象。ArthritisResTher.2017;19:110.自身免疫性疾病-类风湿关节炎(RA)微环境神经-内分泌-免疫调节网络通过炎性微环境介导肾上腺正常功能MolecularandCellularEndocrinology408(2015)241–248自身免疫性疾病-肾上腺炎性微环境自身免疫性疾病-多发性硬化（MS）微环境多种T细胞功能异常介导多发性硬化症免疫病理进程JournalofAutoimmunity87(2018)97e108JInternMed.2015Autoimmunityisaresultofamulti-orchestratedimmuneresponse介导自身免疫性疾病的T淋巴细胞亚群：

CD4+辅助性T淋巴细胞Biomedicine&Pharmacotherapy84(2016)Th1:抗病毒、抗细胞内抗原和抗肿瘤免疫反应Th2：协助抗寄生虫的固有免疫Th17：清除病原体、移植排斥反应、自身免疫应答启动和炎症反应Treg：维持免疫稳态和外周耐受Tfh：与生发中心B细胞的分化、发育、抗体亲和力成熟以及长寿命记忆性B细胞的生成密切相关Th17andTregcellsTFHTheroleofTFHcellsinBcelldifferentiationintoplasmacellsandmemoryBcellsDrugstargetingtheinflammatoryIL-23/IL-17immuneaxisJournalofAutoimmunity87(2018)97e108靶向Th17细胞亚群相关治疗药物

Treg细胞亚群在MS中功能削弱ImmunolRev.2014May;259(1):231–244ImpairedfunctionofFoxP3+TregsinmultiplesclerosisTfollicularhelper(Tfh)-targetedimmunotherapy.Front.Immunol.2017，8:1510.针对Tfh细胞亚群的免疫干预策略组织驻留性记忆T细胞

Tissue-residentmemoryTcellsAutoimmunityReviews17(2018)906–911小结：自身免疫性疾病组织微环境

T细胞长期活化和自身抗体异常产生介导组织损伤；多种介导炎症细胞（Th17、γδT的关联和组织驻留性记忆T细胞）和炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1、IL-8、GM-SF、IFN-γ）相互作用介导组织损伤和炎症反应；Tfh和自身反应性B细胞相互作用介导自身抗体产生，激发损伤性体液免疫答应;多种负性调节细胞和分子作用下调；自身抗原的释放和抗原提呈细胞持续性活化，并与效应性细胞相互作用是关键环节。记忆性T细胞长期活化和自身抗体异常产生（自身免疫性B细胞）介导组织损伤共刺激信号自身免疫性疾病发病机制示意图正性共刺激分子：CD28/B7.1/B7.2OX40/OX40L

CD40/CD40LICOS/ICOSL负性共刺激分子：PD-1/PD-L1B7-H4B7-H3

TIGIT/CD155CTLA4/B7.1自身免疫性疾病涉及的共刺激分子四、免疫卡控点PD-1/PD-L1途径与自身免疫性疾病免疫调节的关键卡控点分子，自身免疫性疾病干预靶点/途径？PD-1/PD-L1途径调节失控是否会引起免疫耐受破坏和免疫损伤？T细胞的阳性和阴性选择自身反应性T细胞持续活化和功能介导中枢免疫耐受外周免疫耐受PD-1/PD-L1负性途径PD-1ActivatedTcellPD-1/PD-L1途径调控免疫耐受及免疫病理损伤负性共刺激分子PD-1/PD-L1信号功能缺失在自身免疫性疾病免疫病理进程中的作用（1）发现炎性微环境上调PD-1△ex3异构体的表达，可溶性PD-1分子可以阻断PD-1/PD-L1负性抑制信号。提示PD-1异构体的存在可能是造成自身反应性T细胞异常活化的重要因素。

（2）首次证实可溶性PD-1分子干预CIA小鼠模型可通过上调Th1/Th17细胞亚群促进关节炎免疫病理进程。（3）提出科学假说，可溶性PD-1分子可能是PD-1/PD-L1信号通路“天然阻断剂”。（4）自主研发sPD-1/sPD-L1/sPD-L2

ELISA试剂盒，并用于自身免疫性疾病临床诊断和预后监测。IntJGenomics（2014;2014:247637）

ArthritisResTher（2015;17:340.）Cytokine.（2011;56(2):231-238.）MetabClinExp（2013;62(6):778-85.）五、正性共刺激分子OX40/ICOS与自身免疫性疾病抗原呈递细胞与自身反应性T细胞和Tfh细胞相互作用关键分子？正性共刺激分子OX40/ICOS上调表达介导了自身免疫性疾病自身反应性T细胞异常活化和自身抗体产生证实一群新的CD4+CD28-OX40+的自身反应性T细胞亚群，与RA、SLE等自身免疫性疾病免疫病理进程和临床转归密切相关，具有重要的研究和潜在的临床干预/检测价值。揭示自身免疫性疾病B细胞表面OX40L通过T细胞表面OX40的逆向信号而被激活，从而促进B细胞分泌自身抗体，参与自身免疫病发生的新机制。MolCellEndocrinol.（2016;430:115-24），PediatrAllergyImmunol.（

2011;22:54-9.）ArthritisResTher.2017;19(1):67Hybridoma(2009;28:269-276.)（1）发现ICOS/ICOSL分子可能通过调控Tfh细胞亚群介导了RA、SLE、Graves’病患者、MS患者T、B细胞的相互作用，进而促进B细胞的增殖、分化和抗体分泌。

（2）首次建立ICOSLELISA试剂盒，并用于自身免疫性疾病临床鉴别诊断和预后监测。正性共刺激分子OX40/ICOS上调表达介导了自身免疫性疾病自身反应性T细胞异常活化和自身抗体产生JClinImmunol.（2012;32:1253-1261.)TissueAntigens(2007;69:62-72)MonoclonAntibImmunodiagnImmunother(

2016;35:18-24).IntImmunopharmacol.（2016;36:151-7.）基于共刺激信号失衡的自身免疫性疾病诊断及干预策略GL50ICOSB7-H3（阻断抗体）（阻断抗体）（Fc.激发）缓解缓解正性与负性共刺激分子、膜型与可溶性共刺激分子协同参与网络调节，在免疫应答的自我感知和反馈调节中起着极其重要的调控作用：六、基因突变和多态性在免疫相关疾病中的作用Thehallmarksofcancer.Cell2000肿瘤微环境认识的启示Hallmarksofcancer:thenextgeneration.Cell.2011新增4个特征肿瘤是什么？肿瘤可能是生物进化过程中的一种生命现象是人衰老过程中一种环境压力自然选择的结果是与人生命过程中以免疫为主导的宿主因素从盛到衰的结果预防肿瘤与延缓衰老路漫漫其修远兮吾将上下而求索癌症：一场失控的进化过程?

癌症在全世界范围内普遍发生，并贯穿于整个人类社会。这是因为癌症是地球生命数十亿年进化过程本身的自然产物。自然选择，适者生存的法则则要求细胞不断进化，而进化源于DNA突变。单个克隆的适应生存、扩张、入侵和迁移。在偶尔性的作用下DNA突变也会朝着不利于人类进化的方向进行，一旦这些突变逃脱机体免疫系统的控制就会造成癌症的发生。

因此只要有进化就会有癌症，癌症是一场失控的达尔文进化过程。进化医学或达尔文医学启示癌症：一场失控的进化过程不同年龄组正常人前列腺组织存在突变细胞Itisclearthatthereservoirofpotentiallydetectableprostatecancerishighlyagedependentandisprobablyintherangeof30%–70%inmenolderthan60years.JNCI2010;102(9):605-613.

Changesintumourburdeninindividualpatients

CheckMate026研究回顾性分析:

在TMB高表达的病人中，采用Nivolumab进行治疗后，ORR（47%对比28%）和PFS（9.7个月对比5.8个月）均显著优于化疗CheckMate032I/II期临床试验:

在TMB较高的患者中，Nivolumab联合Ipilimumab的缓解率是单药的两倍多，达到46%，一年总生存率是单药的近一倍，达到62%。这些研究提示，TMB不仅在肺癌中较高，它也可作为预测肺癌免疫治疗疗效的标志物。LancetOncol.

2016Jul;17(7):883-895TMB(TumorMutationBurden)有望成为晚期

NSCLC免疫治疗的预测生物标志物发现位于B7-H1/PD-L1基因3’-UTR上的一个突变体rs4143815通过影响miR-570的调控上调胃癌组织表达B7-H1，揭示B7-H1/PD-L1在胃癌微环境中上调的关键机制，阐明B7H1/PD-L1参与胃癌免疫逃逸的重要机制。（

HumMutat，2012，HumGenet，2013）发现位于PD-L1启动子的多态性位点rs10815225通过招募转录因子SP1上调胃癌组织表达PD-L1。（CancerImmunolImmunother,2017）发现CD80,B7-H4和ICOS分子基因多态性与结直肠癌易感性相关（CellImmunol.

2015

）。共刺激在肿瘤微环境中上调的遗传学关键机制Geneticbasisofautoimmunity自身免疫病遗传学发病机制1、单基因突变自身免疫性疾病比较少，较为多见的是多基因相关的自身免疫性疾病。2、通过全基因组候选基因方法和最新的全基因组关联研究(GWAS)发现许多免疫基因与自身免疫病相关。3、大量人体和动物实验证明，MHC与自身免疫性疾病的关系最为密切。4、与自身免疫性疾病相关的表遗传学机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和小RNA调控等。表观遗传学对免疫相关细胞调控-T细胞CellPhysiolBiochem2017TranscriptionalfactorsandepigeneticregulatorsinBcelldevelopment.ClinicRevAllergImmunol(2016)表观遗传学对免疫相关细胞调控-B细胞发现类风湿是关节炎患者B7-H3一个单倍体型可能通过影响其异构体表达参与RA炎症反应。（ClinImmunol，2015

）发现类风湿关节炎患者PD-1基因启动子区一个SNP可能通过影响活化T细胞上PD-1基因表达，影响疾病进程。（IntJGenomics，2014

）发现CTLA-4（rs574299）基因多态性与类风湿关节炎发病具有相关性。（GenetMolRes，2013

）共刺激分子多态性与自身免疫病相关性分析小结基因的不稳定和突变是肿瘤发生发展的重要驱动因素，突变基因检测是靶向治疗的基础，肿瘤突变负荷是热肿瘤的重要生物标志，也是肿瘤免疫治疗的关键生物标志；基因突变和易感基因多态性是自身免疫性疾病发生发展重要因素，其中MHC和免疫调节分子尤为关键。同时与自身免疫性疾病相关的表观遗传学机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和小RNA调控是目前研究热点。肿瘤和自身免疫病的免疫失衡比较性分析自身免疫性疾病整体疾病持续反复发作局部整体局部免疫功能失衡肿瘤突变细胞肿瘤肿瘤细胞破碎释放出肿瘤抗原攻击肿瘤细胞细胞因子辅助信号CD4+T肿瘤抗原的加工、处理及有效递呈CD4+T细胞肿