免疫治疗的研究及应用课件第二讲免疫治疗不同策略介绍2

免疫治疗的研究及应用程宏第二讲免疫治疗不同策略介绍2免疫治疗分类的基本情况治疗性抗体免疫检查点抑制剂癌症疫苗溶瘤病毒细胞治疗一、细胞治疗概况免疫细胞治疗是指把病人的细胞从血里面分离出来，在体外用一些细胞因子，使它变成一种杀伤细胞，再回输到血液中去，这种杀伤细胞可以识别肿瘤细胞进行特异的杀伤。肿瘤免疫细胞治疗已被国内外专家公认为未来肿瘤治疗领域最具前景的治疗方法之一。在没有外界干预的情况下，人体内可以识别肿瘤细胞的

T细胞数目是非常非常少的，在多达1010数量级的T细胞中，能识别肿瘤细胞的也就几千个，通过以往免疫调节的手段可能也只能达到105的数量级。所以正常情况下，尽管人体内存在识别肿瘤的T细胞，但也没有引起明显的生物学效应，原因是数目太少。细胞治疗就是要解决这个问题。MHCClass

I@C1TãBł(

CTL)MHCClassŒ二、过继性T细胞转移（ACT）细胞治疗目前还是一种实验性的治疗技术，称为过继T细胞转移（adoptive

T-cell

transfer,ACT）。取自体淋巴细胞经体外激活、增殖后回输给患者，直接杀伤肿瘤或激发机体抗肿瘤免疫效应。在一些小型的临床试验中，一些患有晚期癌症的患者（主要是血液肿瘤）通过

ACT疗法之后肿瘤彻底消失了。某些患者的治疗效果已经持续了好几年。最早成功应用的癌症过继细胞疗法1956年，E.Donnall

Thomas教授利用双胞胎间的骨髓移植来治疗白血病，避免了移植物抗宿主反应，为此获得1990年的诺贝尔生理学或医学奖。1979年在西雅图成功实现了不相关个体间的骨髓移植。直到今天，骨髓移植仍然是许多类型白血病的主要疗法。但骨髓移植不仅价格高昂，而且仍然有很大风险发生GVHD，很多时候甚至是致命的。ACT产生轰动效应Michel

Sadelain

教授：纽约Memorial

SloanKettering癌症中心细胞工程中心主任Sadelain在癌症治疗会议上谈过继细胞转移

(ACT)：收集和基因改变病人的免疫细胞，培养他们攻击自身的癌症“曾经在多少个几乎空荡荡的房间谈过这个技术”，今天已成为现实并且正在拯救患者生命。该技术通过获取人体自身T细胞并充分激发免疫系统的力量，使免疫细胞能识别和指挥其对抗外来入侵者和攻击病变细胞。T细胞通过受体来扫描外来细胞表面上的抗原、激活T细胞、产生攻击效应。从理论上讲，恶性肿瘤细胞应该是T细胞的理想目标，但肿瘤细胞具有免疫逃逸能力。ACT使科学家们调整了T细胞，给T细胞一个战斗的机会，

Sadelain教授称他们为“活药物”。ACT疗法面对的挑战ACT疗法仍然面对科学和法律挑战。研究人员仍在学习如何控制这些细胞，以确保他们能够战胜癌症而不损伤正常组织，因为许多癌症抗原也存在于正常细胞。另一个问题是，目前还不清楚如何把ACT成为一个盈利性商业模式，收获和培养活细胞需要比处方药更多的时间和技能。ACT的几种方式从肿瘤中提取肿瘤浸润淋巴细胞CAR-T细胞治疗免疫系统调节剂干细胞移植等三、从肿瘤中提取肿瘤浸润淋巴细胞ACT的一种方式，就是从肿瘤中提取肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltratinglymphocytes,TILs)，通过实验室检测挑选出最能识别患者肿瘤细胞的TIL进行扩增，然后用免疫系统信号蛋白（即细胞因子）将其激活以后回输入患者体内。这种方法的一个前提条件是TILs已经有识别肿瘤细胞的能力，只不过在肿瘤微环境中，TIL的数量及识别能力还不够，不足以消灭肿瘤细胞，或者战胜微环境中的免疫抑制信号。而通过体外扩增并激活的方式可以跨越这些障碍进而达到消除肿瘤的目的。Tumor

MicroenvironmentEliminationEscape举例：临床应用美国国立癌症研究所的Steven

Rosenberg教授1940

年出生的Rosenberg

医生现年78

岁，是奋斗在细胞治疗领域最年长的一线先锋。Rosenberg

医生的一生可以说就是一部鲜活的肿瘤免疫史，他见证和亲手谱写了细胞免疫治疗癌症的历史篇章。TILs基本情况1986年，StevenRosenberg研究组首先报道了TIL细胞。TIL细胞表型具有异质性。一般来说，在TIL中，绝大多数细胞是CD3阳性的。在不同肿瘤来源的TIL细胞中，CD4+T细胞、CD8+T细胞的比例有差异，但大多数情况下以CD8+T细胞为主。不同患者不同肿瘤类型对免疫疗法的反应不可预测，是因为免疫成分的异质性以及肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）在单个肿瘤内和患者之间的多样化表型。并不是所有的肿瘤浸润T细胞都是针对肿瘤抗原的，并且发现检测CD39的表达可以简单的量化或分离Bystander

即“旁观者”T细胞。TILs操作流程‹

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TiLTILs技术应用思路12014年，Steven

Rosenberg团队，Science论文晚期胆管癌女患者的肺转移肿瘤病灶，全基因组外显子测序。26个非同义突变，每一个突变构建了一段短基因，将这些短基因几个一组地串联成短基因串(TandemMinigene,TMG)，然后将这些TMG转入抗原提呈细胞并与TILs共同培养，以查看患者的TIL中是否存在可以特异性识别肿瘤突变的T细胞。发现患者的TIL可以识别肿瘤的一个突变。体外大量扩增此有识别功能的T细胞，回输给患者，患者肝部的转移灶长期稳定状态达1年以上。本研究证明了晚期癌症患者的肿瘤组织中确实存在可以对抗肿瘤突变的淋巴细胞，即便是在晚期胆管癌这样凶险又难治的瘤种。但是从实体瘤中收集浸润性T细胞确实比较有挑战性，而与之相比，抽取患者的外周血则容易得多，所以2016年Steve

Rosenberg小组发表在《Nature-Medicine》杂志上的文章《Prospective

identification

of

neoantigen-specific

lymphocytes

in

theperipheral

blood

of

melanomapatients》即是从晚期恶性黑色素瘤患者的外周免疫细胞中可根据PD-1受体表达找到针对肿瘤变异新抗原的活性杀伤T细胞。这样找到的T细胞在体外增殖后和TILs一样可以识别患者自身肿瘤。但是恶性黑色素瘤是一种突变比较多的肿瘤，尽管外周血抗肿瘤细胞比例低，但是仍然能够分离出来；而其他突变较少的肿瘤在外周血中是否同样存在这样的T细胞仍待研究。TILs技术应用思路2举例：最新研究进展见证奇迹《NatureMedicine》：一名罹患晚期转移性乳腺癌的患者，在经过自身免疫细胞的治疗后，全身的肿瘤竟消失得无影无踪！朱迪·珀金斯（JudyPerkins）治疗流程FBF12TIL

fragmentklutarrt

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mg/m2+10Pembrolizumab

2mgMg{7

doses)Pre-treatmentZZ

monthspost-treatment举例：实验室研究Jespersen

H,Lindberg

MF,Donia

M,

et

al.

NatCommun.2017;8(1):707.研究思路和框架为了研究过继细胞转移(ACT)和免疫治疗在人源化的模型中的作用，作者开发了PDXv2.0——一种黑色素瘤PDX模型，来自同一患者的肿瘤细胞和浸润T细胞被先后移植到NOG/NSG敲除小鼠。这些T细胞存活就可以持续释放白细胞介素-2(IL-2)。在PDXv2.0模型中，从同一个患者来源的自体肿瘤细胞和T细胞对ACT有反应则会把肿瘤根除，否则在PDXv2.0中，对ACT无应答者不能杀死肿瘤细胞。由此可见，PDXv2.0提供了非常有价值的模型以评估ACT疗法或联合疗法的疗效。举例：实验室研究MM33IF-Ny

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t•awparIaiioa-ILs'.'.

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].{)3agaMe•vaxpWra0on四、CAR-T细胞治疗从患者血液中提取T细胞，将其进行修饰，使其表达一种称为嵌合抗原受体（chimericantigenreceptor，CAR）的蛋白，扩增之后回输到患者体内。CAR是一种修饰后的T细胞受体，表达于T细胞表面。这些受体能够将T细胞连接到癌症细胞表面，一旦连接，这些T细胞就会被激活进而攻击癌症细胞。四、CAR-T细胞治疗Chimeric

Antigen

Receptor

T

cell(CAR-T)，中文翻译嵌合抗原受体T

细胞，是一门将B

细胞与T

细胞技术结合的技术。随着

2017

年两个CAR-T

药物(Novartis

的Kymriah

和Kite

的Yescarta)的上市，这种目前在血液肿瘤治疗相当高效的疗法再次受到大家的关注，让人们对它的前景充满期待。CAR-T发展历史CAR-T的诞生依赖于当时两个重大免疫技术的成熟，单克隆抗体和T

细胞受体(TCR)信号通路。1975年，Kohler

和Milstein在Science发表名为“永续培养可以分泌特异抗体的融合细胞”的文章，揭开了单克隆抗体技术的辉煌历史，他们也在1984

年因此获得诺贝尔奖。1980

年代还是一个TCR

鉴定和分析突飞猛进的年代，杀伤性T

细胞激活的关键节点在于它表面的TCR

去识别其特异的抗原。Zelig

Eshhar

教授Zelig

Eshhar

教授：以色列Weizmann

研究所，同时研究单克隆抗体和TCR1989年，在PNAS发表“表达具有抗体样特异性的免疫球TCR

嵌合受体”。在这篇文章中，他们首次将抗体的可变轻链与重链分别替换在TCR

的α和β

链的可变区域。虽然这样的CAR结构与现在我们所熟知的CAR还大相径庭，但这却是CAR

的根本逻辑与原理，ZeligEshhar

教授也因而被誉为“CAR-T之父”。;.+ti‹.'*

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T•etiI

activaMATERIALS

AND

METHODS两个关键性的历史节点一个发生在CAR

的头部：单链可变抗体(single

chain

variableFragment,scFv)被证明可以特异的结合到与原抗体相同的抗原上

(1988,

Huston:PNAS;1988,

Bird:Science)一个发生在CAR

的尾部：只要一个CD3

的zeta

链就足够激活TCR下游信号通路(1991,

Weiss:Cell)结合以上两点，Eshhar

教授完成了CAR的最终形态，一个scFv在前，一个CD3

zeta

在后(1993,Eshhar:PNAS)之后CAR-T

的演化就是人们所熟知的加入共刺激因子CD28，CD137

等，形成了我们今天所广泛使用的CAR。MonoclonalantibodyLinkerCFRSpaceTCR

complexIntracyioplasmicTumor

antigenngCancer

cellTarget

antigenCARTarget

binding

domain

(scFv)三代CAR-T的发展ZeligEshhar完成CAR的最终形态，这就是第一代CAR-T疗法，随后陆续应用到临床上二代CAR-T引入了共刺激信号4-1BB或CD28，前者通过上调Bcl-xL延长T细胞的存活期，后者可以增强T细胞响应的效价三代CAR-T引入2个以上的共刺激信号第一个三代CAR-T的临床研究为靶向HER2的CAR-T疗法，适应症为转移性黑色素瘤CD3ÇVHVLCD28or

4-1BBCD2841BBCD3ĘCD3Ç三代CAR-T的发展情况图5个CAR-T大鳄（1）Carl

June:宾夕法尼亚大学教授开创和推进CAR-T

产业的重要人物CAR-T

治疗的成功让CarlJune教授声名大噪，今年被《时代》杂志评为2018

最具影响力的100

个人物5个CAR-T大鳄（2）Wendell

Lim:加州大学旧金山分校教授引领将合成生物学方法用在CAR-T

的开拓者利用化学小分子来充当调控CAR-T

功能的开关，控制CAR-T

带来的剧烈副作用改造细胞内部通路，让CAR-T

只有在同时识别两个靶点时才发挥作用，对癌细胞的识别更加精准5个CAR-T大鳄（3）Steven

Rosenberg:美国国立癌症研究所StevenRosenberg是将CAR-T

大胆应用在临床实验的第一人2010

年Steven

Rosenberg加入KitePharma公司，开启了CAR-T

治疗产业化的第一步5个CAR-T大鳄（4）Philip

Greenberg:Fred

Hutchinson癌症研究中心教授Greenberg

教授抓住机会，终于实现了定向控制“移植排斥”反应在西雅图成立CAR-T

全明星阵容的Juno

制药既“仰望星空”又“脚踏实地”的实干家5个CAR-T大鳄（5）Michel

Sadelain:Memorial

SloanKettering

癌症中心教授第一批意识到可以用基因改造T

细胞来识别和清除癌细胞的人Sadelain:利用改造造血干细胞制备广谱

CAR-T

用于任何患者“我们对T

细胞改造对抗肿瘤已经到了历史的拐点，而这一切才刚刚开始”举例：Emily与CAR-TEmilyWhitehead是第一例接受CAR-T治疗的儿科急性淋巴细胞白血病患者，宾大的CAR-T临床试验将Emily的白血病完全治愈。Emily当时处于白血病末期（ALL），接受CAR-T治疗四天后，

Emily发了高烧，血压快速下降危及生命，第5天住进ICU。科学家和医生团队们不知道如何治疗，因为不知道原因何在。他们连夜测定了Emily体内细胞因子的水平，发现很多细胞因子都升高，IL-6升高幅度最大。医生讨论后给Emily注射了脱利珠单抗，一种IL-6R抗体药物。几乎是立刻，Emily的血压上升，退烧，其他症状也都回复正常。如今Emily已经11岁，是一个完全健康的儿童。双刃剑活化的T细胞会产生大量的细胞因子：干扰素α、干扰素γ、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8等。这些细胞因子会引起各种身体反应：发热、低血压、募集和激活更多免疫细胞导致更坏的后果甚至死亡。这种情况被称为细胞因子风暴(Cytokine

release

syndrome,CRS)还有很多情况下，细胞因子风暴无法有效处理，需要科学家对CRS进行更深入的研究和干预。如Juno领先的CAR-T疗法JACR015在2015年出现2例脑水肿死亡案例，这种情况下更难处理，如脱利珠单抗无法突破血脑屏障来干预脑部的副作用五、免疫系统调节剂还有一类免疫治疗是调节免疫系统活性的蛋白，包括细胞因子和某些生长因子。两种常用于癌症治疗的细胞因子是白介素和干扰素。免疫调节剂可能通过多种不同的机制发挥作用。例如，干扰素可以激活包括自然杀伤细胞和树突细胞在内的白细胞，进而增强免疫系统对癌症细胞的杀伤能力。免疫系统调节剂分类 生物应答调节剂 通常对免疫功能正常者无影响，但对免疫功能异常，特别是免疫功能低下者有促进或调节作用。主要包括①微生物制剂，如卡介苗、短小棒状杆菌、伤寒杆菌脂多糖、链球菌低毒菌株、丙酸杆菌等；②激素，如胸腺素、胸腺生成素等。免疫抑制剂 能抑制机体的免疫功能，常用于自身免疫病的治疗以及防止移植排斥反应的发生。包括①化学合成药物，如糖皮质激素、环磷酰胺、硫唑嘌呤等；②微生物制剂，如环孢素、他克莫司、西罗莫司、吗替麦考酚酯等。免疫系统调节剂作用特点该类药物对治疗免疫功能低下、某些继发性免疫缺陷病及恶性肿瘤，均有一定疗效。大多是生物制品，如卡介苗(BCG)、内毒素等；少数是一些人工合成的化学药物如左旋咪唑(lev-amisloe)和梯洛龙(tilorone)等。它们有的可以激活补体，有的可以促进巨噬细胞的活性，有的可以非特异性地增强T、B淋巴细胞反应，有的可诱导干扰素产生。据研究结果发现，免疫调节剂中的转移因子、胸腺素、干扰素、左旋咪唑、免疫核糖核酸等，对正常的免疫功能不产生影响，但可增强已经低下的免疫功能，调节免疫反应。免疫系统调节剂举例左旋咪唑是一种广谱抗蠕虫药四咪唑的左旋体，经实验及临床证明，它对正常人和健康的动物的免疫功能影响极小或无影响，但在低免疫应答的病例中，能增强各类抗原的皮肤迟发性变态反应，并增强淋巴细胞介质的产生。当吞噬细胞和T细胞功能低下时，左旋咪唑可使其恢复正常。左旋咪唑在临床上可用于治疗复发性及慢性感染、肿瘤、类