诺奖得主James P. Allison最新发文！免疫检查点疗法：勇往直前

11月9日，PADMANEE SHARMA与诺贝尔奖得主JAMES P. ALLISON在Science杂志上发表最新文章，系统介绍了免疫检查点疗法的最新动态与下一步研究方向。

来源：Science

肿瘤免疫疗法的早期尝试没有取得令人满意的结果，这在很大程度上归因于对免疫系统，尤其是T细胞生物学的了解有限。第一代肿瘤免疫疗法致力于“启动”免疫反应。“启动”的开关是T细胞受体与主要组织相容性复合体（MHC）和抗原、CD28与其配体B7相应结合。激活T细胞的一种方法利用抗原刺激（如抗原肽）与T细胞受体结合，另一种方法是将CD28与T细胞共刺激（如活化的树突状细胞）结合。当时，人们还未意识到“关闭”T细胞也是免疫疗法的一种策略。阻断抑制性信号可以通过免疫检查点疗法（ICT）实现。这一概念的提出对肿瘤免疫疗法具有里程碑式的意义。

早在1996年，JAMES P. ALLISON等就发表了CTLA-4的临床前数据，表明该靶点可在小鼠模型中根除肿瘤。实验证明CTLA-4是关闭T细胞反应的关键性开关。T细胞上CTLA-4的表达由T细胞与CD28信号通路介导，这一信号同样可以“启动”T细胞响应。“开启”与“关闭”信号的时空分布对T细胞在功能关闭之前发挥作用的时间窗口提供了严密的调控。

在小鼠体内阻断CTLA-4根除肿瘤并不是研究人员的最终目标，实现临床转化才能真正将这一研究发现的价值最大化。Medarex公司的A. Korman和N. Longberg开始开发靶向CTLA-4的人源化单抗MDX-010并推入I期临床。随后，该项目得到BMS的支持，并于2003年开展MDX-010的临床III期试验。

关闭T细胞活性还有另一个靶点PD-1。针对PD-1的临床试验于2006年启动。不同于CTLA-4在T细胞启动（priming）阶段发挥作用，PD-1是通过与其配体PD-L1相互作用并在末端分化阶段控制T细胞响应的。基于二者作用机制上的差异，临床前研究表明联用抗CTLA-4抗体与抗PD-1抗体可以改善抗肿瘤作用，目前已实现临床转化。

2011年，首个ICT药物、抗CTLA-4抗体药物ipilimumab（即MDX-010）经FDA批准上市。2014年，抗PD-1抗体药物nivolumab经FDA批准上市。2015年，ipilimumab与nivolumab的联合疗法经FDA批准。当时这些疗法仅可用于黑色素瘤患者。然而，抗CTLA-4和PD-1/PD-L1抗体都可以恢复T细胞活性，对肿瘤没有特异性。目前，ipilimumab的适应症已经扩展至近10种疾病，而更多的免疫检查点药物的获批上市进一步拓展了ICT疗法的应用范围。

尽管ICT为特定癌症的部分患者带来持续缓解，绝大多数患者对这种疗法没有反应。免疫浸润较少的肿瘤对ICT很少有反应；肿瘤微环境中其他免疫抑制性作用机制也会导致对ICT药物耐药。推广ICT疗法在更广泛适应症中的应用受到联合疗法数量、有限的患者群体以及目前对肿瘤微环境中免疫调节网络在时空范围内的理解不足的限制。更全面地理解免疫系统及其如何受到肿瘤疗法治疗的影响将帮助我们开发更有效、设计更合理的免疫疗法组合。

临床试验中患者的系统免疫监测

免疫细胞与多种生物信号通路相互作用，包括致癌信号通路、表观遗传信号通路、神经系统、内分泌系统和微生物组，目前对这些相互独立领域的科学理解有限。在肿瘤学领域，目前仍不清楚放射疗法、化疗、手术或靶向疗法（如酪氨酸激酶抑制剂）将如何影响免疫反应。因此，有必要通过工程和计算建模方法将不同的学科纳入同一个研究环境，利用跨学科数据间的相互指导，从而促进下一代癌症免疫治疗药物与临床试验方案的开发。

许多免疫抑制信号提供了潜在的治疗靶点。然而，这些机理如何指导不同细胞亚型中的时空表达尚不清楚。考虑到临床试验中大量的失败项目，需要采用一种“反向转化方法”（reverse translational approach）从患者身上获得纵向样本，了解肿瘤微环境中不断发展的免疫反应。对患者治疗前和治疗中纵向活检样本进行免疫分析可以提供有关特定患者队列中相关靶标变化的关键信息。将临床试验结果与靶标表达结合起来的相关数据可以阐明靶标功能的影响。这些靶标可以在免疫功能正常的临床前模型中得到测试，并进一步指导未来临床试验中合理的联用策略。

骨髓细胞和其他免疫细胞亚群

阐明这些髓系谱系细胞在肿瘤免疫反应中的炎症和免疫抑制作用对于确定某些患者对ICT无反应的原因以及解决策略非常重要。此外，需要仔细对比小鼠模型、患者和不同肿瘤生态龛（niche）产生的数据，因为这些环境中存在着不同的骨髓细胞亚型，这将最终决定生物学过程和临床结果。使用M1和M2命名法划分炎症与免疫抑制性骨髓细胞过于简单，这是因为这些细胞亚型的生物标志物存在相互交叉。此外，由B细胞、巨噬细胞、树突状细胞以及T细胞构成的三级淋巴结构在黑色素瘤、肾细胞癌、肉瘤和膀胱癌患者的临床试验中被证明与抗肿瘤反应有关。更好地了解驱动这些细胞-细胞间相互作用的因素将进一步提高我们利用这些细胞促进肿瘤免疫的能力。

评估肿瘤微环境的技术

单细胞RNA测序以及超高复用成像系统（如CODEX、PhenoCycler）等新技术的开发更加方便了免疫反应的分析，这对阐明免疫细胞群的变化非常重要，这些变化是ICT疗法有效或耐药的基础。确定导致免疫细胞亚群的遗传过程以及这些细胞如何与肿瘤微环境相互作用是一个艰巨的项目，这需要大量的计算生物学工作，开发用于分析、整合多个数据库的算法。纵向研究中高维单细胞数据和空间分析的广泛应用、从生成的大型数据库中提取有效结论的计算方法的改进都将是理解免疫反应调节的关键。

作为一线治疗的ICT

目前，FDA批准的ICT药物主要用于转移性肿瘤，最近对黑色素瘤、肾细胞癌和尿路上皮癌的辅助治疗批准较少。在疾病早期阶段（如手术或化疗前的新辅助治疗），以ICT治疗患者可以让T细胞与肿瘤抗原相遇，产生抗原特异性记忆T细胞反应，从而提高总生存期。研究人员在局部膀胱癌中以抗CTLA-4抗体进行了首次新辅助治疗ICT试验，证明ICT在手术前给药具有足够的安全性。12例患者中有3例出现完全病理反应，因此可以将完全病理反应作为首次新辅助治疗的临床终点。此外，获取肿瘤组织和血液样本可以确定肿瘤和体循环的免疫药效学，其中一种被称为诱导共刺激分子（ICOS）的全新T细胞靶标非常关键。在新辅助治疗中对ICT的免疫持续性和临床反应提示，在某些局部肿瘤中可以进行保留器官的非手术治疗，避免永久性造口对生活质量的影响。

一项最近的前瞻性临床II期新辅助抗PD-1抗体试验中，患有错配修复缺陷型局部晚期直肠癌的患者中，12例出现病理完全响应。这些患者在随访6个月后不需要进行化疗、放疗或手术治疗。这项研究还进一步强调了预测性生物标志物（如肿瘤的微卫星不稳定性状态）的关键作用，这可以帮助选择最为适宜的患者。最近的回顾性研究还强调了整合肿瘤特异性因子和肿瘤特异性生物标志物对预测ICT反应的作用。例如，研究确定了两种新的潜在生物标志物（肿瘤细胞ARID1A基因突变和驱动肿瘤组织中三级淋巴结构发展的免疫趋化因子CXCL13）对选择ICT患者的作用。而这种策略仍需要在前瞻性研究中得以进一步验证。

这些数据证明了新辅助试验的安全性，局部疾病下ICT可与手术结合。而在转移性疾病中，缩小肿瘤体积手术与ICT结合治疗残留的转移性肿瘤是否可行？大部分转移性实体瘤患者不适宜进行手术，甚至是在手术与其他治疗手段结合的情况下。然而，由于缩小肿瘤体积手术很容易释放抗原，从而产生抗肿瘤免疫反应。在使用ICT的情况下，这种策略可以根除手术后残留的小体积转移性病灶。当然，这一概念需要系统的研究评估在转移性疾病中手术和ICT的安全性。

结论

在ICT被确定为继手术、放疗、化疗/靶向疗法后第四大治疗手段的过程中，这一技术已经取得了巨大进展。在早期和转移性疾病中，将ICT与传统肿瘤干预措施相结合可以带来显而易见的好处。然而，目前绝大多数患者仍难以从这种疗法中获益。对肿瘤生物学和免疫学的深入理解将带来ICT的突破。

备注：封面图来自Science杂志。

参考资料：
[1] PADMANEE SHARMA et al. Immune checkpoint therapy: Forging ahead. Science. 2022.

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