腫瘤新抗原在肺癌中的研究進(jìn)展

趙鳳華 張 欣 陳 婷 蔣曉東

非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的發(fā)生率很高，在我國肺癌中達(dá)85%以上，且在確診時(shí)多已屬晚期，治療上有效率不高，因此迫切需要一種更高效的治療手段。免疫治療為晚期NSCLC患者帶來新希望，其成果令人驚喜，但單純的免疫檢查點(diǎn)阻斷治療在廣泛應(yīng)用時(shí)被觀察到很多復(fù)雜的問題，使免疫治療的發(fā)展陷入困境[1]。腫瘤免疫治療的本質(zhì)其實(shí)是利用腫瘤表面新抗原識(shí)別免疫細(xì)胞并激活免疫系統(tǒng)來殺傷腫瘤細(xì)胞的。腫瘤新抗原也因其高效的免疫原性、獨(dú)特的生物學(xué)特點(diǎn)成功引起大家的關(guān)注。近年來研究表明，腫瘤新抗原異質(zhì)性參與肺癌惡性進(jìn)化過程，其缺失調(diào)變也與發(fā)生免疫逃逸密切相關(guān)。

一、腫瘤新抗原的特點(diǎn)

腫瘤新抗原是指腫瘤細(xì)胞發(fā)生非同義突變所產(chǎn)生的具有免疫原性的肽段，它只存在于腫瘤細(xì)胞表面，而不存在于正常細(xì)胞表面，因此具有腫瘤特異性。它以主要組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex, MHC)形式被呈現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞表面，具有高效免疫原性，可被T細(xì)胞識(shí)別引起特異性免疫應(yīng)答。其來源可為致瘤病毒整合基因產(chǎn)生的抗原和突變蛋白產(chǎn)生的抗原，也可為與病毒無關(guān)腫瘤的非同義遺傳突變(如基因融合、插入和缺失、移碼突變和結(jié)構(gòu)變異、單核苷酸變異)，其中新抗原產(chǎn)生以非同義突變?yōu)橹?。NSCLC的非同義突變是逐步出現(xiàn)的，新抗原便在這些突變中產(chǎn)生，與腫瘤相關(guān)抗原一起刺激機(jī)體產(chǎn)生抗腫瘤的免疫反應(yīng)，且這一免疫反應(yīng)過程還受到新抗原數(shù)量的調(diào)控。晚期的NSCLC是高突變負(fù)荷載量的腫瘤，這代表著存在更高免疫原性新抗原的可能，可以鑒定出足夠多的新表位用以合成新抗原[2]。利用現(xiàn)代生物技術(shù)，可在體外合成肺癌新抗原，再通過免疫細(xì)胞過繼回輸給患者，達(dá)到增強(qiáng)體內(nèi)新抗原的數(shù)量和免疫殺傷力的目的，實(shí)現(xiàn)患者精準(zhǔn)免疫治療過程[3,4]。

二、腫瘤新抗原的發(fā)展?fàn)顩r

1.發(fā)展形式：目前，腫瘤新抗原的發(fā)展應(yīng)用主要有腫瘤疫苗和過繼性免疫細(xì)胞治療兩種形式，也包括一些與癌癥常規(guī)療法、免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICIs)組合應(yīng)用的形式。制備腫瘤疫苗比如樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC)疫苗可以誘發(fā)并增強(qiáng)機(jī)體的主動(dòng)免疫反應(yīng)，產(chǎn)生大量識(shí)別新抗原的淋巴細(xì)胞，從而殺傷表達(dá)此抗原的腫瘤細(xì)胞。有研究者曾借用DC細(xì)胞負(fù)載腫瘤新抗原制備疫苗對(duì)腫瘤患者進(jìn)行多周期免疫治療，發(fā)現(xiàn)其可有效地引發(fā)特異性T細(xì)胞的應(yīng)答，改善患者的生存狀態(tài)[5]。過繼性免疫細(xì)胞治療如擴(kuò)增回輸腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocytes, TILs)，這種方式可直接將一些有特異性反應(yīng)的淋巴細(xì)胞送回患者體內(nèi)，發(fā)揮殺傷作用。Rosenberg等曾在消化道腫瘤的研究中通過富集分選新抗原特異性的TILs，報(bào)道了4例消化道腫瘤患者有2例出現(xiàn)部分緩解(partial response, PR)，其中1例持續(xù)性PR兩年以上，取得了較好的臨床轉(zhuǎn)歸結(jié)果[6]。另外，腫瘤疫苗或過繼性免疫細(xì)胞治療與免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)相結(jié)合，可進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤殺傷效果。因?yàn)樾驴乖纱碳ぎa(chǎn)生特異反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞，并增加這部分細(xì)胞的比例，而ICIs如細(xì)胞程序性死亡蛋白1(programmed cell death protein-1, PD-1) /細(xì)胞程序性死亡-配體1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)單抗可顯著改善新抗原活化的T淋巴細(xì)胞的腫瘤抑制微環(huán)境，逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞的免疫耐受，故兩者結(jié)合可增強(qiáng)免疫應(yīng)答[7]。此外，也可將腫瘤疫苗和過繼免疫療法聯(lián)合，如聯(lián)合新抗原的多靶點(diǎn)抗原肽自體免疫細(xì)胞治療(neoantigens combined with multiple antigen stimulating cellular therapy, Neo-MASCT)，這是一種新形式的精準(zhǔn)免疫治療，它結(jié)合了主動(dòng)免疫(DC疫苗)和被動(dòng)免疫(過繼回輸T細(xì)胞)的過程，這種治療方式可顯著改善腫瘤免疫微環(huán)境，提高患者自身免疫細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的能力[8]。

2.發(fā)展前景：新抗原的發(fā)展應(yīng)用前景主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：(1)新抗原可直接參與T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷過程，屬于免疫治療過程的關(guān)鍵角色。Rosenberg等曾給予黑色素瘤患者過繼回輸TILs,結(jié)果顯示有一半的患者在接受TILs治療后出現(xiàn)了腫瘤消退，且他們也發(fā)現(xiàn)這些TILs細(xì)胞能夠識(shí)別腫瘤新抗原，這表明這些效應(yīng)T淋巴細(xì)胞是被新抗原刺激產(chǎn)生的殺傷作用[9,10]。(2)新抗原具有與ICIs相似的抗腫瘤效果。腫瘤細(xì)胞表面可高表達(dá)PD-L1與T細(xì)胞表面PD-1結(jié)合，使浸潤(rùn)腫瘤部位的T細(xì)胞失活,從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞逃脫免疫殺傷[11]。PD-1/PD-L1單抗可重新激活體內(nèi)殘存的腫瘤特異性T細(xì)胞，而新抗原與PD-1/PD-L1單抗一樣，具有刺激T細(xì)胞活化的作用，所以兩者具有相似的抗腫瘤效果。且新抗原的負(fù)載量與ICIs治療效果相關(guān)，新抗原負(fù)荷越大，免疫治療的療效越好[12]。(3)近年來很多探索新抗原疫苗和過繼性細(xì)胞免疫治療晚期腫瘤安全性的研究結(jié)果表示其是安全的，并且與其他治療方式聯(lián)用或輔助治療不會(huì)增加相關(guān)不良反應(yīng)，這使靶向腫瘤新抗原的免疫療法潛在獲益人群更廣泛[13,14]。

三、腫瘤新抗原與肺癌

1.肺癌新抗原疫苗：肺癌新抗原疫苗不同于相關(guān)抗原疫苗，它具有更高的腫瘤特異性和更低的靶向自身毒性。目前很多關(guān)于肺癌新抗原疫苗的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)都旨在探索其安全性和免疫原性或者作為放化療、其他免疫治療方式的輔助干預(yù)手段。被報(bào)道最多的是關(guān)于黑色素瘤相關(guān)抗原A3 (melanoma associated antigen-a3, MAGE-A3)疫苗的研究，它是表達(dá)于包括肺癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤細(xì)胞表面的一種新抗原。Pujol等[15]在67例接受或未接受標(biāo)準(zhǔn)化療的ⅠB～Ⅲ期MAGEA3+NSCLC患者中研究了靶向MAGEA3肽疫苗的安全性和免疫原性。在這項(xiàng)研究中，在接受輔助化療的同時(shí)進(jìn)行免疫接種的19例患者中，有16例(84%)出現(xiàn)了與化療相關(guān)的3/4級(jí)不良反應(yīng)，而在輔助化療后進(jìn)行免疫接種的患者則沒有出現(xiàn)這種情況，這說明新抗原疫苗與化療聯(lián)用并沒有增加化療相關(guān)的不良反應(yīng)。Vansteenkiste等[16]在2312例ⅠB、Ⅱ和ⅢA MAGEA3+NSCLC患者中進(jìn)行了靶向MAGEA3肽疫苗的測(cè)試試驗(yàn)，這些接種疫苗患者的無病生存率(與安慰劑比較)未增加。但在Saiag等[17]報(bào)道的前瞻性Ⅱ期研究中，接種MAGEA3特異性疫苗導(dǎo)致不可切除的ⅢC期黑色素瘤1年總生存率(overall survival, OS)為83.5%。由此看出，針對(duì)MAGEA3的疫苗接種治療可能更適合治療晚期不可切除或不適合化療的NSCLC患者。即使是表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor, EGFR)酪氨酸酶活性抑制劑(tyrosine kinase inhibitor, TKI)耐藥的NSCLC患者，新抗原疫苗也提供一種新的治療選擇。Nakatsura等研究了靶向EGFR T790M/C797S突變的新抗原疫苗治療NSCLC的療效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這類疫苗治療可能具有足夠的抗腫瘤作用，并提出針對(duì)EGFR T790M/C797S突變的免疫治療可以作為EGFR-TKI耐藥的NSCLC患者的一種新的治療策略，這表明與ICIs比較，新抗原疫苗的適用人群更為廣泛[18]。

2.過繼性細(xì)胞療法(adoptive cell therapy, ACT)：ACT是將自體免疫細(xì)胞在體外激活和擴(kuò)增后再回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，直接殺傷腫瘤或激發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)，來達(dá)到治療腫瘤的目的。近年來ACT發(fā)展迅速，在NSCLC上的臨床治療上也取得了初步療效，一項(xiàng)Meta分析結(jié)果顯示，與單純放化療比較，ACT聯(lián)合放化療能夠顯著提高NSCLC患者的2年無進(jìn)展生存期(progression free survival, PFS)(P=0.000)和2年總生存(P=0.000)[19]。ACT聯(lián)合DC疫苗形式在晚期肺癌患者治療中也取得初步成效，利用2代測(cè)序技術(shù)篩選出具有肺癌高度免疫原性的新抗原，制備負(fù)載肺癌新抗原的DC疫苗，將DC疫苗皮下注射至淋巴富集區(qū)如腋窩淋巴群區(qū)，不僅能有效激活機(jī)體內(nèi)的CD8+、CD4+T細(xì)胞，還能在體外擴(kuò)增這些反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞再回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，從而高效殺傷腫瘤細(xì)胞[20]。也可通過基因工程制備靶向新抗原如癌-睪丸抗原(包括MAGE、NY-ESO-1等)的TCR-T細(xì)胞，一項(xiàng)關(guān)于靶向NY-ESO-1抗原的基因工程TCR-T細(xì)胞過繼治療表達(dá)NY-ESO-1抗原肽的NSCLC患者的Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT02457650)正在進(jìn)行，該試驗(yàn)初步報(bào)道了1例女性肺腺癌患者出現(xiàn)部分緩解，且接受治療的患者耐受性良好，未出現(xiàn)明顯的嚴(yán)重毒性不良反應(yīng)[21]。

3.腫瘤新抗原與肺癌免疫治療耐藥有關(guān)：近年的研究表明腫瘤新抗原的異質(zhì)性與肺癌的惡性進(jìn)展、免疫治療耐藥顯著相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，新診斷、未經(jīng)治療的早期肺癌患者，如果腫瘤內(nèi)部的新抗原數(shù)量較多，且新抗原的異質(zhì)性較少，那么此類患者的預(yù)后就較好。研究者通過對(duì)NSCLC腫瘤的基因表達(dá)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，高癌新抗原腫瘤內(nèi)部的炎性基因水平較高，說明機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤發(fā)生了反應(yīng)，這種情況下，免疫抑制腫瘤相關(guān)基因(比如PD-1調(diào)節(jié)軸相關(guān)基因)的表達(dá)就會(huì)上調(diào)，再對(duì)一些經(jīng)過ICIs治療的NSCLC患者進(jìn)行了相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)ICIs有持續(xù)響應(yīng)、治療效果較好的腫瘤具有癌新抗原含量高、異質(zhì)性不明顯的特點(diǎn)，這表明腫瘤新抗原的異質(zhì)性與疾病的轉(zhuǎn)歸和免疫檢查點(diǎn)藥物的療效有關(guān)[22]。

如果將新抗原的克隆演變假設(shè)為將導(dǎo)致NSCLC的免疫耐藥，一項(xiàng)回顧性研究納入42例接受免疫檢查點(diǎn)阻斷治療的NSCLC患者后，研究了獲得性耐藥期間不斷發(fā)生的新抗原演變，在4例獲得性耐藥患者中，發(fā)現(xiàn)因消除腫瘤亞克隆或刪除含有截短突變的染色體區(qū)域而導(dǎo)致的新抗原丟失與T細(xì)胞受體克隆性的改變相關(guān)，最終導(dǎo)致了對(duì)ICIs的獲得性耐藥[23]。近年來Swanton等利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNAseq)和病理學(xué)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞評(píng)估分析了88個(gè)早期未經(jīng)治療的NSCLC患者的258個(gè)區(qū)域，發(fā)現(xiàn)不同的的免疫微環(huán)境導(dǎo)致的新抗原遞呈功能障礙的機(jī)制不同，而這也導(dǎo)致出現(xiàn)不同的免疫選擇力[24]。首先是淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)少的區(qū)域顯示這里曾發(fā)生過免疫編輯，在腫瘤進(jìn)化過程中新抗原產(chǎn)生變?nèi)趸蚩寺⌒驴乖目截悢?shù)丟失，均致新抗原缺失而無法被遞呈。其次是免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的腫瘤區(qū)域表現(xiàn)出持續(xù)的免疫編輯，人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)的雜合性丟失或表達(dá)的新抗原耗盡，也會(huì)導(dǎo)致新抗原遞呈過程失敗。該研究表明，免疫微環(huán)境在早期、未經(jīng)治療的NSCLC中施加了很強(qiáng)大的選擇力，產(chǎn)生多種免疫逃逸途徑，在肺癌進(jìn)化過程中，新抗原被編輯掉介導(dǎo)了免疫逃逸的發(fā)生，最終導(dǎo)致免疫治療耐藥。

四、展 望

雖然應(yīng)用新抗原刺激產(chǎn)生的特異性T細(xì)胞在腫瘤患者治療中發(fā)揮直接細(xì)胞毒性作用，但給晚期NSCLC患者進(jìn)行新抗原治療面臨很多問題和挑戰(zhàn)[25]。受現(xiàn)有技術(shù)的限制，現(xiàn)實(shí)困難有兩個(gè)方面：(1)新抗原的預(yù)測(cè)篩選問題，應(yīng)盡力篩選合成能被T細(xì)胞識(shí)別的新抗原，制定合適的治療方案并縮短治療前期準(zhǔn)備時(shí)間。(2)缺乏好的臨床療效評(píng)估指標(biāo)，經(jīng)新抗原免疫治療后，腫瘤可能不會(huì)立即縮小，所以要在治療過程中反復(fù)對(duì)比腫瘤縮小及復(fù)發(fā)進(jìn)展情況，追蹤治療前后血液中新抗原反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞及其來源的記憶性T細(xì)胞的數(shù)量變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)血液中炎性分子如干擾素-γ等的含量變化，這對(duì)臨床醫(yī)生來說也是一大難點(diǎn)。