近紅外光免疫療法在惡性腫瘤中的研究進展▲

金 凱 郭 駒 唐 婷 李美樂 劉宇婷 謝裕安，，4

(1 廣西中醫(yī)藥大學研究生院，南寧市 530200，電子郵箱：1916688065@qq.com； 2 廣西生殖健康與出生缺陷防治重點實驗室，南寧市 530005； 3 廣西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院實驗研究部，南寧市 530021； 4 廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院，南寧市 530005)

【提要】 近年來，惡性腫瘤的發(fā)病率呈上升趨勢，而對于中晚期腫瘤，目前沒有更有效的治療方法。傳統(tǒng)手術、放化療等常規(guī)治療手段雖可減少體內癌細胞數(shù)目，但也可對正常組織細胞造成很大傷害。光免疫療法是一種新興的高度靶向殺傷腫瘤的治療手段，其靶向性強，可快速、高選擇性地殺死癌細胞，同時可增加納米藥物在腫瘤組織中的穿透性從而提高療效，且副作用小。本文擬就目前國內外近紅外光免疫療法在惡性腫瘤治療中的研究進展進行綜述，為臨床應用和科研提供參考。

目前癌癥仍然是全球最重要的健康問題，其中中晚期惡性腫瘤尚無很有效的治療手段，患者的生活質量低且病死率高[1]。國際癌癥研究機構于2020年對癌癥患病率和死亡率進行了最新統(tǒng)計，在全球范圍內，約1/5的健康人在其一生中會罹患癌癥，1/8的男性和1/10的女性死于癌癥[2]。而全球人口老齡化和社會經濟環(huán)境變化是導致癌癥患病率增長的主要因素[3]。2020年，乳腺癌已超過肺癌成為病例數(shù)最多的癌癥，其次為肺癌、結直腸癌等；在病死率方面，肺癌仍然是癌癥死亡的主要原因，其次為結直腸癌、肝癌等[3]。癌癥是全球人口的主要死亡原因之一，提高癌癥治療手段是改善癌癥患者長期生存期及預后的重要措施。傳統(tǒng)療法對正常組織損傷較大，光免疫療法(photoimmunotherapy，PIT)因具有高選擇性、靶向準確性等優(yōu)勢，成為目前全球癌癥治療的研究熱點，具有廣闊的應用前景。本文就近紅外光免疫療法(near-infrared photoimmunotherapy，NIR-PIT)的治療原理、臨床應用及臨床試驗情況進行綜述，旨在為癌癥的臨床研究與治療提供參考。

1 NIR-PIT的治療原理

NIR-PIT是近幾年由日本科學家率先提出并逐漸用于臨床治療的一種新型癌癥治療方法[4]。傳統(tǒng)的免疫治療，如免疫激活細胞因子治療、免疫檢查點抑制、工程化T淋巴細胞等，并不能直接摧毀癌細胞，而是完全依賴于激活機體的免疫系統(tǒng)[5]。NIR-PIT由抗體-光吸收劑偶聯(lián)物(antibody-photo absorber conjugate，APC)光照射裝置組成，APC是靜脈注射靶向單克隆抗體與光吸收劑的結合物，近紅外光照射可激活其腫瘤毒性，是近年腫瘤治療研究中的熱點之一；光照射系統(tǒng)能夠使用低于熱閾值的正常紅外光照射腫瘤，其可激活并觸發(fā)APC的一系列藥理活性，選擇性地導致腫瘤細胞急性壞死，且不影響周圍的正常組織和結構，并激活機體的免疫反應[6]。NIR-PIT的另一個獨特方面是，近紅外光可使得APC最大限度地結合血管周圍間隙細胞，通過快速殺死這些細胞使腫瘤血管通透性增加，進而使藥物快速泄漏到腫瘤空間從而達到治療目的[7]。這種效應被稱為超高通透性和滯留(super-enhanced permeability and retention,SUPR)效應。與腫瘤血管系統(tǒng)的共同特征-高通透性和滯留效應相比，SUPR效應可使納米物質向腫瘤的滲漏性增加24倍[7]，但該作用僅在實施NIR-PIT后持續(xù)數(shù)小時。SUPR效應是由第一批暴露于APC的血管周圍癌細胞壞死引起的，這些細胞的壞死在血管壁和剩余腫瘤塊之間創(chuàng)造了一個空間，使得血管擴張，增加了腫瘤血容量，并相應降低了血流速度，從而緩解組織間隙壓力，更有利于殺傷癌細胞[8]。

NIR-PIT的原理是：將光吸收劑酞菁染料IRDye700DX(IR700)與腫瘤特異性抗體合成得到APC[6]，然后通過靜脈注射或滴注的方式注入患者體內,當血液中APC接近腫瘤時便從附近的毛細血管滲出，特異性與癌細胞表面特殊受體結合。APC與腫瘤表面抗原結合后，在近紅外光刺激下IR700發(fā)生光化學反應，釋放親水側鏈，剩余部分的疏水性大幅提升，進而破壞細胞膜，組織中的水分子大量涌入細胞內，使得腫瘤細胞膨脹、破裂，引發(fā)癌細胞的高選擇性和快速死亡[9-10]。另外，在直接殺傷癌細胞的同時，NIR-PIT引發(fā)的免疫原性細胞死亡可誘導未成熟樹突狀細胞快速成熟以吞噬即將死亡的腫瘤細胞，同時釋放腫瘤特異性抗原，啟動宿主抗癌免疫反應，并誘導幼稚T淋巴細胞成為特異性CD8+T淋巴細胞，增殖并攻擊其他癌細胞。這進一步放大了NIR-PIT的治療效果[11]。

NIR-PIT引起的抗腫瘤免疫激活雖然首先發(fā)生在治療的腫瘤部位，但由于免疫細胞在全身遷移故可將這種抗腫瘤免疫激活的作用延伸到其他腫瘤部位。因此，雖然NIR-PIT是一種局部治療方法，但其發(fā)揮的作用可能是全身性的，并可能對遠處轉移部位有影響。此外，NIR-PIT的安全性較好，這決定于其兩個特性：(1)APC特異性與癌細胞靶向結合；(2)APC僅在暴露于近紅外光的區(qū)域激活。因此，NIR-PIT可以高度靶向殺傷腫瘤，而不會損傷鄰近的正常組織細胞[12]。同時，IR700是一種水溶性光吸收染料，本身沒有光毒性和細胞毒性，游離IR700是安全的，能迅速在尿液中排出。正因為NIR-PIT具有安全、有效及高選擇性等優(yōu)點，其目前已在臨床前試驗中獲得了巨大的成功。

2 NIR-PIT在惡性腫瘤中的應用

2.1 在頭頸部惡性腫瘤中的應用 手術切除和輔助放療或化療一直被認為是頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)的治療標準方案，然而頭頸部復雜的解剖結構導致HNSCC具有很高的復發(fā)率[13-14]。Tahara等[15]指出西妥昔單抗-IR700 PIT在復發(fā)性HNSCC中顯示出可控的安全性，并且獲得較好的腫瘤反應性，值得進一步研究。隨著研究的進展，2017年底，使用靶向表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的西妥昔單抗-IR700進行NIR-PIT以治療無法手術的HNSCC患者的首次人體Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗成功完成。Ⅰ/Ⅱ期試驗表明，NIR-PIT至少與現(xiàn)有的復發(fā)性HNSCC的二線和三線療法相當，且不良事件較少，這說明NIR-PIT可能是一種治療HNSCC的新有效療法[16]。使用西妥昔單抗-IR700的NIR-PIT治療復發(fā)性 HNSCC的全球Ⅲ期人體臨床試驗已于2018 年啟動，其結果令人期待。2020年9月，日本政府已批準西妥昔單抗-IR700作為NIR-PIT 的治療產品，用于治療不可切除的局部晚期或復發(fā)性HNSCC[17]。

2.2 在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的應用 消化系統(tǒng)腫瘤是全球癌癥相關死亡的主要原因之一。盡管消化系統(tǒng)癌癥的治療取得了最新進展，如強化多藥聯(lián)合化療和分子靶向治療均提高了療效，然而患者的生存期仍不樂觀[3]。此外， 這些療法還會引起嚴重的副作用而影響患者的進食、消化等日常生活，因此迫切需要新型癌癥療法來提高療效，從而延長患者的生存期，并減少胃腸道副作用。Nagaya等[18]認為NIR-PIT可以在內窺鏡引導下通過光纖擴散器傳遞近紅外激發(fā)光，是一種很有前途的治療胃腸道癌癥的新方法。但理論上近紅外光組織穿透能力有限,故可以考慮用內鏡或開放式手術使光源到達病灶[18-20]。結直腸癌是全球最常見的胃腸道惡性腫瘤之一，是第三大常見的癌癥類型，是癌癥相關死亡的第二大原因[3]。Hollandsworth等[21]發(fā)現(xiàn)，NIR-PIT可阻止結腸癌原位裸鼠模型的腫瘤生長，重復NIR-PIT可以在更長的時間內阻止結腸癌的生長。因糖蛋白抗原A33(glycoprotein A33 antigen，GPA33)在人類結直腸癌中呈高度表達，而不存在于人體其他大多數(shù)組織和腫瘤中，這使得其有可能成為結直腸癌的潛在治療靶點[22]。因此，目前已經開發(fā)了多種抗體和靶向GPA33抗體的免疫偶聯(lián)物用于治療結直腸癌[23-24]。Wei等[25]生產了針對GPA33的可變抗體(A33scFv抗體)的單鏈片段，并通過將A33scFv與近紅外光吸收劑IR700 (A33scFv-IR700)結合，來研究NIR-PIT的功效；結果表明，與未采用NIR-PIT治療的小鼠相比，僅在單次注射偶聯(lián)物和光照后，A33scFv-IR700介導的NIR-PIT顯著抑制了攜帶LS174T腫瘤移植物小鼠的腫瘤生長，且沒有明顯的系統(tǒng)性副作用。胰腺癌是一種死亡率極高的腫瘤，局部和遠處轉移的復發(fā)率也很高[26-27]。Maawy等[28]將抗癌胚抗原抗體與IR700結合，用于胰腺癌原位移植小鼠模型的NIR-PIT治療，觀察到胰腺癌原位小鼠的腫瘤大小和重量均顯著減小，證實NIR-PIT具有抗胰腺癌的作用。此外，Hanaoka等[29]將表達GPC3的A431/G1細胞與酞菁衍生物IRDye700DX (IR700)一起培育，與抗GPC3抗體IR700-YP7結合并暴露于近紅外光下；同時在A431/G1荷瘤小鼠中進行了GPC3靶向NIR-PIT聯(lián)合白蛋白結合型紫杉醇的治療實驗，結果表明IR700-YP7與A431/G1細胞結合并通過體外近紅外光照射誘導靶細胞快速死亡，與未處理的對照組相比，NIR-PIT 抑制了腫瘤生長。上述實驗表明使用IR700-YP7的NIR-PIT可用于肝細胞癌的局部治療。

2.3 在卵巢癌和乳腺癌中的應用 由于晚期卵巢癌對化療藥物常產生耐藥性，腫瘤細胞又極其容易侵入腹腔鄰近器官，進入血液和淋巴系統(tǒng)形成遠處轉移，在過去幾十年中該病的治療方案無明顯改進[30-31]。研究表明，從對放射治療不敏感和化療耐藥的患者身上獲得的卵巢癌細胞系和組織樣本對NIR-PIT有一定的反應[32-33]，表明NIR-PIT對耐化療藥的卵巢癌具有一定的治療潛力[34]。Sato等[35]發(fā)現(xiàn)，NIR-PIT在Erb-B2受體酪氨酸激酶2(Erb-B2 receptor tyrosine kinase 2,HER2)表達陽性的播散性腹膜卵巢癌小鼠模型中具有顯著的細胞殺傷效果。Harada等[36]的研究證實了NIR-PIT對β-D-半乳糖受體過度表達的播散性腹膜卵巢癌小鼠模型具有顯著的抗腫瘤效果。然而并非所有的卵巢癌都表達上述兩種受體，曾有學者提出，間皮素是卵巢癌細胞一種重要的靶分子，針對間皮素不同藥物的臨床試驗已證實它是癌癥免疫治療的極好靶點[37]。因此，對于卵巢癌及播散性腹膜腫瘤，NIR-PIT是一種很有前途的新療法，探索更多的免疫靶點亦有助于NIR-PIT的臨床推廣。

乳腺癌目前已是全球新發(fā)病例數(shù)最多的癌癥[3]。手術是首要的治療方式，但其具有創(chuàng)傷性且影響乳房外觀。Yamaguchi等[38]使用基于HER2 Affibody-IR700Dye偶聯(lián)物的NIR-PIT選擇性破壞HER2過表達的乳腺癌細胞，結果顯示過表達HER2的癌細胞出現(xiàn)死亡，而低HER2表達水平的癌細胞沒有受到損害；此外，其還發(fā)現(xiàn)HER2 Affibody和曲妥珠單抗均與 HER2陽性腫瘤特異性結合，且不會相互競爭，并且觀察到聯(lián)合使用HER2 Affibody和曲妥珠單抗擴大了NIR-PIT對HER2陽性乳腺癌的靶向治療范圍[39]。Affibody的尺寸小，可以穿過血腦屏障，其有可能對乳腺癌細胞腦轉移也有效?？傊?，NIR-PIT 代表了一種新的、有前景的乳腺癌治療方法。

2.4 NIR-PIT治療腫瘤的臨床研究熱點 首個NIR-PIT人體研究將靶向EGFR的西妥昔單抗-IR700用于治療不可手術的頭頸癌，隨后全球掀起了NIR-PIT臨床試驗熱潮，成為了目前的研究熱點。美國學者在應用NIR-PIT治療復發(fā)性HNSCC的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中，觀察到該方案的初步療效顯著，認為NIR-PIT具有可耐受和可控的安全性[17]。目前，大部分的臨床試驗仍在進行中，其研究內容受到廣泛的關注，研究結果令人期待。例如，全球Ⅲ期臨床試驗(NCT03769506)已于2019年開始，旨在評估ASP-1929 PIT用于二線治療失敗或進展的局部復發(fā)性HNSCC的療效和安全性。最近一項ASP-1929 PIT聯(lián)合抗程序性死亡受體1(programmed death receptor 1， PD-1)療法的臨床試驗(NCT04305795)開始在EGFR陽性的晚期實體瘤患者中開展，該項研究的患者包括復發(fā)性/轉移性HNSCC或晚期或轉移性皮膚鱗狀細胞癌的患者。其將先接受抗PD-1治療，然后使用抗 EGFR 抗體-染料偶聯(lián)物ASP-1929的NIR-PIT進行治療。近期，中國也開展了一項關于ASP-1929 PIT聯(lián)合帕博利珠單抗治療有或無轉移的復發(fā)性頭頸癌患者的臨床試驗(NCT05265013)，患者將在每個治療周期的第1天和第22天接受標準劑量的帕博利珠單抗治療(每3周給藥1次)，在每個周期的第8天給予ASP-1929，然后在第9天使用NIR-PIT在可觸及的腫瘤部位進行照射。隨著NIR-PIT用于治療腫瘤的相關研究逐漸深入和不斷成熟，NIR-PIT具有巨大的潛力成為廣泛應用的一種抗腫瘤療法。

3 NIR-PIT現(xiàn)存的問題

腫瘤的部位和大小通常超過光在組織中的穿透深度，同時由于組織中天然吸收劑的存在，光會迅速衰減，這均可導致NIR-PIT腫瘤的治療不充分。我們考慮使用光纖擴散器放置在腫瘤組織間隙，使近紅外光均勻散布在腫瘤灶；對于空腔臟器腫瘤，可考慮在內窺鏡或腹腔鏡引導下結合光纖擴散器，從而使近紅外光到達更深的腫瘤灶。腫瘤大小變化是目前評價NIR-PIT體內抗腫瘤效果的常用指標，但是腫瘤的大小變化通常在治療后3～4 d才能夠顯現(xiàn)，故動態(tài)評估NIR-PIT的治療效果對于調整治療方案非常重要，只有密切監(jiān)測才能確定1個NIR-PIT療程是否有效，是否需要重復治療，以及是否需要更強的光照、額外的光劑量和APC的劑量等。雖然在體外觀察到NIR-PIT可引起細胞形態(tài)的迅速變化，但遺憾的是目前臨床上可用于實時評價NIR-PIT效果的成像技術還很有限。此外， 目前用于NIR-PIT的APC有限，但腫瘤表面的抗原卻很多，當前探索APC的最佳組合以及選擇合適波長的光源是有效應用NIR-PIT的關鍵。

4 小結與展望

NIR-PIT被認為是對經典化療或放療方案及殘余癌治療的理想補充。NIR-PIT有可能從根本上改變癌癥的臨床治療方法，這種療法不僅可以選擇性地破壞腫瘤細胞，還可以激活抗癌免疫。但如何調整免疫效果以進一步提高治療效果，是今后需要探索的新領域。就同一腫瘤抗體而言，不同個體間的療效是否有差異仍有待探索，而APC的合理選擇對腫瘤患者個體化精準治療也具有重要意義。此外，學者們已經證實了NIR-PIT對實體瘤具有顯著的療效，但其對造血系統(tǒng)腫瘤等非實體腫瘤是否同樣有效仍然未知。特定的腫瘤受體和靶向分子的選擇是NIR-PIT的關鍵要素，進一步研究以確定在每種腫瘤類型中使用NIR-PIT的策略也是繼續(xù)努力的方向。NIR-PIT可能是一種很有前途的癌癥新治療形式，只要有合適的抗體，相信在不久的將來NIR-PIT可以轉化為臨床治療手段并應用于任何癌癥。