癌症新疗法的寻寻觅觅—让免疫系统帮你量身订作！ （下）

PD-1 与 CTLA-4 标靶治疗所伴随的自体免疫疾病相关副作用，让医药研究界想要找出一个更为专一性的癌症治疗策略。在美国的 Catherine Wu 博士团队，和德国的 Carmen Loquai 及 Ozlem Tureci 博士团队，各自完成了以皮肤癌黑色素瘤患者为主的第一期临床试验，针对个别患者量身订做一套免疫系统作战策略，让免疫系统发动只针对癌症细胞为主的攻击。

癌症免疫治疗在临床试验中的好成绩，让大家都对利用免疫细胞来对抗癌症的治疗方法寄予厚望，期盼癌症免疫治疗能够成为让癌症不再让医药界想来就头痛的终极武器。以“PD-1”或“CTLA-4”为靶点的治疗策略而言，借由投与患者能结合上 PD-1 或 CTLA-4 的抗体，来阻断免疫细胞内的抑制型讯息传导回路。于是，纵然肿瘤内与肿瘤周围的环境都不利于免疫反应，免疫 T 细胞在抑制讯号因为投药而被调弱的状态下，仍然可以有效的执行功能，将癌症细胞一一辨认出而杀绝。

但 PD-1 与 CTLA-4 标靶治疗所伴随的自体免疫疾病相关副作用，却也让医药研究界想要找出一个更为专一性的癌症治疗策略。

T细胞的奇妙处在于每一个细胞所表现的 T 细胞受体（T cell receptors）都拥有不同的专一性。每一个T细胞都死心塌地的只辨认一种抗原，而且每一个T细胞所能够辨认的抗原都不一样。据估计，一个成年人大约有 4×1011 个 T 细胞在血液内奔流，而一个特定抗原据估计大概可以刺激十个上下的 T 细胞，让免疫系统警铃大响。于是，只要一点点简单数学的想象，大概就能理解“PD-1”与“CTLA-4”免疫靶点治疗这顶金钟罩的弱点：当毫无差别的让所有T细胞抑制讯息传导途径都被阻断，只为了让极、极、极其少数能辨认癌症细胞的T细胞被活化，这策略是个危险的两面刃。而武器的另一刃，就是诱发自体免疫疾病的隐忧。病患体内的 T 细胞不论是否拥有能够辨认出癌症细胞的T细胞受体，都会因为 PD-1 与 CTLA-4 抗体，而更加容易被刺激而活化。

那要如何找到这些专门能够辨认出癌症细胞的T细胞呢？科学研究界一直想要做的事，就是找到那些只在癌症细胞上会被表现的细胞抗原。这些细胞表面抗原像是绑在癌症细胞头顶的胡萝卜一样，把刚好长了能够“嗅闻”到那株胡萝卜，表现该特定 T 细胞受体的免疫T细胞吸引过去，让该T细胞被活化、进而大量增殖、分化，启动大规模、具有只针对该癌症细胞同类专一性的免疫反应。

这想法在纸上谈兵的时候，听得是人人心动。但现实层面上，却是件想来简单直接，做起来却困难重重的事情。首先，该怎么知道哪些抗原适合拿来当作标定癌症细胞的诱饵？这些诱饵不仅要“癌症细胞专一”，还要以适当的蛋白质片段来说T细胞能够听懂的话。而且，就像不是所有的诱饵都能让鱼儿上钩一样，就算找到了诱饵，是不是真能诱使T细胞上钩，启动癌症细胞专一的免疫反应呢？而在七月初的 Nature 期刊上，美国与德国各有团队证明此方法可行。

在美国 Dana-Farber Cancer Institute 癌症中心的 Catherine Wu 博士团队，和在德国 Heidelberg University 与 The Cluster for Individualized Immune Intervention 中心的 Carmen Loquai 及 Ozlem Tureci 博士团队，各自完成了以皮肤癌黑色素瘤患者为主的第一期临床试验，针对个别患者量身订做一套免疫系统作战策略，让免疫系统发动只针对癌症细胞为主的攻击。

为什么选择皮肤癌黑色素瘤患者呢？除了癌症免疫疗法在黑色素瘤患者身上一直成效显著之外，要找到癌症专属的特别抗原，有赖该种癌症有高频率的基因突变，让癌症细胞产生跟自身健康细胞不同的新抗原（neoantigen）。基因突变不一定会造成蛋白质胺基酸序列的改变，而造成蛋白质胺基酸改变的突变胜肽片段，又不一定是能够活化T细胞反应的好抗原。因此，找到“好”的癌症新抗原，是真像在大海里捞针一样。而黑色素瘤一直以癌症细胞内的高频率基因突变率为人所知，平均黑色素瘤癌细胞里大概每一兆碱基对，就有超过十个基因突变，而这样的估算让科学家有足够的信心可以找到适合的癌症新抗原。

美国团队收了十个已经经过手术治疗，但是被诊断为高复发风险的黑色素瘤病人。收集病人癌细胞与正常细胞的检体，进行 DNA 定序，找出只有在病人癌细胞内才有的基因突变。接着，他们利用电脑程式挑选出能够被各个病人主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，常简写为MHC）结合的新抗原。什么是主要组织相容性复合体 MHC？在癌症细胞内的突变蛋白质被分解成小片段的胜肽之后，具有特定特征的胜肽片段可以结合上 MHC，而形成稳定的复合体。结合了胜肽片段的 MHC，像是终于夹了热狗的大亨堡一样（热狗像是胜肽片段，而大亨堡面包像是MHC），只有热狗夹得稳的大亨堡，能够引起T细胞的注意力。而像热狗有原味与辣味一样，MHC 也有两大类：第一类 MHC（MHC class I）会引起 CD8+ T 细胞反应，第二类 MHC（MHC class II）会引起 CD4+ T 细胞反应。CD4+ 与 CD8+ 细胞是T细胞的左臂右膀，最好两只手臂都能有攻击癌细胞新抗原的能力。

美国团队为每个病人各自挑了 16 到 20 组癌症新抗原，以合成长胜肽炼的形式，结合免疫佐剂为其中六个病人制成个人化疫苗。在长达两年到两年半的监测观察期，这些原本被诊断为高复发危险群的病人，有四人毫无癌症复发迹象。另外复发的两人在接受 PD-1 抗体 pembrolizumab 的治疗之后，病情也都受到控制。

德国团队收了 13 个病人，用类似的方法为每个病人各自挑选出十个癌症新抗原（其中一个病人则只挑了五个），然后采用制程较快的 RNA 疫苗形式，为每个病人注射专属化的疫苗。其中八个病人在两年内都没有癌症复发。另外五个人在被收入临床试验的前后不久，不巧就已经出现复发现象。而在其中四个人身上，为其量身订制的癌症疫苗在结合 PD-1 抗体治疗或是其他癌症治疗方案之后，也都有收到成效，而且病人身上也都可以显著侦测到具有癌症细胞专一性的 T 细胞反应。

而最让人振奋的是，两个独立的研究不仅都证实，针对各个病人体内癌细胞所量身订做的癌症疫苗不仅可以提供保护作用，在所有收治的病人身上，也都成功活化了免疫系统 CD4+ 与 CD8+ 两大T细胞系统。在个人化癌症疫苗注射之后，所有病人体内都可以侦测到癌症新抗原专一性的T细胞，这些 T 细胞可以分泌促使发炎反应相关的细胞激素，显示其功能健全。德国团队的研究更进一步分析出在所有病人所挑出的 125 个癌症新抗原里，有约百分之七十的专一性免疫反应是在疫苗注射前，无法被侦测到的，显示为癌症疫苗极为成功的活化了那些极其少数、却能够辨认出癌细胞特殊抗原的 T 细胞。

这两篇研究，不仅是为个人化癌症治疗的新策略铺好了第一块扎实的垫脚石，更是打响了振奋人心的第一炮。之后的后续研究发展，无疑令人期待。

原始论文：

Sahin U et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer. Nature. 2017 Jul 13；547（7662）:222-226. doi: 10.1038/nature23003. Epub 2017 Jul 5. PMID: 28678784

Ott PA et al. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma. Nature. 2017 Jul 13；547（7662）:217-221. doi: 10.1038/nature22991. Epub 2017 Jul 5. PMID: 28678778

参考资料：

Melief CJM. Cancer: Precision T-cell therapy targets tumours. Nature. 2017 Jul 13；547（7662）:165-167. doi: 10.1038/nature23093. Epub 2017 Jul 5. No abstract available. PMID: 28678783

Yee C， Lizee GA. Personalized Therapy: Tumor Antigen Discovery for Adoptive Cellular Therapy. Cancer J. 2017 Mar/Apr；23（2）:144-148. doi: 10.1097/PPO.0000000000000255. Review. PMID: 28410303

Schumacher TN， Schreiber RD. Neoantigens in cancer immunotherapy. Science. 2015 Apr 3；348（6230）:69-74. doi: 10.1126/science.aaa4971. Review. PMID: 25838375

Ward JP， Gubin MM， Schreiber RD. The Role of Neoantigens in Naturally Occurring and Therapeutically Induced Immune Responses to Cancer. Adv Immunol. 2016；130:25-74. doi: 10.1016/bs.ai.2016.01.001. Epub 2016 Feb 10. Review. PMID: 26922999