深度解析肿瘤精准细胞免疫治疗.doc

深度解析肿瘤精准细胞免疫治疗摘要精准医疗(Precision medicine)作为一种全新的医学概念与医疗模 式，已日益在恶性肿瘤临床治疗中显示其价值精准细胞免疫治疗(Precision Cell Immunotherapy, PCIT)是基于肿瘤患者基因检测, 筛选可引起强烈免疫反应的新抗原(neo-antigen),并进而寻找并 富集针对新抗原的精准T细胞(Precision T cell for Nco-Antigcn, 我们简称为PNA-T),扩增后回输患者的治疗新策略相对于其它精 准医疗治疗方式，精准细胞免疫治疗具有独特的比较优势，有望成为 中国肿瘤精准医疗的重要突破口本文围绕肿瘤精准免疫细胞治疗面 临的机遇与挑战，从概念、特点、流程、技术难点等方面进行了详细 阐述，并对比了其与转基因CAR-T细胞技术(Chimeric Antigen Receptor, CAR)的异同，勾勒出精准细胞免疫治疗的美好蓝图自2015年1月20日，美国总统奥巴马高调宣布启动精准医疗计划(Precision Medicine Initiative)以来，全球范围内掀起一股精 准医疗热在国内，精准医疗也风生水起，受到业内学者、药企代表、 患者等相关人群的广泛关注。

精准医疗本质上是一种更为精确的个性 化医疗，非常适用于恶性肿瘤的临床治疗而相对于其它精准医疗策 略,精准细胞免疫治疗(Precision Cell Immunotherapy, PCIT)具 有开发周期相对较短、投入相对较低的优势，适合我国的国情，具有 巨大的应用前景，有望成为我国恶性肿瘤精准医疗的一大突破口精准医疗是肿瘤临床治疗的大势所趋精准医疗是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对疾 病进行精细分类及精确诊断，从而对疾病和特定患者进行个性化精准 治疗的新型医学概念与医疗模式［1］2011年，在“人类基因组计划”完成近10年后，这一概念市美国 著名基因组学家Maynard V. Olson博士在其参与起草的美国国家智 库报告《走向精准医疗》中首次提出精准医疗模式集合了诸多现代医学科技发展的知识与技术体系，体现 了医学科学发展趋势，也代表了临床实践发展的方向，将带来一场新 的医疗革命并将深刻影响未来医疗模式正是基于此考虑，2015年1 月20日，美国总统奥巴马在白宫高调宣布启动“精准医疗”研究计 划，拟通过分析100万名志愿者的基因信息，研究遗传性变异在疾病 发生发展中的作用，了解疾病治疗的分子基础，为药物研发与患者“精 准治疗”明确方向，以推动个性化医疗的发展，并希望以此“引领一 个医学新时代”。

在美国提出的精准医疗计划中，恶性肿瘤的精准医疗是“重中之重”， 美国国立卫生研究院下设的国家癌症研究所将受重点资助，开展解码 肿瘤基因及开发肿瘤精准治疗新方法的研究那么，为什么要从肿瘤 着手开展精准医疗计划呢？诚然，这与当前日趋严峻的肿瘤防治形势 相关，另一个重要的原因是提升肿瘤疗效的迫切需求众所周知，肿瘤本质上是一种由一系列基因变异的积累导致的复杂遗 传疾病，这意味着肿瘤的基因组是动态变化的、且存在高度异质性， 不同的疾病进展阶段以及不同的肿瘤细胞可能携带不同的变异信息， 从而对以大规模人群为基础开发和测试药物的治疗模式构成颠覆性 挑战据一项覆盖了 9个国家和地区，1217例病人的泛亚洲科研显 示：没有基因检测鉴定相关的靶标却接受了靶向治疗，死亡风险将增 加185% [2]o而基于新一代测序技术能够无假设、高分辨率地分析 基因组，获知这些不同的变异信息，能为制定更具针对性和有效性的 防治措施提供准确依据，指导医生对患者采取个性化用药基于上述 原因，精准医疗模式已然成为癌症治疗刻不容缓的任务，是恶性肿瘤 治疗的大势所趋在具体操作中，肿瘤精准医疗通常可划分为以下三部曲：基因检测、 大数据分析和用药指导。

第一步，基因检测是患者变异信息的获知过程，如通过高通量测序方 法获得肿瘤单核昔酸有义突变、拷贝数变异、基因移位和融合基因等 海量基因变异信息，该环节相关检测技术的精确性及所检测对象（如 肿瘤组织标本）所反映信息的全面性是关键第二步，大数据分析是相关变异信息的解码与提炼过程，即从海量的 组学数据中抽丝剥茧、去粗存精，提取有价值信息，发挥前后两个环 节之间承上启下的作用，该环节相应分析模型与分析方法的精确性是 关键；第三步，用药指导是以大数据分析结果作为参考，制定因人因病而异 的治疗方案的过程，而治疗的结果也可以反馈到第一个环节，通过新 的环路保证治疗能随病情的变化而做出相应的调整候选药物可涵盖 所有类型恶性肿瘤临床用药，甚至用于其它疾病治疗的药物该环节 中，可供选择的治疗药物的丰富度直接关系到实施精准医疗治疗的成 败精准医疗直指恶性肿瘤临床治疗的软肋，其好处不言而喻，已在临床 治疗中越来越显现其价值然而，每个患者每个癌细胞在癌变过程中 与之相关的基因突变位点有成千上万处，而其中起决定性作用的基因 突变往往不足十处，如何从每个患者成千上万处体细胞突变中找到每 个肿瘤细胞真正的阿喀琉斯之踵，即引发癌变的关键基因，并非是一 件容易的事；由于肿瘤的异质性，同一肿瘤病人不同癌细胞的基因突 变并不一定相同，不同关键基因突变的随机组合，导致癌症治疗难度 大为增加；更为严重的是癌症细胞周期检查点已破坏，各种新突变及 融合基因仍在不断累积，这些新突变及融合基因可能会破坏这些靶向 药物的靶点及其下游信号，从而使靶向治疗药物失效。

因此，我们看 似已抑制了某一关键基因，但癌症细胞又建立新的关键基因并产生旁 路按精准医疗模式，希望将癌症变为一种慢性病，但从发现靶点一 使用靶向药物--靶点突变或建立新旁路--癌症复发--寻找新靶点-- 使用新靶向药物，这种反复的猫捉老鼠的游戏，患者只能辗转于不同 药物的变换，对患者家庭乃至整个医保体系造成巨大经济负担肿瘤 精准医疗的这一系统性缺陷应值得引起我们充分的重视精准细胞免疫治疗是肿瘤精准医疗的重要突破口人类的免疫系统具有高度的特异性，能正确区分正常和恶性细胞，能 以高度的敏感性和特异性识别“非自我的”分子或细胞，功能正常的 T淋巴细胞能通过其细胞表面TCR受体(T cell Receptor)正确识 别肿瘤细胞中“非自我”改变，清除肿瘤细胞因而，从这个意义上 说，通过激活、修复、改构、甚至重建患者抗肿瘤免疫细胞反应的治 疗方法，尤其肿瘤细胞免疫治疗，天然具有精准治疗的特征通过激 活患者体内残存肿瘤特异性T细胞的治疗方式，已被证实具有良好的 临床疗效［3-8］ o更值得庆幸的是，不同T细胞所携带的TCR受体千 差万别，具有高度的多样性，为实施针对不同肿瘤变异信息的精准医 疗提供了足够的广度。

而且，免疫细胞来源于患者自体，作为一种“活 的药物”，具有自主性与自我适应能力，能有效缩短开发时间［9］因而，精准细胞免疫治疗(Precision Cell Immunotherapy, PCIT) 有望成为肿瘤精准医疗的一个重要突破口我们定义的精准细胞免疫治疗是通过高通量基因测序及大数据分析， 获得针对癌细胞特异性新抗原(Neo-antigens)具有高效应的精准T 细胞(Precision T cell for Neoantigen,我们简称为 PNA-T), 富集PNA-T细胞对肿瘤患者进行精准免疫治疗涉及的步骤包括(见图1)餌急卫凶血与妄亜SUE■于•抗隊余角力出空領剧的肮矗» &图1.精准细胞免疫治疗的大致流程*CTC：循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC) ； ctDNA：循 环肿瘤 DNA (circulating tumor DNA, ctDNA) ； MHC：主要组织相 容性复合体(major histocompatibility complex, MIIC) ； PNA-T: 新抗原特异性精准T细胞(Precision T cell for Neoantigen)1. 基因检测：高通量基因检测手段获取患者的癌细胞特有的基因变 异信息(包括突变、融合基因等)，从中筛选出能高效激活免疫反应 的肿瘤特异性抗原--新抗原(neo-antigens),这种新抗原可以来自 细胞核、细胞质、细胞膜任何位置；2. 免疫靶点的筛选：根据患者的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)分型，寻找能引发强烈免疫的 新表位 (neo-epitopes)；3. 寻找并富集针对新抗原表位的PNA-T细胞：主要通过负载新表位的树突状细胞(Dendritic cells, DC)刺激、标记后的MHC-新表位耦联体流式/磁珠分选富集PNA-T细胞或克隆PNA-T细胞的TCR基因, 通过转基因修饰手段快速获得转基因PNA-T细胞;4. 过继细胞回输治疗：大量扩增PNA-T细胞，实施过继回输治疗， 并跟踪PNA-T细胞的变化规律与肿瘤关系。

因而，肿瘤精准细胞免疫 治疗是更为个性化的免疫细胞治疗技术，属于第三代免疫细胞治疗技 术(三代免疫细胞治疗技术的比较见表1) o发展阶段名称代表性产品应用状态疗效技术难度♦第一代非特异性细胞 免疫LAK、NK、CIK、DC (无 抗原〉・CIK国内流行1. 能明显提高病人 生活质量O2. 少部分病人能延 长生存时间4简单第二代特异细胞免疫针对非个体化、 肿瘤常见抗原 的 DC 及 DC-CTL国际流行1-能明显提高病人 生活质量2. 有相当部分病人 能延长生存时间3. 有些病人长生 存4中等4针对个体化、未 经筛选肿瘤抗 原群的DC及DC-CTLx TIL第三代精准细胞免疫应用肿瘤新抗 原特异性精准 T 细胞(PNA-T)进行 治疗未来方向1. 能明显提高病人 生活质量2. 较多病人能延长 生存时间3. 部分病人字、冶♦复杂［yr" ^rri :向 •丄匚七山月巴表1・三代免疫细胞治疗技术的比较虽然肿瘤精准细胞免疫治疗是一个新概念，但该领域内研究者己进行 了一些探索研究［10, 11］2013年，Rosenberg领导的团队率先采用 外显子测序技术，鉴别在患者中表达的突变蛋白，并用一种MHC分子 -抗原表位亲和力算法进行模拟预测评估，进而合成候选的抗原表位, 开展免疫反应验证。

通过此方法，研究人员能快速鉴别出了在患者肿 瘤细胞上表达，能被肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor-Infiltrating Lymphocytes, TIL)识别的突变抗原［12］2014年，Rosenberg团队将该方法成功应用到临床，他们通过高深度 外显子测序技术、免疫反应功能验证，筛选出一位转移性胆管癌患者 的高频突变基因，并鉴定到其对应的TIL克隆，通过大量扩增该TIL 克隆并实施回输治疗，使患者的病情得到有效控制［13］2014年底，另一个研究团队联合应用外显子测序技术、转录组测序 技术、高通量蛋白质谱分析技术，及MHC分子-抗原表位亲和力模拟 预测技术，寻找到能被T细胞识别从而高效激活免疫反应的多肽疫 苗，该个性化肿瘤疫苗兼具预防性疫苗与治疗性疫苗的效能［6］笔 者研究团队作为全国第一家获得细胞治疗应用批文的单位，对精准医 疗在免疫细胞治疗方向中应用的重要性具有切身体会，前瞻性地开展 了精准细胞免疫治疗的技术开发，搭建了高通量测序平台，患者循环 肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC)的富集与单细胞分离技 术，免疫新靶点的生物信息学筛选技术等，为实施精准细胞免疫治疗 打下坚实的基础。

如前所述，免疫治疗的理想靶点具有区别于其它靶向治疗策略的特 征：小分了靶向药物注重的是能有效干。