恶性肿瘤生物治疗的临床应用

恶性肿瘤生物治疗的临床应用李玉升中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤医院癌与免疫--1•1943年，GrossL发现一种小鼠，切除皮肤肉瘤后，再次种植原肿瘤不再生长，提示肿瘤抗原刺激宿主可产生免疫反应。•70年代，Burnet提出“Immunesurveillanceofcancer”，并用BCG治愈某些肿瘤。•近20年来免疫学的主要进展是发现T细胞识别抗原而非抗体，CD8+T细胞含有IL-2受体；动物试验发现向肿瘤细胞内转入IL-4,IL-7,IFN-r,GM-CSF基因可治愈某些免疫原性很弱的肿瘤，这个过程需要共刺激分子B7-1与T细胞表面的CD28相结合。癌与免疫--2•约10%的肿瘤病人发生迟发行过敏反应；•有报告，大肠癌应用自身瘤苗后，40%病人出现迟发性过敏反应，这些病人的肿瘤复发率为61%，对照组复发率87%。癌生物治疗的基本原理生物治疗作为癌治疗方法的一种，主要是通过设法刺激机体的免疫防御机制。免疫系统在发育过程中可监视并排除“非己”的分子或病原微生物，而不与自身组织起反应。免疫系统不同于其他大多数组织系统，其细胞之间缺乏固定的联系，而是在循环系统和淋巴系统内外自由循环。免疫反应由淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、嗜碱性细胞、嗜酸性细胞、树突细胞、上皮细胞和体内许多细他细胞参与完成。免疫细胞主要分泌抗体和细胞因子。对抗原抗体反应和作用于免疫系统内外的多种不同靶细胞的细胞因子的深入研究，为癌的免疫治疗提供了新的可能性。免疫系统有关细胞发挥免疫功能的主要细胞是淋巴细胞，约占血液白细胞总量的20%，按其发育和功能不同，可分为3个只要类型：B细胞、T细胞和裸细胞。通常用单克隆抗体分析细胞表面分子。不同抗体可检测不同类型白细胞。有些抗原为不同的靶细胞所共有，有些抗原为不同靶细胞所特有。分化群（Clusterofdifferenation,CD)通常用来描述白细胞表面的不同成分。与肿瘤免疫有关的细胞--1•胸腺来源的淋巴细胞或称T淋巴细胞，都是CD3+细胞，通过T细胞受体（TCR）识别抗原，与免疫球蛋白相似，受体也具有特异性。T细胞又可以分为两大类：能够直接进行细胞杀伤的CD8+细胞毒性T细胞（CTL），与产生细胞因子的CD4+T辅助淋巴细胞（Th）。•CD8+T细胞与在细胞表面表达人白细胞抗原（HLA）I类分子的靶细胞相互作用。所有细胞都普遍表达HLAI类分子，是一种由8~10个氨基酸构成的短肽，由自身蛋白或病毒蛋白降解而来。CD8+T细胞的TCR/CD3复合物特异地识别单肽/HLA复合物，并与一系列复杂的辅助分子祥和作用有关的二级信号一起，通过颗粒胞吐现象激发对细胞的破坏过程，这个过程涉及溶细胞素（cytolyin）即穿孔素（perforin）和颗粒酶（grazmes）（含有丝氨酸-蛋白酶的颗粒）的释放，导致靶细胞调亡。与肿瘤免疫有关的细胞--2•CD4+T细胞与特异性的抗原提呈细胞（APC）如巨噬细胞、树突状细胞以及表达HLAII类分子的B淋巴细胞相互作用。HLAII类分子是具有12~20个氨基酸的长肽，由APC细胞摄取与加工外源性蛋白而来。CD4（+）T细胞的特异性T细胞受体被活化后，细胞就开始产生细胞因子，以增强B细胞抗体的产生、支持T细胞应答及激活其他免疫细胞。基于细胞因子产生的方式和刺激他们的抗原以及它们所支持的免疫应答，T辅助细胞可以进一步分为两个亚类：Th1细胞促进细胞毒性细胞应答、迟发超敏反应以及通过分泌白介素（IL）-2、干扰素（IFN）-r及肿瘤坏死因子（TNF）-b而激活巨噬细胞；Th2细胞支持B细胞应答，并通过分泌IL-4、IL-5、IL-6与IL-10，支持IgG、IgA与IgE的产生。这两个亚类的CD4（+）细胞都产生TNF-a、IL-3和例细胞巨噬细胞及落刺激因子（GM-CSF）。TH1细胞通常接受病毒和细菌等感染因素的刺激。而Th2细胞对过敏源和寄生虫发生反应。与肿瘤免疫有关的细胞--3•自然杀伤细胞(NK)是一些大颗粒细胞毒性淋巴细胞，与T、B淋巴细胞明显不同。NK细胞参与宿主的第一线防御，是非特异性的，这些细胞是CD3（-）细胞，不表达T细胞受体。NK细胞表达促进细胞粘附和免疫球蛋白受体（FcR）的CD56分子。NK细胞参与抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)，NK细胞不是靶细胞特异性的，但是通过目前尚未明确的作用机制，显示靶细胞选择性。NK细胞对肿瘤细胞和病毒感染细胞的细胞毒性明显超过对正常细胞的细胞毒性。•具有重要作用的免疫细胞还有网状内皮细胞、单核细胞和巨噬细胞。单核细胞长期生存于循环系统，进入组织中后就变成了巨噬细胞。巨噬细胞不仅具有各类生理保护功能，还具有抗原加工和呈递作用，把外周血中的抗原信息带入免疫组织中。引起细胞破坏的免疫效应机制抗体与补体结合可导致细胞破坏，或者发挥调理素的作用，促进巨噬细胞的吞噬作用。免疫细胞与靶细胞直接作用可引起靶细胞溶解。CTL(细胞毒T淋巴细胞）从粘附靶细胞到使之开始溶解只需数分钟。NK细胞可溶解某些类型的培养靶细胞，但不能杀灭新鲜的肿瘤细胞，但其作为抗肿瘤效应细胞的生理机制尚不清楚。经IL-2孵育而获得的淋巴细胞称为LAK细胞，可溶解多种恶性细胞，对正常细胞无作用。活化的巨噬细胞可识别、溶解肿瘤细胞。免疫细胞分泌的许多细胞因子可对组织产生毒性作用。肿瘤免疫细胞•Th细胞通过II类HLA抗原识别，然后分泌各种细胞因子如IFN-r,IL-2;•CTL通过I类HLA抗原识别，直接溶解靶细胞，或改变其肽的表达，区别Th与CTL主要为CD4和CD8分子的表达，与I,II类HLA形成的复合物；•APCs包括树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞、激活的B细胞；•NK细胞在外周血中为淋巴细胞，由Th细胞释放的IL-2活化。生物治疗在恶性肿瘤治疗中的地位1.手术治疗仍是当前根治恶性肿瘤最有效、最重要的治疗方法；2.早期诊断率低、根治性切除率低、术后复发转移率高、5年存活率低是我国目前肿瘤治疗的特点；3.即使是早期病变，不少肿瘤仍有较高的转移率（早期胃癌淋巴结转移率3%~24.9%;I期恶性黑色素瘤复发转移率11%）；4.放射治疗和化疗对多种晚期恶性肿瘤均有较高的近期有效率,但对存活改善不满意;5.有效的生物治疗联合手术、放疗和化疗可提高部分肿瘤治愈率、延长存活、改善QOL。恶性肿瘤的生物化学治疗•恶性肿瘤的生物化学治疗是根据不同肿瘤患者的具体情况，有计划、合理地应用生物反应调节剂和抗肿瘤药物，以达到提高治愈率和改善存活的目的。生物反应调节剂对多种肿瘤具有明显的直接或间接的抗肿瘤活性，与多种化疗药物有协同作用或疗效相加作用，二者合用在维持肿瘤患者的长期存活方面具有独到之处。生物反应调节剂(BRMs)的概念一种物质要具备以下条件之一就可称为BRMs:1.直接增加机体抗肿瘤作用;如细胞因子等2.通过减少抑制性机制间接增强机体对肿瘤的免疫反应;3.增强机体对细胞毒物质造成损伤的耐受性;4.增强肿瘤细胞的免疫原性,使之对免疫杀伤或细胞毒药物更敏感;5.预防或逆转细胞转化等.(Mitchell.1998)生物反应调节剂的种类1.细胞因子:IL-2,IFNs,TNF,CSF等；2.抗肿瘤细胞和造血干细胞：LAK细胞，TIL细胞，TAK细胞，骨髓干细胞，外周血和脐带血干细胞；3.抗体:抗肿瘤单抗,抗细胞表面标记抗体;4.基因治疗;5.肿瘤疫苗;6.抗血管生成类;7.细胞分化诱导剂;8.酶及抑制剂;9.某些菌类及其有效成分:卡介苗,短小棒状杆菌,链球菌(OK-432)，济南假单胞菌等。细胞因子及其受体•干扰素及其受体：I型-IFN-a,IFN-b;II型-IFN-r;•IL-2及其受体：IL-2由活化的T细胞分泌，可活化NK,B,单核和巨噬细胞，NK细胞被IL-2活化后具有细胞溶解作用，并分泌IFN-r;•GM-CSF及其受体：GM-CSF诱导巨噬细胞、单核细胞和粒细胞增殖，提高他们的吞噬作用和ADCC作用，还可增加树突状细胞的抗原提呈作用；•IL-12及其受体：由活化的单核、NK、树突状细胞核嗜中性粒细胞分泌，影响Th1细胞反应，，刺激NK,T细胞产生IFN-r.癌免疫治疗的分类----------------------------------------分类举例----------------------------------------------------------------------------------------主动免疫治疗非特异性免疫佐剂如BCG、左旋咪唑、干扰素、IL-2特异性肿瘤疫苗被动免疫治疗抗体单克隆抗体、多克隆抗体与毒素或放射性物质交联细胞TIL、LAK细胞间接治疗去除或阻断细胞因子，抑制生长因子血管生长因子----------------------------------------------------------------------------------------细胞因子---干扰素(IFN)主要作用：1.直接抗病毒;2.增强肿瘤细胞组织相容性抗原(MHC)和肿瘤相关抗原(TAA)的表达;3.增强NK细胞的细胞毒作用；4.增强抗体依赖性细胞的细胞毒(ADCC)作用；5.直接抗细胞增殖和抗血管生成作用等.IFN-a的有效病种•血液肿瘤:毛细胞白血病,慢粒,低度恶性淋巴瘤,多发性骨髓瘤;•实体瘤:恶性黑色素瘤,肾癌,Kaposi’s肉瘤;•内分泌性胰腺肿瘤;•类癌.IL-1~18----------------------------------------IL-1来自单核、巨噬、内皮细胞等，具有抗早期感染作用；IL-2活化的T细胞；调节T,B,NK,单核细胞的分化；Il-3T细胞，角质细胞，上皮细胞，为多功能造血因子；IL-4CD4+细胞，某些CD8+细胞，促进CD4+细胞的分化；IL-5CD4+细胞，must细胞，促进嗜酸细胞成熟、活化和趋化；IL-6T、内皮、单和和成f细胞，促进B细胞分化，巨噬成熟；IL-7IL-8IL-9IL-10IL-11……..-----------------------------------------------------------------------------------------细胞因子—白细胞介素•IL-2和IFN-r代表了Th1辅助细胞产生的主要细细胞因子;•IL-2在T细胞的生长和成熟中起着关键性作用;•IL-2具有多种生物学功能:诱导抗原刺激的T细胞增殖,增强MHC限制性抗原特异性T细胞的细胞毒作用,诱导大颗粒淋巴细胞,NK细胞的MHC非限制性LAK细胞活性,对其他细胞因子的诱导作用等.细胞因子—造血生长因子•目前美国FDA批准正式用于临床的只有G-CSF,GM-CSF,EPO三种;•G-CSF和GM-CSF的适应征:预防化疗引起骨髓抑制的感染,治疗严重粒细胞减少症,动员外周血祖细胞,促进自体骨髓移植的恢复;•EPO主要用于治疗癌症或艾滋病的贫血;•TPO主要用于化疗引起的血小板减少症；•SCF用于动员外周血祖细胞。过继性细胞免疫治疗•LAK细胞：采用癌症病人自身的淋巴细胞,经与IL-2共同培养后回输给病人。LAK/IL-2因其疗效并不优于单用IL-2,而且在花费/效益比率上无优势，目前已不用；•CTL疗法：采集病人血液、胸水或腹水中的淋巴细胞，加IL-2与肿瘤细胞一起反复培养。由于CTL可来源于CD8+或CD4+的T细胞，因而其临床疗效不肯定。•TIL疗法：从病人被取出的肿瘤组织中提取浸润的淋巴细胞，经CD3抗体刺激，在低浓度的IL-2中扩增，然后回输给病人。TIL细胞具有肿瘤特异性杀伤活性，但由于其非均一性增殖，疗效可重复性差、需要新鲜肿瘤组织和长时间培养，广泛临床应用还仍需时日；•IVS细胞：肿瘤特异性介于LAK和TILs之间，如TAK细胞。过继性免疫疗法存在的问题-------------------------------------------------1.肿瘤抗原表达弱,MHC-1分子消失;2.肿瘤细胞的不均一性;3.培养细胞本身的抗肿