肿瘤免疫和CART细胞治疗讲义

肿瘤免疫和CART细胞治疗主要内容•肿瘤免疫逃逸•肿瘤免疫治疗•CAR-T细胞治疗肿瘤抗原定义：细胞癌变过程中新出现的抗原以及过度表达的抗原物质的总称产生机制新的蛋白质蛋白的特殊降解产物基因突变或重排使蛋白结构发生改变隐蔽的抗原表位暴露多种膜蛋白分子的异常聚集胚胎抗原或分化抗原的异常高表达肿瘤特异性抗原：肿瘤相关抗原：（Tumorspecificantigen,TSA)（Tumorassociatedantigen,TAA)肿瘤细胞特有，正常细胞不存在正常细胞组织也存在，但肿瘤细胞中含量明显增高二.机体抗肿瘤免疫机制非特异性免疫：特异性免疫巨噬细胞、NK细胞、多形核细胞体液免疫细胞免疫(一）体液免疫机制1.CDC、ADCC、调理作用：通过补体、巨噬细胞、NK细胞、中性粒细胞介导杀伤肿瘤细胞2.封闭抗体：抑制：与肿瘤细胞恶性转化、增殖、转移有关的抗原如p185可抑制增殖、转铁蛋白受体可抑制生长、粘附分子可阻止克隆形成与转移增强抗体：封闭抗原位点，阻碍杀伤性免疫细胞的作用（二）细胞免疫机制1.T细胞肿瘤Ag肿瘤细胞的MHCI类分子递呈CD8+CTL脱落后由APC摄取、MHCII类分子递呈CD4+ThCD8+CTL直接杀伤分泌多种细胞因子IFN-、TNFCD4+Th释放CK如IL-2：激活CTL、NK、巨噬细胞释放IFN-、TNF：促进MHCI类表达、有利于直接杀伤促进B细胞活化、增殖、分化少数可直接杀伤肿瘤细胞1.NK细胞不依赖抗体或补体、不需预先活化、无MHC限制即可直接杀伤肿瘤细胞通过激活性受体/抑制性受体的平衡而识别特异性免疫应答的效应阶段（ADCC）（三）非特异性免疫2、T细胞3.巨噬细胞作为APC，激活T巨噬细胞杀伤肿瘤三.肿瘤免疫逃逸机制（一）与肿瘤有关的因素1.抗原缺失或抗原调变遗传不稳定性突变或丢失免疫原性极弱抗原调变(antigenicmodulation)免疫系统攻击导致肿瘤细胞表面抗原表位减少或丢失，从而逃避杀伤2.MHCI类分子表达减少3.缺乏协同刺激分子：B7、ICAM-1、LFA-14.漏逸：肿瘤迅速生长超越机体清除能力5.肿瘤导致的免疫抑制：分泌某些CK（如TGF-、IL-10）营造局部免疫豁免（如高表达FasL破坏免疫细胞）（二）与宿主有关的因素免疫功能低下或缺陷免疫抑制免疫耐受状态肿瘤免疫治疗（cancerimmunotherapy）是利用人体的免疫机制，通过主动或被动的方法来增强患者免疫功能，达到杀伤肿瘤细胞的目的，为肿瘤生物治疗方法之一。肿瘤免疫治疗的原理是通过增强抗肿瘤免疫应答和打破肿瘤的免疫抑制产生抗肿瘤作用。强化免疫应答打破免疫耐受肿瘤免疫治疗分类一、主动免疫治疗二、被动免疫治疗三、非特异性免疫调节剂治疗一、主动免疫治疗也称为肿瘤疫苗，主要是利用肿瘤细胞或肿瘤抗原物质免疫机体，使宿主免疫系统产生针对肿瘤抗原的抗肿瘤免疫应答，从而阻止肿瘤生长、转移和复发。肿瘤疫苗是对已患病者进行免疫接种，激发肿瘤患者机体产生对肿瘤的特异性免疫应答。可产生免疫记忆，抗肿瘤作用比较持久。分类：肿瘤细胞疫苗、肿瘤多肽（蛋白）疫苗、树突状细胞疫苗、抗独特型抗体疫苗、DNA疫苗1.肿瘤细胞疫苗2.肿瘤多肽（蛋白）疫苗3.DC疫苗4.抗独特型抗体疫苗5.DNA疫苗T-cellDC肿瘤全细胞疫苗肿瘤细胞裂解物疫苗基因修饰的肿瘤细胞疫苗3.DC疫苗4.抗独特型抗体疫苗2.肿瘤多肽（蛋白）疫苗5.DNA疫苗肿瘤的主动免疫治疗分类1.肿瘤细胞疫苗已批准进行Ⅲ期临床试验及临床应用的肿瘤疫苗举例适应证疫苗名称疫苗性质黑色素瘤M-Vax肿瘤细胞疫苗MDX-1379多肽疫苗Melacine异体肿瘤细胞裂解物疫苗Allovectin-7®基因修饰肿瘤疫苗前列腺癌Sipuleucel-T自体树突状细胞疫苗CG1940/CG8711GM-CSF修饰肿瘤细胞疫苗肺癌Stimuvax（L-BLP25）/BLP25脂质体包埋蛋白疫苗Belagenpumatucel-L基因修饰肿瘤细胞疫苗胰腺癌Algenpantucel-L基因修饰肿瘤细胞疫苗GV-1001端粒酶肽疫苗肾癌TroVAX（MVA-5T4）基因修饰肿瘤疫苗IMA901多肽疫苗结直肠癌OncoVAX自体肿瘤细胞疫苗卵巢癌Abagowomab抗独特型抗体疫苗中枢神经系统肿瘤DCVax®-Brain自体树突状细胞疫苗Rindopepimut（CDX-110）多肽疫苗淋巴瘤BiovaxID®（Id-KLH/GM-CSF）抗独特型抗体疫苗二、被动免疫治疗被动免疫治疗（passiveimmunotherapy）又称为过继免疫治疗（adoptiveimmunotherapy）是被动性的将具有抗肿瘤活性的免疫制剂或细胞转输给肿瘤患者，以达到治疗肿瘤的目的。被动免疫治疗与肿瘤疫苗不同，并不需要机体产生初始免疫应答，因此适用于已经没有时间或能力产生初始免疫应答的肿瘤晚期患者。分类：单克隆抗体治疗;过继性细胞治疗又称之为生物导弹技术，通过补体系统、自然杀伤细胞和阻断信号转导通路起抗肿瘤作用。嵌合型单抗达到95%以上人源化，减少了免疫原性。利妥西单抗－治疗恶性淋巴瘤；曲妥珠单抗－治疗乳癌，联合化疗增强疗效。单克隆抗体治疗过继性细胞治疗过继性细胞治疗是通过分离自体或异体免疫效应细胞，经体外激活并回输，直接杀伤肿瘤或激发机体抗肿瘤免疫反应。过继性细胞治疗的关键在于产生数量足够、能够识别并杀伤肿瘤的免疫细胞，以及效应细胞能够到达肿瘤所在部位，并在肿瘤周围被激活且发挥抗瘤作用。淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）、自然杀伤细胞（NK）、细胞因子诱导的杀伤细胞（CIK）、肿瘤浸润T淋巴细胞（TIL）、γδT细胞、自然杀伤T细胞（NKT）、CD3单抗激活的杀伤细胞（CD3AK）、供者淋巴细胞输注（donorlymphocyteinfusion，DLI）、受体基因修饰的T细胞等淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）是外周血单个核细胞在体外经IL-2刺激活化后诱生的具有非特异性细胞毒作用的效应细胞，是多种免疫细胞的群体。LAK细胞抗癌谱广，抗肿瘤作用不依赖抗原致敏。LAK细胞通过直接接触或释放炎症细胞因子间接杀伤肿瘤。临床应用：由于其体外增殖活性不强，体内抗瘤活性有限，且为维持LAK细胞体内活性，需要注射大剂量IL-2，而出现较强毒副作用，因此逐渐淡出临床应用。淋巴因子激活的杀伤细胞肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）是从肿瘤部位分离出的一群淋巴细胞，经IL-2等细胞因子扩增后产生。其表型以CD4+T细胞和CD8+T细胞为主，具有一定的肿瘤特异性和MHC限制性。TIL的抗肿瘤效果是LAK的50～100倍。临床应用：TIL已应用于临床试验，主要治疗皮肤、肾、肺、头颈部、肝、卵巢部位的原发或继发肿瘤。但其取材不便和制作过程的相对复杂性限制了其在临床的应用。肿瘤浸润性淋巴细胞细胞因子诱导的杀伤细胞（cytokineinducedkillercells，CIK）是外周血单个核细胞经抗CD3单克隆抗体，以及IL-2、IFN-γ和IL-1α等细胞因子体外诱导分化获得的NK样T细胞。CIK呈CD3+CD56+表型，既具有NK细胞的非MHC限制性特点，又有T淋巴细胞抗肿瘤活性。具有增殖速度快，杀伤活性高，肿瘤杀伤谱广等优点。临床应用：目前发现CIK在肾癌、肝癌、肺癌、白血病等多种肿瘤中具有抗瘤活性。细胞因子诱导的杀伤细胞NK细胞可识别MHC-I表达下调或缺失的肿瘤细胞，无需抗原预先致敏即可以直接杀伤肿瘤细胞，其杀伤肿瘤细胞的机制有：通过分泌穿孔素、颗粒酶来杀伤肿瘤细胞；通过死亡配体介导靶细胞凋亡；分泌炎症因子间接杀伤肿瘤细胞；通过ADCC效应杀伤肿瘤细胞。临床应用：随着纯化技术及扩增技术的不断改进，NK细胞逐渐成为过继性免疫治疗重要组成部分。NK细胞目前仍处于Ⅰ/Ⅱ期临床试验阶段。NK细胞γδT细胞是一类T细胞，因其TCR由γ和δ肽链组成而被命名，多为CD4-CD8-双阴性表型。其杀伤肿瘤细胞的机制非常复杂，主要涉及到穿孔蛋白途径和Fas/FasL介导的细胞凋亡途径，也可以通过NK样的受体，使之像NK细胞一样可直接识别蛋白质或肽类抗原，以非MHC限制性方式杀伤肿瘤细胞。临床应用：以γδT细胞为基础的免疫治疗在肺癌、肾癌、恶性黑色素瘤等Ⅰ期临床研究中已显示出良好效果，尤其是转移性恶性黑色素瘤，提示其可能成为肿瘤治疗的新途径。γδT细胞三、非特异性免疫调节剂治疗（一）效应细胞刺激剂——刺激活化免疫效应细胞（二）免疫负调控抑制剂——抑制免疫负调控细胞或分子α干扰素具有免疫调节、抗增殖、诱导分化、促凋亡、抗血管生成等多种作用，是第一个被证实具有抗肿瘤活性的细胞因子咪喹莫特是Toll样受体7（toll-likereceptor7，TLR7）的激动剂，能增强固有免疫应答和适应性免疫应答效应细胞刺激剂IL-2是调控T细胞和NK细胞等淋巴细胞生长的重要因子卡介苗既可以激发固有免疫应答，又可以激发适应性免疫应答（一）效应细胞刺激剂Denileukindiftitox由IL-2的受体结合片断与具有酶活性的白喉毒素跨膜片段重组融合，与IL-2受体（CD25）结合后，被摄取进入胞浆，裂解释放白喉毒素A链，持续抑制蛋白的合成，导致细胞死亡。CTLA-4单克隆抗体Ipilimumab和tremelimumab都是CTLA-4人源化单克隆抗体，主要通过抑制活化T细胞的CTLA-4与抗原递呈细胞的B7结合，打破免疫耐受，增强T细胞的活性。（二）免疫负调控抑制剂PD-L1抗体PD-1是程序性死亡受体-1，大部分表达于活化T细胞表面，为免疫抑制性受体，与其配体PD-L1、PD-L2相互作用传递抑制性信号，在免疫应答中发挥负向调控作用。由于肿瘤细胞高表达PD-L1，故阻断PD-L1与PD-1的结合可阻止此种机制介导的免疫抑制作用。（二）免疫负调控抑制剂嵌合抗原受体（chimericantigenreceptor,CAR）T细胞技术；是过继细胞免疫治疗（adoptivecellularimmunotherapy，ACI)的一种；通过基因改造技术，让患者T细胞表达嵌合抗原受体，使效应T细胞的靶向性、杀伤性和持久性均较常规应用的免疫细胞高，并可克服肿瘤局部免疫抑制微环境和打破宿主免疫耐受状态；是一种特异性的免疫细胞抗肿瘤治疗。什么是CAR-T细胞T淋巴细胞是肿瘤细胞的天敌，在肿瘤免疫应答中起重要作用，对肿瘤细胞有极强的杀伤作用。对T细胞进行基因工程处理，从而在其表面表达能够识别特异性肿瘤抗原的特殊受体称为嵌合抗原受体（CAR），同时在受体的胞内段可加上引起T细胞活化的信号传递区域。肿瘤对患者的免疫系统具有抑制作用，限制了自身免疫功能的诱导和激活，因此可以把患者的免疫细胞放到一种可以避开肿瘤抑制因素的环境中进行激活和扩增，然后再将扩增后的免疫细胞回输患者，从而使患者的免疫功能迅速增强，达到杀伤肿瘤细胞的作用，这种疗法就是过继性免疫疗法嵌合抗原受体（CARs）是由一个胞外抗原识别域（通常是一个单链抗体，也可以是多肽或者其他蛋白质）和一个胞内信号域组成。CAR的胞外部分用来识别特异性的肿瘤抗原，随后胞内信号域会刺激T细胞增殖，并且通过细胞溶解和细胞因子释放来消除肿瘤细胞。第一代CARs的胞内信号域是CD3ζ信号链（signal1），这一代产品在临床试验中效果有限，可能由于移植T细胞的活化诱导细胞死亡（AICD）或者T细胞扩增的持续性不好所导致。第二代CARs相比第一代CARs增加了一个胞内共刺激信号域（signal2）。在过去的5年里，对于第二代含有CD28或者4-1BB(CD137)共刺激信号域的抗CD19CAR-T，在治疗B淋巴细胞白血病的临床试验中都表现出优异的疗效，但是仍然需要寻找更好的共刺激信号分子，来解决第二代CAR-T产品作用不持久等问题。第三代CARs不仅包含CD3ζ信号域，还包括两个共刺激信号分子（图1），这些共刺激信号分子主要包括CD28、4-1BB以及OX40(CD134)等，在临床前研究中发现第三代CAR-T细胞疗法效果要优于第二代