Dr. Chen 專欄--免疫療法新進展 T 細胞系列
2015-12-21

免疫學雜誌研究

2014年卷( 2014年) ,文章編號525913 , 9頁

 

評論文章

癌症細胞移植療法:過去,現在和未來

T細胞為基礎的細胞移植

1. Cytokine-Activated T-Cell 激活的T細胞

    細胞激素激活的T細胞是CD3陽性和CD56陽性的異質體,不受限於MHC的一種自然殺手樣T細胞(NKT)。來自於周邊血液淋巴細胞(PBL),在體外用抗CD3抗體,和各種細胞激素如IL-2,IL-1,和IFNγ一起培養。相對於淋巴激素激活的殺手樣T細胞(LAK),細胞激素激活的殺手樣T細胞,具有較強的細胞毒殺力。此外,細胞激素激活的CIK細胞與樹突細胞(DC)共同培養,可以產生DC-CIK細胞,具有強大的增殖力,顯著的細胞毒殺力,分泌充足細胞激素,高度呈現淋巴細胞受體TCR等功能。目前,CIK細胞正在廣泛測試應用到腎癌,胃腸癌,晚期NSCLC(非小細胞肺癌)等。

  

   腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL),是從剛切除的腫瘤分出來,在體外用IL-2培養,可引導腫瘤細胞溶解。腫瘤組織中的主要攻擊細胞是毒殺CD8 + T細胞,其抗腫瘤作用,可用白細胞介素-2(IL-2)提高。羅森伯格和他的同事們在1988治療已經轉移的黑色素瘤患者,首次採用腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)過繼移植,效果卻不令人滿意。直到2002,令人興奮的結果來了! 原因是過繼移植前做了淋巴清除。在這個臨床試驗中,九十三例已轉移的黑色素瘤對標準治療無效,先做化療或2格雷或12格雷放射照射,然後聯合輸注自體腫瘤浸潤淋巴細胞與IL-2。客觀反應率,依照「實體腫瘤療效評估標準」(RECIST),),反應率從49%到72%,比率隨事前淋巴清除的程度而增大。93例(22%)中有20例觀察到完整的腫瘤消退,且有19例患者持續消退達37至82個月。消除抑制性T細胞,或減少內源性淋巴細胞對細胞激素IL-7或IL-15的競爭,可能是增强腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)功能的原因。儘管這一令人鼓舞的結果,但腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)仍存在著明顯的缺點。首先,它是昂貴和耗時的。第二,CD4+CD25+調控性T細胞(Treg細胞)會抑制抗腫瘤反應,而培養所用的IL-2,會刺激Treg細胞的膨脹。第三,大約只有50%的黑色素瘤腫瘤找得到腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL),而許多其他類型癌很少含有足够的腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)。最後,淋巴清除需要患者有更好的身體狀況。

在免疫學的新進展是,如何提高腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)臨床療效。例如,通過更換IL-2,改用 IL-7和IL-15可以有效防止Treg增殖。另外,抗CD25單株抗體可消耗掉CD25(+)調控性T細胞。

 

    除細胞激素外,培養液中的化學物質也能影響移植後的細胞功能。例如,用雷帕黴素(Rapamycin)處理的T細胞,表現出雷帕黴素抗性,能在移植後,在體內抗凋亡,持久性更好。

 

2.基因改造T細胞

    為了克服上述限制,另一種方法是直接基因改造自體淋巴細胞。T細胞的功能可以通過基因改造來改善,1. 例如下調BID,2. 或上調BCL-XL和BCL-2,3. 插入CTLA-4變異基因,4. 感染人類c-fms基因分泌巨噬細胞聚落刺激素(CSF-1),5.轉錄CXCR2,CCR4或CCR2B產生較優遷移力,6. 改造表達PD1-CD28嵌合體,克服免疫抑制。此外,T細胞還可以被改造,產生能識別腫瘤的接受體。

 

    有兩種類型的抗腫瘤接受體,一個是自然產生的T細胞受體(TCR),另一個是嵌合抗原受體(CARs)。TCR是一個異源二聚體α和β鏈,能識別抗原,需要MHC呈現,嵌合抗原受體(CARs)辨識和結合到抗原,不需MHC呈現。

 

    T細胞接受體(TCR)基因可以來自黑色素瘤的腫瘤浸潤T細胞,或來自能表現人類MHC基因的轉基因小鼠。此外,噬菌體也可以產生腫瘤特異性TCR基因。

      然後,用反轉錄病毒或Lenti 病毒做載體,來轉錄能識別腫瘤相關抗原(TAA)的T 細胞接受體(TCR)基因。摩根和他的同事們成為了第一個成功運用基因改造,使T細胞含有結合MART-1抗原(MART-1: 黑色素細胞/黑色素瘤分化)的接受體。在15名漸進轉移黑色素瘤患者中,有2例表現出客觀消退(1例完全反應,1例部分消退)在輸液後1年,還持續在循環中找到基因改造的T細胞(70%和20%)。雖然在這個小試驗效果低於直接移植腫瘤浸潤T細胞,但基因改造出配有特定TCR的T細胞被證明是有效的,且應用擴展到其他實體腫瘤,例如滑膜細胞肉瘤、結腸直腸癌、腎細胞癌的臨床試驗中。

 

    選擇腫瘤特異性抗原似乎是至關重要的。T細胞接收體的後續研究,發現黑色素瘤的MART-1和gp100h這兩種抗原,被報導有標靶毒性像是白斑病、葡萄膜炎及聽神經毒性,因為MART-1和gp100h在正常黑色素細胞也有少量。此外,心肌細胞某種不相干的蛋白質表現出的不相干的胜肽,會造成嚴重的心血管毒性。因此,最大的挑戰是要找到沒有在正常組織表現出來的腫瘤相關抗原。睪丸癌抗原是有希望的目標抗原,因為它們被呈現在各種上皮細胞癌和睾丸上,卻不在一般正常細胞上,而且缺少MHC I,可避免睪丸被攻擊。

 

      在臨床試驗中,自體移植配有針對NY-ESO-1抗原的(一種癌症睾丸抗原)接受體的T細胞,來治療轉移性滑膜細胞肉瘤和皮膚黑色素瘤,6位有滑膜細胞肉瘤中的4位,和11位皮膚黑色素瘤患者中5位有效。重要的昰,沒有一位患者表現出毒性。除了NY-ESO-1之外,還有更多在研究的睾丸癌抗原,例如MAGE-A3和SSX2。但是,基因改造的T細胞接收器有一些缺點,基因改造的T細胞接受體α-和β-鏈,會與內源性的T細胞接收體錯配,減少基改T細胞表面接收體的呈現,降低抗腫瘤的功效。一個減少錯配的創造性方法是,引進小分子的干擾RNA基因編碼,或鋅指核酸酶,下調內源性的T細胞接收體的表現。此外,腫瘤有可能透過下調的MHC呈現,去抑制T細胞接受體識別腫瘤抗原。一樣的原因,TCR只能辨識由MHC分子呈現的胜肽,不能被辨識碳水化合物抗原和醣脂抗原。與TCR 相反的是,嵌合抗原CARs卻能克服這些障礙。CARs是基改免疫受體,能結合癌細胞表面呈現的特定抗原,然後激活T細胞,以消除腫瘤細胞。通常,CARs結構有以下組合: 1. 細胞外的TAA特異性單鏈抗體變異片段(scFv)、2. 分子的鉸鏈區、3. 橫跨膜的主體,和4. 在細胞內的信號區。單鏈抗體變異片段可以鎖定不需MHC呈現的腫瘤抗原。因此,該技術可以不論其HLA型態而適用於所有個體,而且它也可以識別碳水化合物抗原和醣脂抗原。橫跨膜主體與CARs的二聚作用,和激活T細胞有關。CARs超越TCR最大的優點是CAR可以不受MHC限制識別腫瘤相關抗原。此外,自然殺手細胞和CIK細胞也可以配置CARs。第一代的CAR包含scFv和ITAM (免疫受體酪氨酸激活基序)。儘管由最初的實驗證明T細胞配置CARs的可行性,T細胞只短暫的增加(不能在體內活太久)及分泌細胞激素過少,都使抗腫瘤力偏低。第二代的CARs是藉由整合1. 共同刺激分子CD28, CD27, CD134, CD137, CD244,2. 誘導共同刺激(ICOS),3. LCK SRC激酶,到細胞內信號區。幾項研究已經表明,第二代CARs增強T細胞功能和持久性,可以增加細胞激素的分泌和上調抗凋亡蛋白的產生,進而能更完整的清除腫瘤。而第三代的CARs加入額外的共同刺激信號區(例如,CD28 /4-1BB/CD3ζ,CD28/ OX-40 /CD3ζ),從而進一步提高T細胞傳遞信號的能力。

      令人興奮的是,由Pule在2008年完成第一個CARs臨床實驗。他們治療了11位有神經母細胞瘤的病患,用EB病毒特異性的毒殺T細胞,配有針對神經節苷脂GD2的嵌合抗原受體(CARs)。腫瘤壞死或消退,甚至持續性完全消退的現象,八位中就有四位患者。然而,最令人印象深刻並成功的報導是,T細胞配有針對細胞表面蛋白質CD19的CARs,用來治療B細胞淋巴瘤患者。CD19在正常成熟的B細胞、惡性B細胞、B細胞的前身、及漿細胞裡都有。患者經歷了戲劇性的淋巴瘤消退。另一個鼓舞人心的臨床實驗是患有末期B細胞惡性腫瘤的8位病患採用化療,合併T細胞配置抗CD19的CAR接受體,再加IL-2脈衝治療,有6位病患獲得消退,而所有抗CD19的 CAR細胞基因持續在這些病患的血液中循環。目前,CARs的應用已經擴展到各種像CLL(慢性淋巴細胞白血病),ALL(急性淋巴細胞白血病),非霍奇金淋巴瘤,急性骨髓性白血病(AML),腎細胞癌(RCC),結腸直腸癌,和卵巢癌。

 

    不幸的是,使用CAR工程的T細胞有多種副作用。摩根報導轉移性結腸癌病人輸液配有抗ErbB2嵌合抗原受體(CARs)的T細胞後,發生急性呼吸衰竭,五天後死亡。可能的的理由是,基改的T細胞識別到帶有ERBB2抗原的正常肺細胞,和分泌出的炎性細胞激素如TNF-α和IFN-γ,造成肺毒性和多器官功能障礙綜合症

    T細胞的分化狀態更是最大的問題,最大限度地影響T細胞的抗腫瘤作用。加蒂諾尼和他的同事們發現了一個具有幹細胞性質的人類記憶T細胞亞群,被稱為記憶幹細胞(TSCM),在小鼠模型中,它可以誘導比中央記憶T細胞(TCM)和攻擊型記憶T細胞(TEM)更大的抗腫瘤反應。低分化T細胞在體內具有較好的增殖能力和抗腫瘤作用。另外,造血幹細胞也是長期植入的理想型。人類CD34+幹細胞可以從周邊血分離和加以基因改造配上腫瘤特異性受體。這些細胞被注入實驗的小鼠,並產生了相當數量的黑色素瘤特異性T細胞,可以長期存在於體內。