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《科學》子刊:Amazing!科學家發明廣譜抗癌“疫苗”,只需一針,消除小鼠身上所有腫瘤,無論是轉移還是復發的 | 科學大發現

2017年對于CAR-T來說,無疑是非常重要的一年。憑借著對多種晚期血液腫瘤近乎治愈的良好效果,諾華的CAR-T療法Kymrih和Kite的CAR-T療法Yescarta相繼獲批進入臨床。

 

然而,雖然CAR-T在多種類型癌癥的治療上中取得了成功。但它們并不完美,例如嚴重的副作用、高昂的費用以及漫長的準備或治療時間等。

 

而現在,一種有希望的更加完美的替代方案來了。

 

2018年1月31日,來自斯坦福大學醫學院腫瘤系的Ronald Levy教授帶領的研究團隊,成功的開發了一種全新的抗癌“疫苗”,可以快速運用且價格便宜。同時在小鼠實驗中,Levy教授證明,僅需單次注射微克級的疫苗到腫瘤部位,就可以完全消除90只移植淋巴瘤小鼠模型體內的腫瘤,包括注射部位以及遠端腫瘤。

 

不僅如此,雖然在治療后,有三只小鼠的遠端腫瘤復發了,再次注射疫苗,同樣可以達到完全消除的效果。更重要的是,在對乳腺癌、結腸癌以及黑色素瘤小鼠實驗中,這種疫苗取得了同樣好的治療效果。這一發現發表在《科學轉化醫學》上[1]。

 

正如Levy教授所說,“所有免疫療法的進步都在改變著醫療實踐。我們的方法不同之處是,一次性使用極少量的2種藥物,只在腫瘤內部刺激免疫細胞,既繞過了鑒定腫瘤特異性免疫靶點的需要,也不必對免疫系統進行大規模的激活,同時不需要對患者的免疫細胞進行定制。在小鼠中,我們看到了這一療法令人驚訝的廣泛效應,包括腫瘤全部消除[2]?!?/P>

 

Levy教授


為了更好的理解這一研究,我們首先需要簡單了解一下OX40分子與腫瘤免疫。

 

如果我們把腫瘤免疫過程比作汽車運行的話,那么抗原提成細胞發現了癌細胞的存在就相當于點火,隨后淋巴細胞被激活遷移到腫瘤部位與癌細胞對抗就相當于松開了離合。而包括CD28以及OX40在內的各種共刺激因子顯然就相當于油門了。畢竟,在進入腫瘤組織后,作為抗癌先鋒的效應T細胞的增殖活性需要共刺激因子CD28來激活,而其分泌各種細胞殺傷因子的能力以及其存活時間都需要共刺激因子OX40來調節[3]。

 

顯然,沒了共刺激因子,腫瘤免疫的快車根本開不起來。當然了,狡猾的癌細胞肯定不會輕易讓你踩下油門。事實上,在腫瘤微環境中,癌細胞不僅會通過各種手段直接抑制T細胞的抗癌活性,踩下剎車,還會抑制T細胞與共刺激因子的結合,松開油門。所以,如果我們能激活T細胞表面的共刺激因子受體,就可以產生強大的免疫反應,起到強大的抗腫瘤作用。

 

而這種方案早已在動物模型中被證明是可行的,并且許多人體實驗也在進行。例如,此前的臨床前研究已經證明,使用OX40激動劑,不僅可以增強T細胞的殺傷性,延長T細胞的存活時間,還能顯著抑制腫瘤組織中調節性T細胞的活性,抑制腫瘤生長[4]。同時,目前OX40激動劑的多個一期臨床實驗正在進行中(NCT02559024, NCT01644968, NCT02221960, NCT02318394, NCT02274155, NCT01862900, NCT01303705, NCT02205333)。

 

T細胞表面的各種共刺激因子(模型)


然而,在Levy教授看來,由于T細胞表面0X40的表達,十分依賴于T細胞的激活程度,而長期處于免疫抑制微環境下的T細胞,OX40的表達十分有限。因此,如果能有一種辦法可以促進T細胞表面OX40的表達,再配合OX40激動劑,顯然效果會大大加強。

 

為此,通過對一些列的免疫促進劑進行篩選后,Levy教授找到了OX40的“黃金搭檔”,CpG寡鏈核苷酸。CpG寡鏈核苷酸是一種已知的免疫促進劑,可以激活機體最強的抗原提成細胞,樹突狀細胞,引發強大的免疫反應[5]。

 


而在實驗過程中,Levy教授發現,CpG可以顯著增強腫瘤組織中效應T細胞表面的OX40受體表達。表現為,在正常腫瘤組織中,OX40主要分布在腫瘤組織調節性T細胞表面。而將CpG注射到腫瘤組織一段時間后,效應T細胞表面的OX40受體數量顯著增加,并遠遠超過調節性T細胞。同時,這一現象也在人體中出現。

 

既然已經確定CpG可以有效增加效應T細胞表面0X40受體的表達,Levy教授便開始測試CpG聯合OX40受體激動劑治療腫瘤的效果。

 


為此,Levy教授在小鼠體內兩處不同部位移植了淋巴瘤細胞,待小鼠體內的腫瘤組織形成后,在其中一處腫瘤組織注射微量的CpG聯合OX40組成的“疫苗”,或者僅注射CpG或OX40。

 

結果發現,僅注射CpG雖然能在注射部位誘發強大的免疫反應,消除整個部位的腫瘤,但是對于遠端腫瘤的效果并不明顯;而注射OX40,僅能延緩注射部位的腫瘤進展,并不能消除腫瘤組織,更不用提對遠端腫瘤的效果。但是,讓Levy教授感到不可思議的是,聯合注射CpG和OX40不僅可以消除注射部位的腫瘤,連遠端腫瘤組織也被完全消除了。

 

更重要的是,在超過100天的的隨訪過程中,聯合注射CpG以及OX40的90只小鼠全部存活,只有三只小鼠的遠端腫瘤部位復發,而其他小鼠均沒有活過30天。同時,這三只復發的小鼠,再次注射CpG聯合OX40“疫苗”后腫瘤同樣完全消除。不僅如此,Levy教授還同樣在原發性肺轉移乳腺癌以及結腸癌和黑色素瘤小鼠模型中觀察到了同樣的效果。

 

聯合注射CpG和OX40的小鼠全部存活(紅色)


然而說到這里,大家可能會想,CpG聯合OX40受體激動劑既然可以誘發強大的免疫反應,那么會不會引發自身免疫疾病呢?

 

Levy教授通過一個巧妙的實驗給出了答案。


通過在小鼠體內兩處不同部位移植不同類型的淋巴瘤細胞,Levy教授發現,在一處注射并不會影響遠端腫瘤的生長。這不僅證明了這種聯合疫苗具有抗原特異性,同時也說明了,聯合疫苗的起效范圍是有限的,僅局限在腫瘤組織周圍,而不會引起其他部位的免疫系統激活。

 

最后,Levy教授還闡明了疫苗起效的分子機制。原來,CpG可以激活腫瘤組織中骨髓來源的先天性免疫細胞,釋放白介素12,干擾素γ,腫瘤壞死因子等,導致效應T細胞活化,表面OX40表達增加。而配合OX40的激動劑效果,導致疫苗注射部位腫瘤組織中NK細胞,效應T細胞的激活以及調節性T細胞的抑制,從而產生強大的免疫反應。

 

CpG聯合OX40疫苗可以顯著增加腫瘤組織中效應T細胞含量(紅色)


當然,這種疫苗也存在明顯的缺陷,如果腫瘤組織中的浸潤性淋巴細胞含量低,那么疫苗效果就會大打折扣,畢竟,巧婦難飲無米之炊。

 

目前,Levy教授已經招募了15名惡性淋巴瘤患者進行臨床實驗。如果成功的話,相信這種治療方法可能對許多腫瘤類型有用。正如Levy教授所說:“我認為只要能被免疫系統滲透,我們可以治療的腫瘤類型就沒有限制”[2]。

 

 

 

參考資料:

1.Sagiv-Barfi I, Czerwinski D K, Levy S, et al. Eradication of spontaneous malignancy by local immunotherapy[J]. Science translational medicine, 2018, 10(426): eaan4488.

2.http://www.sci-news.com/medicine/dual-immunotherapy-tumors-animal-cancer-models-05693.html

3.Croft M, So T, Duan W, et al. The significance of OX40 and OX40L to T‐cell biology and immune disease[J]. Immunological reviews, 2009, 229(1): 173-191.

4.Gough M J, Ruby C E, Redmond W L, et al. OX40 agonist therapy enhances CD8 infiltration and decreases immune suppression in the tumor[J]. Cancer research, 2008, 68(13): 5206-5215.

5.Burocchi A, Pittoni P, Gorzanelli A, et al. Intratumor OX40 stimulation inhibits IRF1 expression and IL‐10 production by Treg cells while enhancing CD40L expression by effector memory T cells[J]. European journal of immunology, 2, 011, 41(12): 3615-3626.

 

文章來源:網絡

 
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