過去幾十年來，癌癥的免疫療法取得了突飛猛進的發(fā)展，'免疫監(jiān)視'這一概念在臨床上產(chǎn)生了巨大的現(xiàn)實意義。目前位于免疫療法尖端的'免疫檢查點阻斷劑'對于很多癌癥，尤其是惡性且化學藥物耐受性癌癥的治療中有著明顯的效果。其中，效果最顯著的是'cytotoxic-T-lymphocyte-associated protein 4 （CTLA-4）'以及'programmed cell death 1 （PD-1）'兩類免疫檢查點阻斷劑。
CTLA-4 與PD-1阻斷劑的抗癌原理
早期，在T細胞信號調(diào)控領(lǐng)域的研究者們發(fā)現(xiàn)了一類叫做Ctla4的基因，在T細胞激活的狀態(tài)下，該基因能夠表達CTLA-4蛋白。CTLA-4與T細胞的共刺激因子CD28具有很高的結(jié)構(gòu)同源性。功能上，CTLA-4與CD28類似，都能夠與抗原呈遞細胞表面的B7（CD80 & CD86）結(jié)合，而且前者的結(jié)合能力明顯更強。之后，研究者們發(fā)現(xiàn)CTLA-4與B7的結(jié)合能夠有效阻斷T細胞與APC的相互作用，從而抑制T細胞的激活。這一發(fā)現(xiàn)意味著：CTLA-4的活性一旦被人為抑制，則能夠讓T細胞充分地激活，這對于腫瘤免疫反應具有正面的調(diào)控作用。
許多前臨床期的研究都證實了這一假設(shè)，而且導致一類叫做'ipilimumab'的特異性識別CTLA-4的單克隆抗體的產(chǎn)生并且應用于癌癥的臨床治療試驗中。除了促進共刺激因子的識別之外，靶向CTLA-4的抗體還能夠清除體內(nèi)腫瘤微環(huán)境中的調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）。由于腫瘤微環(huán)境中的Treg細胞能夠抑制腫瘤抗原特異性T細胞免疫反應，而且其表面表達大量的CTLA-4蛋白，因此這一靶向抗體的刺激能夠有效激活腫瘤微環(huán)境中的T細胞免疫反應，從而提高機體對腫瘤細胞的清除能力。
PD-1與CTLA-4都表達于激活的T細胞表面。PD-1的激活能夠下調(diào)T細胞激活后TCR傳遞的胞內(nèi)信號。PD-1有兩類天然受體，PD-L1與PD-L2。PD-L2主要表達于抗原呈遞細胞表面，而PD-L1則廣泛表達于多種細胞類型，包括腫瘤細胞、免疫細胞、上皮細胞、內(nèi)皮細胞等等。研究表明，PD-L1的表達受到IFN-g的調(diào)節(jié)，而這一效應能夠幫助腫瘤細胞逃離免疫監(jiān)視。另一方面，PD-L1能夠與T細胞表面的CD80分子結(jié)合，這使得該分子相關(guān)的信號調(diào)節(jié)變得更加更加復雜。
已知的免疫檢查點藥物
如今，已經(jīng)有4種免疫檢查點阻斷劑得到了FDA的批準：
1、上文提到的CTLA-4單抗ipilimumab，用于治療惡性的黑色素瘤患者；
2、一類PD-1阻斷性單抗pembrolizumab，用于治療惡性的黑色素瘤患者以及表達PD-L1的非小細胞肺癌患者；
3、靶向PD-1的單抗nivolumab，用于治療惡性的黑色素瘤患者以及表達PD-L1的非小細胞肺癌患者，且對常規(guī)化療沒有反應的癌癥患者以及惡性的腎癌患者也有效；
4、靶向PD-L1的單抗atezolizumab，用于治療晚期或惡化的、對常規(guī)化療沒有反應的尿道腫瘤患者。這些獲批的藥物在將來可能能夠應用于更多癌癥類型的治療，同時也會有其它的免疫檢查點阻斷劑的加入。
免疫檢查點阻斷劑在癌癥治療中的局限性
雖然以上藥物在臨床應用中取得了明顯的治療效果，但事實上大部分癌癥患者對免疫檢查點阻斷劑都沒有陽性反應，或者由于副作用的存在而不得不停止使用。對于ipilimumab來說，它的臨床治療陽性反應率僅有15%；針對PD-1-PD-L1信號的相關(guān)藥物陽性比例很少超過40%。總之，目前有兩類問題需要解決：
1、為什么不同的患者對于免疫檢查點抑制劑的反應有如此明顯的差別？
2、如何才能進一步擴大免疫檢查點阻斷劑的廣譜性，使之成為對大多數(shù)癌癥患者均適用的治療選項？針對這兩大問題，我們需要了解腫瘤微環(huán)境中的免疫反應內(nèi)在機制。
限制腫瘤免疫檢查點療法的因素分析
1. 來自腫瘤微環(huán)境的影響。
如今，我們普遍認為癌癥細胞傾向于與組織周圍的基質(zhì)、基質(zhì)細胞以及免疫細胞協(xié)同分化，并共同作用導致腫瘤微環(huán)境的形成。腫瘤微環(huán)境能夠促進慢性炎癥反應，抑制免疫反應以及促進腫瘤組織的血管生成作用。
T細胞要想完成對腫瘤的“免疫監(jiān)視”作用，需要完成三個步驟：
1. 被外周淋巴結(jié)中的腫瘤特異性樹突狀細胞激活；
2. 通過腫瘤血管以及層層的屏障到達腫瘤組織；
3. 識別并殺傷腫瘤細胞。
完成這三個步驟的前提是需要足夠多的腫瘤特異性抗原的產(chǎn)生。
然而，癌癥惡化過程中，腫瘤細胞經(jīng)常會阻礙T細胞完成上述三個中的任意一個或多個步驟，從而導致免疫逃逸現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于T細胞是免疫檢查點療法的核心力量，因而T細胞活性的阻斷勢必會影響該療法的效果。一些腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細胞表面的PD-L1會上調(diào)。而針對這種類型的癌癥，抗PD-L1的治療效果則十分顯著。色氨酸的代謝是另外一個導致免疫逃逸的機制。色氨酸能夠被一種由髓系細胞分泌的叫做IDO的酶分解生成犬尿氨酸，而犬尿氨酸被認為能夠抑制T細胞的克隆增殖并促進其發(fā)生失活效應以及細胞凋亡。在一些臨床治療中，結(jié)合PD-L1阻斷劑與IDO阻斷劑的聯(lián)合治療手段效果明顯高于單獨使用PD-L1，這也間接證明了上述觀點。
腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細胞能夠阻止T細胞與癌細胞的直接接觸。研究表明，腫瘤微環(huán)境中的某些成分能夠通過表觀遺傳修飾的方式下調(diào)T細胞中Cxcl9以及Cxcl10的表達，這一效應會導致T細胞難以跨越屏障進入腫瘤微環(huán)境中對癌細胞進行殺傷。此外，由于腫瘤微環(huán)境中缺少能夠表達IFN-g的DC，因此T細胞的激活會受到明顯的影響。研究表明，如果人為地提高腫瘤相關(guān)DC與T細胞互作時IFN-g的表達水平，而能夠有效促進激活的T細胞向腫瘤組織的遷移。
2. 來自癌細胞本身的影響
癌細胞內(nèi)源性的信號也參與了免疫逃逸的效應。研究表明黑色素瘤細胞中癌基因WNT-b-catenin的表達能夠抑制ILC與CD103+ DC向腫瘤微環(huán)境中的浸潤，這一過程主要是由于趨化因子CCL4的缺失。其它一些基因，例如PI3K、STAT、EGFR等的失活突變也能夠?qū)е掳┘毎麑δ[瘤檢查點阻斷劑療法的耐受效應的產(chǎn)生。
造成癌細胞的耐受現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要原因包括癌細胞本身的突變；微環(huán)境中的特殊炎癥狀態(tài)對癌細胞代謝信號調(diào)控的影響；死亡細胞相關(guān)分子（DAMP）的刺激對癌細胞的影響等等。
3. 其它因素
除了腫瘤微環(huán)境以及癌細胞內(nèi)源信號的特征以外，患者的其它一些生理特征也造成了免疫療法效應不佳的結(jié)果。其中包括年齡、HLA類型、遺傳背景、飲食與代謝差異以及慢性感染病史等。
腸道微生物促進癌癥免疫療法的治療效果
越來越多的證據(jù)表明，人體的細胞數(shù)量遠遠不及機體寄生的微生物，其中大部分微生物存在于腸道中。通過高度的共生化互作，腸道的益生菌能夠調(diào)節(jié)機體的生理狀態(tài)，并使之達到最佳水平。腸道微生物參與調(diào)節(jié)了宿主的營養(yǎng)代謝，排毒反應，抗感染，調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)以及促進免疫與神經(jīng)系統(tǒng)的成熟。而人體也為這群微生物提供了充足的養(yǎng)分，適宜的生活環(huán)境?？傊?，腸道微生物促進了人體遺傳與代謝多樣性的形成。
由于體內(nèi)大量微生物的存在，而同時宿主又必須對病原體有足夠的免疫監(jiān)視能力，因此，腸道微生物與免疫系統(tǒng)在長期的進化過程中產(chǎn)生了高度的默契。這種穩(wěn)態(tài)一旦遭到破壞，會引發(fā)一系列的自體免疫疾病，例如肥胖、糖尿病、IBD非酒精脂肪肝等等。很多研究表明，不同的微生物或其代謝產(chǎn)物能夠調(diào)節(jié)宿主的免疫反應。例如，腸道的微生物就能夠促進局部的免疫系統(tǒng)中Treg細胞的分化與激活，這也是免疫耐受的形成機制之一。
臨床治療結(jié)果顯示：化療與放療會導致患者腸道共生菌穩(wěn)態(tài)的紊亂；反之，腸道的微生物菌群也能正向或反向地干預癌癥治療的效果（通過藥物干預或免疫調(diào)節(jié)等方式）。具體地，目前腸道微生物參與的抗癌免疫調(diào)節(jié)作用已經(jīng)被用于輔助癌癥的化學治療。化療藥物cyclophosphamide能夠促進多種格蘭氏陽性菌從腸道向淋巴結(jié)遷移，并進一步促進Th-17的分泌。臨床結(jié)果也表明，健康的腸道微生物對于癌癥的化療效果具有關(guān)鍵的作用。
就免疫檢查點阻斷劑的癌癥治療來講，有證據(jù)表明CTLA-4的阻斷療法能夠通過影響上皮間淋巴細胞與腸道表皮細胞的穩(wěn)態(tài)而促進多種擬桿菌屬的菌類的增殖，這些細菌能夠通過影響粘膜處的DC促進抗腫瘤Th1細胞的激活。臨床試驗結(jié)果表明，在接受了ipilimumab治療后，有患者表現(xiàn)出腸道擬桿菌數(shù)量的上升，也間接證明了上述觀點。
未來的免疫檢查點阻斷劑發(fā)展方向
一方面，我們可以通過操縱微生物組對免疫檢查點療法的治療效果增加系統(tǒng)的篩選，找到綜合性的治療方案；另外，分離對免疫檢查點療法有反應的患者體內(nèi)的癌癥微生物組，并進行患者間的移植，以期能夠提高癌癥免疫療法的廣譜性與個體治療效果。具體地，我們?nèi)绻軌蛘业酱龠M腫瘤免疫反應的微生物抗原結(jié)構(gòu)，并將其作為腫瘤疫苗的組成部分進行研發(fā)，可能會有意想不到的效果。
參考閱讀：Resistance Mechanisms to Immune-Checkpoint Blockade in Cancer： Tumor-Intrinsic and -Extrinsic Factors
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