三大新技术为癌症精确治疗添砖加瓦

　　目前临床上治疗恶性肿瘤主要以手术化疗和放疗为主，但是都很难达到满意的疗效，而且传统的放化疗对人体有明显的毒副作用，如骨髓抑制胃肠道反应皮疹和脱发等。

　　恶性肿瘤严重危害人类健康，其发病率和死亡率不断上升，据“2014中国肿瘤登记年报”指出，2010年，全国估计新发恶性肿瘤病例约309万，死亡病例196万。目前临床上治疗恶性肿瘤主要以手术化疗和放疗为主，但是都很难达到满意的疗效，而且传统的放化疗对人体有明显的毒副作用，如骨髓抑制胃肠道反应皮疹和脱发等。

　　因此近年来一个新名词备受科学家与临床专家的关注，那就是精确治疗，即抗肿瘤分子靶向治疗——以过度表达的肿瘤细胞分子为靶点，从而抑制肿瘤细胞的过度增殖浸润和远处转移，对正常细胞损伤小而具有良好的特异性。近期几项新技术也为这种精确治疗提供了新的依据：

　　新三维细胞培养技术

　　癌症治疗一种悲惨的现状在于，所使用的治疗药物有剧毒，它们的有效性在不同患者当中有着无法预见的差异。来自美国哈佛大学医学院，贝斯以色列女执事医院癌症研究中心等处的研究人员利用一种新型三维细胞培养技术，从胰腺癌症病人组织中扩增和培养原代癌细胞类器官的新成果。该项技术使得研究者有望直接使用病人的组织进行有针对性的研究和快速而经济的个体化的药物测试。

　　这一技术最为重要的特点是能够直接使用病人本身的组织而非实验细胞系来进行类器官的培养，同时这些类器官又能很好的保留病人组织的病理形态和生物机理。而在这一项的研究中，研究人员也发现肿瘤类器官能够在体外保留病人组织本身对新型药剂的敏感性。

　　从研究的角度来讲，这种肿瘤类器官的培养方法能够使我们有效的建立生物的活体组织库。这种活体组织库能够被用来发现和验证新型药物，模拟和研究靶向药物的抗性。如果我们使用一组病人的肿瘤类器官来研究药物反应和基因突变之间的关系，我们就有可能了解为何一部分病人能有效的响应药剂而另一部病人却无法有效响应治疗。由此，我们就能够避免对病人使用不必要，无效的治疗方法。从临床治疗的角度来说，这一方法能够帮助病人和医生更有效的选择治疗方案。

　　Olaparib靶向药物

　　Olaparib是世界上首个批准上市的可遗传癌症突变靶向药物，研究证实它可以让多达三分之一的前列腺癌患者受益，其中许多患者没有继承癌基因，但他们的肿瘤获得了DNA修复缺陷。

　　在这项称作为TOPARP-A的试验中，49名罹患耐药晚期前列腺癌的患者接受了olaparib，其中16人(33%)通过一套临床标准定义为对药物有反应。

　　Olaparib阻止了前列腺癌生长，导致前列腺特异性抗原(PSA)水平持久下降，血液中循环肿瘤细胞计数下降。通过基因组测试，这一临床试验发现30%的晚期前列腺癌男性肿瘤DNA修复系统存在缺陷——这些患者尤其对olaparib反应良好。

　　16名携带可检测DNA修复突变的患者中，14人对olaparib反应良好——占受益于这一药物患者的绝大多数。其中大多数男性都罹患晚期前列腺癌，治疗方案有限，其疾病控制时间比这组患者预期的时间要长得多。

　　这些结果促成启动试验的第二部分TOPARP-B，让携带可检测DNA修复突变的前列腺癌男性接受olaparib。如果结果是成功的，olaparib可能成为晚期前列腺癌及具有DNA修复突变的男性的一种标准治疗方案。

　　CRISPR/Cas9技术

　　CRISPR/Cas9系统风靡全球，在癌症研究与治疗方面的应用更是开展的如火如荼。

　　来自麻省理工的Tyler Jacks指出，以CRISPR为基础的基因组工程将会成为实验台和病榻之间的重要纽带，将癌症生物学带入一个新的时代。用这一技术全面分析患者肿瘤，可以建立个性化的细胞和动物实验体系。研究者们可以在这样的平台上快速找到基因型特异性弱点和协同致死的互作。另外，用这种个性化平台模拟患者接受的治疗，还可以快速揭示抗性机制，帮助人们找到有效的应对措施。

　　虽然目前用CRISPR–Cas9靶标癌症基因进行临床治疗还为时过早，但这类基因疗法的前景是非常激动人心的。有研究表明，这一技术可以在小鼠模型的肝脏中永久性矫正致病突变，成功缓解疾病症状。显然，CRISPR–Cas9也能用来永久矫正癌症相关突变。CRISPR–Cas9还可以用于免疫细胞基因工程，帮助人们开发更好的癌症免疫疗法。

　　目前研究得很热的过继T细胞疗法(adoptive T-celltherapy)能够一定程度上避免这个问题。但是，ATC目前也有一定的局限性，在实体肿瘤方面，需要克服肿瘤细胞固有的异质性和肿瘤微环境(TME)的复杂性。

　　肿瘤在原发耐药、进展、复发耐药时，对于传统的抗肿瘤药物通常是疗效不佳的，并且细胞毒性药物的副反应较大、且不能很好地区分肿瘤和自体细胞。目前研究得很热的过继T细胞疗法(adoptive T-celltherapy)能够一定程度上避免这个问题。但是，ATC目前也有一定的局限性，在实体肿瘤方面，需要克服肿瘤细胞固有的异质性和肿瘤微环境(TME)的复杂性。尽管前路漫漫，近期这种疗法的突破性进展仍给我们打开了肿瘤治疗前所未有的新世界。

　　实体瘤里，肿瘤细胞和免疫细胞相互作用、彼此制衡十分明显。简单来说，免疫系统在肿瘤的环境下是有双重作用的，首先是能够提供表达CD4+和CD8+的细胞以及细胞因子发挥抗肿瘤作用，同时，它却又能够通过激活调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)和免疫抑制性细胞因子为肿瘤提供庇护所。让我们从最简单原始的T细胞疗法开始，随着研究的日益进展，梳理一下过继T细胞疗法在实体瘤的研究历史。

　　1、T细胞回输——最初的探索

　　对于传统肿瘤治疗失败的晚期患者来说，试图攻破肿瘤细胞对免疫系统的封锁是自然而然的想法，过继细胞治疗(Adoptive Cell Therapy，ACT)的概念应运而生，就是将免疫细胞输注给患者以期增强抗肿瘤能力。T细胞能够通过在血液中“游走巡查”找到肿瘤并定居在那里，而理论上来说，T细胞既能够在体外扩增以达到临床要求的数目，又能够提供较持久的抗瘤效果。比之于抗体治疗，T细胞回输的好处是明显的——抗体既不能透过血脑屏障(BBB)又不能持续的在实体瘤内部达到有效的抗肿瘤浓度。但是缺点也很明显，比如昂贵繁复的自体T细胞生产过程。(好消息就是现在生产过程已经被大大简化、也正在探索更通用的治疗途径。)

　　这种疗法初见成效的曙光开始于对肿瘤浸润性淋巴细胞(Tumor-infiltrating Lymphocytes，TIL)的研究，TIL也是最早的ACT回输细胞。一开始的做法就是将TIL从肿瘤细胞中分离出来，在体外用IL-2扩增，再系统回输给淋巴细胞清除(lymphodepleted)的进展期黑色素瘤患者(1988年Rosenburg博士发表于NEJM的论文)。结果让人惊讶：TIL能够通过MHC-I和T细胞受体(TCR)的相互作用识别细胞内的肿瘤抗原，患者临床反应率50-70%，甚至有22%见到了肿瘤完全退缩。近期，在TIL上加上了指引T细胞找瘤的“归巢导航”，让更多的T细胞汇聚。

　　TIL在恶性黑色素瘤中给人带来了惊喜，而另外一种T细胞疗法——细胞毒性T细胞(CTL)则在病毒相关的肿瘤中取得进展。同样的，CTL可以从外周血中被分离出来，体外扩增/赋予肿瘤特异性后回输给患者，CTL的MHC-I上有肿瘤来源的多肽，这样就能够“锁定”并激活和它结合的T细胞受体(TCR)，让T细胞增殖并产生抗肿瘤的特性。比如，已经进入临床实验的探索阶段的有针对巨细胞病毒(CMV)特异性的CTL用于治疗胶质母细胞瘤。

图1 CTL和TIL的T细胞疗法的原理图解

　　TIL和CTL都是第一代的T细胞治疗，让免疫医学家见到了星点希望，但是它们的广泛应用却是一个问题。主要限制因素就是：分离和扩增T细胞困难，这是因为肿瘤内的T细胞含量相对很低，而且目前TIL的相关治疗前景也主要限于恶性黑色素瘤，CTL虽然应用比TIL稍微广泛些，但是它们识别肿瘤相关抗原(TAA)却是MHC限制性的，这真的是一个比较大的麻烦，因为CTL的老对手——肿瘤细胞逃避免疫识别的方式之一就是改变MHC和肿瘤抗原的表达以逃避“免疫检查”。上述困难并没有打到前进中的肿瘤免疫学家们，因为他们想到，既然自身“野生的T细胞”有这么多的问题，那么我们何不动手改造它们?

　　2、第二代T细胞疗法——T细胞改造工程

　　如何改造T细胞就可以使它更有效和特异的识别肿瘤相关抗原?方法有二：一是直接改造T细胞的结合肿瘤抗原的“探头”——TCR，二是干脆直接认为安装一个新的“探头”在T细胞上——嵌合抗原抗体(chimericantigen receptors, CAR)。

　　这些经过改造的T细胞第一次被回输给患者是在2006年，重新改造的T细胞通过和CD3分子结合，激活T细胞杀伤肿瘤，比如，让T细胞TCR特异性识别NY-ESO-1这个肿瘤抗原，可以让60%的滑膜细胞肉瘤患者肿瘤退缩。这个方法当然也有很大的局限性。首先，治疗有效与否决定于TCR和它能识别的抗原的亲和力如何。如果TCR显示了比较低的亲和性、或者肿瘤下调了MHC表达，这些T细胞就没有什么疗效了。其次，人HLA等位基因的排列组合有很大的多样性，几乎不可能都针对每一个人改造T细胞，也不太可能产生一个转基因TCR库供患者匹配使用。还有，一些研究发现转进T细胞的a和b亚基会错误的和自身TCR配对。解决这些问题的方法有：TCR结构的改变，诱导γδT细胞或者造血干细胞分化成T细胞，或者敲除内源性的TCR。