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《中国恶性肿瘤学科发展报告(2021)》——肿瘤分子医学未来展望篇
2022-07-21 05:50  稿源:中国抗癌协会

  概述

  分子医学既是科学的前沿热点,也是临床医学和转化医学的基础。以分子诊断、分子影像与个体化医学为主要内容的分子医学式是当代医学的重要基础和重大科学问题。当前,进行肿瘤分子分型的测序技术已发展至单细胞多组学水平,如基因组、转录组、表观基因组、蛋白质组等;同时,分子影像技术如旧示踪剂的新适应证、新型示踪剂等也得到快速发展。肿瘤患者的精准治疗不再只依赖于组织病理类型和病情阶段证据,而是可根据肿瘤分子分型不同,进行个体化靶向治疗;其中以PROTACs为代表的新型小分子靶向抑制剂设计技术正逐渐成为分子药物研发的新热点,可为肿瘤患者提供更多新选择。此外,免疫治疗耐药性的出现,基于免疫治疗的联合治疗成为肿瘤治疗的新趋势。

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  1.多发性骨髓瘤细胞免疫治疗展望

  2021年是多发性骨髓瘤(Multiple myeloma, MM)细胞免疫治疗研究具有里程碑意义的一年。3月26日美国FDA批准美国百时施贵宝和蓝鸟生物公司研制的靶向BCMA的CAR-T疗法Idecabtagene vicleucel (ide-cel,或bb2121)用于治疗经4种或以上的治疗失败后的复发和难治性骨髓瘤(RRMM)患者,并被授予突破性疗法和孤儿药资格[30]。而在国内,2022年1月中旬召开的中国血液学学科发展大会上,由信达医药与驯鹿医疗联合开发的全人源化靶向BCMA的 CAR-T细胞疗法(CT103A)治疗RRMM的I期临床研究获得2021年度中国血液病学十大研究进展之一,该疗法对RRMM患者的治疗客观缓解率(ORR)达100%,且对既往使用鼠源性靶向BCMA的CAR-T疗法治疗后复发的MM患者,仍可能从该疗法获益[31]。

  1.1 多发性骨髓瘤免疫细胞治疗的主要治疗靶点研究进展

  随着蛋白酶抑制剂、免疫调节剂和抗CD38的单克隆抗体的单用或联合应用,MM治疗取得了非常好的疗效和较高的疾病缓解率,但大多数病人仍然复发或产生耐药。因此,MM被认为是一种不可治愈的疾病。近年来,免疫细胞疗法或者过继免疫疗法因其独特的特异性和疗效成为MM治疗的新途径。

  MM的免疫细胞疗法主要分为两种,一种是嵌合抗原受体T细胞疗法,即(CAR-T细胞疗法),一种是基因工程改造的T细胞受体T细胞疗法(TCR-T疗法)。

  CAR-T疗法目前是MM治疗研究的热点,其中靶点选择是CAR-T疗法的关键,特异性、有效性和可耐受性(低毒性)是最理想的靶点,目前研究最多的靶点是BCMA(也称为TNFRSF17或CD269),其中最著名的研究为有前面提到的ide-cel,I期研究(CRB-401)和II期研究(KarMMa)结果,提示良好的耐受性和有效性,ORR达73%,平均中位数无症状生存期达6.8个月。在中国,一款靶向BCMA两个抗原表位的CAR-T疗法(Ciltacabtagene autoleucel, cilta-cel),其IB/II期临床试验(CARTiTUDE-1)最新的随访结果显示,中位随访12.4个月,ORR为97%,严格意义的完全缓解率(sCR)达67%[32]。

  目前MM细胞免疫治疗研究的抗原靶点,还有CD19、CD38、CD138、integrin β7、SLAMF7(signaling lymphocyte activation molecule F7)、GPRC5D(G-protein-coupled Receptor Class C Group 5 Member D)、免疫球蛋白轻链、CD229、TACI(Transmembrane activator and CAML interactor)、NKG2D(natural killer group2  member D)、CD44v6等[33, 34]。

  与CAR-T疗法不同的是,TCR-T疗法通过向普通T细胞中转导嵌合抗原受体(融合抗原结合域及T细胞信号结构域)或者TCRα/β异二聚体,来提高特异性识别肿瘤相关抗原(TAA)的TCR的亲和力和免疫细胞的杀伤效应,使T淋巴细胞能够重新高效的识别靶细胞,在体内发挥较强的抗肿瘤免疫效应。

  CAR-T识别的抗原仅存在于肿瘤细胞表面,TCR-T疗法则更加多样化和高度个体化,其靶点可以是细胞表面的抗原表位,也可以是位于细胞内的抗原多肽组表位。由于受制于需要将抗原多肽提呈到高度患者个体化的HLA库,TCR-T疗法的研究不如CAR-T疗法广泛。2022年1月25日,FDA批准了全球第一款双特异性靶向gp100肽-HLA的CD3-T细胞接合剂,Kimmtrak(tebentafusp-tebn, IMCgp100),用于治疗HLA-A*02:01阳性的无法切除或转移性葡萄膜黑色素瘤的成人患者[35],为TCR-T研究者带来了巨大信心。

  目前TCR-T疗法选择的靶点,主要包括二大类:一类是靶向MHC提呈的TAA的抗原,包括各种癌睾抗原(CTAs),如:NY-ESO-1[36]、部分MAGE和GAGE家族抗原(MAGEC1/CT7、MAGEA3/6、LAGE-1)等[37],B细胞特异性转录因子(BOB1、FCRL5、VPREB3等)[38],以及所有前述用于CAR-T的靶点;另一大类是每个MM病人恶性浆细胞独特存在的新抗原。MM是一种低突变负荷而高肿瘤异质性的肿瘤,研究表明MM新抗原负荷随着MM细胞遗传学改变和疾病进展而增加,高新抗原负荷与MM病人生存期降低相关。有些研究报告认为,即使突变发生在同一基因,大多数假定的新抗原基因表位也存在个体化差异。因此,需要设计出个体化和精准化的TCR疗法。

  1.2 免疫细胞疗法的治疗抵抗与解决方案

  近年来,细胞免疫疗法治疗MM取得了突破性进展,为RRMM患者治疗提供了新的途径,但在实际应用中细胞免疫疗法仍然存在诸多不足。主要体现在以下几个方面:

  如何解决严重的不良反应:细胞免疫疗法与其他免疫疗法一样,主要存在有细胞因子过度释放综合征、神经毒性、感染以及血细胞减少等,目前解决办法一是对症治疗如激素的应用,二是抗IL-6单抗(托珠单抗)的应用;三是从CAR-T细胞设计着手,如新一代的CAR-T细胞引入了控制过度免疫反应的caspase-9凋亡基因,或者采用天然完整TCR-CD3反应的免疫细胞设计,如TCR-T、TAC-T细胞(T细胞抗原耦合物T细胞)[39]、TRuC-T细胞(T细胞受体融合结构T细胞)[40]等,减少免疫细胞杀伤肿瘤过程中细胞因子过度释放。

  进一步增强免疫细胞的杀伤效应:采用双靶点或多靶点的CAR-T细胞,并已取得一定疗效。如BCMA +CD38[41]、BCMA+CS1[42]、BCMA+CD19[43]等;或者采用单一靶点多抗原表位的CAR-T技术[32];或者在CAR的结构中引入趋化因子或抗PD-1抗体等即第四代CAR-T技术,如我们课题组正在进行的靶向BCMA/CD229/FAP的TRuC-T细胞治疗RRMM的前瞻性研究(临床试验号 ChiCTR2100046014)。

  解决治疗失效或治疗抵抗:治疗失效或者治疗抵抗是由多方面原因引起,如肿瘤抗原减少或丢失、肿瘤细胞异质性、肿瘤患者免疫抑制微环境、以及鼠源性CAR-T本身存在的免疫原性会引起机体免疫反应对CAR-T造成损伤等。解决办法有:一是前述的靶向多靶点或多表位CAR-T技术;二是包括前述采用人源化靶向抗原的CAR-T技术[31];三是增加靶抗原表达,减少抗原丢失。如采用γ-分泌酶抑制剂(GSI)抑制MM浆细胞BCMA裂解,同时增加其在浆细胞表面的表达,以达到提高抗BCMA CAR-T细胞的疗效[44]。四是联合应用其他抗MM药物或免疫检查点抑制剂等。

  解决治疗费用昂贵的问题:目前研究的主要途径是采用通用型同种异体细胞免疫疗法,一是采用通用型同种异体CAR-T技术,FDA于2020年授于一款同种异体靶向BCMA的CAR-T疗法(PBCAR269A)治疗RRMM的孤儿药资格[45],并开通快速通道批准其临床新药申请,2021年又授予另一款同种异体靶向BCMA的CAR-T疗法(ALLO-715)为再生医学先进疗法(RMAT)[46]治疗RRMM,二是采用MHC非限制性CAR-NK技术[47, 48]等。

  2022年传来令人鼓舞的消息,南京传奇生物研制的靶向BCMA的CAR-T疗法cilta-cel(CARVYKTI™,西达基奥仑赛)刚刚(2月28日)被FDA批准在美国上市,用于治疗RRMM,不仅为MM患者治疗带来更多的选择机会,同时也为CAR-T疗法的深入研究提供更强的信心[49]。

  2.单细胞测序技术在肿瘤研究中的发展趋势和展望

  快速降低的成本、不断提高的检测量和分辨率为单细胞测序(scRNA-seq)技术在临床进行个性化医疗提供了可能[50]。有研究报道,进行单细胞分析以发现肿瘤内的分子检查点或激活靶点有助于确定患者对靶向特定蛋白质或通路的反应,以便调整治疗方案[51]。由于个体之间以及患病组织的复杂性和异质性,在患者对标准治疗没有反应的情况下,使用scRNA-seq方法进行个性化治疗至关重要。研究显示大多数患者对作为一线治疗的单药治疗没有反应,新的靶向组合能够极大地增强免疫治疗效果[52]。最近的一项研究对CD45+肿瘤浸润淋巴细胞进行单细胞测序,发现抑制CD73与PDL1可在结直肠癌中产生协同作用[53]。scRNA-seq将肿瘤根据细胞组成以及表达的可靶向的特定蛋白质进行分析[54],使肿瘤研究进入了更高的维度。随着技术的不断发展成熟,scRNA-seq有望为肿瘤中每种细胞类型提供更全面的信息。相信在不久的将来,scRNA-seq将在临床上用于开发针对每位患者的个性化治疗方案。

  3.肿瘤微环境对肾细胞癌免疫治疗未来的影响

  肾细胞癌(RCC)的免疫治疗近年来发展迅速,逐步由单一的细胞因子疗法,发展至双重ICI治疗乃至联合使用ICI、TKI等联合免疫治疗,取得了较好的临床效果,但对免疫治疗的敏感性参差不齐及治疗后期肿瘤耐药等问题依旧困扰临床治疗。目前针对肾细胞癌TME(肿瘤微环境)的基础知识、反应机制、原发性和继发耐药性的研究深入,逐步阐明肿瘤耐药机制,并有力改善免疫疗法应用于RCC的临床效果[55]。目前针对肾细胞癌展开的多项临床试验研究都聚焦于PD-1/PD-L1或CTLA-4等ICIs与其他基于检查点的拮抗剂、免疫刺激激动剂、趋化因子/细胞因子、遗传和代谢调节剂等药物结合,而肾细胞癌的肿瘤抑制性微环境在体内展现的肿瘤间、内异质性,包括其免疫表型及组成成分的特点,将对临床上ICI联合靶向治疗等免疫联合疗法的最佳组合发挥指导作用[55, 56]。

  4.免疫精准治疗新策略

  免疫治疗是近年来肿瘤治疗的研究热点,免疫检查点抑制剂、CAR-T/TCR-T细胞治疗等多种技术相关的临床试验也如火如荼的开展,但在肝癌免疫治疗中仅有部分患者收益。究其原因,肝脏免疫微环境的异质性严重限制了免疫治疗效果。随着单/多细胞测序、可接近染色质测序等众多组学平台的建立,可对肿瘤微环境中的关键细胞的组成比例、动态变化及其调控功能进行精准研究。通过对其单细胞、转录组等水平的系统绘制,可深入研究肿瘤形成、转移、复发或药物治疗敏感与耐药微环境中的新型表观遗传调控机制,有望为肝癌的免疫治疗提供新的研究靶点和治疗策略,以实现个体化精准治疗。

  5.以PROTACs为代表的靶向蛋白降解药物研发之未来

  从作用机制上来讲,PROTACs不需要结合到目标蛋白的功能活性位点便可有效地降解对于传统小分子抑制剂来说“无可成药”靶点的细胞质蛋白,这就极大拓展了其在肿瘤和其他疾病疗法中的应用前景。但目前的PROTACs仍有其局限性,未来PROTACs的研发主要聚焦以下几个方面:(1)目前设计的PROTACs主要以CRBN、VHL、MDM2、IAPs、DCAF15、DCAF16等为E3泛素酶,仅占E3 连接酶总数的不到1%。根据疾病发生的病因与组织病理差异,未来将还基于更多的组织或细胞特异性或病理特异性表达的E3泛素酶进行PROTACs的研发。(2)目前的PROTACs主要聚焦于抗肿瘤,未来还将快速拓展到炎症(如抗病毒)、肿瘤免疫、神经及神经退行性疾病等领域[57]。(3)以转录因子、RNA以及RNA结合蛋白为对象的PROTACs也将是重要的发展方向。(4)鉴于PROTACs无法降解胞外蛋白以及膜相关蛋白、胞内错误折叠蛋白以及蛋白聚集体等,2019年以来,以溶酶体靶向嵌合体(Lysosome-Targeting Chimaeras, LYTACs)、自噬靶向嵌合体(Autophagy-Targeting Chimeras, AUTACs)以及自噬体锚定复合物(Autophagosome-Tethering Compounds,  ATTECs)等技术先后诞生,进一步拓展了靶向蛋白降解药物研发的渠道[58]。

  6.肿瘤免疫治疗耐药的应对策略

  肿瘤的耐药机制不是简单的肿瘤对抗免疫系统的过程,而是肿瘤细胞、免疫微环境、宿主因素等相互作用的结果。因此,免疫治疗耐药后尚无标准治疗方案,目前最重要且最有效的措施是免疫联合治疗,旨在将无或低免疫应答的“冷”肿瘤变成反应性良好的“热”肿瘤,从而增强免疫应答。目前的主要策略有:免疫检查点抑制剂联合应用,最为常见的为PD-1抑制剂联合抗CTLA-4抗体。近日发表在《柳叶刀-肿瘤学》上的研究,评估了对非小细胞肺癌患者仅使用PD-L1抑制剂、PD-L1联合CTLA-4抑制剂的组合疗法、或进一步联合放疗使用的效果。结果显示:在对单一免疫治疗药物具有耐药性的患者中,两种抑制剂的组合应用抑制了部分非小细胞肺癌患者的肿瘤生长;但在双药治疗方案的基础上增加放疗,并没有改善结果[59]。此外,免疫联合治疗的策略还包括:免疫治疗联合化疗、免疫治疗联合抗血管生成药物、免疫治疗联合新型个体化靶向药物等[60]。

  总结

  个体化治疗的临床决策依赖于对患者特定组织细胞分子靶点与通路的检测,并进行精准的肿瘤分子分型。随着检测成本的降低、检测量和分辨率的提高,单细胞多组学技术将为临床上开发针对患者的个性化治疗方案提供依据,尤其可为多靶点联合治疗方案提供依据。因此,靶点检测的规范化和标准化尤为关键,这需要建立规范的质量监控和管理体系,明确适用人群,在数据共享、伦理及患者隐私等问题方面达成共识。

  【主编】

  陈志南    空军军医大学国家分子医学转化中心

  李 玲    空军军医大学国家分子医学转化中心

  【副主编】

  罗荣城    广州中医药大学金沙洲医院

  王书奎    南京医科大学附属南京医院

  蔡 晨    海军军医大学第一附属医院

  杨鹏远    中国科学院生物物理研究所

  陈 亮    上海大学医学院

  胡劲松    西安交通大学医学部

  黄 婉    空军军医大学基础医学院

  【编委】(按姓氏拼音排序)

  董 勤    上海武警总医院

  高雅楠    中国科学院生物物理研究所

  李敏玉    海军军医大学第一附属医院

  李一鸣    空军军医大学基础医学院

  刘翔翔    南京医科大学附属南京医院

  梁智欣    广州中医药大学金沙洲医院

  马庆智    空军军医大学基础医学院

  汪亚东    广州中医药大学金沙洲医院

  吴艳峰    海军军医大学免疫研究所

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