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卵巢癌免疫治療的新進展

2011/08/15

譯者:陳俐婷

審稿:邱健泰醫師、張隆基博士

本文譯自Journal of clinical oncology: ( 2011) 29(7),925-933.

免疫治療是現今婦科癌症治療積極研究的新方向。在過去的十年中,卵巢癌的治療雖獲得重大改善,但仍需持續發展新技術來降低死亡率。研究顯示,卵巢癌本身的腫瘤免疫原性 (immunogenicity) 與腫瘤復原狀況息息相關。因此,本文在此將介紹卵巢癌細胞免疫治療的最新進展,包括癌症疫苗、T細胞輸入療法以及可直接用於臨床試驗的其它免疫治療工具。

自發性或誘發性免疫反應在臨床上的影響

有些卵巢癌患者本身會有自發性的抗腫瘤免疫反應,可從晚期患者的周邊血中偵測到的腫瘤反應性T細胞(tumor-reactive T cell)得到印證。若腫瘤會去抑制抗原表達的卵巢癌就沒有此特性。重要的是,所偵測到的抗腫瘤免疫反應是在上皮內的腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs,即T細胞浸潤腫瘤)形成,可做為預測卵巢癌患者的存活期指標。另一部分卵巢癌患者則會有免疫脫逃反應,像是Treg含量多的病人,他們的存活期也較差。另外,免疫抑制分子B7-H4在巨噬細胞上的表現,卵巢癌細胞的計劃性死亡配位體表現1(PD-L1或B7-H1),內皮素B受體(ETBR)抑制T細胞內皮貼附分子之間的交互作用以及T細胞返回腫瘤組織等機轉都與較短的存活期有關。卵巢癌患者可以受益於其它的免疫治療工具,如同免疫原性腫瘤黑色素瘤,使用白介素-2(IL-2)、anti-CTLA-4抗體和體外擴增T細胞浸潤腫瘤(TILs)的細胞輸入法。值得注意的是,這些療法都是利用已存在的內源性抗腫瘤免疫反應。

癌症疫苗

一般而言,癌症疫苗治療與傳統的化療藥物比較起來,較無毒性且可以與傳統的化療或其他免疫治療合併使用。綜合其它的腫瘤治療經驗證明,疫苗和單一藥方,對晚期患者而言,療效是有限的。目前也正努力朝向提高(1)疫苗對抗原有廣泛且有效的呈現性。(2)疫苗傳遞系統對T細胞反應有最大的擴充和增進品質作用(細胞表型和分裂能力)。(3)結合T細胞輸入法與免疫調節療法, 最大限度的去活化疫苗在體內擴充T細胞的功能。卵巢癌疫苗發展最主要的限制在於缺乏明確抑制抗原特性和代表抗原的變異性。NY-ESO-1是一個卵巢癌抗原,然而,其表現卻不到卵巢癌中的30%。近期的研究指出,一位患者經施予NY-ESO-1 疫苗後有完整的客觀反應,,但後來仍復發NY-ESO-1陰性的腫瘤, 證明單一標靶疫苗可導致免疫脫逃後腫瘤變異的反應。

具特異性抗原的全腫瘤抗原疫苗(whole tumor antigen vaccines)是利用腫瘤細胞,自體腫瘤裂解物或腫瘤來源的RNA所製造而成的。這些疫苗的優點包括誘發個人免疫和抗原廣泛化,可以減少腫瘤的脫逃機制,排斥腫瘤的不明確抗原,沒有人類白血球抗原單倍體(HLA haplotype)的限制以及共同刺激MHC I和II類抗原決定部位,有益於免疫細胞的記憶。另一種有效的方法是利用樹突細胞,作為全腫瘤抗原輸送系統,研究證明能緩解復發和延長生存期。樹突細胞與腫瘤細胞融合的方法是一種可行的選擇,即自體樹突細胞與腫瘤細胞融合,樹突細胞抗原會表現完整的腫瘤抗原,可刺激CD4+和CD8+T細胞。樹突細胞和卵巢腫瘤細胞融合所產生的疫苗經證明,有能力去誘導在體外培養的抗腫瘤細胞毒性T淋巴細胞的活性。雖然腫瘤疫苗有其優勢,但也有一些缺點須注意。並不是所有的病人都可透過手術取得大量的自體腫瘤細胞,但目前可利用異體細胞株或腫瘤基因(mRNA)來製作疫苗,例如用電穿孔法傳送RNA到樹突細胞就是一種便捷的方式。最近的研究報告顯示,在體外培養的樹突狀細胞加入干擾素、Toll-like受體拮抗劑或p38 mitogen-activated蛋白抑制劑,會進一步活化細胞毒性淋巴球細胞和Th17效應細胞,降底Treg。如果免疫反應是成功的,就不是自身抗原耐受性的問題,而是免疫病理機轉的探討。到目前為止,全腫瘤疫苗的研究報告指出,自體免疫的狀況並未出現在卵巢癌患者身上。

癌症疫苗目前最主要的問題,是受限於無法迅速誘出全面性的T細胞反應,若結合癌症疫苗與免疫調節治療來打破T細胞週圍的耐受性機制,或許會減少腫瘤反應性T細胞的總量。最近的研究指出,阻斷內皮素B受體(一種血管內皮生長因子-VEGF的調節基因) 的免疫調節機轉並利用反轉腫瘤內皮細胞的抑制功能和腫瘤反應性T細胞返回(homing)特性,來增加微弱疫苗的療效。此外,減少Treg的含量是加強疫苗治療的重要關鍵。美國賓州大學驗證此假說的方法,是將部分電刺激過的成熟樹突細胞與自體腫瘤細胞裂解物所產出的疫苗,合併使用口服用藥metronomic cyclophosphamide(消耗Treg)和bevacizumab(破壞血液腫瘤血管內皮屏障)治療復發性卵巢癌。另一個提高疫苗療效的方法,是結合在體外擴增後疫苗(postvaccine)T細胞的細胞輸入法。在賓大的另一個實驗,體外共同刺激培養CD3/CD28的細胞輸入法,所產出的T細胞初級疫苗(高劑量cyclophosphamide和fludarabine)能迅速擴張激活後疫苗腫瘤特異性T細胞(圖1)。這種方法不僅可以增加存活率與植入,和腫瘤反應性腫瘤T細胞(tumor-reactive T cell)的功能,而且也能減少 CD4+FOXP3+調節性T細胞的持久性。

 

圖1 T細胞輸入療法在晚期惡性腫瘤治療的應用

T細胞輸入療法

有效的癌症免疫療法取決於大量且具備返回(homing)和有功能的抗腫瘤淋巴細胞,他們能尋找和摧毀在體內的癌細胞。在體外擴增的腫瘤反應 T細胞可在短時間內具備此條件(圖 1)。此療法的優勢在於(1)體內已存在一些自發性T細胞,他們具備的天然親和力能對抗已逃脫免疫的腫瘤。(2)多株克隆T細胞可以限制腫瘤的免疫脫逃。(3) 患者的自然選擇,其腫瘤微環境已經有利於 T細胞的返回。腫瘤浸潤淋巴T細胞擴增技術(TILs) ,一開始是應用在80年代後期治療轉移性黑色素瘤和90年代早期評估客觀抗腫瘤反應。對卵巢癌患者而言,以TILs為基礎的細胞輸入療法是一個重要的機會。在90年代初期,將卵巢癌的腫瘤浸潤淋巴細胞與白介素2(IL-2) 進行體外培養,發現有抗腫瘤反應。在臨床試驗中,針對手術摘除和第一線用藥化療的患者,合併使用在體外擴增含IL-2的TILs,可得到較高的存活率。

現今,T細胞輸入療法最佳的條件引起熱烈討論,主要針對(1)改善的方法是選擇有腫瘤反應的腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs),在最佳的共同刺激條件下擴增它們,達到擴大T細胞特異性的表型。(2) 改善宿主或腫瘤條件。最新技術的進展是研究人工抗原呈現細胞(aAPCs),利用共同刺激分子(co-stimulatory molecules)與細胞激素不同樣貌的表現,提供合適的共同刺激分子與細胞激素對腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)進行再訓練,使它們的功能在體內獲得證明。
最近June等人,開發新一代的以K562為基礎的人工抗原呈現細胞(K562-based aAPCs)平台,能表現多個外來基因的能力,包括人類淋巴細胞抗原(HLA)-A2,CD64(高親和力的Fc受體)CD80,CD83,CD86,CD137L(4-1BBL)和CD252(OX40L),以及各種T細胞的細胞激素。以細胞為基礎的人工抗原呈現細胞(Cell-based aAPCs)已證明,比以磁珠為基礎的人工抗原呈現細胞(magnetic bead-based aAPCs)能更有效的活化和擴增 CD8+CD28- T細胞和一些特異性抗原的T細胞。部分的患者不適用於此細胞輸入的治療,是因為不能切除患者的腫瘤部位或患者體內沒有產生腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)。對此類患者可利用基因工程的技術,改變其特殊性來提高腫瘤反應T細胞的大量增殖。此技術是將具有高親和力腫瘤相關抗原決定部位(tumor-associated epitopes)的T細胞受體(TCR) 轉移到淋巴細胞株上。在此情況下,將轉殖過 T細胞受體(heterodimeric TCR) 的淋巴細胞與來自患者本身的周邊血T細胞混合培養,創造大量的雙特異性 T細胞。 另外,一個嵌合的免疫受體(chimeric immunoreceptor) 也可轉移到T細胞上。
在美國國家癌症研究中心的羅森伯格等人也證實了一項集結臨床可行性,安全性和初步療效的方法,就是將黑色素瘤患者的T細胞重定向,利用專一性高的T細胞受體(TCR-specific)與 MART-1抗原相結合。T細胞受體基因所編碼的α鏈和β鏈是來自於一個近乎完全復原的轉移性黑色素瘤患者(做過T細胞輸入法治療)身上的腫瘤浸潤淋巴細胞。有30%的CD8+細胞轉染成功。在15例患者中,超過 10%的周邊血淋巴細胞,在至少2個月後,才顯現細胞植入後,永久表現的水準。而循環中的細胞則是在1年後,在兩名復原的轉移性黑色素瘤患者身上看到高持久性的水準。另一個潛在有利的方法,利用T細胞受體來辨識HLA-A2限制的決定部位(restricted epitopes) 。已知卵巢癌抗原,如NY-ESO-1,P53等都有很好的臨床測試效果。不管是選擇天然或重組高親和力受體的優化方式,防止內源性T細胞受體的重組作用,以及利用慢病毒載體的發展,都有高於90%以上的轉染效率,便足以證明此方法是有意義的。
另一種工程技術是將改造過帶有特異性的 T細胞,透過基因修飾作用,辨識非限制性主要組織相容複體(MHC-unrestricted)上的抗原,讓嵌合的抗原受體(CARs)表達在細胞膜表面;融合的基因編碼由一個細胞外功能片段(extracellular domain),和單抗體片段(scFv),專一性的結合在腫瘤決定部位上(tumor epitopes),再連結到細胞內信號單元去調控T細胞的活化。腫瘤鍵結在已嵌合的抗原受體(CARs)功能區,通常是由單一抗體片段(scFv),含有VH和VL鏈,加入鍵結一條約有15個殘基長度的胜肽。原則上,是由多能的標靶載體建造,因為scFvs會鍵結在與生俱來的細胞表面決定部位和繞過主要組織相容複體限制的規定。因此,T細胞受體(TCRs)與嵌合的抗原受體(CARs)的兩大優勢為其非依賴HLA辨識抗原,不須考慮HLA相容性與HLA對腫瘤細胞表現量;而TCRs與CARs 即代表改造過T細胞的細胞毒殺作用以及允許T細胞的增殖和存活。因此,嵌合的抗原受體(CARs)將是T細胞治療癌症免疫療法的首選。

以抗體為基礎的免疫調節

由於免疫治療的一些限制,透過免疫調節基制將效應細胞(effector cell)予以活化,減少調節性T細胞或活化專一的抗原呈現細胞(APCs),達到提高疫苗或T細胞輸入法療效持久性的目的。發展具功能性的抗體,也是現今有效的免疫調節療法(圖2)。
 

樹突細胞的活化作用

免疫刺激的主要機制,是藉由CD40配位體(ligands)去活化樹突細胞從而提高存活率;共同刺激分子的向上調節和分泌一些重要的細胞激素,使T細胞活絡,例如IL-12。這些機轉會促進抗原呈現以及CD4+和CD8+效應 T細胞的交叉刺激。CD40抗體最好是合併使用疫苗或Toll-like受體的拮抗劑,因為單獨使用反而會加速腫瘤特異的淋巴細胞的凋亡。除此之外,還會刺激 CD40受體的表現和在體內外的細胞凋亡和生長抑制。
 

效應T細胞的活化作用

T細胞受體須先辨識同源抗原與主要組織相容複體(MHC)的複合物,T細胞才會被活化。這樣的活化作用是受複雜的下游信號CD28家族的免疫受體調控,包括共同刺激體(CD28和ICOS)和抑制性受體(CTLA- 4,PD-1和BTLA)。PD-1和CTLA-4誘發 T細胞之後,產生TCR信號,使得細胞週期進入休眠期並終止T細胞的活化。利用阻斷 CTLA-4或PD-1的單株抗體可以維持腫瘤特異性 T細胞的活化和增生作用,防止失效或衰竭,從而發展成一個有效的腫瘤特異性免疫反應。Anti-CTLA-4抗體癌症免疫治療的療效,是直接封鎖CD4和CD8+T效應細胞的活性,透過移除在增殖和功能區基因上的抑制檢查點(inhibitory point),並直接增強Teff細胞的功能和抑制Treg 。大多數的臨床經驗是應用在黑色素瘤患者的治療,而卵巢癌的治療經驗仍嫌不足。腫瘤復原與CD8+/ Treg的比例是有相關性的,這代表其他形式的治療方法,只要鎖定目標在 Treg的消耗,結合腫瘤疫苗和CTLA-4抗體庫即可提高療效。PD1是一種負調控淋巴細胞活化的受體,它可結合到 PD-L1和PD-L2的配體上。當PD-L1表現在許多組織時,PD-L2會限制專一性抗原呈現細胞。重要的是,卵巢癌的細胞和腫瘤浸潤耐受性的樹突狀細胞與骨髓源性抑制細胞一樣表達 PD-L1。
 

Treg的消耗作用

CD4+CD25+Foxp3+Treg藉由抑制T細胞的活性來維持耐受性。消耗Treg的方法利用低劑量口服或靜脈注射cyclophosphamide或IL- 2受體α鏈(也被稱為 CD25)。


圖2透過調節免疫的檢查哨(check point)改進疫苗或T細胞輸入療法的治療功效。其途徑有,(1)阻斷CTLA-4或PD1的效應 T細胞的活化作用。(2)刪除調控型T細胞 - 低劑量口服或靜脈注射cyclophosphamide以及標靶IL- 2受體α鏈(亦稱為CD25)。(3)刺激CD40的配位體來活化抗原呈現細胞。

結論

過去二十年來所累積的研究證據顯示,卵巢癌擁有免疫原性(immunogenic tumors)的特性。細胞免疫療法不論是在實驗室的技術或臨床上都有戲劇性的進展,加上免疫調節抗體技術的發展,創造卵巢癌患者治療的新機會。在未來十年所需面臨的挑戰,則是以合理的治療費用提供最大的臨床效益。選擇合適的卵巢癌患者參與臨床試驗,將能表現出個體自發性抗腫瘤免疫反應所該有的能力。而這些患者可能是最適合做疫苗治療或TIL療法,因為他們最有可能帶有天然的腫瘤反應T細胞,這樣的一個腫瘤微環境是有利於 T細胞的返回或植入。至於其它的生物標識,需要有極大的選擇性,患者才會受惠於此免疫治療法。最後,當務之急的是整合免疫治療與現行標準的醫療照護!

參考文獻

  • 1 Lana E. Kandalaft, Daniel J. Powell Jr, Nathan Singh, and George Coukos :Immunotherapy for Ovarian Cancer: What’s Next. Journal of clinical oncology.Vol 29(7) :p925-933, 2011
  • 台灣癌症防治網中心網頁
  • 想了解更多免疫治療 http://www.yuva.com.tw/

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