新生抗原（neoantigen）的細(xì)胞療法

癌癥細(xì)胞在基因變異的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的帶有特異性氨基酸序列變異的蛋白被稱為“新生抗原”（neoantigen)。這是因?yàn)槿绻麤](méi)有氨基酸序列的改變，這些蛋白應(yīng)該是沒(méi)有抗原性的。而一旦發(fā)生變異，這些蛋白那就會(huì)引起自身免疫細(xì)胞的注意，并引起一系列的免疫反應(yīng)。

在2014年5月，《science》雜志上曾報(bào)道過(guò)一個(gè)利用體外擴(kuò)增的、能特異性識(shí)別癌細(xì)胞的淋巴細(xì)胞。成功治療了一例惡性晚期膽管癌患者。

該患者43歲是一名晚期膽管癌患者。膽管癌是一種極端難治的病，他已經(jīng)做過(guò)多種化療方案。可是病情進(jìn)展依然迅速，治療方案全部宣告失敗，生命危在旦夕。后來(lái)該患者很幸運(yùn)的參與了一項(xiàng)美國(guó)國(guó)家癌癥中心主持的免疫細(xì)胞治療臨床試驗(yàn)。切除了患者身上的一個(gè)肺轉(zhuǎn)移灶，從肺轉(zhuǎn)移灶里分離得到了足量的淋巴細(xì)胞。拿一定數(shù)量的組織切片，做全外顯子組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)該患者一共有26個(gè)有意義的基因突變，這些基因突變不少都會(huì)合成異常的蛋白質(zhì)。這些異常的蛋白質(zhì)，就有可能會(huì)引起人體免疫系統(tǒng)的注意。

他們將所有基因突變導(dǎo)致的異常的蛋白質(zhì)片段進(jìn)行人工合成，然后將患者腫瘤組織中分離出來(lái)的淋巴細(xì)胞，與攜帶有這些異常蛋白質(zhì)片段的細(xì)胞共培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中分離出來(lái)的一部分CD4陽(yáng)性T細(xì)胞，的確能識(shí)別其中一個(gè)異常的蛋白質(zhì)——ERBB2IP（原癌基因erbB-2編碼的185kDa的細(xì)胞膜受體）。將能識(shí)別ERBB2IP基因突變所產(chǎn)生的異常蛋白質(zhì)的T淋巴細(xì)胞擴(kuò)增、激活，重新回輸?shù)交颊唧w內(nèi)。第一次回輸?shù)募?xì)胞里，具有特異性識(shí)別能力的細(xì)胞大約占25%，細(xì)胞回輸后，病人的腫瘤開(kāi)始縮小了，并且穩(wěn)定了大約1年半的時(shí)間。

腫瘤再次進(jìn)展以后，提高回輸細(xì)胞的純度。第二次回輸?shù)募?xì)胞中，95%的細(xì)胞都是具有特異性能力的細(xì)胞。細(xì)胞回輸后發(fā)現(xiàn)病人身體里全身各處的病灶，再次出現(xiàn)明顯的縮小，一段時(shí)間后，最終達(dá)到了完全緩解，腫瘤完全消失。后靠淋巴細(xì)胞回輸，就獲得了完全緩解，療效維持了數(shù)年，堪稱奇跡！

圖注：患者整個(gè)治療過(guò)程變化示意圖

腫瘤新生抗原普遍存在

之前在文章里提到過(guò)癌細(xì)胞在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很多基因突變，而部分基因突變也會(huì)產(chǎn)生正常組織、正常細(xì)胞所沒(méi)有的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)，很有可能也會(huì)激活免疫系統(tǒng)，并引來(lái)免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞的攻擊。這些能激活免疫系統(tǒng)（能被免疫細(xì)胞所識(shí)別）的、由癌細(xì)胞基因突變所產(chǎn)生的異常蛋白質(zhì)（異?？乖?，就是Neoantigen（腫瘤新生抗原）。

2015年12月，同一研究團(tuán)隊(duì)在《science》上發(fā)表文章，他們利用類似的方式，檢測(cè)了10個(gè)消化道腫瘤患者的組織，發(fā)現(xiàn)其中9個(gè)病友，都能找到1-3個(gè)以上的、能被自身免疫系統(tǒng)識(shí)別的基因突變導(dǎo)致的異常蛋白質(zhì)。該研究團(tuán)隊(duì)甚至在一個(gè)腸癌的患者體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)著名的KRAS突變也可以成為為neoantigen（KRAS突變是史上最惡性、最難對(duì)付的致癌突變）。因此，學(xué)術(shù)界估計(jì)，絕大多數(shù)病友的腫瘤，應(yīng)該都能找到或多或少的neoantigen。一般而言，患者腫瘤組織中基因突變的總數(shù)越多（也就是TMB越高），那么他所攜帶的neoantigen也越多。

新生抗原的個(gè)性化疫苗

那么，如果能找到neoantigen，又有什么用呢？2017年7月13日，Nature雜志同一天發(fā)布了兩項(xiàng)基于neoantigen的個(gè)性化腫瘤疫苗治療惡性黑色素瘤的成功案例。德國(guó)的Carmen Loquai教授和?zlem türeci教授，利用neoantigen所對(duì)應(yīng)的RNA做疫苗，一共治療了13例病人。在接種了疫苗后，所有患者體內(nèi)都產(chǎn)生了針對(duì)neoantigen的免疫反應(yīng)。8位局部晚期接受了手術(shù)治療的病友，其無(wú)復(fù)發(fā)生存時(shí)間明顯延長(zhǎng)，疫苗的注射相當(dāng)于大幅度推遲乃至預(yù)防了腫瘤的復(fù)發(fā)；另外5位患者為晚期惡性黑色素瘤患者，其中的2位在單獨(dú)接受疫苗注射后，出現(xiàn)了腫瘤明顯縮小，達(dá)到了客觀有效；另外一位病友接受了疫苗聯(lián)合PD-1抗體治療，腫瘤完全緩解。

哈佛大學(xué)的Catherine J. Wu教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，利用neoantigen所對(duì)應(yīng)的抗原肽做疫苗，也成功報(bào)道了治療惡性黑色素瘤的案例。他們?nèi)虢M了20位局部晚期或者晚期的惡性黑色素瘤患者，在這20位患者中一共找到了97個(gè)neoantigen，制備成了個(gè)性化腫瘤疫苗，應(yīng)用給相對(duì)應(yīng)的患者。

最后一共有6名患者，真正接受了治療（其他病友拒絕冒險(xiǎn)或者由更常規(guī)的治療還可以試一試，沒(méi)有同意參與這個(gè)全新的治療試驗(yàn)組），4名患者在接受疫苗注射25個(gè)月后未出現(xiàn)復(fù)發(fā)；另外2名出現(xiàn)復(fù)發(fā)的病友，隨后接受了PD-1抗體治療，均實(shí)現(xiàn)了腫瘤完全緩解，并且在他們的身體里檢測(cè)到了針對(duì)neoantigen的特異性免疫細(xì)胞。以下是其中2例患者在治療前后的CT片子：在先后接受neoantigen疫苗和PD-1抗體之后，這兩例患者肺部及皮下軟組織中的轉(zhuǎn)移灶，均達(dá)到了完全緩解，癌細(xì)胞不見(jiàn)蹤跡。

為了再次證明這一點(diǎn)，他們選了20個(gè)新生表位多肽在和患者的HLA匹配的健康人中進(jìn)行試驗(yàn)。 果不其然，這些健康人的T細(xì)胞可以識(shí)別大多數(shù)這些新生表位多肽。也就是說(shuō)，如果這些健康人體內(nèi)發(fā)生類似的基因變異，他們的免疫系統(tǒng)是可以識(shí)別這些變異并一舉將癌細(xì)胞消滅了。

而這些科學(xué)家的工作并沒(méi)有停止在這里。他們進(jìn)一步把那些健康人T細(xì)胞表面可以識(shí)別新生表位多肽的“T細(xì)胞受體”(TCR)克隆到患者的T細(xì)胞上去。結(jié)果，帶有新的TCR的T細(xì)胞就像盲人復(fù)明一樣，開(kāi)始識(shí)別和攻擊癌細(xì)胞。

這一系列的結(jié)果，清楚的告訴我們，這位患者體內(nèi)的癌癥之所以失控，是因?yàn)樗拿庖呦到y(tǒng)中失去了可以識(shí)別大量“新生抗原”的能力。 那些在健康人體內(nèi)可以識(shí)別癌癥新生抗原的T細(xì)胞“消失了”。

我們的免疫系統(tǒng)通過(guò)各種基因組合，形成了一個(gè)天文數(shù)字的“免疫庫(kù)”(Immune Repertoires). 這個(gè)庫(kù)從理論上講，可以識(shí)別任何外源性和內(nèi)源性的“非我”抗原。因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，癌癥患者的“免疫庫(kù)”已經(jīng)大大“干枯”了。而這種免疫庫(kù)的干枯最終讓癌癥細(xì)胞有了逃逸免疫監(jiān)控的機(jī)會(huì)。

有很多情況會(huì)導(dǎo)致“免疫庫(kù)”的干枯。有關(guān)免疫細(xì)胞種類分布與年齡關(guān)系的研究說(shuō)明隨著年齡的增長(zhǎng)，或者說(shuō)隨著與各種抗原接觸機(jī)會(huì)的增多，大量的T細(xì)胞會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝洃浖?xì)胞”被雪藏起來(lái)。這就使機(jī)體對(duì)應(yīng)新生抗原的能力大大下降。也就是產(chǎn)生了一個(gè)“免疫庫(kù)”的問(wèn)題。此外，各類慢性疾病也會(huì)導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的消耗（exhausting）。在不少中老年患者中這幾個(gè)因素是并存的。

在另一方面，挪威科學(xué)家的工作也指出，如果我們可以證實(shí)某個(gè)癌癥患者缺乏應(yīng)對(duì)某種癌癥新生抗原的“免疫庫(kù)”，那健康人的匹配免疫細(xì)胞可能是一個(gè)有效的武器。這就給細(xì)胞免疫治療開(kāi)拓了一個(gè)新的思路。

參考文獻(xiàn)

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Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specifictherapeutic immunity against cancer.Nature. 2017 Jul 13;547(7662):222-226. doi: 10.1038/nature23003.

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Neoantigens in cancer immunotherapy.Science. 2015 Apr 3;348(6230):69-74. doi: 10.1126/science.aaa4971.

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