胃癌免疫治疗的临床研究进展

黄涛 汪安新 付广

胃癌(gastric cancer,GC)是全球第5大常见的恶性肿瘤,死亡率位居第4[1-2]。慢性感染、炎症与胃癌之间的关系已得到广泛认可。靶向免疫系统可能改善对系统治疗有抵抗力的肿瘤病人的预后。免疫治疗药物具有显著的长期反应,并延长了病人总生存期(overall survival,OS),多种肿瘤的治疗模式也发生了转变。 与传统的化学治疗相比,这种治疗方法更接近于对因治疗,并且它还具有药物不良反应轻、不易产生耐药的优点。免疫疗法就是通过诱导、增强或抑制免疫反应来治疗疾病。目前,免疫治疗主要有两种类型：主动免疫和被动免疫。主动免疫指的是作用于免疫系统本身的免疫治疗,而被动免疫主要是作用于肿瘤细胞的免疫治疗。主动免疫治疗包括免疫检查点抑制剂(Immune Checkpoint Inhibitors,ICIs)、细胞因子疗法和癌症疫苗;被动免疫则利用可在体外合成的免疫系统成分发挥作用,如过继细胞疗法和免疫导向治疗。本文现就GC免疫治疗的研究进展进行综述。

一、 ICIs

免疫检查点(Immune Checkpoints,ICPs),作为免疫抑制分子成员,负责调节免疫反应的程度和范围,规避过度免疫。但在肿瘤进程中,ICPs常过度表达,抑制T细胞的功能,促使肿瘤逃避机体免疫系统攻击。ICIs则是通过阻断ICPs,恢复效应T细胞对抗肿瘤的功能。目前,ICIs常用的靶向位点包括程序性细胞死亡蛋白-1(PD-1),程序性细胞死亡蛋白配体-1(PD-L1)和细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(CTLA-4)。

1.PD-1单抗： Pembrolizumab最初被美国FDA批准用于治疗晚期非小细胞肺癌,属于IgG4抗体,是第一种针对PD-1的单克隆抗体[3]。随后研究人员探究其在GC和胃食管交界癌(GEJC)免疫治疗中的效果及其不良反应。Ⅰb期研究KEYNOTE-012旨在评估pembrolizumab在GC和GEJC中的安全性和活性,以及在这些恶性肿瘤中PD-L1表达水平的预测作用,其观测终点是安全性和缓解率(RR)。在36例可评估病人中,RR为22%(95%CI 10～39),6个月无进展生存率(PFS)为69%。除此之外,其毒性反应也是可控的[4]。随后,KEYNOTE-061被设计用来比较pembrolizumab和紫杉醇在铂类和氟嘧啶化疗后的进展期GC或GEJC病人中的作用。结果表明,pembrolizumab对晚期GC病人是安全有效的。除此之外,FDA还批准了另一种PD-1单克隆抗体——nivolumab。在一项随机Ⅲ期试验(ATTRACION-02)中,经一、二线治疗后,将nivolumab作为单一疗法与安慰剂用于晚期GC和GEJC进行比较。结果表明,nivolumab组的中位OS为5.26个月(95%CI 4.60～6.37),安慰剂组为4.14个月(95%CI 3.42～4.86)(风险比：0.63,95%CI 0.51～0.78;P<0.000 1)[5]。2017年,日本根据nivolumab治疗晚期GC或GEJC的Ⅲ期研究,批准了其作为不可切除或晚期GC和GEJC的第三线治疗。同时,这也是第一个被批准作为晚期GC第三线治疗的PD-1单克隆抗体。随后进行了一项多中心前瞻性观察研究(JACCRO GC-08),结果表明,nivolumab单药治疗后病人中位OS为5.82个月(95%CI 5.29～7.00),1年生存率为30%,中位PFS为1.84个月(95%CI 1.71～1.97)。目前还正在进行一项Ⅱ期临床试验(NO LIMIT,WJOG13320G/CA209-7W7),以评估nivolumab与低剂量ipilimumab联合治疗作为晚期高度微卫星不稳定GC和GEJC一线治疗药物的有效性及可行性[6]。

在我国也同样进行着PD-1单抗药物临床试验。HX008是一种具有Fc结构域的人源IgG4抗PD-1单克隆抗体。一项多中心Ⅰb期试验(CTR20181270)探究HX008联合卡培他滨、奥沙利铂治疗晚期GC或GEJC的有效性及安全性,结果显示,最常见不良事件为贫血(27.5%)、中性粒细胞减少(20%)、血小板减少(17.1%)、白细胞减少(17.1%)和疲劳(17.3%);客观缓解率为60.0%(95%CI 42.1～76.1%);疾病控制率为77.1%(95%CI 59.9～89.6%);中位反应时间和反应持续时间分别为1.4个月和12.3个月;中位PFS为9.2个月[7]。另一项多中心Ⅱ期试验(NCT03704246)验证了HX008联合伊立替康作为晚期GC或GEJC的二线治疗的有效性。中位应答持续时间为8.0个月,中位PFS为4.2个月(95%CI 2.2～5.5),OS未被揭露[8]。随后,HX008对应的Pucotenilimab单抗也进入了Ⅰ期临床试验阶段(CTR20180125),以对其安全性、最大耐受剂量、初步抗肿瘤活性和免疫原性进行评估。除此之外,PD-1单抗药物Toripalimab、Camrelizumab 、Sintilimab和Tislelizumab也分别进入了临床试验阶段,这也将为GC抗PD-1治疗提供新的候选药物。

2.PD-L1单抗：目前针对PD-L1的免疫治疗药物主要有4种：Durvalumab、Avelumab、Atezolizumab和Sugemalimab。最近一项Ⅱ期临床试验探究了Durvalumab用于高度微卫星不稳定性可切除性GC或GEJC的非手术治疗的可行性,并进行了CTLA-4单抗联合治疗的可行性探究。该研究将为高度微卫星不稳定性状态的晚期GC/GEJC病人进行免疫治疗提供临床依据。但关于Durvalumab单独治疗晚期不可手术GC/GEJC病人的有效性及安全性也值得进一步探究。在另一项Ⅰb期临床实验(NCT01772004)中,经一线化疗后的晚期GC/GEJC病人每2周静脉注射Avelumab 10 mg/kg。实验观察终点包括最佳总体反应、PFS、OS和安全性。结果表明,Avelumab明显提高了病人的OS和PFS,且不良反应主要为疲劳和恶心。一项Ⅲ期临床实验(JAVELIN Gastric 100)研究了avelumab在GC/GEJC化疗后的维持情况。该实验将499例病人随机分为Avelumab组(249例)和化疗用药组(250例),结果表明,在PD-L1阳性人群Avelumab组中位OS为14.9个月(95%CI 8.7～17.3),化疗用药组为11.6个月(95%CI 8.4～12.6),且无严重不良反应[9]。Atezolizumab目前主要应用于非小细胞肺癌、乳腺癌和泌尿系肿瘤,而GC是否也适用该药物仍需要临床实验。同样,Sugemalimab在免疫治疗中拥有潜在的独特优势,但是否临床受益,仍需要Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床研究的验证。

3.CTLA-4单抗：Ipilimumab是一种人源化IgG单克隆抗体,2011年被FDA批准治疗晚期黑色素瘤。在一项Ⅰ/Ⅱ期临床研究(CheckMate-032)中,Ipilimumab单药治疗(3 mg/kg)导致化疗进展的进展期GC病人的RR为14%。随后另一项Ⅱ期临床试验(NCT01585987)结果表明,作为晚期GC/GEJC一线化疗后的维持治疗,Ipilimumab并未表现出显著的生存益处。最新研究发现,小剂量Ipilimumab加Nivolumab治疗PD-L1阳性GC时RR有所提高且不良反应轻[10],这虽然不能明确Ipilimumab作用效果如何,但为Ipilimumab具体应用提供了思路。Tremelimumab是CTLA-4的人源IgG2单克隆抗体抑制剂,通过抑制CTLA-4促进T细胞活性。在Ⅰb/Ⅱ期试验中,12例在化疗后接受Tremelimumab作为二线治疗的GC/GEJC病人的中位OS为7.7个月,PFS为1.7个月[11]。尽管Tremelimumab未能在所有病人中显示出良好效果,但在一些OS超过32.7个月的病人中观察到持久的抗肿瘤活性,这表明未来Tremelimumab值得关注。

二、过继细胞疗法

过继细胞疗法是通过在体外激活免疫细胞,然后扩增这些细胞或进行结构功能的改造,最后回输到病人体内,从而消除肿瘤细胞。目前研究较多的就是嵌合抗原受体疗法(chimeric antigen receptors,CARs),该领域中最常见的改造细胞为T细胞(CAR-T细胞疗法)和NK细胞(CAR-NK细胞疗法)。CARs是重组受体结构,由结合到铰链/间隔肽和跨膜结构域的细胞外单链可变片段(single-chain variable fragment,scFv)组成,该结构域进一步连接到嵌合细胞受体的细胞内信号结构域。

1.CAR-T细胞疗法：通过提取自体T细胞并转移编码嵌合抗原受体(CARs)的基因来诱导病人的T细胞对抗肿瘤细胞,这将抗体的特异性与T细胞的细胞毒性和记忆功能结合起来。与天然T细胞的TCR相比,具有CARs的T细胞可以识别范围更广的细胞表面成分。随着研究深入,人表皮生长因子受体-2(HER2)、癌胚抗原(CEA)、粘蛋白-1(MUC1)和上皮细胞粘附分子(EpCAM)已被用作胃癌CAR-T治疗的靶点。目前,针对HER2抗原的CAR-T细胞疗法在HER2阳性胃癌中的疗效已经进入了临床前阶段实验[12]。结果表明,扩增的CAR-T细胞也导致中枢记忆型T细胞的增多,并被HER2抗原的特异性识别以MHC非依赖性方式激活,有效地杀死病人来源的HER2阳性GC细胞[12]。CEA作为胃肠道肿瘤的常用肿瘤标志物,通常在GC中异常表达。针对靶向CEA抗原的CAR-T疗法已进入临床试验阶段,一项临床试验(NCT02349724)的主要目的是验证CEA靶向CAR-T细胞的安全性,并确定适当的CAR-T细胞输注剂量。MUC1和EpCAM是在各种癌症中高度表达的跨膜糖蛋白。从2015年开始,在Ⅰ/Ⅱ期临床试验NCT02617134和NCT02725125中对针对GC的EpCAM靶向CAR-T细胞进行了评估,该试验评估了抗MUC1 CAR-T细胞治疗MUC1阳性复发或难治性实体瘤的安全性和有效性[13-14]。尽管在血液系统恶性肿瘤中CAR-T疗法已被证明具有临床疗效,但对GC的疗效需要进一步研究。

简单地说,TCR-T免疫治疗就是在外周血T细胞中导入特异性识别肿瘤抗原的TCR基因。与CAR-T不同,TCR-T免疫疗法在多种类型的实体瘤中取得了好的效果。Marcinkowski等[15]研究发现,在GC中CT83(Cancer/Testis Antigen 83)是一个有潜力的基因靶点,并证明了识别Kita Kyushu肺癌抗原-1(KK-LC-1)的TCR基因工程T细胞可以在体外识别CT83+肿瘤细胞系,并使免疫缺陷小鼠模型中建立的CT83+异种移植肿瘤消退。此外,目前许多TCR-T疗法也开始了Ⅰ/Ⅱ期临床试验阶段,如NCT02457650、NCT03638206和NCT03941626(https：//clinicaltrials.gov)。总之,TCR-T疗法展示出了更好地临床适用性,但距离临床应用仍有一段距离。

2.CAR-NK细胞疗法：除了CAR-T过继细胞疗法,实验人员还利用同样方法研究了另一种适合的免疫细胞——NK细胞。与T细胞不同,NK细胞强大的抗肿瘤特性不依赖于主要组织相容性复合体I(MHC-I)的识别,这使CAR-NK细胞成为CAR-T的有效替代靶点。与CAR-T疗法类似,CAR-NK细胞的临床前研究结果显示出强大的抗肿瘤能力,但在实体瘤临床应用尚处于起步阶段,这一结果可能与缺乏肿瘤特异性靶点有关。Cao等[16]实验探讨了间皮素(mesothelin,MSLN)导向的CAR-NK在胃癌治疗中的效果,结果表明,靶向MSLN的CAR-NK细胞在体外具有较强的抗肿瘤活性,是一种很有前景的胃癌治疗方法。

三、肿瘤疫苗

肿瘤疫苗是由癌细胞、部分癌细胞或纯肿瘤抗原(从肿瘤细胞分离的物质)制成的疫苗。肿瘤疫苗就是将肿瘤抗原导入病人体内,以增强免疫原性,激活病人自身的免疫系统,诱导机体细胞免疫和体液免疫应答,从而达到控制或清除肿瘤的目的。目前,肿瘤疫苗主要包括全细胞肿瘤疫苗、核酸疫苗和肽疫苗等。

全细胞疫苗又分为肿瘤来源的疫苗和树突状细胞(dendritic cell,DC)来源的疫苗[17]。选取自体或同种异体的肿瘤细胞经物理、化学或生物方法等处理,肿瘤疫苗保留了免疫原性但无致瘤性。一项2008年开始的实验仍处于临床招募阶段,在该实验中每隔两周向病人注射8次该疫苗,观察病人的预后情况。DC作为最强的抗原提呈细胞,是引发肿瘤抗原强免疫应答的关键,但肿瘤宿主体内浸润的DC多不成熟且数量有限,因而将装载特异肿瘤抗原的DC进行体外培育后回输体内,是刺激机体获得强烈抗肿瘤反应的有效策略,这就是DC肿瘤疫苗[17]。目前,全球范围内共有4个DC肿瘤疫苗获批上市,但没有适用于胃癌的疫苗[17]。核酸疫苗是利用基因编辑技术将肿瘤特异性抗原的编码基因组装到重组病毒载体或质粒DNA上,随后注入人体,使特异抗原在体内表达,进而引起抗肿瘤免疫应答,主要包括DNA和RNA疫苗[16-17]。但目前并没有正在进行的RNA和DNA肿瘤疫苗临床试验。通过洗脱肿瘤细胞表面抗原多肽或肿瘤细胞内部异常表达的蛋白制备的肽疫苗,具有更强的特异性和更高的安全性[17]。该疫苗的抗肿瘤活性也已用于GC研究,如G17DT、LY6K-177和OTSGC-A24[18]。G17DT是一种中和胃泌素-17的疫苗,胃泌素-17是胃肠道多种癌症生长所必需的激素。Ⅱ/Ⅲ期临床研究表明,成功接种后,G17DT诱导特异性和亲和性抗胃泌素抗体(AGA),可抑制肿瘤生长和转移[19]。此外,一项I/Ib期试验评估了针对人白细胞抗原A24的OTSGC-A24肿瘤疫苗在进展期GC病人中的安全性和耐受性[19]。结果表明OTSGC-A24肽疫苗耐受性良好,且能观察到明显的细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)反应[19]。

四、其他疗法

1.非特异免疫增强剂：链球菌制剂、香菇多糖等非特异性免疫增强剂可以通过促进单核细胞增殖,增强T细胞和NK细胞活性,进而促进多种细胞因子释放。一项临床试验观察了Ⅲ/Ⅳ期GC病人术后单独化疗和联合链球菌制剂,结果表明化疗联合链球菌制剂延长了病人OS[20]。此外,化疗药物联合香菇多糖治疗后CD4+T细胞、NK细胞的活性与单纯化疗者相比均显著提高,并降低了Treg细胞比例。

2.细胞因子疗法：细胞因子疗法的基本原理是利用细胞因子刺激机体免疫系统杀伤肿瘤细胞。该方法提出较早,且研究人员选择了几种具有免疫激活活性的细胞因子,如IL-2、IFN-γ和TNF等进行了实验验证。在黑色素瘤中,重组人IL-2制剂联合ipilimumab治疗效果优于ipilimumab治疗,且并无增加不良反应[21]。目前,重组IL-2制剂在GC多项临床实验进入了不同阶段。IFN-γ和TNF制剂也分别进入了不同实验阶段。

3.药物载体和3D打印：微/纳米载体技术是近些年发展起来的一种新的治疗方法。该方法通过载体将特异肿瘤抗原、免疫细胞激活剂或治疗药物等送入肿瘤病灶,进而激活抗肿瘤免疫反应杀灭肿瘤细胞。例如,通过金纳米粒子(AuNP)对金属有机框架(MOF)进行原位杂化,从而获得具有同时递送化疗药物和免疫增敏药物的纳米载体,该载体可同时运载化疗药和IDO抑制剂,安全抵达肿瘤区域,精准药物投递,全程尽可能减少药物对全身的影响[22]。此外,Liu等[23]发现含硒纳米体系能够促进NK细胞表面NKG2D的表达以及肿瘤细胞表面NKG2DL的表达,增强NK细胞对肿瘤细胞的识别和细胞毒性,从而增强NK细胞的抗肿瘤免疫效果。最近,研究人员发现了一种具有肿瘤特异性且可生物降解的纳米载体,该载体由生物矿化碳酸锰纳米颗粒(BMC-NPs)组成,一旦被酸性肿瘤微环境激活,便具有适合肿瘤治疗学的诊断和治疗功能[24]。

3D打印自2019年首次被应用于临床以来已经得到了快速发展。该方法通过3D打印机利用特殊生物材料,在体外制作特异抗原结构。最近,Zang等[25]开发了一种3D打印支架,其装有免疫调节剂,可强化抗肿瘤免疫反应。该支架的特殊结构来源于肿瘤特异抗原,能植入小鼠体内并招募免疫细胞,激活免疫系统对抗肿瘤[25]。此外,研究人员还构建了特定3D支架疫苗,通过结合ICIs治疗和个性化3D打印进而有效抑制肿瘤生长,同时对术后肿瘤转移也起到调节作用[25]。这种3D支架因其良好的稳定性,生物相容性和抗肿瘤功效,具有良好的临床前景

五、总结

ICIs主要通过抑制免疫检查点,阻止效应T细胞的耗竭,进而恢复机体抗肿瘤反应,为目前主流免疫治疗方法,治疗效果显著并不会增加药物毒性反应。过继细胞疗法则是将体外激活免疫效应细胞(T、NK细胞)嵌合着特异抗原回输体内,通过特异抗原靶向肿瘤,进而杀灭肿瘤,该疗法展示出了较好地临床适用性,但距离临床应用仍有一段距离。肿瘤疫苗通过提取肿瘤抗原制作具有免疫原性但无致瘤性的疫苗,诱发机体抗肿瘤免疫,目前,已有4种肿瘤疫苗被批准用于临床,但没有特异GC疫苗。而非特异免疫增强剂可以增强机体固有免疫与适应性免疫,该疗法不具有特异性,适用于肿瘤和非肿瘤病人。细胞因子疗法利用细胞因子刺激机体免疫系统杀伤肿瘤,该疗法具有显著治疗效果但有引起细胞因子风暴的可能。近些年发展起来的载体药物通过载体将治疗药物等送入肿瘤病灶,激活抗肿瘤免疫,目前该疗法在临床前阶段取得了显著效果。3D打印是在体外制作特异抗原结构,这种3D支架疫苗具有良好的临床应用前景。免疫治疗的相关临床试验正在进行中,新技术的临床前实验也在不断的探索。随着这些临床试验结果的不断更新,针对GC治疗的优化策略将会更加明朗。现阶段GC免疫治疗仍有很多不足,相信在不久的将来,GC的免疫治疗策略也将会进入临床实践指南。