尹博,丁鑒夷,楊美琴,韓凌斐
從世界范圍來看,宮頸癌已成為婦女第四大常見的癌癥死亡原因,是主要的健康威脅之一[1]。既往研究已證實人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)感染與宮頸癌密切相關(guān),HPV 篩查和疫苗接種計劃是預(yù)防疾病的有效策略。多年來,不能進行手術(shù)治療的復(fù)發(fā)性和晚期轉(zhuǎn)移性宮頸癌患者存在預(yù)后差、生存質(zhì)量嚴(yán)重下降和早期死亡率高等諸多問題[2]?;诖?,近年隨著腫瘤免疫研究的深入和新基因編輯技術(shù)的不斷成熟,免疫腫瘤學(xué)成為了改善宮頸癌患者預(yù)后的潛在新策略。在臨床研究中,發(fā)現(xiàn)免疫療法比傳統(tǒng)抗腫瘤療法具有優(yōu)勢,包括免疫檢查點抑制劑和過繼性T 細胞療法在內(nèi)的策略已在對傳統(tǒng)療法無反應(yīng)的患者產(chǎn)生了積極的客觀應(yīng)答率。根據(jù)作用機制的不同,宮頸癌免疫治療的方法主要包括免疫檢查點抑制劑、HPV 相關(guān)疫苗、基于樹突狀細胞(dendritic cell,DC)的免疫治療和過繼性T 細胞免疫療法等?,F(xiàn)綜述宮頸癌中免疫療法的應(yīng)用及研究進展。
HPV 是宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)和宮頸癌的重要病因。鱗狀細胞癌是宮頸癌最常見的組織學(xué)類型,其他常見的組織學(xué)類型還包括宮頸腺癌和腺鱗癌。研究表明年輕成年女性中HPV 感染的患病率高達40%~80%,而宮頸癌是未解決的HPV 感染的罕見終末期。在流行病學(xué)方面,至少有12 種HPV 被歸類為致癌的高危(HR)類型(HPV16/18/31/35/39/45/51/52/56/58/66/68),上述HPV16 和HPV18 是最常出現(xiàn)的HR-HPV 類型,并引起約70%的宮頸癌[3]。HPV 是具有221 種鑒定類型的小型非包膜雙鏈DNA 病毒,這些病毒具有8 kb的基因組,可編碼早期調(diào)節(jié)蛋白(E1、E2、E4、E5、E6和E7)和晚期結(jié)構(gòu)蛋白(L1 和L2)。E1 和E2 蛋白調(diào)節(jié)HPV DNA 的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄;E4 通過破壞上皮細胞角蛋白來協(xié)助病毒釋放;E5 負責(zé)誘導(dǎo)宿主細胞中的生長因子;E6 結(jié)合和降解腫瘤抑制基因p53 和促凋亡蛋白BAK;E7 結(jié)合并抑制腫瘤抑制因子pRb。關(guān)于晚期基因,L1 和L2 分別編碼形成HPV 衣殼的主要和次要結(jié)構(gòu)蛋白[4]。
2.1 免疫檢查點抑制劑針對程序性死亡蛋白1(programmed death 1,PD-1)和細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen 4,CTLA-4)的免疫檢查點抑制劑已經(jīng)成為眾多癌癥最有前景的治療方式。
PD-1 是一種跨膜蛋白,在B 細胞和T 細胞中均表達。其受體程序性死亡蛋白配體1(PD-L1)/PD-L2是B7 家族的成員,與抗原呈遞細胞(如DC 和癌細胞)有關(guān)。當(dāng)其與PD-L1 和PD-L2 相互作用后,會觸發(fā)一系列下游信號并抑制T 細胞活化。由于CD8+T細胞在消除癌細胞中起著重要的作用,因此T 細胞活化被抑制后會干擾癌癥的根除并使其免疫逃逸。研究表明HPV 感染會影響宮頸癌中PD-L1 的表達,并發(fā)現(xiàn)HPV 陽性與PD-L1 的表達呈正相關(guān),同時高危HPV 的E6/E7 癌蛋白可以上調(diào)PD-1/PD-L1軸,針對PD-1/PD-L1 途徑的檢查點封鎖可抑制癌癥進展,改善包括轉(zhuǎn)移性宮頸癌在內(nèi)的幾種人類癌癥的存活率[5]。
CTLA-4 是一種T 細胞表面受體,與PD-1 同屬于CD28 家族的T 細胞受體,其與抗原呈遞細胞表面的共刺激分子CD80 和CD86 結(jié)合后,為T 細胞提供第二活化信號[6]。其也可通過與蛋白磷酸酶2A(PP2A)及蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2 相互作用后干擾T 細胞受體(TCR)信號,同時與磷脂酰肌醇3 激酶(PI3K)結(jié)合,導(dǎo)致蛋白激酶B(AKT)磷酸化,引起抗凋亡因子B 淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)基因上調(diào),以及凋亡調(diào)節(jié)蛋白Bcl-2 相關(guān)死亡因子(BAD)失活,進而抑制機體自身抗腫瘤免疫反應(yīng),從而促進腫瘤的免疫逃逸。2011年美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的第一種針對CTLA-4 的單克隆抗體伊匹單抗顯著延長了許多晚期黑色素瘤患者的無進展生存期(PFS)或總體生存期(OS)。當(dāng)前Ⅰ期臨床試驗(NCT 01711515)也正在觀察伊匹單抗輔助進展期宮頸癌放化療的療效[7]。
2.2 治療性HPV 疫苗對于與HPV 相關(guān)的病變和癌癥,盡管可以使用預(yù)防性HPV 疫苗,但這些疫苗不會對已建立的HPV 感染和損傷產(chǎn)生效應(yīng)。與預(yù)防性疫苗不同,治療性疫苗旨在產(chǎn)生細胞介導(dǎo)的免疫力,而不是中和抗體。癌蛋白E6 和E7 是啟動和維持HPV 相關(guān)惡性腫瘤所必需的,它們不可能通過突變逃避免疫反應(yīng),由于這些原因,E6 和E7 是治療性HPV 疫苗的理想靶標(biāo)[8]。目前國內(nèi)外已經(jīng)開展的治療性HPV 疫苗主要有活載體疫苗、肽和蛋白質(zhì)疫苗、核酸疫苗(DNA 疫苗、RNA 疫苗)和基于細胞的疫苗。
2.2.1 基于活載體的疫苗 基于活載體的疫苗分為細菌載體疫苗和病毒載體疫苗。
2.2.1.1 細菌載體 單核細胞增生李斯特菌(Lm)是引起最多關(guān)注的細菌載體。疫苗Lm-LLO-E7(一種基于李斯特菌載體的治療性HPV 疫苗)通過表達HPV 16 E7 抗原產(chǎn)生針對E7 癌蛋白的免疫應(yīng)答[9]。2009年在15 例轉(zhuǎn)移性、頑固性或復(fù)發(fā)性晚期宮頸鱗癌患者中進行的一項Ⅰ期臨床試驗已經(jīng)測試了其安全性,其中4 例患者觀察到腫瘤體積的減小,3 例患者的E7 特異性T 細胞反應(yīng)增強,同時涉及宮頸癌(NCT01266460)的Ⅱ期臨床試驗正在進行中[10]。另外一項Ⅲ期臨床試驗正在研究ADXS11-001(一種含有Lm 基因的疫苗)作為放化療后局部晚期宮頸癌患者的輔助免疫治療方法(NCT02853604)[11]。
2.2.1.2 病毒載體 由于病毒天然的特性就是將自身的遺傳信息轉(zhuǎn)導(dǎo)到宿主細胞中進行復(fù)制,因此病毒是開發(fā)治療性疫苗的良好工具。現(xiàn)有的病毒載體包括腺病毒及其相關(guān)病毒、甲病毒、慢病毒和痘病毒。
溶瘤腺病毒可在癌細胞中選擇性復(fù)制并裂解癌細胞,其在α/β 干擾素(IFN-α/IFN-β)的作用使免疫環(huán)境中的腫瘤抗原暴露,從而將免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)轉(zhuǎn)化為腫瘤免疫應(yīng)答的TME,進而刺激宿主對癌細胞的免疫反應(yīng)。其臨床前研究已經(jīng)顯示出強大的抗腫瘤功效,同時目前溶瘤腺病毒治療HPV 相關(guān)疾病的臨床試驗也正在進行中[12]。
痘苗病毒是一種含有包膜的雙鏈DNA 病毒,屬于痘病毒(Poxvirus)家族,因其較大的高度傳染性基因組,且外源DNA 不受調(diào)控地整合到其基因組中的可能性很小,其已被廣泛用作免疫原。在晚期宮頸癌患者中,用TA-HPV(一種表達HPV 16 和HPV 18 E6 和E7 基因的重組痘苗病毒)進行單次治療顯示3 例患者中有1 例產(chǎn)生了HPV 特異性細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)應(yīng)答,8 例患者中有3 例產(chǎn)生了HPV 特異性抗體應(yīng)答[13]。
2.2.2 基于肽和蛋白質(zhì)的疫苗
2.2.2.1 基于肽的疫苗 基于肽的疫苗穩(wěn)定,安全且易于生產(chǎn);但它們通常是主要組織相容性復(fù)合體(MHC)特異性的,需要匹配患者的人類白細胞抗原(HLA)類型才能有效呈現(xiàn),因此該類疫苗需要佐劑來提高免疫應(yīng)答。包含E6/E7 肽合成的長重疊肽(SLP)方案已經(jīng)在一些臨床前模型被證明是有效的,可增高機體先天性免疫和適應(yīng)性免疫的能力,對20例晚期或復(fù)發(fā)性宮頸癌患者接種由E6 和E7 重疊肽以及51 油佐劑(Montanide ISA-51)組成的HPV 16 合成長肽疫苗(HPV 16-SLP)后,9 例出現(xiàn)了HPV 16 特異性T 細胞應(yīng)答[14]。此外,由HPV 16 的E6 和E7 基因片段組成的長肽疫苗(ISA101/ISA101b)正在進行Ⅱ期臨床試驗,旨在評估其與紫杉醇和卡鉑(加或不加貝伐單抗)聯(lián)合治療晚期或復(fù)發(fā)性宮頸癌的安全性及有效性。
2.2.2.2 基于蛋白質(zhì)的疫苗 在早期的治療性疫苗中已經(jīng)使用過E6/E7 或HPV 融合蛋白作為抗原來源,這些疫苗的優(yōu)勢在于包括許多CD4+和CD8+T 表位,因此不受MHC 的限制,然而蛋白質(zhì)疫苗的潛在缺點是它們可能誘導(dǎo)抗體應(yīng)答而不是CTL 應(yīng)答,抗原靶向DC 的融合蛋白以及使用佐劑可以增強免疫原性。TA-CIN 是一種由HPV 16 L2、E6 和E7 組成的融合蛋白亞單位疫苗,其在治療外陰上皮內(nèi)瘤變2/3(VIN2/3)的Ⅱ期試驗中,有63%接種TA-CIN 疫苗1年后的患者CD4+和CD8+T 細胞增加,而VIN完全消退[15]。目前,TA-CIN 疫苗正在用于HPV16 相關(guān)的宮頸癌患者,并進行評估以確定其安全性和可行性及其對HPV 抗原特異性免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)。
2.2.3 核酸疫苗
式中,φi(i=1,2,…,p)為模型的待定系數(shù),p為自回歸模型的階數(shù),ak為誤差,xk為一個平穩(wěn)時間序列。該文分析對比了AR(1),AR(2),AR(3),AR(4)4種誤差模型,依據(jù)AIC函數(shù)準(zhǔn)則確定模型階數(shù)。AIC準(zhǔn)則函數(shù)為:
2.2.3.1 基于DNA 的疫苗 DNA 疫苗大都是細菌衍生的質(zhì)粒在啟動子的控制下經(jīng)過基因工程改造以編碼免疫原,從而促進DNA 在細胞中穩(wěn)定表達并誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫。盡管DNA 疫苗具有如穩(wěn)定、易于生產(chǎn)和可重復(fù)給藥等優(yōu)點,但其缺乏相對的免疫原性,通過電穿孔、包封、基因槍或激光療法等遞送疫苗已確定是可增強免疫原性的方法。而目前DC 是DNA疫苗開發(fā)的關(guān)鍵要素,因為DC 是能夠引發(fā)幼稚T細胞的重要抗原呈遞細胞。
Kim 等[16]開發(fā)的DNA 疫苗GX-188E 通過表達Fms 樣酪氨酸激酶3 配體(FLT3L)可以激活DC,其中9 例HPV 16/18 陽性的CIN3 患者中有8 例會引起E6/E7 特異性分泌IFN-γ 的T 細胞反應(yīng),其中7 例患者在隨訪36 周內(nèi)顯示出病變完全消退。VGX-3100是由針對HPV 16/18 E6 和E7 蛋白的2 個DNA 質(zhì)粒組成的疫苗,在對18 例CIN2/3 患者的臨床試驗中,有14 例表現(xiàn)出誘導(dǎo)的HPV 特異性CD8+T 細胞具有完全的細胞溶解功能,17 例患者的HPV 16 E7抗體滴度升高,所有患者的HPV 18 E7 抗體滴度均升高;此外,有12 例的HPV 16 E6 抗體滴度增加,7例患者的HPV 18 E6 滴度增加。換言之,已證實VGX-3100 是對HPV 16、18 感染的宮頸癌前病變有效的DNA 疫苗[17]。
2.2.3.2 基于RNA 的疫苗 基于RNA 的疫苗源自正負單鏈RNA 病毒的RNA 復(fù)制子系統(tǒng)。RNA 復(fù)制子是裸露的RNA,可以自我限制的方式在轉(zhuǎn)染細胞內(nèi)復(fù)制。RNA 復(fù)制子疫苗的明顯優(yōu)勢是其能夠在多種細胞中自我復(fù)制,可幫助維持細胞抗原表達,從而使它們能夠比常規(guī)DNA 疫苗產(chǎn)生更多的目標(biāo)蛋白質(zhì),然而其局限性是穩(wěn)定性差且不易在細胞間擴散??朔@一缺陷是將RNA 復(fù)制子和DNA 疫苗組合成DNA 發(fā)射的RNA 復(fù)制子,也稱為“自殺性DNA”。研究發(fā)現(xiàn)通過在“自殺性DNA”中加入編碼抗凋亡蛋白的基因或者使用黃病毒Kunjin(KUN)載體遞送復(fù)制子增強其免疫原性[18]。V vax001 是一種來自森林腦炎病毒的RNA 復(fù)制子,其編碼HPV 16 E6 和E7 融合蛋白,目前正在進行一項臨床研究以評估其對晚期宮頸癌患者的有效性和安全性(NCT03141463)[19]。
2.3 基于細胞的免疫療法
2.3.1 基于DC 的疫苗 基于DC 的HPV 疫苗已成為對抗HPV 相關(guān)惡性腫瘤的潛在治療疫苗,因為它們不僅是主要的抗原呈遞細胞,也可以作為天然佐劑增強針對癌癥的抗原特異性免疫療法的效力。目前盡管可以通過用針對促凋亡分子的小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)轉(zhuǎn)染DC,但仍有因為技術(shù)要求導(dǎo)致無法大規(guī)模生產(chǎn)、有效的疫苗給藥途徑尚不確定、需要患者提供足夠的自體DC、轉(zhuǎn)導(dǎo)效率低、終末分化DC 無法體外擴增以及DC 壽命有限等局限[20]?;贒C 的疫苗可以分為用HPV 特異性肽/蛋白質(zhì)抗原脈沖化的DC 或用編碼外來抗原的DNA/病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)的DC,同樣因為未成熟的DC 缺乏完整的T 細胞共刺激活性,導(dǎo)致大多數(shù)試驗必須使用成熟的DC。
有學(xué)者先后將DC 疫苗用于治療早期宮頸癌和復(fù)發(fā)、難治性宮頸癌患者,結(jié)果均提示無臨床獲益,僅部分患者有血清學(xué)效應(yīng)[21]。但Aipire 等[22]發(fā)現(xiàn)甘草水提取物(GUWE)可以促進DC 的成熟并增加了機體內(nèi)細胞因子的產(chǎn)生,同時證明GUWE 誘導(dǎo)了HPV特異性細胞應(yīng)答并抑制了荷瘤小鼠的腫瘤生長,這在某種程度上為DC 疫苗的開發(fā)提供了一種策略。
2.3.2.1 TILs 治療 TILs 是一組異質(zhì)淋巴細胞,它們浸潤原發(fā)性腫瘤、轉(zhuǎn)移組織和帶有腫瘤的淋巴結(jié),從而控制腫瘤生長。相較于外周淋巴細胞,腫瘤浸潤淋巴細胞中有較高比例的腫瘤特異性T 細胞。已證明白細胞介素7(IL-7)和IL-15 相較于IL-2 可以使離體的腫瘤反應(yīng)性TIL 擴增最大化。有研究發(fā)現(xiàn)輸注的TIL(主要為CD8+)能夠轉(zhuǎn)運、浸潤和破壞腫瘤細胞,導(dǎo)致大多數(shù)患者的癌癥消退并產(chǎn)生具有腫瘤抗原特異性的記憶T 細胞,并可在患者體內(nèi)循環(huán)進而對癌癥發(fā)揮持續(xù)作用,從而證實了ACT 療法在晚期宮頸癌患者治療中的可行性[23]。
2.3.2.2 TCR-T 治療 大多數(shù)控制細胞生長、增殖和死亡的腫瘤特異性抗原位于細胞內(nèi)。針對這些抗原已經(jīng)開發(fā)出一組被稱為TCR 樣抗體的特殊抗體用于臨床治療。細胞內(nèi)腫瘤特異性抗原可通過MHCⅠ類信號通路,以腫瘤特異性多肽/MHC 復(fù)合物的形式存在于腫瘤細胞表面。表達在T 細胞表面的TCR對多肽/MHC 復(fù)合物的識別可以觸發(fā)多種效應(yīng),如T細胞的增殖和分化以及細胞因子或趨化因子的分泌。然而,與T 細胞中的TCR 相比,TCR 樣抗體可以觸發(fā)抗體依賴性細胞毒性(ADCC)、補體依賴性細胞毒性(CDC)、抗體依賴的細胞吞噬作用(ADCP)或直接誘導(dǎo)細胞凋亡。Jin 等[24]進行了一項Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT02858310),以確定E7 TCR 改造的T 細胞在HPV 16 相關(guān)癌癥中的安全性和有效性,其不但表現(xiàn)出效應(yīng)T 細胞功能,亦可增強人體對宮頸癌的抗腫瘤活性,目前該研究仍在進行中。
2.3.2.3 CAR-T 治療 CAR 是一種合成的細胞表面受體,由細胞外靶向元件組成,可介導(dǎo)對腫瘤表達的表面蛋白的識別和T 細胞功能的信號域。CAR-T細胞的抗原識別域通常來自與單鏈可變片段(scFv)連接在一起的單克隆抗體(MAb)的可變區(qū),可以識別腫瘤相關(guān)抗原(TAA)。
針對CD19 的嵌合抗原受體T 細胞(CART19)在血液系統(tǒng)腫瘤中的應(yīng)用已顯示出巨大的成功,治療后超過90%的患者觀察到完全緩解,這為CAR-T療法在實體瘤中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[25]。目前CAR-T在HPV 感染及宮頸癌方面的研究仍處于探索階段,更重要的是,缺乏合適的靶標(biāo)也限制了CAR-T 在臨床上用于包括宮頸癌在內(nèi)的實體瘤的治療。
2.4 免疫治療的未來隨著免疫療法在癌癥中的發(fā)展,其在許多惡性腫瘤中顯示出強大的臨床療效,包括在許多癌癥患者中延長患者的PFS 或OS,同時針對免疫檢查點蛋白的單克隆抗體已取得了成功。但是大多數(shù)患者最初對治療無反應(yīng)或者是單一免疫療法療效有限,因此需要通過結(jié)合相關(guān)傳統(tǒng)治療或者開發(fā)具有協(xié)同作用機制的藥物進一步增強單一免疫療法的臨床治療益處,從而使免疫療法作為常見惡性腫瘤治療的選擇變得更加廣泛。免疫療法與化學(xué)療法的結(jié)合在三陰性乳腺癌和HPV 陽性的頭頸部鱗狀細胞癌患者中相較于以往的治療有較高的反應(yīng)率,免疫治療聯(lián)合放射療法在晚期肺癌治療中以及納米藥物在增強免疫治療方面的研究也取得了重要進展[26]。目前正在研究免疫治療劑協(xié)同組合以及免疫療法與靶向治療的新型三聯(lián)方案,這些方法都將提升免疫療法臨床成功的潛力。
盡管癌癥免疫療法已成功應(yīng)用于多種人類癌癥,但相關(guān)循證醫(yī)學(xué)證據(jù)表明只有少數(shù)晚期腫瘤患者在這些療法中實現(xiàn)了持久的生存,癌癥在不同患者體內(nèi)呈現(xiàn)的方式不同,特定人種的腫瘤也可能不同。這些都表明人體免疫系統(tǒng)與癌癥之間相互作用的復(fù)雜性和可調(diào)節(jié)性,意味著癌癥免疫療法目前依然面臨著諸多挑戰(zhàn)[27]。目前正在進行以開發(fā)用于免疫療法的新型遞送平臺的研究,改進的技術(shù)可以增加癌組織內(nèi)免疫效果的積累,也可以克服CAR-T 細胞和TCR-T 細胞相關(guān)的毒性,還能夠更有效地靶向所需的腫瘤或者減少脫靶的不良反應(yīng)。有研究表明基于DC 的疫苗和核酸疫苗會極大受益于改進的遞送技術(shù),但該領(lǐng)域的遞送技術(shù)設(shè)計目前仍處于起步階段[28]。
免疫治療的目標(biāo)雖說是激活針對腫瘤細胞的免疫系統(tǒng),但是不可避免地要考慮到腫瘤誘導(dǎo)的免疫抑制性微環(huán)境。在大多數(shù)患者中,無論是通過檢查點封鎖還是基于T 細胞療法,都會受到免疫抑制性微環(huán)境的限制。腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制細胞[髓源性抑制細胞、腫瘤相關(guān)巨噬細胞或者調(diào)節(jié)性T 細胞(Treg)]的增加都促進了腫瘤逃避免疫監(jiān)視,限制了抗腫瘤免疫反應(yīng)。未來通過進一步了解腫瘤免疫抑制的機制,以及闡明免疫抑制細胞與效應(yīng)T 細胞相互作用的機制,這對于了解腫瘤微環(huán)境中的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要,也會為開發(fā)癌癥免疫治療提供進一步的基礎(chǔ)[29]。
癌癥免疫療法成為多種類型癌癥的新治療選擇,為復(fù)發(fā)性癌癥患者帶來了新的希望。癌癥免疫療法的目標(biāo)是有針對性地激活宿主免疫系統(tǒng),以增強對惡性細胞的識別和根除。從最初的目標(biāo)識別和驗證到臨床前研究,到早期的“概念驗證”臨床試驗、后期療效、安全性和經(jīng)濟評估再到最終批準(zhǔn),都需要克服巨大的障礙,因此挑戰(zhàn)是艱巨的。與此同時在宮頸癌層面仍然缺少更多的數(shù)據(jù)支持,當(dāng)前在宮頸癌層面有多個正在進行的臨床試驗,初步結(jié)果顯示臨床緩解率并不是很高。宮頸癌是由HPV 驅(qū)動的,HPV通過各種機制逃避了宿主的免疫反應(yīng),所以未來也有必要使用良好的生物標(biāo)志物來確定獲得最大益處的患者,也需要更多的前瞻性研究來確定免疫療法、放射療法和化學(xué)療法的最佳組合。