肺癌免疫时代到来:近期研究综述

作者:doctorwolf    2014-11-17
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来自印度开罗大学的Don G. Morris教授等在Frontieirs in oncology上近期发表的一篇综述,系统地概括了目前在肺癌免疫治疗领域的进展,以及近期一系列临床试验进行的现状。

摘要

关于炎症/感染/免疫激活与肿瘤患者预后的相关性,许多研究都从原因和结果的不同方面进行了很久的探讨。对于肿瘤相关抗原/肽段、免疫细胞亚群、细胞因子通路/表达、肿瘤微环境以及肿瘤免疫抑制及激活的理解在过去的十年内不断地进步着,而且获得了实质性的进展。这些认识为我们打开了通往新时代的大门,如肿瘤免疫疫苗、免疫节点抑制剂以及抗肿瘤病毒的研究等等。

尽管目前分子治疗在肺癌中的应用越来越广泛,如EGFR酪氨酸激酶抑制剂以及ALK融合基因抑制剂等药物可以有效地提高特定肺癌的生存时间,但尽管如此,总体的非小细胞肺癌五年生存率仍低于20%。肺癌不像其他类型的肿瘤那样,如恶性黑色素瘤、肾细胞癌以及神经纤维瘤等等,研究发现这些肿瘤在进行免疫治疗时会获得显著的自发缓解。

肺癌的组织类型对免疫治疗的效果不佳,可能是与免疫抑制肿瘤微环境有关,或者/以及缺乏免疫识别过程。在定义了研究对象之后,关于持续免疫反应以及化疗、放疗、抗肿瘤病毒以及其他加强免疫反应的肿瘤抑制介质等研究使得免疫治疗药物的前景仍然非常光明。

这篇综述的目的是介绍近5年来有关肺免疫治疗方面的研究以及近期的临床非小细胞肺癌肺癌免疫治疗药物的临床试验。

介绍

肺癌是全球癌症死亡率第一位的肿瘤,每年可增加大约130万新发病例。大约80-85%的新诊断的肺癌为非小细胞肺癌,如腺癌、鳞癌和大细胞癌等等,以及15-20%的小细胞肺癌。在大多数的病例当中,患者就诊时已经是不可切除的病变或者无法治愈的疾病状态。

局部进展期或者一般情况较好的非小细胞肺癌患者可以接受同步放化疗,联合或不联合手术治疗,这样可以获得平均8个月的无疾病进展生存,但是5年总生存率仍小于15%。就诊时已经诊断为晚期肺癌的患者可接受新型的细胞毒治疗药物,如培美曲塞等(17个月的中位总生存时间)。

或者针对腺癌的靶向治疗药物,如第二代小分子EGFR靶向药物(24个月的中位总生存时间),或者ALK抑制剂(20个月的中位总生存时间)等等,尽管如此,进展期疾病的总生存时间仅仅只是获得了有限的提高。在过去的十年内,人们对于肿瘤与免疫系统是如何相互作用的有了进一步的认识,发现癌症可能使发生了免疫逃逸现象等。

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图1. 非小细胞肺癌免疫治疗策略示意图

这使得人们打开了一扇通往肿瘤免疫治疗的新的大门,帮助我们突破了传统治疗策略的瓶颈。

两类非小细胞肺癌方面的免疫治疗策略目前正在临床试验当中,这包括通过癌症免疫疫苗来加强机体对于肿瘤的免疫作用,以及通过使用免疫节点抑制剂来攻克肿瘤的免疫抑制作用。

癌症疫苗

癌症疫苗是一种有生物活性的前体,可以“训练”免疫系统对抗已知的肿瘤。一种有效的肿瘤疫苗,应当能够特异性地锚定到某种特定肿瘤的抗原上,如肿瘤相关性抗原等,而这种抗原经常可以在患者的循环系统中检测到升高。疫苗在组织学上一般是糖肽、重组蛋白或者完整的肿瘤细胞前体(已经消除复制功能)等。

然而,因为抗原肽最适合激活激活抗原提呈细胞(APC),疫苗经常被免疫辅助因子或者免疫刺激因子激活,而这些通常是以没有活性的病原或者其他非特异性免疫刺激物的形式出现的。癌症疫苗首先接纳抗原提呈细胞,之后抗原提呈细胞会迁移至最近的引流区淋巴结,随后激活T淋巴细胞及B淋巴细胞。

特异性的T细胞会随后分化及扩增至肿瘤特异性效应细胞,锚定到肿瘤细胞微环境中,会以初始的抗原作为宿主生长。非常有趣的一项研究,就是观察是否当细胞进行了细胞毒药物或者放疗的处理之后,免疫治疗剂的效果会加强,因为有研究认为细胞毒药物等刺激会使抗原充分地暴露在免疫系统当中。目前应用于非小细胞肺癌的免疫治疗药物接下来会详细地进行介绍。

BELAGENPUMATUCEL-L

BELAGENPUMATUCEL-L是一个从4种辐照过的人类非小细胞肺癌细胞系中制备的同种异体型肿瘤疫苗,这4种细胞系分别为“SK-LU-1”(腺癌)、NCI-H460(大细胞癌)、NCI-H520Rh2(鳞癌,且进行了抗TGF-β基因的质粒转染)。

TGF-β水平的升高经常可通过对抗NK细胞(自然杀伤细胞)和树突状细胞来抑制机体对于癌症的免疫功能。不仅如此,非小细胞肺癌患者的预后也与TGF-β的水平密切相关。

在第一项II期临床试验中,使用的是皮肤内注射的疫苗,纳入的受试者是II-IV期有着较低肿瘤负荷,并且完成了或者拒绝了传统治疗的患者,他们对于疫苗的耐受性较好。在进展期肿瘤当中采用高剂量免疫质量的预后优于低剂量的患者,统计学获得显著性差异。

第二项临床试验是为初治的IV期非小细胞肺癌设计的,它获得了长达19个月的中位总生存。有趣的是,在这项实验当中,这个疫苗同时诱导出了细胞免疫和体液免疫反应,表现为细胞毒性细胞因子水平和IgGIgM水平同时的升高。

III期临床试验,称为STOP试验,纳入了的进展期非小细胞肺癌的患者,最初采用含铂方案的化疗,之后进行免疫治疗。这项研究在2013年的欧洲癌症大会上进行了展示,它获得了20.3个月的总生存时间,相比对照组17.8个月稍有提高,但无明显统计学差异。

也就是说尽管总生存时间稍有延长,但是STOP研究并未达到自身设定的主要研究终点。另外一方面,这项研究说明了在两个亚组当中免疫治疗可以获得较长的生存,分别是非腺癌患者以及IIIB/IV期,并且在进行了初始化疗12周内便开始进行免疫治疗的患者。

TG4010

TG4010Ankara病毒载体进行重组修饰后所得到的,它可以表达MUC1和白介素2MUC1是一种跨膜糖蛋白,它在正常的管道上皮中都有表达,如乳腺、前列腺、肺、胃、膀胱和汗腺等。它的正常功能是与黏蛋白的形成有关,然而,在肿瘤当中它的作用发生了改变,过量的糖蛋白表达会导致免疫活性的产生。

高度的MUC1表达可以增加癌症的侵袭性,导致肺癌患者的不良预后。不仅如此,MUC1的过度表达也会激活PI3KAKT通路,导致肿瘤的增殖。

首先进行的II期随机临床试验纳入了65III/IV的非小细胞肺癌受试者,研究表明无论是TG4010联合化疗,还是TG4010单药治疗,病情进展后进行两种方案的耐受性都较好。而联合用药组的缓解率为30%,单药组为0%,然而联合用药组的中位生存时间和1年生存率却更低。尽管如此,一个大型、开放的IIB期随机对照研究正在进行中。

这项研究纳入了148IIIB/IV期的非小细胞肺癌患者,并平均随机分为了TG4010联合化疗组,以及化疗组(吉西他滨+顺铂方案)。主要研究终点方面,联合用药组的6个月无疾病进展生存率为43%,化疗组为35%。客观缓解率在联合用药组更高,为41.9%比对照组的28.4%,联合用药组的中位总生存时间更长,为23.3个月比对照组的12.5个月,统计学有显著性差异。

在这项研究当中,基线水平有着更高NK细胞表面分子标志物(CD16+CD56+CD69+)阳性的患者预后更差。于是,这些分子标志物可被用作预测TG4010有效性和安全性。值得注意的是,FDA批准了TG4010在进展期非小细胞肺癌患者中的三期临床试验,同时要求这组患者NK细胞的活化水平是正常的。

目前在欧洲和美国同时就IV期非小细胞肺癌患者在进行一项IIB/III期的大型双盲随机临床试验,比较的是一线治疗联合或不联合TG4010免疫治疗产品的差异,该研究称作TIME试验。

BLP25

BLP25Tecemotide)也被称为L-BLP25以及Stimuvax,它是一种从免疫辅助单磷脂酰脂ACPA),以及3种脂质成分(胆固醇,豆蔻甘油以及磷脂酰甘油)中获得的脂类疫苗。这些脂质成分有着25个氨基酸的MUC1 TAA的合成核心肽,可以消除小鼠肺肿瘤模型以及患者肺癌的T细胞免疫反应。

近期研究发现,采用MUC1.TG肺癌小鼠模型证实了用环磷酰胺及BLP25联合预处理后,可以有效地激活Th1细胞免疫反应,以及其他炎症因子,如IP-10MIGKCMCP-1以及MIP-1α等可以通过抑制调节T细胞来增加体液及细胞在疫苗介导下的抗肿瘤免疫反应。

一项IIB期临床试验纳入了171IIIB/IV期非小细胞肺癌患者,这些患者都是在一线化疗或放化疗中获得稳定或者临床缓解的患者,主要研究终点是总生存以及治疗的毒性反应,次要研究终点是生活质量及疫苗引起的免疫反应。患者被随机分至BLP25联合最佳支持治疗组以及单独最佳支持治疗组。

BLP25或者安慰剂随后予患者每周皮下注射一次,进行8周治疗,之后每周进行6次,直到疾病进展或者出现严重的毒性反应。BLP25组的所有患者预先接受了低剂量CPA的疫苗。尽管在免疫治疗组的中位生存时间延长了4.2个月,但是统计学并没有显著性的差异。

除此之外,BLP25治疗组的患者3年的总生存率显著性高于对照组(31%17%, p =0.035)。有趣的是,在IIIB期局部进展期亚组的患者当中,可以观察到17.3个月总生存的显著延长以及生活质量的显著提高。是否肿瘤负荷较小,或者曾经接受过多学科治疗的患者更有可能会从免疫治疗中获益,目前还并不清楚。

BLP25治疗组只发现20%的患者存在T细胞介导的免疫反应,这可能使由于淋巴结的活性由于技术原因在收集及转运的过程中发生了降低的原因。

在这些研究结论的基础上,两项III期临床试验得到了开展。激活非小细胞肺癌抗原免疫反应的研究(START研究)是一项国际的、随机双盲研究,旨在评估在接受化疗之后获得疾病稳定或缓解的III期非小细胞肺癌中进行BLP25的维持治疗的效果。这项研究始于2007年,纳入了1513名全球来自33个国家264个中心的患者。

不幸的是,在前期实验性治疗的过程中,一例接受BLP25治疗的黑色素瘤患者出现了致死性的脑炎,于是FDA暂停了这项实验长达135天的时间,这次暂停从理论上讲并不能对研究产生影响,但是也造成了274例患者的出组。研究结果发现两组之间的1-3年的中位生存没有显著性的差异。

很有趣的一点是,在进行同步放化疗亚组患者中,进行免疫治疗的患者预后明显好,为30.8个月,高出对照组10.2个月。然而,在接受序贯放化疗的患者亚组中就没有发现这种差异。第二项II期临床试验称为INSPIRE试验,这是一项双盲随机试验,而且目前仍在进行当中,准备纳入在亚洲范围内除日本外420III期非小细胞肺癌患者。

MAGE-A3

人类黑色素瘤抗原(MAGE-A-B-C是一个基因家族,它是胚胎来源的正常表达抗原,也在人类特殊免疫组织部位表达。尽管说,这些抗原表达在睾丸精原细胞及胎盘滋养层中,由于缺乏I型人类白细胞抗原(HLA),这些抗原无法呈递至机体的免疫细胞。也就是说,在肿瘤细胞表面表达I型的HLA可使细胞具备免疫特性。

诸如黑色素瘤、肉瘤、膀胱癌、肝癌、食管癌以及肺癌的肿瘤细胞可表达此类抗原,因而它被认为是肿瘤相关性抗原。MAGE-A3是这个家族基因的一个亚型,在早期(35%)及进展期(55%)肺癌中的表达存在差异,于是被认为是免疫治疗的一个非常好的靶点。

MAGE-A3疫苗是由重组的全场MAGE-A3、作为免疫辅助因子的嗜血杆菌蛋白D以及免疫激活因子AS02B AS15组成的。选择全长型蛋白的原因是为了产生免疫显性表型,从而可以呈递至I型及IIHLA,随后激活CD4CD8 T细胞。

T细胞的效应可以通过各种形式表现,如Th细胞效应,以及T杀伤细胞效应,Th17细胞,以及记忆性T细胞,都可以作为免疫效应器发挥抗肿瘤免疫作用。近期的一篇文章证实了MAGE-A3疫苗激活免疫系统的作用,它在黑色素瘤及非小细胞肺癌中报告了84个基因所组成的一个“基因签名”。

这些基因都参与IFN-γ通路,获得性免疫,以及负责T细胞活化和归巢的特定趋化因子。当在这些“基因签名”阳性的患者中应用MAGE-A3型疫苗时,使用疫苗的患者生存似乎生存可以获益。除此之外,当不考虑“基因签名”时,使用疫苗并未发现任何生存优势,这说明“基因签名”可以作为一种指示免疫治疗有效性的分子标志物来使用。

为了评估MAGE-A3在肺癌术后辅助治疗中的作用,一项随机、双盲、安慰剂对照临床试验纳入了182名完整手术切除的MAGE-A3阳性的IB/II期患者,并且随机分成了两组,接受MAGE-A3或安慰剂的辅助治疗。

尽管所有接受MAGE-A3疫苗的患者都产生了抗MAGE-A3IgG抗体,说明这个疫苗激活了机体的免疫反应,两组之间在无疾病进展生存、总生存方面并未发现显著性的差异。当采用森林图进行生存危险因素的分层分析时,在不同肿瘤分期、组织类型以及手术切除技术一致的前提下,使用MAGE-A3疫苗的患者预后明显更好。

这个研究主要的受限在于样本量较小以及缺乏术后辅助化疗,而在后面的III期临床试验中这一点得到了纠正。

MAGRIT是目前最大的III期非小细胞肺癌免疫辅助治疗的研究,它旨在探寻MAGE-A3疫苗在MAGE-A3阳性的完整切除的IBIIIIIA期非小细胞肺癌患者中的有效性,另外就是观察疫苗治疗的安全性和毒性反应。

这项研究启动于2007年,从33个国家400个临床试验中心纳入了2270名患者,这些患者接受了完整的手术切除,随后进行/或未进行辅助化疗,随后以2:1的比例随机分为两组。

不幸的是,研究组的主任在20144月宣布MAGRIT试验中止,原因是该试验未能达到主要研究终点,在无疾病进展生存方面并未发现实验组与安慰剂组之间的任何差异。亚组分析目前正在进行当中,目前还不清楚哪些亚组患者最可能从疫苗治疗中获益。

其他疫苗

目前也有一些其他疫苗正在进行临床前试验,或者早期的人体临床试验。其中一个采用的是抗原PRAME,它参与维A酸受体抑制,尽管在正常组织中也有低度表达,它在黑色素瘤及非小细胞肺癌中都是高表达的,因此可以作为一个疫苗靶点。

目前正在早期非小细胞肺癌患者中进行试验的,是一个进行PRAME重组的脂类药物,它包含免疫辅助因子AS15,这项研究正在招募志愿者,并且准备进行一个剂量爬坡试验。另外一项研究针对的靶点是表皮生长因子配体,并且联合环磷酰胺进行实验。有关细胞治疗及抗肿瘤病毒制备的,包含了一系列各种抗原或者免疫激活因子的产品目前在不断的研发之中。

免疫节点抑制剂

获得性免疫的启动是一种复杂的发生在抗原提呈细胞及T细胞之间的多层面的反应过程。在T细胞的激活和抑制免疫反应信号之间需要严密而精确的平衡,否则会导致自身免疫过强或过度抑制的问题。抗原提呈细胞接受外来的抗原,进行加工,之后在IIHLA的帮助下在它本身细胞表面表达这种抗原,接下来效应T细胞便会与所有携带这种抗原的细胞表面结合,发挥杀伤作用。

第二种通路是通过CD28通过抗原提呈细胞表面CD86的帮助,结合至T细胞表面之后共同激活。在这些特异性关联的作用下,T细胞得到激活,并且分泌诸如IL-2一类的细胞因子,可以激活T细胞克隆增殖。为了避免自身免疫反应的发生,T细胞的增殖受到CTLA-4的负反馈调节,这是表达在激活T细胞表面上的分子。

CTLA-4称为细胞毒T细胞淋巴抗原4,是免疫球蛋白超家族的一名成员,它可以以相比于CD28更高的亲和力结合到B7-2上,因此当它表达时,T细胞的效应会下降。不仅如此,CTLA-4也可以由T调节细胞产生,从而抑制T细胞效应的过度。CTLA-4在免疫反应的早期就会产生,它受到区域淋巴结抗原提呈细胞以及未处理T细胞水平的影响。

另外一种广泛研究的免疫反应节点调节因子就是程序化死亡受体-1PD-1)分子。PD-1是表达在激活型T细胞表面的,而它的配体PDL-1表达在巨噬细胞表面,并且可以在上皮、内皮以及肿瘤细胞中被诱导激活。PD-1也可以结合到PDL-2上,PDL-2主要表达在抗原提呈细胞以及一些肿瘤细胞上。

CTLA-4的负反馈调节不同的是,PD-1/PDL-1在效应T细胞发挥作用时,是处于外周组织或者肿瘤组织当中的。CTLA-4PD-1都可以通过抑制性抗体的对抗,来加强T细胞的活化和肿瘤的免疫活性,从而作为癌症的辅助治疗药物。

IPILIMUMAB

IPILIMUMAB也名为MDX-010MDX-101,它是一种人类对抗CTLA-4的小分子单克隆抗体。IPILIMUMAB可以阻断CTLA-4与它的配体B7-2的关联,从而导致T细胞的活化、增殖、细胞毒因子的诱导以及肿瘤抑制。

I/II期临床试验已经证实了在几种肿瘤当中IPILIMUMAB的安全性和耐受性,最严重的不良反应是肠炎、肝脏毒性、皮疹以及垂体炎/垂体功能减退等等。除此之外,在III期临床试验当中,IPILIMUMAB可以显著提高黑色素瘤患者的总生存时间。

目前有两项同时进行的II期临床试验采用IPILIMUMAB及化疗的方法,针对的分别是广泛期小细胞肺癌以及进展期非小细胞肺癌患者。这些研究的主要研究终点是免疫相关的无疾病进展生存。次要研究终点则包括无疾病进展生存、总体反应率、免疫相关总体反应率、总生存以及安全性等等。

患者被随机分至3组,安慰剂/单用化疗6个周期,以及同步IPILIMUMAB联合化疗(4种剂量的IPILIMUMAB/化疗,之后进行2种剂量的安慰剂/化疗;或者进行分阶段的治疗,先进行化疗,后进行同步IPILIMUMAB联合化疗)。

结果发现分阶段IPILIMUMAB治疗,而不是同步治疗,可以显著地提高小细胞肺癌及非小细胞肺癌患者的免疫相关无疾病进展生存率,以及在非小细胞肺癌患者患者中可以提高总体无疾病进展生存率,而单独接受化疗或者安慰剂的患者预后则不佳。

这个现象可以解释为,化疗药物促使肿瘤的抗原暴露至人体机体免疫之下,可以更好地激活T细胞反应,从而增强免疫节点调节作用以及机体的抗肿瘤免疫反应。值得注意的是,分阶段IPILIMUMAB治疗主要获益的人群是非小细胞肺癌患者中的鳞癌患者。这与研究在鳞癌标本中发现的T细胞浸润增加是一致的。

另外,研究也发现了一例有趣的病例,有一个系统性转移的难治型非小细胞肺癌患者,接受了同步的解救放疗以及IPILIMUMAB治疗,结果竟然获得了临床的局部及远处的完全缓解,并且在治疗后,病理学发现了肿瘤区浸润了大量细胞毒淋巴细胞伴肿瘤的退变,同时患者的肿瘤标记物也恢复了正常。

在治疗1年之后,从PET-CT上已经看不到这个患者任何肿瘤的证据。两项III期临床试验,NCT01450761以及NCT01285609目前仍在招募受试者,它们分别针对的是广泛期小细胞癌患者以及鳞癌非小细胞肺癌患者,目的是为了对比IPILIMUMAB联合化疗对比单独化疗的生存差异。

NIVOLUMAB MK-3475

NIVOLUMAB AND MK-3475是完全人类抗体,可以抑制PD-1受体在激活T细胞上的表达。两种药物都可以通过PD-1表达在活化T细胞表面来阻断PDL-1/2的连接,并随后通过移除PD-1的抑制信号来增加T细胞活化。由于PDL-1是表达在特定的肿瘤表面,药物的副作用理论上要轻于IPILIMUMAB

一项I期临床试验在难治性非小细胞肺癌患者中尝试了3个浓度,结果发现患者获得了24%2年生存率,中位总生存时间达9.9个月,毒副反应非常轻微。一项III期临床试验是对比NIVOLUMAB和多西他赛在二线以上治疗的效果,目前正在进行当中,这项实验纳入了582个转移型或复发型非鳞癌型非小细胞肺癌,主要研究终点是总生存,对比的是PD-1抑制剂与化疗的效果。

次要研究终点是确定无疾病进展生存以及疾病相关症状进展,并且评估PD-1阻断剂的临床效果。第二个III期临床试验刚刚在一批进展期PD-1阳性的非小细胞肺癌患者中开展,患者随机分配至NIVOLUMAB治疗组以及化疗组,研究准备纳入330名患者,预计研究于2017年进行结果汇报。

研究人员宣布Ib期临床试验的结果达到了24%的免疫相关反应,中位总生存不到1年,毒副反应轻微。有趣的是,6/9的患者都出现了免疫相关反应,它们都高表达PDL-1,提示这有可能是免疫治疗反应的效果和生存情况的指示标。目前仍然有6I期和II期有关PDL-1阻断抗体的临床试验正在进行。

总结

采用免疫系统的治疗策略目前看来是一种可行的方法,而对于非小细胞肺癌的治疗来说,除此之外治疗的手段也很有限。肺癌从组织类型上,似乎对免疫系统并不是十分敏感。然而,我们目前处在一个日新月异的时代,我们对于免疫系统复杂性的了解正在迅速地提高,免疫治疗技术的应用也在5年来迅速地开展开来,肺癌的疫苗以及免疫节点抑制剂也正在不断地革新。

然而在未来,目前已知的肿瘤微环境细胞亚群,比如T调节细胞、骨髓来源抑制细胞、肿瘤相关巨噬细胞或者可溶性肿瘤免疫抑制调节因子,如吲哚胺、IL-6IL-10以及其他细胞因子/趋化因子都有可能作为治疗的靶点而存在。不止如此,采用免疫激活物构建的溶瘤细胞病毒,或者联用免疫节点抑制剂,获得性细胞免疫治疗可能在临床和基础研究中有着非常广阔的前景。

编辑: oncolwx    来源:丁香园

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