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神经

复发性高级别脑胶质瘤免疫治疗的研究进展

来源:中华神经外科杂志   日期:2017-03-15   
脑胶质瘤是最常见的颅内肿瘤,通常将WHO分级为Ⅲ级及Ⅳ级的胶质瘤统称为高级别脑胶质瘤。Ⅲ级胶质瘤为间变型胶质瘤,进一步可划分为间变型星形细胞瘤、间变型少突胶质细胞瘤及两者混合型;而Ⅳ级胶质瘤以胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)为主。

脑胶质瘤是最常见的颅内肿瘤,通常将WHO分级为Ⅲ级及Ⅳ级的胶质瘤统称为高级别脑胶质瘤。Ⅲ级胶质瘤为间变型胶质瘤,进一步可划分为间变型星形细胞瘤、间变型少突胶质细胞瘤及两者混合型;而Ⅳ级胶质瘤以胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)为主。高级别胶质瘤患者当前治疗的主要方式为手术、放疗及放化疗的联合治疗,但大部分患者仍在首次治疗后短期内出现肿瘤进展或复发。复发性高级别胶质瘤患者的预后极差,以复发性GBM为例,患者的平均生存期为1-4.5个月。

 

近年来,随着肿瘤学、免疫学及分子生物学等相关学科的迅速发展和交叉渗透,肿瘤免疫治疗的研究取得了巨大进展,给恶性肿瘤患者的治疗带来了新的希望。其中免疫治疗以其独特的优势,在复发性高级别胶质瘤的治疗中取得了令人振奋的结果。本文就复发性高级别胶质瘤的免疫治疗研究进展进行综述。

 

一、肿瘤免疫治疗的基本原理

 

肿瘤免疫治疗通常分为2类,非特异性免疫和特异性免疫。菲特异性免疫治疗主要包括白细胞介素2、干扰素、肿瘤坏死因子、卡介苗等细胞因子和毒素、过继性细胞免疫治疗等。特异性免疫治疗主要是肿瘤疫苗,其治疗主要是通过体内导入肿瘤抗原来激发患者的特异性抗肿瘤免疫反应,从而达到治疗肿瘤的作用。由于疫苗治疗具有特异性、在机体内作用时间持久等优点,目前已被广泛应用。

 

近年来,在临床上广泛应用的肿瘤疫苗有多肽疫苗、核酸疫苗、全蛋白疫苗、抗独特性抗体疫苗、重组病毒疫苗、细菌疫苗、基因修饰的肿瘤细胞疫苗、树突状细胞(dendritic cell,DC)疫苗等。

 

二、中枢神经系统免疫特征

 

传统认为,中枢神经系统是“免疫豁免区”,动物实验的结果也表明,大脑中移植物的排斥反应远慢于机体其他部位。血-脑屏障、缺乏淋巴系统、抗原呈递细胞(antigen presenting cells,APCs)、主要组织相容性复合体(major histocompability complex,MHC)表达水平较低及免疫抑制因子的固定表达均是导致中枢神经系统“免疫豁免”的原因。而最新的研究表明,中枢神经系统中存在淋巴系统,大脑像其他组织一样,是通过脑膜淋巴管与外周免疫系统联通的,这一研究结果也合理地解释了T细胞和DC细胞对脑胶质瘤治疗有效的原因。另外,还可以通过辅佐剂刺激机体分泌;可打破血一脑屏障的细胞因子,使注入患者体内的肿瘤特异性抗原,或携带有肿瘤特异性抗原的APCs,甚至是特异性识别肿瘤的杀伤细胞有效地通过血一脑屏障,从而重塑中枢神经系统的“免疫豁免”状态,实现对高级别胶质瘤的免疫治疗例。

 

另一方面,机体为保护健康组织不受免疫损伤,衍生出“免疫检验(immune checkpoints)”这一机制,常见的免疫检验分子包括细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)、程序性死亡受体1(programmed death-1,PD-1)等。来源于正常组织的恶性肿瘤细胞通过过度表达免疫检验分子实现“免疫逃逸”。

 

近年来,通过阻断免疫检验通路实现恶性肿瘤免疫抑制治疗区取得了重要进展。如针对CTLA4的单克隆抗体ipilimumab已通过美国食品药品监督管理局(FDA)批准,成为黑色素瘤治疗的方案之一。

 

三、复发性胶质瘤免疫治疗的研究进展

 

基于中枢神经系统的免疫特性,提出了颅内肿瘤免疫抑制治疗的可能性。目前,针对复发性高级别胶质瘤开发了一系列疫苗。这些疫苗根据内容物的不同分为包含肿瘤抗原、包含APCs、包含效应细胞及包含识别免疫检验分子抗体4类疫苗。

 

1.肿瘤抗原相关疫苗:经人工提取的肿瘤抗原进入机体后,通过APCs摄取并分解为肽段与MHC结合,该肽段-MHC复合物经CD4+T细胞和CD8+T细胞识别后,启动机体内细胞免疫反应,激活的细胞毒T细胞(cytotoxic T cells,CTLs)通过攻击机体内表达该肿瘤抗原的恶性肿瘤实现免疫治疗。

 

针对肿瘤抗原EGFRv III的疫苗rindopepimut/CDX-110为此类疫苗的代表。表皮生长因子受体(epidermalgrowth factor receptor,EGFR)分子可促进恶性肿瘤细胞增殖、分化、侵袭及血管形成。有研究表明,15%~60%的GBM表达EGFRv III,该分子为EGFR基因突变导致部分结构缺失而形成的持续激活的变体。

 

目前,一项针对复发性GBM的随机、双盲的Ⅱ期临床试验REACT(NCT01498328)尚在进行中。该试验以EGFRv III阳性的复发性GBM患者作为研究人群,对比单独使用贝伐单抗及使用多形性GBM疫苗(rindopepimut)联合贝伐单抗2种治疗方案对于目标人群预后的影响。

 

2014年12月发表的中期研究数据表明,对于从未接受过贝伐单抗治疗的EGFRvⅢ阳性的复发性GBM患者,使用联合治疗方案的患者在6个月时的无进展生存率(progression free survival,PFS)为27%,总生存时间为12.0个月,与对照组(6个月的PFS为11.0%,总生存时间为8.8个月)相比,差异有统计学意义(PFS:P=0.048,总生存时间:P=0.0208)。与EGFRv III疫苗不同,Schijns等的研究并未使用单一肿瘤抗原激活免疫系统。他们在I期l临床试验中,使用的疫苗GliovaCIERCl671来源于经手术切除的GBM组织,包含自体成分(受试者本人的GBM组织)和异体成分(受试者以外其他3例人组试验者的GBM组织)。

 

研究者认为,一方面,该疫苗包含广泛的自体肿瘤抗原,可激活机体多克隆抗体产生,避免GBM通过抗原丢失而出现免疫逃逸;另一方面,异体肿瘤抗原可激活机体免疫排斥反应,从而打破机体对于自体抗原的免疫耐受。该试验共招募9例经过标准手术及同步放化疗后复发的GBM患者,每间隔10 d接受1个周期的疫苗皮下注射,每个周期包含5剂疫苗,治疗后6个周期,患者6个月的总生存时间为100%,而40周的总生存时间可达77%。通过与既往报道的6个月的总生存时间为33%及40周的总生存时间为10%相比,研究者认为,受试者生存时间延长接近5个月。

 

基于I期临床试验的结果比较理想,Ⅱ期临床试验(NCT01903330)正在进行之中。热休克蛋白(heat-shock protein,HSP)作为一种细胞内伴侣蛋白,可与APCs的表面受体结合并经APCs内化,能协助其所携带的多肽与MHC结合,提高多肽呈递效率。其中一种HSP-96可作为肿瘤抗原载体,通过与DCs表面CD91受体结合,携带肿瘤抗原进入DCs并呈递。基于此理论,Bloch等通过提取自体GBM组织中的肿瘤抗原,与HSP-96复合物制作为疫苗HSPPC-96,进行复发性胶质瘤免疫治疗的Ⅱ期临床试验。

 

该试验共招募41例经初始标准治疗后复发的GBM患者,入组患者在复发后再次接受肿瘤切除率>90%的手术治疗,随后连续4周每周接受1次疫苗注射,间隔2周直至所有疫苗注射完毕。41例受试者平均接受6次疫苗注射(3~15次),平均生存时间为42.6周(95%CI:34.7~50.5),6及12个月总生存率分别为92%(95%CI:75.9~96.8)和29.3%(95%CI:16.6~45.7)。为进一步研究HSPPC-96疫苗的治疗效率,一个旨在对比bevacizumab单独或联合HSPPC-96疫苗治疗效果的临床Ⅱ期试验(NCT01814813)正在招募中。

 

2.APCs相关疫苗:DCs是唯一可同时将抗原呈递给CD4+及CD8+T细胞的APCs,此外,DCs亦可激活自然杀伤(natural killer,NK)细胞,处理低MHC表达的肿瘤细胞,从而降低恶性肿瘤的免疫逃逸。然而,恶性肿瘤患者自身抗肿瘤免疫反应因受制于外周血液循环中DCs数量而无法发挥有效作用。而DCs相关疫苗则通过向机体输入大量肿瘤抗原致敏的DCs而提高机体抗肿瘤免疫反应。

 

目前,多数DCs疫苗制备方法为从外周血中分离出单核细胞,经多种细胞因子(如粒细胞集落刺激因子、肿瘤坏死因子等)刺激分化形成DCs,后者经肿瘤相关抗原特异性多肽或自体肿瘤细胞致敏,最终产生DCs疫苗。

 

目前,多数研究支持DCs疫苗对胶质瘤具有免疫治疗效果的结论。2014年发表的有关DCs疫苗治疗高级别胶质瘤的Meta分析表明,接受DCs治疗的试验组与对照组相比,总生存时间较长,2年生存率较高(OR=4.32,P=0.016)。

 

关于DCs疫苗对胶质瘤免疫治疗的研究中,部分报道了DCs疫苗对于复发性高级别胶质瘤的治疗效果。2011年,复旦大学附属华山医院选择了5例复发高级别胶质瘤患者,经2次手术切除复发肿瘤后(4例全切,1例部分切除),接受了3次DCs疫苗注射治疗和替莫唑胺化疗。5例患者平均生存期为133周,除1例患者接受疫苗出现头晕外,所有患者均无头痛、发热、腹泻、皮疹等不良反应。HGG.IMMUNO.2003是一项有关胶质瘤患者术后使用自体DCs疫苗治疗的前瞻性队列研究。

 

2012年,De Vleesehouwer等选择了该队列中117例使用自体DCs疫苗的复发性高级别胶质瘤患者作为研究对象,并根据不同的年龄、胶质瘤WHO分级、治疗前Kamofsky功能状态评分(KPS)及简易精神状态检查表测试评分将受试者分为了4组。研究结果提示,年龄<50岁、WHO分级Ⅲ级、KPS评分>70分的1组患者总生存时间可达48.4个月,54.5%的患者存活时间超过2年;而预后最差的Ⅳ组患者的平均年龄为61.3岁,其中92%为复发性GBM,平均KPS评分为60分,其中25%的患者简易精神状态检查表测试评分低于27分,存活最长时间不足1年。

 

尽管组间总生存时间及长时间生存率差异有统计学意义,但117例患者总体平均生存时间为25.5个月(5.2~64.4个月),仍然提示仅有部分患者从该自体DCs疫苗中获益。该DCs疫苗可通过激活特异性识别IL.13Ra2的细胞毒细胞实现对高级别胶质瘤的免疫攻击。试验所招募的8例复发性高级别胶质瘤患者的基因型为HLA-A*0201+或HLA—A*2402+,免疫组化证实胶质瘤均表达IL.13Rct2,其中3例为WHO 111级的间变型胶质瘤患者,5例为GBM患者。这些患者每14天接受1次皮下注射1 ml疫苗,平均每例接受疫苗4.4 ml(2~6 ml)。试验过程中受试者对于疫苗耐受性较好,与疫苗相关的不良反应包括,注射局部皮肤反应2例,全身无力1例,所有不良反应的级别均为1级。在接受疫苗注射2周后进行的初次评估中,3例患者肿瘤稳定,无进展时间最长者达16个月。

 

3.效应细胞相关疫苗:与利用肿瘤抗原或其致敏的DCs作为疫苗、最终激活体内自身免疫反应的主动免疫不同,向体内直接输入以肿瘤细胞作为靶位点的效应细胞属于被动免疫。因神经毒性和制备困难等限制了对此类疫苗治疗肿瘤效果的研究。尽管巨细胞病毒(cytomegalovirus,CMV)并不被认为是一种致癌病毒,但其存在的确可促进肿瘤细胞增殖、肿瘤血管生成及协助肿瘤免疫逃逸。此外,CMV及核酸仅在GBM组织(而非其周围健康脑组织)中可检测到,由此可以推断,以CMV抗原作为效应细胞相关疫苗的靶位点可有效减轻疫苗的神经毒性。

 

据报道,在标准GBM治疗方案之外增加抗病毒治疗有益患者的生存。在此基础上,Schuessler等招募了11例血清CMV阳性的复发性GBM患者作为研究对象,利用CMV抗原致敏自体外周血单核细胞制备CMV特异性效应T细胞疫苗。受试者平均每(4±2)周接受1次疫苗注射,共接受3~4次,免疫治疗间期继续接受化学治疗。不良反应多较轻微,仅1例受试者在初次接受疫苗注射12 h内出现癫痫发作,结合该患者既往癫痫病史及此后注射疫苗后再无癫痫发作的临床表现,认为该严重不良事件与疫苗无关。11例受试者的平均总生存时间>57周,平均无病生存时间>35周。值得注意的是,在该试验中,免疫治疗与化疗同步进行,不能单纯将生存期受益归结于效应T细胞疫苗,此疫苗免疫治疗效果尚待Ⅱ期临床试验进一步验证。嵌合抗原受体(chimeric antigen receptors,CAR)T细胞免疫疗法是利用基因技术在CTLs表面表达特异性识别抗原的受体,实现免疫治疗的方法。IL 13-zetakine是其中的一种CAR,为CTLs表面的跨膜蛋白,细胞外结构可特异性识别高级别胶质瘤表达的IL 13Rot2,并通过细胞内域激活CTLs。

 

2015年,Brown等报道了利用这种特殊制备的T细胞疫苗治疗复发性GBM患者的情况。该研究最初招募了13例高级别胶质瘤的患者,计划在胶质瘤初次复发后再次切除肿瘤并置入Rickham囊。通过Rickham囊,IL 13-zetakine阳性的CTLs疫苗将直接进入肿瘤切除后的空腔,患者于第1、2、4、5周分别接受3剂疫苗注射,并在治疗前、第3周和治疗后复查增强MR,评估疗效。

 

最终,仅有3例复发性GBM患者完成了所有疫苗注射。其中2例在治疗后60 d以上所行的MRI显示,肿瘤无复发;另1例患者在治疗结束后14周发现肿瘤复发,再次接受了肿瘤切除。免疫组化结果显示,再次复发的肿瘤组织的IL13Ra2表达远低于初次复发的肿瘤组织。与CTLs一样,NK细胞也被视为对恶性肿瘤细胞具有较高的细胞毒活性的免疫细胞,是细胞免疫反应的重要补充。

 

NK细胞表达多种受体,其中的一种受体,即杀伤细胞免疫球蛋白样受体与MHC-1分子结合,可抑制NK细胞活性。部分恶性肿瘤细胞为逃避CTLs的免疫反应下调MHC分子表达,反而成为了NK细胞的攻击对象。Ishikawa等利用复发性高级别胶质瘤患者自体NK细胞在体外实现大幅度扩增,制备了NK细胞疫苗。研究者进一步招募了9例复发性高级别胶质瘤患者(6例为问变型胶质细胞瘤,3例为GBM),在疫苗使用4周以前,所有患者均接受了放射治疗,其中7例患者也接受了不同种类的化学治疗。9例患者共接受16个疗程的疫苗注射(每疗程含3剂疫苗),其中2例仅接受了静脉内注射,其余7例在不同疗程中,接受了肿瘤腔内联合静脉内注射或静脉内注射。每疗程疫苗注射后均通过增强MRI评估肿瘤进展状况。4例在接受第1个疗程或第2个疗程注射后出现了缓解,但其中3例患者在此后的疗程中最终发生了进展。除外1例在接受免疫治疗的同时还接受其他类型治疗的患者,其余8例的平均生存时间为9.5个月。

 

4.抗体相关疫苗:直接向体内注射包含抗体的疫苗亦属于被动免疫的一种。大多数此类疫苗的靶位点为免疫检验分子。cTLA4分子是机体内最著名的免疫检验分子之一,可与T细胞活化分子CD28竞争性结合APCs表面配体CD80/CD86,从而抑制T细胞的活化。目前,FDA已批准cTLA4阻断性抗体ipilimumab用于黑色素瘤的临床治疗。尽管相关抗体在中枢神经系统的研究目前仍集中于脑转移癌,但仍期待该疫苗在复发性高级别胶质瘤免疫治疗中的研究进展。另一个有名的免疫检验分子程序性死亡受体1(programmed deathl,PD-1)也与T细胞活化相关,其配体PD—L1/PD—12表达于肿瘤细胞表面、肿瘤相关巨噬细胞、肿瘤微环境及肿瘤血管内皮细胞。有研究认为,PD-1与其配体结合是肿瘤细胞抑制T细胞免疫的途径之一。目前研究PD-1阻断抗体pidilizumab/CT-01 1对复发性高级别胶质瘤治疗效果的I-II期临床试验正在进行中(NCT01952769)。

 

综上所述,对于经过手术、放疗及化疗等标准治疗方案,甚至靶向治疗后复发的高级别胶质瘤,免疫治疗协同放化疗及各种靶向治疗,在目前的临床研究中取得了令人振奋的结果。与单纯放化疗相比,免疫治疗协同放化疗不但可以显著提高患者的平均生存期,还能明显改善患者的生存质量,关于免疫治疗的不良反应报道极少。免疫治疗的种类繁多,各有利弊,目前有关复发性高级别胶质瘤的临床试验多集中于I期临床试验,主要目的是验证疫苗的安全性,小规模受试者的试验结果可能存在误差,即使是部分Ⅱ期临床试验,也由于纳入及排除条件,招募相对预后较好的复发性高级别胶质瘤患者,从而存在选择偏倚,所以无法判断哪一种免疫治疗方法更有效。但是,针对肿瘤不同抗原的疫苗在临床研究中显示出来独特的优势,尤其是针对EGFRvⅢ的疫苗rindopepimut/CDX-110取得的结果最引人瞩目。与在免疫治疗方面取得重大进步的前列腺癌、黑色素瘤和肺癌不同,目前有关复发性高级别胶质瘤免疫治疗的研究尚无大规模Ⅲ期临床试验证据支持,免疫治疗在复发性高级别胶质瘤中的应用虽前景广阔,但仍任重而道远。

 

来源:中华神经外科杂志2016年5月第32卷第5期


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