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腫瘤免疫TIL療法的發(fā)展史和研究進(jìn)展

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 前言

過繼細(xì)胞治療(ACT)是一種利用患者自身免疫細(xì)胞來發(fā)現(xiàn)和消除腫瘤細(xì)胞的免疫療法,它利用患者自身(自體移植)或供體(異體移植)的免疫細(xì)胞來改善免疫功能。CAR-T目前是研究最熱門的領(lǐng)域,然而雖然CAR-T在血液腫瘤獲得了巨大的成功,對(duì)于實(shí)體瘤仍然療效有限。

腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)過繼療法在實(shí)體瘤的治療中展現(xiàn)了強(qiáng)大的療效,在黑色素瘤、宮頸鱗狀細(xì)胞癌和膽管癌等多種癌癥中引起客觀的腫瘤消退,大約25%的患者能夠完全治愈,一半以上的患者轉(zhuǎn)移瘤縮小。TIL具有多種TCR克隆性、優(yōu)越的腫瘤歸巢能力和較低的靶向毒性,使其在治療實(shí)體瘤方面具有其他過繼性細(xì)胞治療方法無法比擬的優(yōu)勢(shì)。盡管如此,TIL治療的成功應(yīng)用目前仍局限于幾種類型的腫瘤。

下面我們來一起回顧TIL的發(fā)展歷史和目前臨床試驗(yàn)的現(xiàn)狀,展望未來的臨床應(yīng)用。

TIL的發(fā)展史

在上世紀(jì)50年代,隨著移植物抗腫瘤反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)以及T細(xì)胞在此過程中所起的關(guān)鍵作用,促使人們開始積極探索T細(xì)胞在抗腫瘤免疫中的作用。1982年,這一領(lǐng)域的先驅(qū)Steven Rosenberg博士和美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的同事首次從多種小鼠腫瘤模型中分離出TIL,后來證明TIL聯(lián)合IL-2治愈100%MC38肝轉(zhuǎn)移結(jié)腸腺癌小鼠和50%的肺轉(zhuǎn)移小鼠,這為TIL治療晚期惡性腫瘤的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。TIL在臨床上治療的最早嘗試可以追溯到1988年,在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中達(dá)到了60%的客觀有效率(ORR)。        

TIL的產(chǎn)生過程通常始于前快速擴(kuò)增階段(pre-REP),在此階段TIL從腫瘤碎片中分離,并經(jīng)過初步擴(kuò)增。然后TIL在快速擴(kuò)增階段(REP)中進(jìn)一步擴(kuò)增以響應(yīng)刺激物,例如IL-2和/或飼養(yǎng)細(xì)胞。傳統(tǒng)的TIL產(chǎn)生是為了特異性的腫瘤識(shí)別而進(jìn)行的,通常需要6-8周。然而,TIL在體外長期培養(yǎng)后容易衰竭,在患者體內(nèi)不能長期存活。此外,體外培養(yǎng)自體腫瘤的成功率較低,導(dǎo)致接受TIL治療的患者退出率超過50%,極大地限制了其臨床應(yīng)用。

為此,Rosenberg博士等人開發(fā)了一種“young TIL”的方法,這種方法可以在沒有體外腫瘤反應(yīng)性選擇的情況下快速擴(kuò)增TIL,從而顯著提高TIL產(chǎn)生的時(shí)間及其在體內(nèi)的存活率和療效。后來,“Young TIL”在黑色素瘤患者中顯示出與傳統(tǒng)TIL相當(dāng)?shù)呐R床結(jié)果。

已有研究表明,抗PD-1、抗4-1BB或抗CTLA-4可增加TIL的擴(kuò)增。與單獨(dú)使用IL-2相比,IL-2/15/21聯(lián)合應(yīng)用可增強(qiáng)肺癌和結(jié)直腸癌中TIL的擴(kuò)增,提高CD8+T細(xì)胞百分比和TCR克隆多樣性。

TIL的組成和表型選擇

最近的研究表明,用于ACT的TIL的組成和表型在決定治療結(jié)果方面起著重要作用。在腫瘤免疫治療中,除了最多關(guān)注的CD8+T細(xì)胞,CD4+T細(xì)胞也在腫瘤排斥反應(yīng)中發(fā)揮作用。例如,在一名膽管癌患者的TIL中鑒定出MHCII抗原HLA-DQO6限制性CD4+T細(xì)胞可以識(shí)別ERBB2IP突變。雖然大劑量的TIL使用未能顯示任何客觀的臨床反應(yīng),但富集了95%以上ERBB2IP突變反應(yīng)性CD4+T細(xì)胞的TIL誘導(dǎo)了肝和肺轉(zhuǎn)移的顯著消退。同樣,過繼轉(zhuǎn)移產(chǎn)生IL-17的輔助性T細(xì)胞(Th17)可誘導(dǎo)持久的抗腫瘤免疫,表明CD4+T細(xì)胞的極化在決定抗腫瘤免疫中起著重要作用?偟膩碚f,這些數(shù)據(jù)表明,囊括CD4+和CD8+T細(xì)胞可能是產(chǎn)生有效的TIL-ACT的良好治療策略。

實(shí)際上,只有一小部分TIL(約30%)是腫瘤反應(yīng)性的。選擇腫瘤反應(yīng)性TIL可顯著縮短培養(yǎng)時(shí)間,減少輸注細(xì)胞數(shù)。PD-1在黑色素瘤反應(yīng)性TIL上高表達(dá),PD-1陽性TIL顯示出比PD-1陰性TIL更高的腫瘤反應(yīng)性。此外,用4-1BB篩選的黑色素瘤患者腫瘤反應(yīng)性TIL,與未選擇的TIL相比,顯示出增強(qiáng)的腫瘤反應(yīng)性。

除了包含不同的T細(xì)胞亞群外,另一個(gè)與TIL持續(xù)性相關(guān)的因素是干細(xì)胞樣細(xì)胞的存在。最近的一項(xiàng)研究表明,少數(shù)具有干細(xì)胞樣表型的記憶祖細(xì)胞CD8+T細(xì)胞(CD39-CD69-)是癌癥完全消退和TIL持久存在的原因。

TIL治療實(shí)體瘤的特點(diǎn)

實(shí)體瘤區(qū)別于血液瘤的一些特性給開發(fā)有效的過繼細(xì)胞療法帶來重大挑戰(zhàn)。首先,實(shí)體瘤的高度異質(zhì)性使得很難找到針對(duì)所有腫瘤細(xì)胞的理想靶點(diǎn),針對(duì)單一腫瘤抗原通常導(dǎo)會(huì)致抗原丟失或更具攻擊性的克隆復(fù)發(fā)。其次,即使過繼轉(zhuǎn)移大量T細(xì)胞,大部分實(shí)體瘤也很難浸潤。還有,腫瘤微環(huán)境(TME)存在多種免疫抑制機(jī)制,使T細(xì)胞的功能很難充分發(fā)揮,這些抑制包括但不限于免疫抑制分子、細(xì)胞因子和代謝物的上調(diào)、共刺激分子的下調(diào)以及免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞亞群的存在,如Tregs、MDSCs和TAMs。

TIL在治療實(shí)體瘤方面可能有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先,TIL由具有多個(gè)TCR克隆的T細(xì)胞組成,能夠識(shí)別一系列腫瘤抗原,因此與其它過繼性細(xì)胞治療(如CAR-T和TCR-T)相比,TIL在處理腫瘤異質(zhì)性方面可能更具優(yōu)勢(shì)。與此相一致,TIL在含有高突變負(fù)荷的實(shí)體瘤(如黑色素瘤)中顯示出比CAR-T更好的臨床療效。其次,在體內(nèi)受腫瘤抗原刺激后,TIL往往主要由效應(yīng)記憶T細(xì)胞(Tem)組成,其表面表達(dá)趨化因子受體,如CCR5和CXCR3。與腫瘤特異性TCR一起,TIL在轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)后,可以很容易地定位于表達(dá)抗原的組織,包括腫瘤。最后,在TIL治療中很少報(bào)道靶向毒性,這可能是由于在T細(xì)胞免疫的早期發(fā)展過程中,TIL的TCR陰性選擇所致。

TIL的臨床研究進(jìn)展

迄今為止,已經(jīng)完成了許多TIL-ACT的臨床研究,其中一些研究顯示了令人鼓舞的結(jié)果。Iovance Biotherapeutics開發(fā)的商用自體TIL產(chǎn)品lifileucel(LN-145、LN-144和LN-145-S1)正處于II期臨床開發(fā)階段,用于治療不能切除或轉(zhuǎn)移的黑色素瘤、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移的非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)。其中LN-145在27例至少接受過一次化療的晚期宮頸癌患者中顯示出了良好的初步療,觀察到44%的客觀響應(yīng)率,包括1個(gè)CR和9個(gè)PR。FDA已經(jīng)授予LN-145突破性療法,用于治療復(fù)發(fā)性、轉(zhuǎn)移性或持續(xù)性宮頸癌以及化療前后的疾病進(jìn)展。

在2011年至2020年間,共有79項(xiàng)TIL治療的臨床試驗(yàn),包括22種TIL產(chǎn)品。試驗(yàn)數(shù)量在2018年和2019年達(dá)到峰值。                    

目前,54%(43/79)的試驗(yàn)正在進(jìn)行,17%(13/79)的試驗(yàn)已經(jīng)完成,其余的試驗(yàn)要么已經(jīng)結(jié)束,要么已經(jīng)終止。區(qū)域分析顯示,這些試驗(yàn)中有51%(40/79)在美國進(jìn)行,15%(12/79)在中國進(jìn)行。

TIL療法目前主要作為二線治療進(jìn)行臨床試驗(yàn)。在大多數(shù)臨床試驗(yàn)中,黑色素瘤仍然是頭號(hào)腫瘤類型,其次是NSCLC、卵巢癌和頭頸癌。到目前為止,TIL治療在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和晚期宮頸癌中已經(jīng)顯示出令人印象深刻的臨床益處,甚至在使用檢查點(diǎn)抑制劑治療的患者中也是如此。NSCLC、結(jié)直腸癌(CRC)和乳腺癌也證明了初步療效。

然而,高劑量的IL-2作為支持輸注的TIL生長和活性的常規(guī)使用,可能會(huì)限制TIL治療的臨床應(yīng)用。高劑量的IL-2通常會(huì)引起全身毒性,需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和護(hù)理,還可能促進(jìn)抑制TIL抗腫瘤反應(yīng)的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。盡管在低劑量或中劑量IL-2的試驗(yàn)中可以達(dá)到30%以上的ORR,但大多數(shù)TIL試驗(yàn)仍然采用高劑量IL-2輸注。此外,不可持續(xù)的體內(nèi)存活和TME中的免疫抑制也是實(shí)現(xiàn)TIL治療最大的障礙。

盡管如此,TIL療法依然展現(xiàn)出其強(qiáng)大的腫瘤殺傷效果。截至2021年3月12日,有許多TIL -ACT臨床研究招募患者,包括膽道癌(NCT03801083)、轉(zhuǎn)移性葡萄膜黑色素瘤(NCT03467516)、婦科腫瘤(NCT04766320)、預(yù)處理轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌(NCT04111510)、非小細(xì)胞肺癌(NCT04614103)的試驗(yàn),結(jié)直腸癌(NCT03904537)、卵巢癌(NCT04072263)、宮頸癌(NCT04443296)、復(fù)發(fā)或難治性卵巢癌、間變性甲狀腺癌、骨肉瘤或其他骨和軟組織肉瘤(NCT03449108)等。

新一代的TIL

為了降低大劑量IL-2的毒性,提高傳統(tǒng)TIL治療的體內(nèi)存活率和功能,新一代TIL產(chǎn)品正在積極研究中。新一代TIL是一種轉(zhuǎn)基因TIL,通過病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)過度表達(dá)一個(gè)感興趣的基因,或 者通過CRISPR或TALEN等技術(shù)敲除(KO)目標(biāo)基因。

然而,新一代TIL的發(fā)展可能面臨一些重大挑戰(zhàn)。基因編輯在TIL中可能在技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn),這是由于TIL的多種細(xì)胞組成以及不同的生長速率。此外,在TIL中選擇合適的靶向基因也是一個(gè)關(guān)鍵而具有挑戰(zhàn)性的問題。

到目前為止,新一代TIL在臨床上的嘗試主要集中在工程化TIL以過度表達(dá)細(xì)胞因子,如IL-2和IL-12。在一項(xiàng)I/II期試驗(yàn)中,IL-2插入TIL后在體外顯示出存活率的提高,但在體內(nèi)的持久性和臨床療效幾乎沒有改善。另一個(gè)I期試驗(yàn)使用了NFAT誘導(dǎo)表達(dá)的IL-12工程化TIL,在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤顯示出良好的臨床療效,使用比傳統(tǒng)TIL治療少10-100倍的細(xì)胞數(shù)量,獲得了63%的ORR,但是血清中IL-12和IFN-γ水平異常升高,且毒性顯著。

因此,新一代的TIL在進(jìn)入臨床之前,需要對(duì)轉(zhuǎn)基因TIL進(jìn)行全面的安全性和功能評(píng)價(jià)。除了體外鑒定外,還需要建立動(dòng)物模型來更好地了解修飾TIL在體內(nèi)的持久性、功能以及毒性。

小結(jié)

TIL-ACT是一種很有前途的新興實(shí)體瘤免疫治療方法,有望在不久的將來應(yīng)用于臨床。TIL-ACT有不可否認(rèn)的優(yōu)點(diǎn):a)強(qiáng)有力的、可重復(fù)的臨床反應(yīng);b)有能力使經(jīng)過多次治療的晚期腫瘤患者受益,這些患者已經(jīng)沒有其他治療選擇。

然而,與這些療法的生產(chǎn)和提供有關(guān)的挑戰(zhàn)有很多。因?yàn)楸仨殲槊總(gè)患者生產(chǎn)特定的產(chǎn)品,這需要高度專業(yè)化的良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)設(shè)施和訓(xùn)練有素的員工,導(dǎo)致成本高昂。此外,生產(chǎn)過程需要時(shí)間,通常超過一個(gè)月,這對(duì)腫瘤進(jìn)展迅速的患者來說可能太長。

這種治療方法還有很大的改進(jìn)空間和更廣泛的應(yīng)用,包括與免疫檢查點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用,聯(lián)合溶瘤病毒也在探索中。盡管TIL療法在我國尚處于起步階段,國內(nèi)整體行業(yè)的蓬勃發(fā)展?fàn)I造了良好的宏觀環(huán)境,相信在各方的合作和共同努力下,TIL療法很快會(huì)使更多的實(shí)體腫瘤患者中收益。

參考文獻(xiàn):

1.Cell Therapy With TILs: Training and Taming T Cells to Fight Cancer.Front Immunol. 2021; 12: 690499.

2. Perspectives of tumor-infiltrating lymphocyte treatment in solidtumors. BMC Med. 2021 Jun 11;19(1):140.

       原文標(biāo)題 : 腫瘤免疫TIL療法的發(fā)展史和研究進(jìn)展

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