肿瘤的细胞治疗的研究现状及临床应用

张晶， 任秀宝

天津医科大学附属肿瘤医院生物治疗科 天津市肿瘤防治重点实验室，天津 300060

肿瘤的细胞免疫治疗是一种新兴的、具有显著疗效的肿瘤治疗模式，属于肿瘤生物治疗范畴，是一种自身免疫抗癌的新型治疗方法。它是运用生物技术和生物制剂分离、体外激活并回输患者自身或者同种异体的肿瘤特异性或者非特异性杀伤细胞的一种治疗方法。与传统的肿瘤治疗方法相比较，其目的不仅仅是直接发挥抗肿瘤作用，而是更加专注于纠正机体的细胞免疫功能低下，促进宿主抗肿瘤免疫功能。本文将主要介绍肿瘤细胞免疫治疗，包括细胞性肿瘤疫苗治疗和过继性细胞免疫治疗。

1 细胞性肿瘤疫苗

疫苗在抗微生物免疫中取得的巨大成功使得人们开始考虑是否可以用同样的思路来治疗肿瘤。肿瘤疫苗的形式主要有细胞性疫苗、可溶性抗原疫苗和基因疫苗三大类。这里主要介绍细胞性疫苗。细胞性疫苗包括肿瘤细胞疫苗和树突状细胞(Dendritic cell, DC)疫苗。

1.1 肿瘤细胞疫苗

肿瘤细胞疫苗是将完整的肿瘤细胞经物理(如紫外线、放射性核素照射、热灭活等)或化学方法(如戊二醛、β-榄香烯等)处理以及基因修饰(如细胞因子、基因转染等)后接种于患者。单独使用自体或异体的肿瘤细胞难以产生足够强度的免疫应答，免疫佐剂的使用极大地改善了这种情况，如弗氏完全佐剂、新城鸡瘟病毒、卡介苗、明矾和短小棒状杆菌等。

由于肿瘤细胞缺乏主要组织相容性复合物(MHC)Ⅱ类分子和B7复合刺激分子，不能分泌增强机体免疫力的细胞因子；所以，自体或异体的肿瘤细胞疫苗刺激免疫反应的作用还是十分有限的。随着基因工程的发展，人们开始对肿瘤细胞进行基因修饰，将编码免疫共刺激分子如CD80、CD86的基因，导入肿瘤细胞中，为T细胞活化提供第二信号，有效地抑制了肿瘤细胞的外周免疫耐受性[3]。近年来，也有学者将编码一些细胞因子如白细胞介素-2(Interleukin-2, IL-2)、IL-12、粒-巨噬细胞集落刺激因子(Granulocytc Macrohage Colony Stimulatihy Factor, GM-CSF)的基因导入肿瘤细胞，期望通过细胞因子的表达，改善肿瘤组织局部免疫微环境，增强T细胞的抗肿瘤免疫效应。临床前的研究认为，GM-CSF基因修饰的肿瘤疫苗是基因修饰策略较好的选择[4]。GM-CSF转导疫苗后成为GVAX系列肿瘤疫苗，研究者对GVAX肿瘤疫苗进行了大量的Ⅰ/Ⅱ期临床试验，其中包括黑色素瘤、前列腺癌、非小细胞肺癌和肾癌等[1-5]。

1.2 DC细胞疫苗

有效的抗肿瘤细胞毒性T淋巴细胞(Cytotoxicity T Lymphocyte, CTL)应答需要专职抗原提呈细胞(Antigen Presenting Cells, APC)来激活。目前认为DC是体内功能最强的APC。因此DC作为高效的专职性APC，在肿瘤免疫治疗中发挥重要的作用。DC疫苗主要有直接应用的DC疫苗和基因修饰的DC疫苗两种形式。

1.2.1 直接应用的DC疫苗 直接应用DC疫苗是在体外将DC扩增并同时用肿瘤抗原致敏DC，使其分化成熟，然后将这种功能正常且携带相应肿瘤抗原的DC回输体内。常用于致敏DC的肿瘤抗原包括：灭活的肿瘤细胞、肿瘤细胞裂解物、洗脱肽、肿瘤mRNA、肿瘤DNA和人工合成的肿瘤抗原肽等。这种DC肿瘤疫苗既可作为单一肿瘤抗原的载体，又可作为多种肿瘤抗原乃至整个肿瘤细胞抗原的载体(如肿瘤细胞裂解物和肿瘤细胞酸洗脱物等)。

2010年4月29日，FDA批准了首个癌症治疗疫苗Provenge(Sipuleucel T)用于晚期前列腺癌的治疗，使该药成为第一个在美国被批准用于治疗的疫苗，开创了癌症免疫治疗的新时代，这项批复标志着20年的不懈努力终于取得成功。 Provenge疫苗主要由载有重组前列腺酸性磷酸酶(PAP)抗原的肿瘤患者自身的DC构成[6]。

1.2.2 基因修饰的DC疫苗 随着分子生物学的发展，基因工程技术被用于DC疫苗的研究。通过基因重组技术，用逆转录病毒、腺病毒等载体将外源性目的基因转染到DC中，改变DC的性能，然后将修饰后的DC回输体内。目前，基因修饰DC表达的分子包括肿瘤相关抗原[7,8]、共刺激分子及细胞因子等[9,10]，部分研究已经进行了Ⅰ/Ⅱ期临床试验[10]。

2 过继性细胞免疫治疗

过继性细胞免疫治疗是经体外刺激培养淋巴细胞后过继回输给肿瘤患者，进行肿瘤治疗的方法。人们先后培养出淋巴因子激活的杀伤(LAK)性细胞，肿瘤浸润淋巴(TIL)细胞，CD3单抗激活的杀伤(CD3AK)性细胞和细胞因子激活的杀伤(CIK)性细胞等。

2.1 LAK细胞 早在上世纪80年代初，美国国立卫生研究院(NIH)癌症研究所Rosenberg等研究发现小鼠脾淋巴细胞经T细胞生长因子诱导后，其抗肿瘤活性明显增强。随后，Grimm和Rosenberg等将这种由IL-2激活的具有杀瘤活性的NK和T细胞命名为淋巴因子激活的杀伤(LAK)性细胞[11]。Rosenberg研究组于1984年将LAK细胞用于黑色素瘤细胞系B16小鼠肿瘤转移模型的治疗，治疗后肺转移灶明显减少且存活率升高。同年11月Rosenberg研究组经FDA批准，首次把LAK细胞用于临床治疗，在肿瘤研究领域引起轰动。但LAK细胞杀伤力不强，临床应用需要大量输注，并且其扩增能力有限，需要在输注细胞的同时大剂量应用IL-2，因而限制了其应用。

2.2 TIL细胞 对LAK细胞的深入研究为随后的工作打下了良好的理论和实践基础。Rosenberg研究组又开创了TIL细胞过继免疫治疗，其肿瘤杀伤力较LAK细胞有了明显提高，并且无需联合大剂量的IL-2。1986年他们发表在Science上的一篇文章中指出，TIL细胞对肿瘤细胞的杀伤力是LAK细胞的50～100倍[12]。这种方法中，经过体外IL-2和抗CD3抗体的联合作用，回输到患者体内的具有高度特异性抗肿瘤活性的TILs数量可高达1011之多。Rosenberg研究组用LAK和TIL细胞过继免疫治疗肿瘤，在肿瘤研究领域引起极大关注。由Rosenberg倡导的过继性免疫疗法被认为是肿瘤治疗历史中的里程碑。

2.3 CD3AK细胞 1989年Yun YS等将DBA/2脾细胞与CD3α共培养诱导产生了CD3AK细胞。体外检测细胞毒性时发现CD3AK细胞对肥大细胞瘤P815的杀伤力是LAK细胞的20倍[13]。他们又进行了动物体内实验，同样验证了CD3AK的细胞毒性。Curti等人1993年首次用自身CD3AK细胞联合IL-2治疗24例肿瘤患者[14]。2008年ASCO大会上报道的应用该方法治疗肾癌取得的阳性结果，再次向人们证明了该过继细胞免疫治疗仍然大有希望。

2.4 CIK细胞 CIK细胞是国内外继LAK细胞治疗后又一个在临床上广泛开展的细胞治疗方法。早在1986年Schmidt等就发现在正常人外周血单个核细胞中有2.5%的细胞同时表达CD3和CD56两种抗原，且这种细胞对K562有天然杀伤作用。这就是CIK细胞的雏形，当时人们对这种细胞了解甚少[15]。CIK细胞在未经处理的外周血单个核细胞中比例很少，因此人们通过体外刺激培养以扩增其数量。

CIK细胞凭借其增殖速度快、杀瘤活性高、非MHC限制、对正常骨髓造血影响轻微等优势成为新一代肿瘤过继细胞免疫治疗的主力军。目前CIK细胞治疗正逐步成为肿瘤治疗中重要的辅助治疗方法，包括单独使用CIK、CIK联合DC等治疗方法。其中研究比较多的是CIK联合DC治疗。DC和CIK细胞治疗是肿瘤细胞免疫治疗的两个重要组成部分，前者识别抗原、激活获得性免疫系统，后者通过发挥自身细胞毒性和分泌细胞因子杀伤肿瘤细胞，二者联合确保有一个高效和谐的免疫体系。此外，DC与CIK细胞共培养可促进DC与CIK细胞成熟，并可提高CIK细胞的增殖能力和肿瘤杀伤功能。因此，将DC与CIK细胞联合治疗恶性肿瘤可以发挥协同抗肿瘤作用，并且已进行多项临床试验[16,17]。在我中心完成的CIK免疫治疗的临床研究显示，对于胃癌的治疗，3-，5-年无进展生存率，OS及PFS 在CIK治疗组都明显优于单纯化疗组；另外，我们的回顾性分析显示CIK治疗也可明显改善Ⅲ、Ⅳ期肾癌的预后。同时CIK治疗的周期数是OS与PFS的独立影响因素。

3 问题与展望

总之，手术、化学或放射治疗主要是通过外因的作用而达到治疗目的，而免疫疗法则体现了充分调动内因去实现治疗的思想。医疗实践已证明任何一种单一的治疗模式均不能圆满地解决肿瘤这一难题。因此，目前治疗肿瘤最理想的模式应是综合治疗。这并非是把单一治疗方式简单地相加，而是要根据不同肿瘤的特征和同一肿瘤所处的不同时期将各种治疗模式进行合理的组合。常规疗法可迅速清除大量的肿瘤细胞，降低体内肿瘤细胞负荷；而免疫疗法能持久清除残留在体内的少量的、播散的肿瘤细胞，且能提高机体因放、化疗而受损的免疫功能；故二者序贯性联合治疗，可提高肿瘤治疗效果，有可能达到治愈恶性肿瘤的目的。作为肿瘤免疫治疗主要组成部分的细胞免疫治疗也正逐步走向成熟化。因此，肿瘤细胞免疫治疗作为肿瘤综合治疗的一个新的方法，已经与常规手术治疗、放疗、化疗和其它生物治疗广泛联合，在多种肿瘤治疗中展示了其良好的应用前景。通过有计划合理地联合细胞免疫治疗和其它治疗手段，可望提高治疗效果，延长生存时间，改善肿瘤患者的生活状态，提高生活质量，最终达到彻底治愈肿瘤或长期带瘤生存的目标。

[1] Nemunaitis J, Jahan T, Ross H, et al. Phase 1/2 trial of autologous tumor mixed with an allogeneic GVAX vaccine in advanced-stage non-small-cell lung cancer[J]. Cancer Gene Ther,2006,13(6):555-562.

[2] Tani K, Azuma M, Nakazaki Y, et al. Phase I study of autologous tumor vaccines transduced with the GM-CSF gene in four patients with stage IV renal cell cancer in Japan: clinical and immunological findings[J]. Mol Ther,2004,10(4):799-816.

[3] Small E J, Sacks N, Nemunaitis J, et al. Granulocyte macrophage colony-stimulating factor--secreting allogeneic cellular immunotherapy for hormone-refractory prostate cancer[J]. Clin Cancer Res,2007,13(13):3883-3891.

[4] O'Rourke M G, Schmidt C W, O'Rourke T R, et al. Immunotherapy, including gene therapy,for metastatic melanoma[J]. Aust N Z J Surg,1997,67(12):834-841.

[5] Nemunaitis J. Vaccines in cancer: GVAX, a GM-CSF gene vaccine[J]. Expert Rev Vaccines,2005,4(3):259-274.

[6] Kantoff P W, Higano C S, Shore N D, et al. Sipuleucel-T immunotherapy for castrationresistant prostate cancer[J]. N Engl J Med,2010,363(5):411-422.

[7] Metharom P, Ellem K A, Wei M Q. Gene transfer to dendritic cells induced a protective immunity against melanoma[J]. Cell Mol Immunol,2005,2(4):281-288.

[8] Kyte JA, Mu L, Aamdal S, et al. Phase I/II trial of melanoma therapy with dendritic cells transfected with autologous tumor-mRNA[J]. Cancer Gene Ther,2006,13(10):905-918.

[9] Vujanovic L, Ranieri E, Gambotto A, et al. IL-12p70 and IL-18 gene-modified dendritic cells loaded with tumor antigen-derived peptides or recombinant protein effectively stimulate specific Type-1 CD4+ T-cell responses from normal donors and melanoma patients in vitro[J].Cancer Gene Ther,2006,13(8):798-805.

[10] Marshall JL, Gulley JL, Arlen PM, et al. Phase I study of sequential vaccinations with fowlpoCEA(6D)-TRICOM alone and sequentially with vaccinia-CEA(6D)-TRICOM,with and without granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, in patients with carcinoembryonic antigen-expressing carcinomas[J]. J Clin Oncol,2005,23(4):720-731.

[11] Mazumder A, Rosenberg SA. Successful immunotherapy of natural killer-resistant established pulmonary melanoma metastases by the intravenous adoptive transfer of syngeneic lymphocytes activated in vitro by interleukin 2[J]. J Exp Med,1984,159(2):495-507.

[12] Rosenberg SA, Spiess P, Lafreniere R. A new approach to the adoptive immunotherapy of cancer with tumor-infiltrating lymphocytes[J]. Science,1986,233(4770):1318-1321.

[13] Yun YS, Hargrove ME, Ting CC. In vivo antitumor activity of anti-CD3-induced activated killer cells[J]. Cancer Res,1989,49(17):4770-4774.

[14] Curti BD, Longo DL, Ochoa AC, et al. Treatment of cancer patients with ex vivo anti-CD3-activated killer cells and interleukin-2[J]. J Clin Oncol,1993,11(4):652-660.

[15] Schmidt RE, Murray C, Daley J F, et al. A subset of natural killer cells in peripheral blood displays a mature T cell phenotype[J]. J Exp Med,1986,164(1):351-356.

[16] Marten A, Ziske C, Schottker B, et al. Interactions between dendritic cells and cytokine-induced killer cells lead to an activation of both populations[J]. J Immunother,2001,24(6):502-510.

[17] Li H, Wang C, Yu J, et al. Dendritic cell-activated cytokine-induced killer cells enhance the anti-tumor effect of chemotherapy on non-small cell lung cancer in patients after surgery[J].Cytotherapy,2009,11(8):1076-1083.