免疫治疗革命

来源 :科学大观园 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xm_104
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读

  温暖的橘红色灯光、醇厚的原麦啤酒香,无不透露着乡村布鲁斯恰到好处的慵懒。在美国得克萨斯州的一家乡村音乐俱乐部里,James  P.Allison教授正在陶醉地吹奏着手中的布鲁斯口琴,和他同台的是蓝调口琴大师Mickey Raphael,以及乡村音乐传奇人物Willie Nelson。
  这一天时值2016年。口琴大师Allison教授的另一重身份是肿瘤免疫疗法的全球先驱之一。在他的研究带领下,全球第一款免疫检查点抑制剂——CTLA-4抑制剂ipilimumab(伊匹木单抗)已于2011年在美国上市。2015年,他因此斩获了闻名世界的美国拉斯科医学奖。拿奖拿到手软的Allison教授此刻只差一个诺贝尔奖。
  然后,3年后的一个清晨,Allison教授的儿子告诉他:Hi,老爸,你得了诺奖!

“不速之客”——CTLA-4


  大学本科时代的一次试验,让Allison彻底迷上了免疫学。在那次试验中他发现,患有白血病的小鼠在被天冬酰胺酶治愈后,再次注射癌细胞时,小鼠会对癌细胞产生抵抗力。
  到20世纪70年代的时候,Allison几乎把全部的时间和经费都押在了对T细胞的研究上。
  1982年,Allison的团队通过制备能够被T细胞受体识别的单克隆抗体,对T细胞表面受体(TCR)结构的鉴定做出了重要贡献。接着,在1992年,他和同事又阐明了T细胞激活除了需要TCR识别抗原之外,还需要另外一对共刺激因子CD28和抗原提呈细胞上的B7结合才能被完全激活。
  至此,人们终于窥见了免疫战士T细胞的部分真容。就在这个时候,另一种在T细胞表面表达的神秘蛋白受体CTLA-4也受到科学家的广泛关注。
  CTLA-4受体属于免疫球蛋白家族,并且,它的配体也是B7。更令人惊讶的是,CTLA-4和B7结合的能力要远远高于T细胞激活的共刺激因子CD28!
  那么CTLA-4究竟在T细胞的免疫活动中发挥什么作用,难道它也是T细胞激活的共刺激因子?Allison和众多科学家陷入了沉思。
  1994年,Jeffrey Bluestone团队率先掀开了谜团,他们用抗体阻断了CTLA-4和B7的结合。结果发现,T细胞的增殖竟然增强了!免疫反应也显著增强。也就是说,CTLA-4通路的作用竟然是抑制免疫反应!这个结果在1995年再次得到了验证,科学家发现:敲除了CTLA-4基因的小鼠会出现严重的自身免疫反应。
  原来,CTLA-4通路相当于一个刹车系统,它可以在激活的常规T细胞表面表达,也可以在调节性T细胞上表达。因为CTLA-4和B7的结合能力远高于CD28,所以CTLA-4的出现会严重抑制T细胞的激活。
  CTLA-4免疫通路的免疫抑制功能显然是把“双刃剑”, CTLA-4通路抑制T細胞激活的后果是一方面能够调节T细胞激活的程度,避免自身免疫疾病的发生;另一方面又会让病原体或是癌细胞这些坏家伙有可乘之机。事实上,肿瘤的发生发展的确与T细胞激活不足有关系。那么,如果CTLA-4这个刹车系统被抑制,T细胞能否重新振作去猎杀癌细胞呢?
  痴迷于T细胞研究的Allison教授当然不会错过这个灵感。1994年12月,Allison就和他实验室的博士后开始了小鼠实验,注射癌细胞形成肿瘤后,一组小鼠用CTLA-4单克隆抗体进行治疗,一组用安慰剂。Allison预想CTLA-4单抗应该能让肿瘤的生长稍微减慢一些,但结果肿瘤居然消失了!而且,接受过治疗的小鼠似乎对癌细胞产生了“抗性”,这表明阻断CTLA-4的疗法具有长效作用。

  对蓝调音乐的痴迷,或许显示了Allison教授性格的另一面,那个不同于充满独立、理性、冒险精神的科学家特质的多愁善感的一面。

  1996年,他的团队在《科学》上发表论文,率先在小鼠中证明,使用CTLA-4抑制剂可以增强小鼠免疫反应,抑制肿瘤的发生发展。这个开天辟地的论文立刻在学术界引起了轰动!
  免疫治疗的大幕缓缓开启,一道未来之光照进了焦灼的肿瘤治疗领域。

反戈一击,掀开癌症治疗的新纪元


  对Allison来说,1996年充满着反转。他的实验成果虽然在学术界获得巨大的关注,但他想进一步开发CTLA-4药物的时候,却遭遇了制药界泼来的一盆盆冷水。
  这当然事出有因。自从20世纪70年代开始,就有科学家希望利用免疫系统去攻击癌症,但是经过20多年的等待与蹉跎,制药界的热情早已慢慢被冷却。
  对Allison教授来说,退却是一种更大的恐惧。
  Allison的整个青少年时代,都被癌症的阴影笼罩。在他11岁的时候,母亲因为淋巴瘤病逝。紧接着,15岁的时候,Allison的叔叔死于肺癌。许多年之后,他的大哥死于前列腺癌。在哥哥的葬礼结束一周之后,Allison发现自己也得了前列腺癌,10年后,他又被诊断为黑色素瘤。但万幸的是,Allison所患的两种癌症在很早期就被诊断出来,从而得以根治。
  从癌症的魔爪中死里逃生,谁会放弃这反戈一击的绝佳机会呢?
  转机出现在一次学术会议上。Allison遇到了一个小型制药公司NeXstar的免疫学家Korman。Korman对这项技术充满了热情,经过商谈,NeXstar在1998年的时候购买了CTLA-4抑制剂的专利。但是没过多久,NeXstar就被吉利德收购,Korman也随后加入了Medarex公司。   但是Korman并没有放弃CTLA-4抑制剂。2002年,他说服Medarex公司接手了CTLA-4抑制剂的专利。由于Medarex公司掌握当时最先进的转基因小鼠技术,因此具备生产单抗的绝佳条件。
  Medarex在2005年时与百时美施贵宝(BMS)开展全球合作,共同开发和商业化首个CTLA-4抑制剂——ipilimumab,2009年时又被BMS收购。BMS也因此获得了ipilimumab的完全所有权。
  此后不久,首个CTLA-4抑制剂ipilimumab迎来了III期临床试验。研究人员将676名无法手术的III期或IV期黑色素瘤患者分成3组,分别为:ipilimumab和GP100癌症疫苗单药组,以及ipilimumab-GP100癌症疫苗联合治疗组。(GP100癌症疫苗是一种合成的癌症肽疫苗,包含“糖蛋白100”黑色素瘤抗原的一段氨基酸,在早期试验中表现出了抗黑色素瘤的效果)
  试验结果显示,联合治疗组与ipilimumab组的生存率始终高于GP100组,中位总生存期也均远超过GP100组。基于这个振奋人心的结果,美国FDA于2011年批準了ipilimumab用于治疗无法手术切除的,或是转移性的黑色素瘤,历史上首个癌症免疫检查点抑制剂由此诞生。
  从未轻言放弃的Allison教授,改变了潮水的方向,癌症的免疫治疗自此迈入了新纪元。

生命的奇迹,超级幸存者出现了


  对蓝调音乐的痴迷,或许显示了Allison教授性格的另一面,那个不同于充满独立、理性、冒险精神的科学家特质的多愁善感的一面。
  Allison教授的妻子Padmanee 2016年在接受《纽约时报》采访时说,“Allison几乎每次见到患者,都会掉眼泪。”
  2004年,一个22岁的女孩Sharon被诊断为黑色素瘤四期,肺转移。化疗对她已经毫无作用,活下来的可能非常渺茫。抱着最后一丝希望,Sharon参加了Allison组织的ipilimumab的临床试验。
  被绝望笼罩的Sharon从没想过自己会亲历所谓的奇迹。在3个月内经过4次注射ipilimumab之后,她转移到左肺的肿瘤就奇迹般地缩小了60%!在接下来的几个月,肿瘤继续惊人地缩小。
  直到最终,医生告诉她,“Sharon,你身上的癌细胞被全部消灭了,你已经痊愈了!”
  Allison在Sharon康复后迫不及待地与这个死里逃生的姑娘见面了。当时Sharon的父母和丈夫都在场,在场的每个人都只是不停抹泪。
  Sharon紧紧地抱着Allison,她不知道如何用语言去表达被判死刑之后重获生命的感激。
  Allison也紧紧地抱着Sharon,他也不知道如何去用语言表达拯救一个年轻生命的炙热的喜悦。
  在他们见面之后的第二年,Allison收到了Sharon第一个孩子的照片,几年之后,他又收到了Sharon第二个孩子的照片。
  当然,并不是所有使用ipilimumab的患者都能像Sharon一样幸运,最终能够康复。但是多项临床试验患者的长期随访结果显示,接受ipilimumab治疗的患者中,出现了一批生存期长达10年的“超级幸存者”!
  在ipilimumab出现前,晚期黑色素瘤患者的历史中位总生存期大约为8~10个月,而5年生存率仅为10%,而根据2013年欧洲癌症大会(ECC2013)上发布的针对患者总生存率的分析结果,ipilimumab以一己之力,大幅拉高了患者的生存率。
  除了黑色素瘤以外,ipilimumab也在其他癌症中进行了尝试,例如非小细胞肺癌、前列腺癌和尿路上皮癌等等,都取得了初步的成功。

神之交汇,当CTLA-4遇到PD-1抑制剂


  2018年的诺贝尔生理学和医学奖花落免疫治疗,手捧奖杯的两位科学家Allison和本庶佑分别开启了CTLA-4和PD-1两大免疫检查点的先河。而这两条河流也已经出现了神之交汇。
  CTLA-4和PD-1同为免疫检查点,但其实它们作用于T细胞出征的不同阶段,相比CTLA-4的早出手,PD-1更多则是在T细胞激活后迁移到肿瘤附近,准备击杀肿瘤的时候横插一脚,简直是虎口拔牙。
  除了作用阶段不同外,CTLA-4和PD-1的分布也不同,CTLA-4只存在于T细胞上,而PD-1在T细胞、B细胞和骨髓细胞上都有广泛的表达,在它们被抑制后,细胞因子水平的变化也不相同。
  所以从理论上来说,同时抑制CTLA-4和PD-1通路能够从不同角度调节T细胞活性,可能带来更高的响应率和更强的抗肿瘤效果。
  在临床前研究中,这个想法得到了初步验证,而临床试验的结果也没有让人失望。2015年,一项II期临床试验结果表明,在BRAF V600野生型黑色素瘤患者中,与ipilimumab 单药治疗相比,ipilimumab + nivolumab联合治疗的响应率有了极大的提高,完全缓解的患者比例也具有绝对优势。
  同年,FDA就批准了ipilimumab + nivolumab联合治疗用于治疗BRAF V600野生型黑色素瘤。这还仅仅是一个开端。
  截至2020年5月,ipilimumab + nivolumab联合治疗总共在FDA手中斩获了5个适应症,它们分别是:BRAF V600野生型和突变阳性的不可切除或转移性黑色素瘤;中至低风险晚期肾细胞癌;接受过化疗但肿瘤持续进展的MSI-H/dMMR转移性结直肠癌;接受过索拉非尼治疗的肝细胞癌;以及刚刚获批的转移性非小细胞肺癌。
  能够在联合治疗中获益的患者还将增加,例如在去年美国癌症研究协会(AACR)年会上公布最新结果的神经内分泌瘤。
  “我认为做科学研究,最重要的是要去叩问那些最根本而又至关重要的问题。并且你需要时不时地,给自己倒上一杯酒,把脚放在桌子上,然后问:我们如何更好地利用这些知识和发现。”这不仅是Allison教授给科学研究者的建议,更是他对几十年来卓越工作的精辟阐释。癌症免疫治疗的路还很长,Allison和他的朋友们仍旧在努力着。
  ◎ 来源|微信公众号“奇点网”
其他文献
明明是蓝天白云的好天气,但空气质量却显示轻度污染,污染物究竟是什么?  中国环境监测总站数据显示,今年1—7月,全国平均空气优良天数同比上升4.8个百分点。但京津冀周边、汾渭平原、苏皖鲁豫交界地区臭氧浓度却相对较高。2019年,我国以臭氧为首要污染物的超标天数占比为41.8%,仅次于PM2.5。臭氧超标城市个数从2015年的19个增加到2019年的103个。  说到臭氧,在许多人的概念中,它是保护
期刊
正是农忙时节,天蒙蒙亮,家住江苏徐州睢宁县姚集镇高党村的代洪云和往常一样,起来给自己和老伴做早饭。她“啪”一声打开沼气灶,看着“呼呼”烧起来的火苗,突然想到,一旁燃气灶已经“冷落”很久了。  自从镇上的沼气工程建好之后,代洪云家和邻居们一起换上了沼气灶,不仅是智能插卡用气十分方便,而且价格比天然气便宜一半,“一家三口用下来,一个月也不过30多块钱。”  徐州是农业大市,打造“无废农业”是无废城市建
期刊
大棚里金黃色的樱桃已泛起红晕,90后女大学生创业者李孟的小脸晒得黝黑,运动鞋上沾满黑泥的她没搞明白,怎么就从一个“准律师”变成了“新农民”。  “我这闺女是玩啥呢?净瞎折腾!”黑龙江省佳木斯市东风区西太平村的李胜春没搞明白,自己这些年辛辛苦苦种田、种果、贩粮,好不容易培养出个大学生,这咋又回乡跟“土疙瘩”较上劲儿了呢?还有她那三个小伙伴,这大学不都“白念”了吗?  这事,还真得从“玩”说起。  5
期刊
地球是太阳系中唯一表面存在液态水的行星。但这些水是从哪里来的,地球的水含量有多少?人们通常认为,水是在地球形成的最后阶段,由彗星或太阳系外形成的水合小行星运送到地球的。  近日,法国南茜岩石地质研究中心的研究人员确定了一系列球粒陨石的水浓度和成分,并认为地球上的水可能起源于顽火辉石球粒陨石等物质释放的氢,这表明地球形成之初就拥有足够的形成水的基础元素。相关论文刊登于《科学》。  论文通讯作者Lau
期刊
臭氧,讓人类“又爱又恨”。  大部分人对臭氧的认识或许都始于臭氧层,因为它挡住了大量的有害紫外线。然而,近年来,我国大部分地区空气质量得到改善,但臭氧污染却逐步显现。  臭氧究竟是“天使”还是“恶魔”?  我们要怎样正确认识它?  臭氧污染又是如何产生的?  我国采取了哪些措施减少臭氧污染?  国际社会在如何应对?
期刊
2020年上半年,关于独立学院转设的消息频频出现在公众视野。  今年1月,浙江大学宁波理工学院等3所独立学院转设为公办本科高校;2月,中国传媒大学南广学院、内蒙古师范大学鸿德学院等6所院校获批转设为民办本科高校;3月,教育部拟同意江汉大学文理学院和广西科技大学鹿山学院转设为独立设置的民办本科学校;5月末,重庆市公示了6所拟转设为普通本科学校的独立学院名单,包括重庆工商大学融智学院等。  据统计,2
期刊
据中国环境监测总站信息,今年1—7月,全国平均空气优良天数同比上升4.8个百分点。但京津冀周边、汾渭平原、苏皖鲁豫交界地区臭氧浓度却相对较高。此外,成渝、广东等地臭氧浓度同比也有所升高。  近年来,我国大部分地区空气质量得到改善,但臭氧污染却逐步显现。  我国从2013年开始启动臭氧8小时浓度限值监测,至2015年已经完成了对全国337个地级及以上城市臭氧监测的全覆盖。中国环境监测总站数据显示,2
期刊
一场盛宴已持续了一年,仍在不断地“加菜”。  这场盛宴指的是去年1月国务院在全国启动的“无废城市”建设试点,由生态环境部会同国家发改委、工信部、财政部、自然资源部等18个部门共同推动。  深圳、包头、铜陵、威海、重庆、绍兴、三亚、许昌、徐州、盘锦、西宁等11个试点城市,以及河北雄安新区(新区代表)、北京经济技术开发区(开发区代表)、中新天津生态城(国际合作代表)、福建省光泽县(县级代表)、江西省瑞
期刊
4 月初,欧洲空间局(ESA)称,北极上空出现了 25 年来最大面积的臭氧层空洞。《自然》杂志称,2020 年北极上空臭氧含量创下历史新低,将作为一种非凡的大气现象载入史册。随着气温逐渐升高,4 月中下旬,北极臭氧空洞恢复。  臭氧层位于距离地球上空10 千米至50 千米的大气层中,可有效阻挡来自太阳的紫外线辐射,也被称为地球保护层。如果某处臭氧层中臭氧含量减少到正常值的50%以下,科学家就称之为
期刊
没有人喜欢垃圾。  西蔡村村民也不清楚,陈立雯为何“天天跟着垃圾跑”。这个冀东南村庄里唯一走出去的留学生,在2018年夏天回到家乡,跟着三轮车收垃圾、挨家挨户指导垃圾分类,“与农村垃圾过不去”。“垃圾围村”并非个案  陈立雯出生于1981年,先后于加拿大纽芬兰纪念大学与美国南加州大学研究中国垃圾分类和回收史。2017年回国后,她全力投入到农村垃圾分类推行工作里,家乡西蔡村是其第三个试点。  在此之
期刊