新生抗原（neoantigen）的細胞療法

癌癥細胞在基因變異的基礎上產(chǎn)生的帶有特異性氨基酸序列變異的蛋白被稱為“新生抗原”（neoantigen)。這是因為如果沒有氨基酸序列的改變，這些蛋白應該是沒有抗原性的。而一旦發(fā)生變異，這些蛋白那就會引起自身免疫細胞的注意，并引起一系列的免疫反應。

在2014年5月，《science》雜志上曾報道過一個利用體外擴增的、能特異性識別癌細胞的淋巴細胞。成功治療了一例惡性晚期膽管癌患者。

該患者43歲是一名晚期膽管癌患者。膽管癌是一種極端難治的病，他已經(jīng)做過多種化療方案?？墒遣∏檫M展依然迅速，治療方案全部宣告失敗，生命危在旦夕。后來該患者很幸運的參與了一項美國國家癌癥中心主持的免疫細胞治療臨床試驗。切除了患者身上的一個肺轉(zhuǎn)移灶，從肺轉(zhuǎn)移灶里分離得到了足量的淋巴細胞。拿一定數(shù)量的組織切片，做全外顯子組測序，發(fā)現(xiàn)該患者一共有26個有意義的基因突變，這些基因突變不少都會合成異常的蛋白質(zhì)。這些異常的蛋白質(zhì)，就有可能會引起人體免疫系統(tǒng)的注意。

他們將所有基因突變導致的異常的蛋白質(zhì)片段進行人工合成，然后將患者腫瘤組織中分離出來的淋巴細胞，與攜帶有這些異常蛋白質(zhì)片段的細胞共培養(yǎng)，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中分離出來的一部分CD4陽性T細胞，的確能識別其中一個異常的蛋白質(zhì)——ERBB2IP（原癌基因erbB-2編碼的185kDa的細胞膜受體）。將能識別ERBB2IP基因突變所產(chǎn)生的異常蛋白質(zhì)的T淋巴細胞擴增、激活，重新回輸?shù)交颊唧w內(nèi)。第一次回輸?shù)募毎铮?strong>具有特異性識別能力的細胞大約占25%，細胞回輸后，病人的腫瘤開始縮小了，并且穩(wěn)定了大約1年半的時間。

腫瘤再次進展以后，提高回輸細胞的純度。第二次回輸?shù)募毎校?5%的細胞都是具有特異性能力的細胞。細胞回輸后發(fā)現(xiàn)病人身體里全身各處的病灶，再次出現(xiàn)明顯的縮小，一段時間后，最終達到了完全緩解，腫瘤完全消失。后靠淋巴細胞回輸，就獲得了完全緩解，療效維持了數(shù)年，堪稱奇跡！

圖注：患者整個治療過程變化示意圖

腫瘤新生抗原普遍存在

之前在文章里提到過癌細胞在發(fā)生發(fā)展過程中，會產(chǎn)生很多基因突變，而部分基因突變也會產(chǎn)生正常組織、正常細胞所沒有的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)，很有可能也會激活免疫系統(tǒng)，并引來免疫系統(tǒng)對癌細胞的攻擊。這些能激活免疫系統(tǒng)（能被免疫細胞所識別）的、由癌細胞基因突變所產(chǎn)生的異常蛋白質(zhì)（異常抗原），就是Neoantigen（腫瘤新生抗原）。

2015年12月，同一研究團隊在《science》上發(fā)表文章，他們利用類似的方式，檢測了10個消化道腫瘤患者的組織，發(fā)現(xiàn)其中9個病友，都能找到1-3個以上的、能被自身免疫系統(tǒng)識別的基因突變導致的異常蛋白質(zhì)。該研究團隊甚至在一個腸癌的患者體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)著名的KRAS突變也可以成為為neoantigen（KRAS突變是史上最惡性、最難對付的致癌突變）。因此，學術界估計，絕大多數(shù)病友的腫瘤，應該都能找到或多或少的neoantigen。一般而言，患者腫瘤組織中基因突變的總數(shù)越多（也就是TMB越高），那么他所攜帶的neoantigen也越多。

新生抗原的個性化疫苗

那么，如果能找到neoantigen，又有什么用呢？2017年7月13日，Nature雜志同一天發(fā)布了兩項基于neoantigen的個性化腫瘤疫苗治療惡性黑色素瘤的成功案例。德國的Carmen Loquai教授和?zlem türeci教授，利用neoantigen所對應的RNA做疫苗，一共治療了13例病人。在接種了疫苗后，所有患者體內(nèi)都產(chǎn)生了針對neoantigen的免疫反應。8位局部晚期接受了手術治療的病友，其無復發(fā)生存時間明顯延長，疫苗的注射相當于大幅度推遲乃至預防了腫瘤的復發(fā)；另外5位患者為晚期惡性黑色素瘤患者，其中的2位在單獨接受疫苗注射后，出現(xiàn)了腫瘤明顯縮小，達到了客觀有效；另外一位病友接受了疫苗聯(lián)合PD-1抗體治療，腫瘤完全緩解。

哈佛大學的Catherine J. Wu教授帶領的團隊，利用neoantigen所對應的抗原肽做疫苗，也成功報道了治療惡性黑色素瘤的案例。他們?nèi)虢M了20位局部晚期或者晚期的惡性黑色素瘤患者，在這20位患者中一共找到了97個neoantigen，制備成了個性化腫瘤疫苗，應用給相對應的患者。

最后一共有6名患者，真正接受了治療（其他病友拒絕冒險或者由更常規(guī)的治療還可以試一試，沒有同意參與這個全新的治療試驗組），4名患者在接受疫苗注射25個月后未出現(xiàn)復發(fā)；另外2名出現(xiàn)復發(fā)的病友，隨后接受了PD-1抗體治療，均實現(xiàn)了腫瘤完全緩解，并且在他們的身體里檢測到了針對neoantigen的特異性免疫細胞。以下是其中2例患者在治療前后的CT片子：在先后接受neoantigen疫苗和PD-1抗體之后，這兩例患者肺部及皮下軟組織中的轉(zhuǎn)移灶，均達到了完全緩解，癌細胞不見蹤跡。

為了再次證明這一點，他們選了20個新生表位多肽在和患者的HLA匹配的健康人中進行試驗。 果不其然，這些健康人的T細胞可以識別大多數(shù)這些新生表位多肽。也就是說，如果這些健康人體內(nèi)發(fā)生類似的基因變異，他們的免疫系統(tǒng)是可以識別這些變異并一舉將癌細胞消滅了。

而這些科學家的工作并沒有停止在這里。他們進一步把那些健康人T細胞表面可以識別新生表位多肽的“T細胞受體”(TCR)克隆到患者的T細胞上去。結果，帶有新的TCR的T細胞就像盲人復明一樣，開始識別和攻擊癌細胞。

這一系列的結果，清楚的告訴我們，這位患者體內(nèi)的癌癥之所以失控，是因為他的免疫系統(tǒng)中失去了可以識別大量“新生抗原”的能力。 那些在健康人體內(nèi)可以識別癌癥新生抗原的T細胞“消失了”。

我們的免疫系統(tǒng)通過各種基因組合，形成了一個天文數(shù)字的“免疫庫”(Immune Repertoires). 這個庫從理論上講，可以識別任何外源性和內(nèi)源性的“非我”抗原。因此這個實驗結果表明，癌癥患者的“免疫庫”已經(jīng)大大“干枯”了。而這種免疫庫的干枯最終讓癌癥細胞有了逃逸免疫監(jiān)控的機會。

有很多情況會導致“免疫庫”的干枯。有關免疫細胞種類分布與年齡關系的研究說明隨著年齡的增長，或者說隨著與各種抗原接觸機會的增多，大量的T細胞會逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝洃浖毎北谎┎仄饋?。這就使機體對應新生抗原的能力大大下降。也就是產(chǎn)生了一個“免疫庫”的問題。此外，各類慢性疾病也會導致免疫系統(tǒng)的消耗（exhausting）。在不少中老年患者中這幾個因素是并存的。

在另一方面，挪威科學家的工作也指出，如果我們可以證實某個癌癥患者缺乏應對某種癌癥新生抗原的“免疫庫”，那健康人的匹配免疫細胞可能是一個有效的武器。這就給細胞免疫治療開拓了一個新的思路。

參考文獻

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Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specifictherapeutic immunity against cancer.Nature. 2017 Jul 13;547(7662):222-226. doi: 10.1038/nature23003.

An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients withmelanoma.Nature.2017 Jul 13;547(7662):217-221. doi: 10.1038/nature22991

Neoantigens in cancer immunotherapy.Science. 2015 Apr 3;348(6230):69-74. doi: 10.1126/science.aaa4971.

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