摘要 2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予了兩位科學家，用于表彰其在“抑制負向免疫調節(jié)用于腫瘤治療”方面的發(fā)現(xiàn)與貢獻。文章回顧了兩位科學家所發(fā)現(xiàn)的免疫檢查點從機制發(fā)現(xiàn)到臨床應用的發(fā)展歷程，并詳細說明了這些原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)對于腫瘤治療產生的深遠影響。

　　關鍵詞 CTLA-4;PD-1;免疫療法

　　2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予了美國免疫學家詹姆斯•艾利森(James P. Allison)和日本免疫學家本庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他們有關“抑制負向免疫調節(jié)用于腫瘤治療”的原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)(圖1)。

　　惡性腫瘤，通常由于其不可控的細胞增殖以及隨后的組織間轉移，已成為嚴重影響人類健康的殺手。據(jù)WHO統(tǒng)計，2018年全球有超過 1 800萬患者診斷出腫瘤(據(jù)《全球腫瘤觀察》 (Global Cancer Observatory)，http://gco.iarc.fr/)。腫瘤患者統(tǒng)計數(shù)據(jù)在過去50年中持續(xù)上漲。在這期間，全球的腫瘤治愈病人，如果以5年生存率作為標準，也在不斷增加，從1/3到超過2/3。以上所述的是平均水平，但由于腫瘤的不同類型、發(fā)現(xiàn)的早晚，以及病人所在國家和地區(qū)的差異，治愈數(shù)據(jù)會有很大差別。常規(guī)腫瘤治療包括外科切除、化療、放療等。這些療法聚焦的靶點往往是腫瘤細胞，但最怕的是腫瘤不受控增殖及復發(fā)轉移。腫瘤復發(fā)轉移通常意味著患者難以被治愈，即便醫(yī)生盡其所能嘗試各種醫(yī)療手段。

　　作為新型抗腫瘤策略，近年來免疫療法取得重大突破，相關藥物已用于腫瘤患者治療，并在黑色素瘤及部分肺癌患者身上取得明顯療效。新型免疫療法包括抗體療法及免疫細胞療法等新策略、新方法。這些療法聚焦的靶點是免疫細胞，通過消除由于人體負向免疫調控造成的對抗腫瘤免疫的抑制效應，某些以前無法治愈的腫瘤現(xiàn)在有望被治愈了。諾貝爾生理學或醫(yī)學獎評委會成員，瑞典卡羅琳斯卡研究所Klas Kärre教授在2018年10月1日宣布該獎項時稱，“艾利森教授和本庶佑教授的發(fā)現(xiàn)為癌癥治療領域提供了新支柱和新理論”。此外，艾利森和本庶佑兩位教授在抗腫瘤治療以外的免疫學基礎研究方面也都作出了重大原創(chuàng)性貢獻。

　　基于人體免疫系統(tǒng)治療腫瘤的療法至少可以回溯到19世紀末，美國紐約的外科醫(yī)生威廉• 科利(William B. Coley)開創(chuàng)的毒素療法[1] 。威廉醫(yī)生在臨床實踐中，觀察到有些感染了鏈球菌的腫瘤患者的肉瘤，在感染發(fā)生后腫瘤會縮小，這使他推測這類感染也許喚醒了人體的免疫防御機制，從而有助于腫瘤消退。威廉醫(yī)生利用細菌來源毒素治療了數(shù)百例腫瘤患者，只不過這種 Coley毒素(以他名字命名)對某些病人有效，對另外一些病人則無效，其機理一直不清。后來隨著他的去世及臨床上化療方法的普及，這種 Coley毒素療法也逐漸淡出臨床實踐。直到20世紀末兩個關鍵性免疫負調控受體蛋白CTLA-4和 PD-1的克隆及功能發(fā)現(xiàn)，威廉醫(yī)生開創(chuàng)的毒素療法，即免疫療法才得以峰回路轉。

　　T細胞表面受體CTLA-4，全稱為Cytotoxic T-lymphocyte-associated gene 4，最初由Pierre Golstein 和Jean-Francois Brunet從T細胞表達庫中克隆發(fā)現(xiàn)[2] 。Jeff Bluestone 和Craig Thompson 在 1994發(fā)現(xiàn)CLTA-4功能上具有負調節(jié)T細胞激活的作用[3] ，從理論上為單克隆抗體阻斷CTLA-4 功能從而逆轉其對T細胞激活的抑制作用打下了理論基礎。最初針對CTLA-4作為負調節(jié)活性的轉化研究聚焦于自身免疫病的治療[4] 。詹姆斯• 艾利森的原始創(chuàng)新點在于，首次嘗試通過阻斷 CTLA-4介導的免疫負向調節(jié)活性，從而激活抗腫瘤免疫反應來治療腫瘤。最初的相關實驗是艾利森在加州大學伯克利分校實驗室于1994年末進行的，并在圣誕節(jié)期間完成了重復性驗證實驗。艾利森實驗室的Dana Leach和Matthew Krummel 通過動物實驗表明，移植了腫瘤的小鼠如果用 anti-CLTA-4抗體治療，結果非常激動人心，可以完全抑制腫瘤生長，相關工作1996年在《科學》雜志得以發(fā)表，開創(chuàng)了腫瘤免疫治療的新紀元[5] 。這些原創(chuàng)性工作代表了新一代免疫治療概念的崛起。

　　通過釋放機體抗腫瘤免疫發(fā)揮治療效果的單克隆抗體，如今通常被稱為免疫檢查點抑制劑 (ICIs)。艾利森實驗室隨后的一系列實驗驗證了anti-CTLA-4抗體在前列腺癌、乳腺癌及惡性黑色素癌等不同類型小鼠腫瘤模型中的治療效果[6-8] ，其中有些實驗還嘗試了anti-CTLA-4抗體療法與細胞因子粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子 (GM-CSF)聯(lián)合用藥。這些小鼠的動物實驗為臨床轉化打下了科學基礎。但伴隨著這些發(fā)現(xiàn)的臨床轉化研究成了艾利森多年奮斗的目標。那時，很少有藥物公司對腫瘤抗原未知的情況下僅僅基于解除免疫檢查點的廣譜性療法有興趣。此外，抗體療法給實驗小鼠造成的嚴重自身免疫病副反應也讓大家對臨床治療望而卻步。通過堅持不懈的努力，艾利森最終說服了當時一位來自小型生物技術公司Medarex的Alan Korman與他合作，于1999年制備出臨床實驗所需的人源 anti-CTLA-4單克隆抗體 MDX-010，后來被重命名為Ipilimumab[9] 。 Medarex后來被跨國制藥企業(yè)Bristol-Myers Squibb收購，相關臨床實驗繼續(xù)推進。突破性進展來自一項針對惡性轉移型黑色素癌的III期臨床實驗結果[10] ，并最終獲得FDA和 EMA于2011年批準人源CTLA-4單抗藥物(商品名 Yervoy，又名Ipilimumab)的上市銷售。

　　詹姆斯•艾利森實驗室起始的anti-CTLA-4這類抗體療法，由于釋放了人體免疫系統(tǒng)的負反饋剎車，會產生嚴重的自身免疫性炎癥等副作用。一波三折之際，日本京都大學本庶佑實驗室克隆了另外一個負調控蛋白PD-1(又稱CD279)編碼基因并鑒定其功能[11] 。本庶佑最初克隆并研究 PD-1的免疫功能，是通過減法雜交從小鼠瀕臨凋亡細胞中過表達的mRNA庫中篩選得到的，推測其功能可能涉及到細胞程序性死亡調控通路，所以命名為PD(Programmed Cell Death)，也完全沒有想到針對這個蛋白的功能阻斷性抗體，會在抗腫瘤免疫治療中大展異彩。通過近10年的持續(xù)努力，包括在不同遺傳背景下的敲除PD-1 基因的小鼠表型鑒定，特別是后期實驗發(fā)現(xiàn)這些小鼠具有與CTLA-4基因敲除類似表型，讓包括本庶佑在內的科學家們認識到，PD-1類似于 CTLA-4，也是通過負向調控免疫反應從而發(fā)揮其生理功能[12-13] (圖2)。

　　事實上，腫瘤細胞通過表達PD-1配體蛋白 PD-L1，與T細胞表面受體PD-1結合后，會抑制T細胞的免疫活性，而針對阻斷PD-1或其配體PD-L1的抗體可以解除這一抑制。這比針對 CTLA-4的阻斷劑具有更特異的抗腫瘤效果，甚至可以幫助治療腫瘤已經(jīng)擴散的患者，而這類轉移性腫瘤患者在這之前幾乎是無藥可以治愈的。最初克隆人源PD-1的配體PD-L1基因的是華人科學家陳列平[14] 。他當時給其命名為B7家族成員配體B7-H1，當時已發(fā)現(xiàn)其并非CD28或CTLA-4 的配體，遺憾的是尚不知其為PD-1的配體。

　　本 庶 佑 實 驗 室 與 哈 佛 大 學 的 G o r d o n Freeman、 Clive Wood合作致力于PD-1配體的發(fā)現(xiàn)，在2000年發(fā)表了PD-1配體的克隆與鑒定，并討論了某些表達PD-L1的腫瘤可能利用其功能特性來抑制機體的抗腫瘤免疫反應[15] 。

　　多種PD-1抗體療法從2014年起相繼問世，盡管其副作用也是有的，特別是有可能誘發(fā)炎性心肌炎等，但比CTLA-4抗體的副作用要相對溫和一些。 目前，已有幾種抗PD-1及其配體蛋白PD-L1的單克隆抗體，被批準用于治療黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌、膀胱癌、頭頸癌和霍奇金淋巴瘤等適用證。更多的抗體組合療法臨床實驗正在緊鑼密鼓進行中，新的臨床研究發(fā)現(xiàn) PD-1與CTLA4抗體聯(lián)用，以及PD-L1抗體結合化療聯(lián)用在高表達PD-L1的三陰性乳腺癌患者治療中產生更好的治療效果[16] 。有理由相信，隨著資源投入的增加，未來會有更多有效的腫瘤免疫療法問世，給廣大患者及其家庭帶來福音。先前在美國獲批的PD-1抗體，2018年也已獲批進入中國市場。目前，也有多家中國民營生物技術公司及藥廠研發(fā)的中國國產PD-1抗體已完成三期臨床并申請上市批文，相信獲批后進入國內醫(yī)藥市場，將會使我國更多腫瘤患者受益。

　　綜上所述，從19世紀末威廉醫(yī)生開創(chuàng)毒素療法，到差不多一個世紀后艾利森和本庶佑在推動免疫療法方面的突破性工作，其間每一步都伴有數(shù)不清的困惑和新產生的需要克服的難題。正是這些直面挑戰(zhàn)的努力凸顯了基礎原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的意義;哪怕最初并不被完全理解，通過一代代科學家們持續(xù)不懈的努力，逐漸給身患絕癥的廣大腫瘤患者帶來革命性的治愈力量，這就是科學的魅力。也因此，2018年諾貝爾獎授予給腫瘤治療帶來突破的免疫療法原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)，其意義重大，影響必將深遠。關于腫瘤方面的論文可參考：中西醫(yī)結合腫瘤治療研究

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