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急性髓系白血病的免疫治疗:有多少成果可以转化临床?

临床医学

1970-01-01      

1970 0
来源:医脉通血液科

急性髓系白血病(AML)是一种高度异质性的恶性血液病,化疗诱导缓解后复发率较高。近年来,免疫治疗在AML中取得了一定的疗效,具有较好的应用前景。本文对免疫治疗在AML中相关研究成果的临床转化情况进行介绍。

异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)

Allo-HSCT是治愈AML等血液系统恶性肿瘤的有效免疫治疗策略,但移植物抗宿主病(GVHD)和移植后肿瘤复发影响其疗效。如何有效控制GVHD的同时充分发挥移植物抗白血病(GVL)效应,改善allo-HSCT受者的生存情况,是目前研究的热点与难点。

 1  供者淋巴细胞输注(DLI)

DLI属于过继性细胞免疫治疗,其作用是清除供者体内残留的白血病细胞,已被广泛应用于防治allo-HSCT后白血病复发。DLI对于慢性粒细胞白血病(CML)慢性期复发患者疗效最好,持续完全缓解(CR)率可达60%~80%,AML复发患者疗效仅为20%~40%。除疾病种类和疾病不同阶段外,移植后复发时间、是否去T细胞移植及移植后是否发生GVHD也与DLI疗效有关。

对于具有高复发风险的AML患者,国内外研究均推荐预防性DLI。Huang等以粒细胞集落刺激因子(G-CSF)动员的外周血干细胞采集物输注替代传统DLI,并在改良DLI后应用2~4周免疫抑制剂,发现此策略可明显降低急性GVHD发生率,且不影响GVL效应。随后发现基于微小残留病(MRD)进行改良DLI可降低标危AML移植后复发率且改善患者预后。

 2  自然杀伤(NK)细胞

NK细胞的杀伤功能取决于表面抑制性受体(KIR)与活化型受体(KAR)所传递的信号。在allo-HSCT领域,当受体靶细胞不表达特异性的抑制性KIR配体时,会引起供体NK细胞的同种异体反应。动物实验和临床研究也显示NK细胞同种异体反应可有效介导移植物植入、GVL和GVHD效应。

国外有研究提出在体外去除T细胞的单倍型相合移植模式中,KIR配体不合导致的NK细胞同种反应性的存在有助于降低移植复发率,改善生存,而国内黄晓军教授团队发现KIR配体不合在非体外去除T细胞单倍体相合移植模式下会增加白血病复发。

过继性免疫治疗

过继性T细胞免疫治疗是目前肿瘤免疫疗法中最具有发展潜力的方法之一,目前对T细胞进行遗传学修饰主要有两种策略:一种是通过T细胞抗原受体(TCR)修饰T细胞,另一种是通过嵌合抗原受体(CAR)修饰T细胞。

 1  TCR修饰的T细胞治疗

白血病患者体内存在着不同程度的T细胞免疫缺陷,TCR亚家族表达缺失十分常见。由于不同亚家族T细胞执行不同的功能,白血病患者体内出现的TCR亚家族限制性表达使其缺乏了某些应变能力。AML患者的TCR Vβ谱系存在明显的限制性表达,主要存在Vβ2、Vβ5、Vβ12、Vβ15和Vβ29亚家族的优势利用,且TCR Vβ亚家族限制性表达的程度与临床免疫缺陷状况及病情恶化相一致。

AML患者外周血γδ T细胞的TCR亚家族谱系(TRDV)也存在限制性利用,TRDV4和TRDV8亚家族出现克隆性增殖,可作为评价患者疗效的参考指标。由于T细胞免疫功能缺陷与白血病发生、发展密切相关,通过提高患者特异T细胞免疫来促进其抗白血病作用,可能是新的靶向治疗策略。

TCR修饰的T细胞治疗是指通过TCR基因转导技术,将可识别肿瘤多肽和主要组织相容性复合体(MHC)I类分子复合体的特异性TCR基因转入T细胞,使T细胞表达肿瘤或病原体特异TCR,通过增加特异性T细胞数量而增强抗原特异免疫。已有报道应用TCR转导技术成功获得抗黑色素瘤或抗EB病毒(EBV)阳性肿瘤的特异性T细胞,虽然在AML治疗方面鲜见相关报道,但其具有较好的潜在转化应用前景。

由于TCR修饰多使用αβT细胞,其发挥杀伤作用受到MHC分子的限制,影响了效应细胞的应用范围。相对于αβT细胞,γδT细胞为非MHC限制,无需抗原处理和呈递识别,可对αβT细胞不能识别的抗原产生应答,在功能上与后者实现互补,且能以更广泛、快速和直接的方式对体内应激事件作出反应,可同时发挥细胞毒和分泌细胞因子双重作用。将TCR αβ基因修饰γδT细胞,能减少外源TCR α链和β链与内源TCR αβ链的误配,能提高细胞的靶向性、持久性、抗肿瘤活性及安全性和有效性。

 2  嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)治疗

CAR-T是通过基因修饰的手段,使能特异性识别靶抗原单克隆抗体的单链可变区(scFv)表达在T细胞表面,同时scFv通过跨膜区与人工设计的T细胞内活化增殖信号域相耦联,产生一种能编码单链抗体-共刺激分子-免疫受体酪氨酸活化基序的嵌合分子的特殊T细胞。2010年美国国家癌症中心Kochenderfer等首次报道了使用抗CD19的第二代CAR-T细胞成功治疗1例复发难治滤泡性淋巴瘤病例,此后CAR-T迅速成为热门研究方向。

2011年美国宾夕法利亚大学的研究团队首先报告采用抗CD19的CAR-T治疗1例难治性慢性淋巴细胞白血病获得完全分子学缓解,这也是首次采用免疫细胞治疗晚期白血病获得成功。由于CD19是大部分B细胞肿瘤稳定表达的抗原,且攻击CD19导致的B细胞功能降低可以通过输注免疫球蛋白来弥补。因此,CD19 CAR-T是迄今为止报道使用最多、疗效最好、不良反应最少的CAR-T,其治疗难治复发急性B淋巴细胞白血病的CR率可接近90%。2017年美国食品药品监督管理局(FDA)正式批准了CAR-T的临床应用。

由于CAR-T要求选择的靶点特异性高,而AML中尚未发现非常特异的合适靶点,因此CAR-T治疗AML的研究报道并不多。目前,针对AML的CAR-T治疗研究主要集中在CD33、CD123、Lewis Y(LeY)、NKG2D配体、CD44v6和叶酸受体β(FRβ)这6类抗原。CD33是唾液酸结合的免疫球蛋白样凝集素,属于髓系分化抗原,85%~98%的AML细胞表达CD33分子。

细胞实验和小鼠模型中已证实抗CD33 CAR-T细胞具有杀伤AML细胞的作用,有待临床试验进一步揭示其抗AML疗效。CD123是白细胞介素3(IL-3)受体α链,其在约95% AML细胞表面高表达。体内外试验已证实抗CD123 CAR-T细胞可有效杀伤原代AML细胞且具有清髓作用,抗CD123 CAR-T细胞可能可以用于HSCT的预处理方案。目前,美国FDA已批准开展抗CD123 CAR-T细胞用于治疗难治复发且预期进行allo-HSCT的AML患者的Ⅰ期临床试验。

LeY是双岩藻糖基化寡糖,高表达于多种上皮来源肿瘤细胞,约46% AML细胞表达LeY,正常组织几乎不表达。Ritchie等对4例AML患者进行了抗LeY CAR-T治疗的Ⅰ期临床试验,结果显示1例获完全细胞遗传学缓解,3例获得部分缓解后复发(最长持续缓解23个月),所有患者对抗LeY CAR-T细胞耐受性良好。NKG2D配体位于大多数实体肿瘤和AML、CML等血液肿瘤细胞表面。

目前抗NKG2D配体的CAR-T治疗AML、多发性骨髓瘤和骨髓增生异常综合征(MDS)患者的Ⅰ期临床试验正在进行。此外,体外和动物实验均证实抗CD44v6 CAR-T细胞和抗FRβ CAR-T细胞对AML细胞系和原代AML细胞均有显著的杀伤作用,提示CD44v6和FRβ是有前景的治疗AML的CAR靶点。

单克隆抗体治疗

白血病细胞表面的特异性抗原表达是免疫治疗的理想靶点,因此特异性的单克隆抗体治疗是白血病免疫治疗的重要策略之一。目前可用于治疗AML的潜在抗原包括CD33、CD123和CD47等。近年来免疫检查点单克隆抗体成为研究热点,包括程序性死亡受体1(PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA-4)单克隆抗体等。

 1  抗CD33单克隆抗体

吉妥珠单抗(GO)是人源化抗CD33单克隆抗体与卡奇霉素耦联物。2000年5月,GO被美国FDA正式批准作为单药治疗年龄>60岁、首次复发且不能接受其他化疗的老年AML患者,随后发现GO临床获益甚微,且可导致严重不良反应。2010年GO撤出市场。随后,欧洲临床试验发现低剂量GO与常规化疗联合治疗的患者耐受性良好,且可改善细胞遗传学预后良好及中等AML患者的无病生存(DFS)率。

最近发现遗传学预后良好患者是GO的最适应人群,预后中等患者获益较少,而预后不良患者无法通过GO获益。由于不良反应和耐药性相关的局限性,研究人员已开发出一种新型的抗CD33抗体(SGN-CD33A)结合卡奇霉素,目前正在进行Ⅰ期临床试验。

 2  免疫检查点单克隆抗体

肿瘤可通过抑制性共刺激信号通路发生免疫逃逸,该通路主要包括CTLA-4、PD-1及其配体(PD-L1)等免疫检查点分子,减弱抑制性通路可提高对肿瘤的免疫杀伤作用。

PD-1是免疫球蛋白超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白,主要表达在活化的T细胞、B细胞、髓细胞和胸腺细胞中。PD-1有2个配体,即PD-L1和PD-L2。PD-L1即B7-H1,属于B7家族免疫球蛋白,与PD-1结合后可抑制T细胞的活化和增殖,诱导T细胞凋亡。PD-L1在白血病T细胞免疫中起重要作用,几乎在所有的白血病细胞株中均可检测到PD-L1。在AML中,白血病细胞PD-L1过表达可逃避免疫识别,阻碍特异性杀伤性T细胞(CTL)对其的杀伤作用,PD-L1阴性可作为AML患者独立的预后指标。

在小鼠AML模型中发现,疾病进展会导致调节性T细胞(Treg)数量升高,同时CTL的PD-1表达上调,活性降低。Treg对CTL细胞的抑制效应取决于T细胞和Treg上PD-1的表达及抗原提呈细胞上PD-L1的表达,PD-1/PD-L1信号途径和Treg共同抑制CTL对进展期AML白血病细胞的杀伤作用。PD-1基因敲除小鼠的抗肿瘤反应增强,存活期长于野生型小鼠。抗PD-L1单克隆抗体可促进CTL的增殖和增强其功能,减少肿瘤负荷,延长AML小鼠的存活期。PD-L1可通过干扰素-γ(IFN-γ)和TLR配体途径保护肿瘤细胞逃避CTL杀伤,此作用可以被丝裂原细胞外激酶抑制剂阻滞。目前,评估联合使用抗PD-1单克隆抗体和树突细胞(DC)疫苗治疗AML有效性的临床试验也正在进行中。

CTLA-4属于CD28家族成员,表达于活化的T细胞,其可和CD28竞争性地与B7结合。其主要通过两种机制抑制T细胞活化,一是T细胞活化时CTLA-4表达增加,与其受体CD80和CD86相互作用可抑制T细胞活化;二是CTLA-4构成性表达于Treg,在免疫抑制中发挥关键作用。Treg以依赖CTLA-4的方式下调DC中CD80和CD86表达,使得DC不能启动免疫反应。

抗CTLA-4单克隆抗体ipilimumab被批准用于转移性恶性黑色素瘤,能改善25%患者的总生存,成为黑色素瘤治疗领域重大突破。目前已开展ipilimumab治疗AML的临床试验,结果令人期待。含T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白(TIGIT)分子是新发现的一种具有免疫抑制作用的协同刺激分子,主要表达于T细胞和NK细胞。在小鼠模型中发现阻断TIGIT可控制肿瘤生长。Kong等发现TIGIT可导致功能性T细胞损伤,且与AML患者预后不良相关;阻断TIGIT可恢复T细胞功能和抗肿瘤免疫能力,提示抗TIGIT单克隆抗体可能成为白血病治疗的新靶点。

 3  新型双特异性单克隆抗体(BITE)

BITE是一种以T细胞作为效应细胞的双特异性单链抗体,其具有两个抗原结合臂,可以同时和T细胞及靶细胞结合,并激活CTL杀伤白血病细胞。Hoffman和Gore研究发现新型双特异性T细胞单链抗体CDl9/CD3 BiTE(blinatumomab)对急性淋巴细胞白血病有效。Aigner等也在动物模型中证实CD33/CD3 BiTE(AMG330)能刺激和扩增患者来源T细胞靶向杀伤AML细胞。

 4  其他抗体

靶向NK细胞表面的KIR抗体可用于初次缓解的老年AML患者,Ⅰ期临床试验显示IPH2101抗体能阻滞抑制性KIR,具有抗AML的潜在应用前景。关于评价IPH2101抗体维持缓解能力的Ⅱ期临床试验也正在进行。趋化因子受体CXCR4在约50%的AML原始细胞中表达,可与骨髓基质细胞产生的CXCL12相结合,靶向CXCR4的抗体可有效抑制CXCR4依赖的细胞毒性作用,CXCR4抗体治疗AML的Ⅰ期临床研究也已启动。CD200是免疫抑制性糖蛋白,与其受体相互作用可转导抑制性信号。AML细胞过表达CD200与高复发风险相关,且CD200+ AML细胞可抑制NK细胞功能,并可被CD200抗体所阻滞。

CD47是人抑制性受体信号调节蛋白(SIRP)的胞外配体,通过与SIRP结合可产生抑制性信号,下调巨噬细胞的吞噬活性,进而对固有免疫系统产生抑制作用。AML的白血病干细胞中CD47的表达水平明显高于正常造血干/祖细胞,且抗CD47单克隆抗体可特异性清除白血病干细胞。靶向白血病干细胞的单克隆抗体多数仅进行了AML细胞和SCID小鼠AML移植瘤模型的实验研究,目前仅关于抗CD123单克隆抗体的一项多中心Ⅰ期临床试验正在进行。

疫苗治疗

肿瘤疫苗通过将肿瘤抗原以多种形式导入患者体内,激活患者自身的免疫系统,诱导机体细胞免疫和体液免疫应答,从而达到控制或清除肿瘤的目的。现已上市和正在开发中的肿瘤疫苗大致可分为4类:全细胞疫苗、肿瘤多肽疫苗、基因工程疫苗和抗体肿瘤疫苗。

近年来,白血病多肽疫苗发展迅速,如肾母细胞瘤1(WT1)、蛋白酶3(PR3)和蛋白酶1(PR1)等,其可诱导机体产生特异性免疫应答,而不引起自身免疫反应或免疫抑制。但多肽疫苗存在免疫原性较差、易被机体代谢消化以及诱导免疫耐受等缺点。在多肽疫苗的研究中寻找理想的佐剂以增强疫苗的免疫原性具有重要意义。WT1抗原在正常细胞和组织中低表达,在AML中呈过度表达状态,2009年被美国国家癌症研究所评估为最佳恶性肿瘤抗原。

Maslak等报道10例CR的AML患者接受WT1疫苗接种,7例观察到WT1特异性T细胞反应,3例出现WT1-四聚体阳性CD8+ T细胞比例升高。galinpepimut-S是瑞士Sellas生物制药公司开发的一个靶向WT1的新型四价疫苗,目前已进入AML治疗的Ⅰ、Ⅱ期临床试验,结果显示试验组患者的2年生存率达79%(相同人群的历史生存率一般在30%~45%),生存期大大延长。美国FDA于2016年6月授予galinpepimut-S治疗AML的快速通道评审资格。

DC是目前发现唯一能够激活未致敏初始型T细胞的专职抗原呈递细胞(APC),能够诱导特异性CTL的生成。目前DC疫苗已进行Ⅰ、Ⅱ期临床试验。Rosenblatt等用自体白血病细胞与DC融合的疫苗治疗17例CR的AML患者,中位观察时间为57个月,12例持续CR。Van Tendeloo等以10例AML患者的WT1基因为抗原制备DC疫苗,接种治疗后5例患者达CR且WT1基因表达完全消失。

外泌体是一种含有生物活性成分及信号分子的细胞外纳米级囊泡,能被体内多种细胞释放,包括肿瘤细胞。白血病细胞源外泌体可发挥免疫抑制作用,帮助肿瘤细胞免疫逃逸。AML患者血清含有较高水平的外泌体,并可通过膜相关转化生长因子-β1(TGF-β1)降低NK细胞杀伤白血病的能力。外泌体和TGF-β1水平可能与AML患者化疗反应相关。外泌体可作为天然肿瘤抗原被APC识别来诱导抗肿瘤效应。目前外泌体在白血病治疗中的应用前景主要基于其在DC中的作用。研究发现负载白血病源外泌体的DC与仅有DC或DC-白血病细胞溶解产物相比,前者可使T细胞具有更强的杀伤白血病细胞的能力,且DC释放的外泌体具有诱导免疫反应的功能。

结论与展望

AML是一种高度异质性的疾病,任何单一的治疗方式都不可能普遍有效。虽然allo-HSCT、过继性免疫治疗、单克隆抗体和疫苗治疗可使相当一部分AML患者获得长期生存,但仍不能满足所有患者的治疗需要。AML的免疫治疗有相当大的发展潜力,期待各种免疫治疗手段能在充分发挥自身优势、减少不良反应的同时,与常规治疗有效结合,更好地改善AML的疗效。

参考文献

宣丽, 吴秀丽. 急性髓系白血病的免疫治疗:有多少成果可以转化临床? [J]. 白血病·淋巴瘤,2017,26( 11 ): 649-654

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