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“冷肿瘤”、“热肿瘤”

发布时间:2021-10-16 18:54:33 | 来源:【药物研发团队 2021年10月16日】
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肿瘤分类有很多方法,例如,按照良性、恶性程度可以分为1期、2期、3期、4期;按照是否转移可以分为原位肿瘤和转移性肿瘤 ;按照发生部位分为肺癌、直肠癌、肝癌等。而最近科学界又提出了一个新的基于免疫细胞的“热肿瘤”和“冷肿瘤”分类,所谓的“热”或“冷”是指免疫细胞的多或少,按照肿瘤中免疫细胞的多或少来将肿瘤分为“热肿瘤”或“冷肿瘤”。

免疫疗法已经成为癌症治疗的焦点,越来越多新的免疫治疗药物用于激活人体自身的免疫系统攻击肿瘤,例如,免疫检查点抑制剂(PD-1/PD-L1抑制剂)、癌症疫苗和CAR-T细胞等治疗方法已经取得了前所未有的成功,并延长了患者的生命。

然而,免疫疗法只能帮助少数患有特定癌症类型的患者,而在某些类型的癌症中,几乎没有响应。随着研究的不断深入,免疫治疗机制的神秘面纱被逐渐揭开,“热肿瘤”、“冷肿瘤”就是其中之一。

一、“热肿瘤”、“冷肿瘤”

肿瘤的“热”或“冷”,其实反映的是一个肿瘤里面包含免疫细胞的多或少。恶性肿瘤并不是一大团癌细胞无规则地聚集在一起,而是一个复杂的系统,里面不仅仅有癌变的细胞,还有很多共生的正常细胞,比如血管细胞、免疫细胞等,正常细胞和癌细胞之间相互作用、互相影响。在恶性肿瘤中,免疫细胞就是常见的、与癌细胞共生的正常细胞类型。如果癌细胞周围的免疫细胞多,那么这个肿瘤就是“热肿瘤”,反之则是“冷肿瘤”。科学家们之所以关心恶性肿瘤的“冷热”,就是针对免疫检验点抑制剂对“热肿瘤”有用,而对“冷肿瘤”基本无效开展的研究,也就是针对肿瘤的免疫原性开展的研究。

“热肿瘤”中癌细胞的周围聚集了许多免疫细胞,包括T细胞、巨噬细胞等,肿瘤的免疫原性较强,这些浸润性T细胞会受到肿瘤的抑制,从而无法发挥抗癌作用;“冷肿瘤”则相反,没有或者只有很少的免疫细胞,肿瘤的免疫原性较弱,这类肿瘤患者单独使用免疫治疗效果不佳,应当联合一些其他治疗来让肿瘤组织中聚集免疫细胞(也就是所谓的让“冷肿瘤”变成“热肿瘤”)的疗法。

由此可见,所谓的“热肿瘤”或“冷肿瘤”,其实是针对肿瘤免疫原性的强弱而言,“热肿瘤”的免疫原性较强,而“冷肿瘤”的免疫原性较弱。如果肿瘤细胞周围识别癌细胞的免疫细胞比较多,那么这个肿瘤就是“热肿瘤”,反之则是“冷肿瘤”。科学家们之所以关心肿瘤细胞的“冷热”,是因为这关系到患者使用免疫检查点抑制剂治疗后的效果。

“热肿瘤”患者使用免疫检查点抑制剂疗法,就会帮助已有的肿瘤特异性免疫细胞启动,起到杀伤并清除癌细胞的效果。而对于“冷肿瘤”,由于免疫细胞几乎不能识别肿瘤细胞,单纯靠免疫检查点抑制剂无法启动免疫系统,因此免疫疗法对这类肿瘤患者的治疗效果很差。

二、“热肿瘤”、“冷肿瘤”与免疫治疗

肿瘤的发生发展须避开免疫细胞的监控。一般有两种情况,第一种情况是肿瘤细胞伪装成正常细胞,使免疫细胞难以发现和甄别,从而躲避免疫细胞的监控,这类肿瘤的环境中几乎没有免疫细胞在显微镜下看,这类肿瘤就是“冷肿瘤”;第二种情况是肿瘤细胞没有伪装,免疫细胞已经识别并包围了这些肿瘤细胞,但肿瘤细胞在进化过程中启动了免疫抑制机制,阻止了免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤,这类肿瘤的环境中有很多免疫细胞,但这些免疫细胞已经被废了武功,不能发挥杀伤肿瘤细胞的作用,这类肿瘤就是“热肿瘤”。对“热肿瘤”患者使用免疫检验点抑制剂疗法,就会激发肿瘤环境中的免疫细胞重新启动监控机制,发挥杀伤并清除肿瘤细胞的作用。而对“冷肿瘤”,由于在这类肿瘤环境中几乎没有免疫细胞或仅有的少量免疫细胞也不能识别肿瘤细胞,因此,即使启动免疫系统也无法发挥作用,使用免疫疗法的效果很差。

免疫细胞中的T细胞能识别肿瘤细胞表面抗原的特性从而特异性性地杀死肿瘤细胞。癌症是内源性疾病,尽管与正常细胞相比,癌细胞存在许多变异,但在绝大多数情况下,癌细胞与正常细胞非常相似,使免疫细胞识别并杀伤癌细胞的难度很大。但是,如果癌细胞中有一些突变基因复制出了突变蛋白,而且复制的突变蛋白片段被呈现到了细胞表面,免疫细胞就能识别并杀伤癌细胞。这个呈现过程由“抗原呈现细胞”完成,癌细胞本身和它周围别的细胞都可以呈现癌细胞的突变蛋白片段。

然而,实际情况是绝大多数的癌细胞中突变的基因都不会复制成突变蛋白,而且即使复制的突变蛋白也绝大多数都不会被呈现到细胞表面,因此免疫细胞识别癌细胞基本靠碰运气。一项研究表明,一个癌细胞平均要有 100多个突变,才会复制出一个能被免疫细胞识别的具有表面特征的突变蛋白。这就使得癌细胞能否被识别成了概率问题,癌症细胞的突变数量越多,被免疫细胞识别并杀伤的机会就越大。这也就解释了为什么免疫疗法对有吸烟史的肺癌患者的效果更好,而对无吸烟史的肺癌患者效果较差的原因。因为有吸烟史的肺癌患者的癌细胞平均突变超过了200个,有些还高达1000多个,所以有吸烟史的肺癌患者体内的免疫细胞很可能已经能够识别并包围了癌细胞,只是平时被抑制住了。于是也可以推论有吸烟史的肺癌患者中有很大一部分都是“热肿瘤” ,而这些患者很可能是目前免疫疗法的最大受益者。相反,儿童或者无吸烟史的肺癌患者,肿瘤细胞中突变基因的数量较少,很多都是“冷肿瘤” ,因此目前的免疫疗法可能对这些患者的效果有限,他们更适合用靶向药物治疗。

尽管免疫疗法对“热肿瘤”的效果较好,对“冷肿瘤”的效果不佳,但肿瘤的“冷热”并不是决定免疫疗法效果的唯一因素。因为现有的免疫疗法也不是对100% 的“热肿瘤”都有很好的效果,原因不明,人们对肿瘤生物学特征的认识还有待进一步深入研究,

人类与癌症的斗争还有很漫长的路要走。

三、“热肿瘤”有哪些

“热肿瘤”是指浸润了大量T细胞的肿瘤,它们是免疫检查点抑制剂疗法和免疫组合疗法尝试的热点。耗尽或功能失常的肿瘤浸润淋巴细胞通常表达一系列免疫抑制受体,包括CTLA4和PD-1等。

研究认为目前只有八种癌症是“热”的,而且即使是这些“热肿瘤”患者,他们中也只有少数能从免疫疗法中获益。通常认为炎性的癌症包括膀胱癌、头颈部肿瘤、肾癌、肝癌、黑色素瘤和非小细胞肺癌,以及具有高度微卫星不稳定性(MSI)遗传特征的各种类型的肿瘤是“热肿瘤”。其他肿瘤,如卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤等多数被认为是“冷肿瘤”。其中最“冷”的肿瘤是胶质母细胞瘤。

四、如何把肿瘤变“热”

免疫检查点抑制剂(CPIs)为恶性肿瘤的治疗提供了一种新的方法。这些免疫治疗药物会阻断一种叫做检查点的蛋白质,这种蛋白质能阻止人体自身的T细胞发现并杀死癌细胞。

但是,适合这种免疫法疗的肿瘤必须是"热的"—发炎的,而免疫疗法对“冷肿瘤”的疗效较差

包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌胰腺癌等。因此,科学家们正在努力寻找使肿瘤变“热”的方法。

想要“唤醒”“冷肿瘤”,最重要的就是让其“变热”,也就是让肿瘤细胞表面有足够的抗原,才能有效激活免疫系统。科学家们想出了很多办法希望能将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”, 如放疗、化疗、靶向疗法、基于DNA修复的疗法、CAR-T疗法、溶瘤病毒、肿瘤疫苗、T细胞免疫调节因子等。其中,放化疗与癌症疫苗是比较有希望能够将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”的治疗方式。

放化疗

多个研究表明,放化疗后,肿瘤会产生更多的突变以及肿瘤新抗原,该发现可以解释此前免疫治疗在多种实体瘤中的二线/三线治疗中的效果较好,即多线治疗后,可能会有部分“冷肿瘤”转化为了“热肿瘤”。但更重要的是提升免疫细胞对肿瘤抗原的识别能力,而癌症疫苗就是实现这一目标的最佳途径。

(二)癌症疫苗

德国海德堡大学附属医院的研究人员用从预制抗原库中提取的癌症疫苗和根据患者癌症相关突变定制的个性化疫苗对新诊断的胶质母细胞瘤患者进行了治疗,结果显示15名患者的无进展生存期(PFS)达到了14.2个月,患者最长生存期甚至超过了38.9个月。研究人员发现,癌症疫苗可激活循环中的T细胞,让其进入大脑,实现最大程度地杀灭胶质母细胞瘤。

同时,美国波士顿达纳-法伯癌症研究所的研究人员用个性化的新抗原靶向疫苗治疗III到V级的胶质母细胞瘤患者,没使用过地塞米松的患者PFS也达到了16.8个月,这就意味着癌症疫苗在“冷肿瘤”的治疗中取得了重要成就。

虽然两项研究成果令人振奋,但最终大多数参与治疗的患者皆死于癌症。究其缘由或是因为体内被唤醒的免疫细胞已被耗尽,才会导致癌症再次复发。因此,联合疗法将是未来癌症疗法的关键,肿瘤越“冷”,越需要结合多种疗法才能取得显著疗效。不管使用哪种免疫治疗策略,最终,将疗效最大化都需要将不同的免疫疗法进行组合。

(三)用胶原蛋白指导IL-12和免疫治疗

IL-12是一种调节T细胞反应的细胞因子,可以把“冷肿瘤”变成“热肿瘤”。但是,这种蛋白质的效力非常强大,当它被用于人体时,可能会导致全系统的毒性反应,甚至导致死亡。长期以来,科学家们一直在寻找直接向肿瘤注入IL-12而不会对身体其他部位产生毒副作用的方法。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员利用一种独特的免疫治疗传递系统朝解决这一问题迈出了一步。该系统通过寻找并结合肿瘤的胶原蛋白来发现肿瘤(而不是通过炎症来发现肿瘤),然后使用白细胞介素12 (IL-12)的蛋白质来刺激肿瘤并激活免疫系统,从而激活免疫治疗。在小鼠模型上的实验结果显示,几种类型的黑色素瘤和三阴性乳腺癌肿瘤在采用这种方法治疗后肿瘤缩小,甚至完全消失,生存期显著延长。下一步,研究人员计划继续研究该疗法的毒理学,并继续从身体的其他部分掩盖IL-12。他们最终希望将该疗法应用于临床试验。科学家们表示,一旦有办法使“冷”的肿瘤变“热”,癌症治疗的可能性将是无限的。

(四)溶瘤病毒

溶瘤病毒(OV)疗法是一种独特的治疗恶性肿瘤的方式,它利用改造设计的腺病毒选择性感染、复制并杀死肿瘤细胞,并可与放疗、化疗、免疫治疗等多种疗法相联合,起到协同增效的作用。其中,溶瘤病毒联合免疫检查点抑制剂的新疗法,代表了用于增强患者和某些肿瘤类型对免疫检查点抑制剂响应的一种新的治疗途径。

溶瘤病毒能提升检查点抑制剂的原因在于溶瘤病毒具有将“冷肿瘤”变成“热肿瘤”的能力。相关的研究逐步证明溶瘤病毒将“冷肿瘤”变成“热肿瘤”的作用机制是溶瘤病毒能使T细胞对肿瘤抗原产生反应,且能防止肿瘤复发。而且溶瘤病毒与免疫检查点抑制剂的联合使用,还能进一步增强治疗的效果。一些临床前试验也证明了溶瘤病毒与免疫检查点抑制剂联用的潜力。

2017年细胞杂志年度十佳论文之一的免疫疗法论文,评估了PD-1抗体与溶瘤病毒联用使黑色素瘤患者的应答率显著提升 。2018年科学杂志发布了一项在动物中进行的免疫检查点抑制剂和溶瘤病毒联合治疗的研究,结果显示该疗法能防止大多数动物肿瘤的复发,可作为一种三阴性乳腺癌新辅助治疗的选择。

这两项研究展示出了溶瘤病毒和免疫检查点抑制剂联合用药的作用。通过使用溶瘤病毒,大大增加了对免疫检查点抑制剂敏感的肿瘤类型和数量。

2020年6月,由天津医科大学第二医院肿瘤科王海涛教授牵头的一项“多中心、前瞻性、病例登记研究—溶瘤腺病毒注射液联合程序性死亡受体(PD-1)抑制剂治疗晚期实体瘤的效果观察”真实世界研究项目正式启动,该研究针对经标准治疗失败后的晚期恶性肿瘤患者,通过监测接受PD-1抑制剂的治疗情况,分析并讨论使用溶瘤病毒类药物的有效性和安全性。

该项目的目标人群涵盖多种实体晚期恶性肿瘤,包括但不限于头颈鳞癌、小细胞肺癌、前列腺癌、膀胱癌、晚期胃癌等经标准治疗失败后或缺乏有效治疗方法的患者。该研究计划进一步发现在真实环境下,溶瘤腺病毒对多种恶性肿瘤的疗效和高反应人群。该研究拟在全国纳入275例患者,通过电子数据采集系统收集各中心的患者数据。项目采取“1 家主中心+6家分中心”的模式,其中主中心为天津医科大学第二医院,6 家分中心包括青岛市市立医院、中国医科大学附属第一医院、中山市人民医院和上海市闵行区中心医院等。

五、RET基因变异肿瘤的特点

与其他致基因一样, RET基因变异可介导“持续增殖信号”,促进肿瘤细胞的增殖分裂,此外,其还可通过逃避生长抑制因子、抵抗细胞死亡、实现复制永生、诱导血管生成和激活侵袭、转移促进肿瘤的发生发展。早期研究显示,RET驱动的肿瘤,包括甲状腺髓样癌(MTC)和非小细胞肺癌(NSCLC),肿瘤突变负荷(TB)较低,多表现为PD-L1低表达。肿瘤微环境的改变与家族性RET突变MTC/MEN2和相应的癌蛋白相关。因此,RET变异驱动的肿瘤在生物学特性上多被认为是“冷肿瘤”。

(一)RET抑制剂的获得性耐药机制

耐药问题一直是临床开展肥向治疗关注的重点问题之一,尽管选择性RET抑制剂对大多数RET突变和门卫突变RET VB04M有效,但已有研究显示,溶剂前沿突变RET G810对RET抑制剂耐药,不过该突变的发生率较低。大多数RET抑制剂耐药为非RET依赖性耐药,如获得性MET或KRAS扩增、NTRK3融合等。对于共突变患者,研究提示双靶向联合治疗在RET抑制剂获得性耐药患者中的有效性,这也成为了未来临床研究的探索方向之一。

(二)免疫治疗RET变异肿瘤的疗效

关于免疫治疗RET变异肿瘤的疗效多为回顾性研究,由于RET变异肿瘤多为低突变负荷,PD-L1低表达,因此免疫检查点抑制剂如帕博利珠单抗、纳武利尤单抗、阿替利珠单抗、度伐利尤单抗或是纳武利尤单抗联合易普利姆玛单抗治疗RET变异肿瘤均没有显著疗效,同时研究发现,患者的PD-L1表达、肿瘤突变负荷(TMB)和无进展生存期(PFS)之间没有相关性。因此,基于目前的研究结果,不推荐RET变异肿瘤患者使用免疫检查点抑制剂治疗。

(三)RET变异肿瘤的共突变

通过对美国癌症研究协会(AACR)项目数据库的患者肿瘤标本进行的分析,结果在96324例肿瘤样本中发现了2706例(2.81%)RET变异,患者的中位年龄为61岁,其中52579例(54.6%)来自女性,43635例(45.3%)来自男性,110例(0.1%)未知。原发肿瘤56382例(58.5%),未知转移灶24204例(25.1%),远处转移灶4798例(5.0%),淋巴结转移灶1379例(1.4),局部复发1279例(1.3%),未知8282例(8.6%)。

21种肿瘤组织中发现了223个RET融合(0. 23%)1689个RET突变(1.75%)794个RET扩增(0.82%)。扩增最常见于乳腺癌(n=143)NSCLC(n=104)和

子宫内膜癌(n=84)。错义突变1541个(1.6%),截断突变78个(0.08%),移码突变70个(0.07%)RET错义突变在NSCLC(n=355)、结直肠癌(n=292)、黑色素瘤(n=236)和甲状腺癌(n=127)中最常见。

54.3%的RET融合发生在NSCLC(n=121),其次是乳头状甲状腺癌(PTC)(n=53,22.8%)。乳腺癌(8例)、结直肠癌(7例)、食管癌(6例)和原发不明癌(5例)中也有RET融合。

121例RET融合的NSCLC肿瘤中可见明显的共突变,包括KRAS(n2,adj.P=1.38E-09)SETD2(n=22,adj. P=4.603E-09)PVRI.4(n=3,adj.P=0.000169)EZH1(n=3,adj.P=0.00772)RRAGC (n=2,adj.P=0.00772)突变。RET融合与TP53突变(n=45,adj.P=0.0634)BC12L12突交变(n=1,adj.P=0.0638)EGFR突(n=13,P=0.0893)密切相关。

(四)RET变异导致的其他靶向治疗耐药机制

获得性RET融合被认为是奥希替尼靶向治疗的耐药机制之一。已有临床前和临床研究发现,同时靶向EGFR和RET,即奥希替尼和普拉替尼联合治疗可克服这一耐药,其有望成为此类患者安全有效的治疗策略。同样的,也有研究发现RET M918T突变和CCDC6-RET融合是KRAS G12 C抑制剂的获得性耐药机制,可进一步探索使RET基因变异驱动的肿瘤变“热”的技术以及RET等多靶点抑制剂与免疫疗法联合治疗癌症的方法,使癌症真正成为可控、可治的慢性疾病。

由南昌弘益药业有限公司自主研发、具有自主知识产权的LMV-12(HE003)主要作用于c-Met、VEGFR、RET、PDGFR等多个肿瘤发生、发展的关键靶点,目前正在进行I期临床试验。

 

文献资料

1、Ribas A, et al. Cell. 2017 Sep 7;170(6)1109~1119.e10.2.Bourgeois-Daigneault MC,et al. Sci Transl Med. 2018 Jan 3;10(422).

2、Turning cold tumors hot: Drug delivery system makes immunotherapy more effective Mansurov, A., Ishihara, J., Hosseinchi, P. et al. Collagen-binding IL-12 enhances tumour inflammation and drives the complete remission of established immunologically cold mouse tumours. Nat Biomed Eng (2020). https://doi.org/10.1038/s41551-020-0549-2

 

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