十五年前，Renier Brentjens剛剛結束假期，匆忙回到自己位于紐約的紀念斯隆凱特琳癌癥中心的實驗室。一個月以前，他通過基因工程改造了一些免疫細胞，對實驗鼠進行治療，希望可以達到抑制癌癥的效果。當他回到實驗室時，他發現所有的實驗鼠都還活著。
Brentjens感到很驚訝，他告訴自己，“這東西也許真的有作用”。事實的確如此。2013年，他和他的同事刊發了一篇文章，報道他們用這種細胞療法對五名急性B淋巴細胞白血病患者采取了治療，五名患者的癥狀均得到了全面緩解，雖然其中有一名在之后有所復發。Brentjens說，那次成功讓免疫細胞的改造進入“大爆發”階段。
免疫療法背后的思路，就是通過誘導生物體內通常攻擊病原體的免疫系統，使其轉而進攻癌細胞。這個領域在近些年呈現爆炸式的發展，其中的幾種藥物已經得到批準，近1500種癌癥免疫療法臨床試驗被登記在美國國立衛生研究院（NIH）的臨床試驗檔案中（ClinicalTrials.gov）。
有兩類免疫療法目前廣受關注，一種采用免疫檢查點抑制劑，另一種則采用修飾過的“嵌合抗原受體（CAR）T細胞”。前者使抗癌免疫細胞大量增殖；而后者，也就是Brentjens所使用的方法，采用基因工程技術改造免疫細胞，然后讓它們回去攻擊癌細胞。
但這只是廣義免疫療法諸多思路中的兩種思路，免疫療法也包括疫苗等方法。科學家們使用了多種技術手段來研發這些療法，譬如抗體、基因編輯和病毒基因轉移等。不幸的是，這些方案并不適用于所有癌癥類型，而且有的方法會引起嚴重的副作用，甚至會導致死亡。這意味著，要改進這些方法并消除其潛在隱患，科學家們仍然有大量的工作要做。
攻克所有癌癥的答案？
盡管在使用“治愈”這個詞時應該保持謹慎，但確實有的接受過早期臨床試驗的病人在10年后仍然健在，而且他們體內顯然是幾乎或完全沒有癌細胞的，位于加州雷德伍德城的百時美施貴寶公司免疫—腫瘤研發部門副總裁Alan Korman表示，他一直參與市面上兩種免疫檢查點抑制劑的研發：納武單抗(nivolumab)和易普利姆瑪（ipilimumab）。
的確，癌癥免疫治療并不算新想法。早在19世紀末，外科醫生William Coley發現，在患者體內有意引入細菌感染，有時就可以神奇地消滅惡性腫瘤。雖然在那時他并不理解這是怎樣發生的，不過現在人們普遍認為，當時Coley所使用的細菌或者其產物激活了患者體內的免疫系統。只是因為當時應用更方便、效果也更穩定的放射療法迅速得到推廣，Coley的毒素療法就被丟到一邊了。
另一項暗示免疫療法潛力的早期證據來自于20世紀末，當時有臨床試驗表明，用免疫細胞調控因子白介素-2（IL-2）來治療黑色素瘤，可讓許多患者的存活時間長達五年以上。
繞過免疫檢查點
在很多癌癥患者的體內，其實已經存在可以識別并攻擊腫瘤的免疫細胞。只不過腫瘤能夠分泌出激活生物“免疫檢查點”的化合物扼殺那些保護性細胞，從而捍衛腫瘤自身。
而現在已經研發出可以繞過這些免疫檢查點的藥物。第一種通過測試的此類藥物是易普利姆瑪，它是一種針對抑制性受體CTLA4的抗體。易普利姆瑪能結合免疫T細胞的表面，抑制CTLA4的活性，令T細胞可以攻擊腫瘤。在這種藥物成功后不久，科學家們又使用抗體阻遏免疫細胞上表達的PD-1，或者其對應的抑制基因PD-L1（存在于腫瘤和一些免疫細胞上），都相繼取得了喜人的效果。如今有四種這樣的免疫檢查點抑制型抗體藥已經上市：抗PD-1的納武單抗（Opdivo）和帕母單抗（Keytruda），針對PD-L1的阿特珠單抗（Tecentriq）和阻遏CTLA4的易普利姆瑪（Yervoy）。研究人員也在積極研發靶向其他潛在免疫檢查點的藥物。
檢查點抑制劑的誕生已經改變了癌癥的治療方案，位于賓夕法尼亞州北威爾士的默克研究實驗室免疫—腫瘤轉化醫學的執行主管、腫瘤科臨床研究帶頭人David Kaufman表示。正是這個實驗室研制了檢查點抑制劑帕母單抗。他還說：“在有些情況下，化療要么是唯一選擇，要么是少數不理想方案中的最優解，但它在許多情況下已經能夠取代化療。”
免疫檢查點受體僅僅是科學家想要利用的免疫分子中的一類。“T細胞表面上的幾乎任何東西現在都是激活免疫反應的潛在靶點。”Korman補充道，T細胞上還有一些分子，在結合時可以增強免疫反應。這些分子被稱作“協同刺激受體”，有些公司已經在測試用抗體來結合和激活它們是否可以增強免疫活性。
不同病患，不同響應
對于一部分病人，免疫檢查點抑制劑的治療方案能夠摧毀癌癥，至少是遏制其發展，“改善腫瘤和免疫系統之間的關系”，Kaufman說道。他估計，大約有五分之一的癌癥病例會響應這種治療方法。這些患者通常是在接受免疫治療之前，腫瘤中就已經有靶向癌癥的T細胞了，只需要免疫檢查點抑制劑來完成解鎖。但對其他患者而言，免疫檢查點抑制劑并不起作用。
不同響應模式可能有多種原因，默克研究實驗室等地的研究人員正在努力探究這些機制。也許是因為特定腫瘤具有的抗原（免疫系統識別是外來物質或危險物質的分子）令免疫系統難以識別，Kaufman這樣解釋。又或者是，T細胞一直存在，但無法接觸到癌細胞，他繼而補充道。
另一個問題是，有些病患起初會對免疫檢查點抑制劑有所響應，但之后卻產生了抗藥性。研究人員正開始探究導致這種問題的原因，Kaufman說。在某些情況下，腫瘤好像會改變，能夠抵抗T細胞產生的攻擊性分子。腫瘤也可能會發生突變，使它們無法被T細胞發現，從而躲避攻擊。
對免疫檢查點抑制劑不響應的患者，一些研究團隊正致力于運用癌癥疫苗喚醒其免疫系統，并將T細胞“士兵”帶到腫瘤病灶。美國馬里蘭州巴爾的摩市約翰·霍普金斯大學醫學院的Elizabeth Jaffee解釋，思路是重新生成特異性針對癌癥的T細胞，從而讓接下來的免疫檢查點抑制劑療法指揮它們起作用。她正計劃用一種快速基因測序技術進行試驗，這種技術可以找到癌細胞里的獨特突變——即“新抗原”，以期研發訂制疫苗。
搭上CARs的快車
免疫檢查點抑制劑也可以與細胞療法聯用。一般而言，身體會消滅掉那些攻擊自身組織、并可能導致自體免疫性疾病的T細胞；而只留下攻擊外源物的免疫細胞。這讓腫瘤組織“鉆了空子”，因為它們也是自身組織。Brentjens解釋說，CAR-T細胞療法的思路就是要“重新教會”某些T細胞，將腫瘤識別為外源物。
T細胞利用T細胞受體（TCRs）來識別抗原。研究人員在一個T細胞中插入一段基因，在T細胞表面上制造改良版的TCRs，或者叫CARs。這些專門的受體具有一個與抗體功能相似的部分，可以與一個癌細胞上的特定蛋白質（抗原）結合。進一步觀察細胞內部，CARs有一塊結構域可以模仿由抗原連接或“結合”TCRs所激活的信號�？缒そY構域，以及允許抗原結合區域接觸靶標的靈活鉸鏈結構，能夠完成嵌合蛋白。研究人員經常使用慢病毒或逆轉錄病毒，向T細胞導入基因的有效載荷。一旦進入患者體內，當攜帶著CAR的T細胞與癌細胞結合，就會像發現入侵者或進攻一樣進行響應。
迄今為止，CAR-T細胞試驗主要針對血癌患者展開。血液里所有的B細胞，包括癌變細胞，都會表達一種名為“CD19”的標志性蛋白，因此，研究人員設計了能與之結合的CARs。在近期一次臨床試驗中，諾華（Novartis）宣稱，89%的急性淋巴細胞白血病患兒可以存活6個月以上。要是沒有采取這種療法，該數字預計會低很多，與諾華合作的賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院免疫學家Bruce Levine這樣說道。在療法中，除了加入CAR之外，研究人員還利用協同刺激抗體來激活細胞。接著，他們利用生物反應器培養這些工程化改造過的細胞，最后把它們送回患者體內。
然而，CAR-T細胞治療的感受并不像周末出游一樣令人愉悅。其中有一種表明治療正在起效的標志，就是病人的身體狀況會變得極度糟糕，甚至有生命危險。免疫系統的急劇增強使細胞釋放出被稱作“細胞因子”的信號分子，而且可能會在體內引起一場“細胞因子風暴”。這會導致惡心、乏力、發熱等癥狀——少數病人會因此喪命。
不過當它起作用時，很可能就會造就奇跡。在2010年的一項早期臨床試驗中，Levine和他的同事通過測算發現，三個被試患者中，每名患者體內有2.5~8磅的血癌細胞被清除。其中兩名患者至今仍健在。
尋找“圣杯”
盡管有些成功案例，CAR-T細胞的療法仍然不成熟。“我們現在有了一輛A級福特。”Brentjens說，“我們需要一臺法拉利。”一個關鍵目標是要降低這種療法的毒副作用。研究人員目前正在嘗試開發一套備用系統，在CAR-T細胞內部嵌入一段自毀基因（例如半胱天冬酶細胞自殺基因），該基因可以通過藥物激活，從而可以在必要時消滅改造過的細胞。
另一個主要挑戰是CAR-T細胞療法在血癌之外的推廣。雖然這種療法會攻擊所有表達CD19的細胞（包括癌變和健康的），患者在沒有此類細胞的情況下也能存活一段時間。但是對于身體的某個器官而言，情況有所不同。
“所謂的‘圣杯’應該是一種在所有腫瘤細胞上都表達、而在體內任何健康細胞上都不表達的分子。”倫敦國王學院的免疫學家與臨床醫生John Maher這樣描述。
CAR的擁躉們限定了靶點的選擇范圍，因為CAR受體只能接觸到癌細胞表面上的分子。這也是為什么一些科學家傾向于研究天然的TCR，它們能識別展示在細胞表面的胞內蛋白片段。“TCR可以通過某種方式挖掘癌細胞的內部。”來自意大利米蘭圣拉斐爾大學及醫院的Chiara Bonini表示。她正從事一項研究：取出患者的T細胞，用鋅指核酸酶移除細胞的TCR基因，并用慢病毒植入針對腫瘤的新TCR。
位于美國馬里蘭州貝塞斯達市的國家癌癥研究院（NCI）Steven Rosenberg團隊發現，已經存在于腫瘤內部的T細胞的TCR，往往會產生不錯的效果。一次實驗中，他們從一名患者的腫瘤中收集了免疫細胞并進行細胞培養，然后挑出其中能夠識別癌細胞的細胞。接著，他們把這些被選出的細胞重新輸回患者體內。Rosenberg的團隊成員Stephanie Goff說道，因此，課題組在對黑色素瘤的研究中取得了“激動人心的”成果。高達70%的患者目睹自己的腫瘤負荷大幅減輕；在一項臨床試驗中，40%的患者在治療后的至少5年中，體內腫瘤消失。
CAR-T細胞療法的其它障礙
研究人員也開始在CAR-T細胞中加入其它因子，這些因子會幫助細胞改變腫瘤的微環境。比如，Brentjens就改造了CAR-T細胞，使其產生自己的IL-12，可以在實體瘤環境中增強免疫反應。
不過，CAR-T細胞治療的另一個問題在于它個性化的本質。生產每一批個性化訂制的T細胞目前都需要花費“大量的精力”，Levine說。
賽萊克提思（Cellectis，總部位于法國巴黎）紐約分公司CAR-T研發部副總裁Julianne Smith表示，他們有辦法建立不用定制的大眾版CAR-T細胞療法。這家公司運用精準靶向的類轉錄激活因子效應物核酸酶（TALEN）基因編輯技術，對捐獻者免疫細胞上TCR復合體的某些功能域進行刪減，讓這些細胞不再攻擊新的主人。這些CAR-T細胞最終還是會被新主人清除，不過Smith認為它們在新主人體內的時間足以讓其完成使命。這些細胞目前正在接受臨床試驗。
回到實驗室
生物醫學發展的一般規律是從實驗室的一個想法轉化為一種臨床療法。但免疫療法的作用機理、使用方法，以及如何優化現有療法等方面都存在諸多問題，實驗室科學家們還有大量工作要做。
“研究人員想搞清楚腫瘤微環境和一個人體內的微生物組能如何影響免疫治療的效果。此外，他們正急切地尋找能夠表明免疫療法是否對患者起作用的生物標志物，因為要觀察明確效果需要時間。”Jaffee表示。而且，研究人員也對受試患者的組織樣本做了大量分析，力求在對免疫療法有響應的患者與無療效患者之間尋找差別。Kaufman表示，這包括測定DNA及RNA序列，檢測表觀遺傳學標志物，以及通過免疫組織化學來觀察組織樣品。
總之，免疫療法已經為腫瘤醫生提供了一件威力巨大的新武器，開辟了一個亟待探索的全新生物學領域。“腫瘤學家將要成為新的免疫學家。”Maher如是表示�！�
（譯者之一李楠是中國科學院深圳先進技術研究院副研究員。）