癌症免疫療法（CIT）的治療進展在過去幾年中迅速出現，反映出人類免疫系統與癌症之間相互作用的重要性。儘管CIT已成功應用於多種人類癌症，但只有少數患有晚期癌症的患者可通過這些療法改變生命，並獲得持久的生存。此外，一些惡性腫瘤是在慢性炎症狀態後出現的，而另一些惡性腫瘤則可以破壞和/或共同選擇免疫應答作為進展和轉移的一部分。改變這些結果以消除癌症是CIT的目標。CIT的最終成功應用必須通過對晚期和早期癌症患者實現持久應答和生存的能力來定義。CIT對個別患者可能是成功的；然而，在實現「治癒癌症」這一更廣泛的社會目標方面，CIT研究領域面臨許多挑戰。以下我們定義了CIT面臨的十大關鍵挑戰（表1），該列表不是按優先順序排列的。
表1 癌症免疫療法的十大關鍵挑戰
癌症藥物的發現依賴於臨床前模型來確定藥物靶標的優先級，並研究作用機制，給藥方法，治療劑量和時間表以及安全性管理。但是，人類癌症的免疫生物學並不總是能很好地反映在通常使用的模型中。主要差異包括微環境中免疫細胞的組成，腫瘤抗原以及慢性免疫識別和暴露導致的免疫細胞抑制的複雜性。常用的臨床前模型存在的一個問題是，這些模型依賴於癌細胞系的植入。植入後生長的腫瘤通常不能概括影響人類癌症免疫反應的腫瘤免疫背景特徵。此外，儘管最常用的臨床前模型可以用作皮下植入物，但它們並未反映出複雜的組織和/或器官特異性腫瘤生長和發育方面，這些方面在幹預後也會影響對癌症的免疫反應。與最後一點有關，在這種情況下，基因工程小鼠模型最能代表人類疾病。傳統上，通過使用Cre-LoxP系統敲除腫瘤抑制基因或誘導體細胞突變，從而開發了這些模型，從而導致了從頭產生腫瘤。由於這種誘導腫瘤的方法不能模仿人類癌症發展過程中發生的突變的順序累積，因此這些模型代表了通常對CIT反應不佳的免疫學上寒冷且遺傳穩定的癌症。因此，迄今為止，臨床前研究結果向人類癌症的轉化一直受到限制。
腫瘤被定義為基於腫瘤細胞或腫瘤浸潤性免疫細胞的高表達PD-L1和/或TIL的高流行而發炎。這些發炎的腫瘤與對免疫CPI的反應有關，尤其是PD-L1和PD-1定向抗體。
圖1 腫瘤免疫連續體
基於腫瘤微環境中CD8 + T細胞的空間分布，觀察到三種免疫表型的梯度。這些免疫表型與基因表達和/或免疫組織化學（IHC）的映射揭示了與表型相關的分子途徑。發炎的腫瘤主要與IFNγ信號傳導和相關特徵有關，包括高腫瘤PD-L1，TIL，B細胞和完整的抗原呈遞（即完整的HLA和MHC I類在腫瘤細胞表面的表達；紅色示蹤）。免疫排斥性腫瘤的定義為存在TGFβ信號，反應性基質生物學。免疫性沙漠腫瘤無T細胞浸潤，主要表現為神經內分泌功能或具有高脂肪酸代謝（藍色示蹤）的高度增殖性腫瘤細胞。Wnt /β-catenin信號傳導也已被證明與這些腫瘤有關。免疫排斥和免疫沙漠腫瘤均與低水平的MHC I類表達有關，這可能是由於IFNγ信號在腫瘤環境中的影響降低所致。
上述所示，免疫排斥和免疫沙漠表型在給定腫瘤類型內和整個癌症中可能以不同程度普遍存在。在圖2中，我們說明並大致分類了每種癌症內的近似表型患病率，並將它們跨過腫瘤免疫連續體，因為它們與TMB相關。該圖強調了幾種人類癌症適應症的抗原呈遞和依賴於癌症類型的免疫抑制途徑的複雜性。
圖2 免疫表型與TMB跨癌症類型之間關係的定性概述
總體臨床挑戰仍然是確定用於確定發炎的腫瘤或具有高抗原負荷的腫瘤的閾值並確定與特定表型相關的特異性驅動因子。如上所述，組合療法的臨床翻譯將需要鑑定正確的患者群體，以將沙漠或排除的腫瘤轉化為發炎的腫瘤。儘管CD8免疫組織化學（IHC）可能足以對腫瘤進行廣泛分類，但要確定特定途徑的驅動因子（例如TGFβ，骨髓生物學或WNT /β-catenin）或改變的腫瘤代謝，將需要同樣複雜的生物標記物方法，例如開發出的基因籤名豐富特定和相關的生物學。
在基本水平上，促進腫瘤生長的主導力包括腫瘤細胞的內在特性和腫瘤所處的器官。因此，位置是與抗腫瘤免疫反應相關或缺乏抗腫瘤免疫反應的方程式的重要組成部分。在感染和自身免疫的背景下，組織特異性免疫的概念得到了很好的理解，在癌症免疫學中，尤其是與抗腫瘤反應有關的腫瘤組織中，需要更多地考慮不同免疫區室和不同組織內的需求。儘管我們對肝臟特異性免疫的了解得益於這些最新成果，但器官特異性免疫肯定不僅僅局限於肝臟。抗癌免疫反應在骨骼微環境中也似乎受到特殊限制，存在的細胞因子（例如TGFβ）以及MDSC的存在增加所致。此外，淋巴結，肺和皮膚等部位通常可能是抗癌免疫的更有利部位，這可能是由於這些特定器官中免疫細胞的存在相對較高，同樣，最近的數據表明，可以採用器官特異性治療方法，並且聯合治療的其他研究可能會闡明免疫機制匹配療法對患者的特殊益處。
臨床經驗表明，即使特定患者能夠很好地對CPI做出反應（例如，腫瘤PD-L1高表達），也有很大一部分（> 50％）對這些藥物沒有反應。相反，一些經歷了數年臨床反應的患者最終仍會經歷癌症的進展。前一種現象稱為「主要免疫逃逸」，後一種現象稱為「次級免疫逃逸」。雖然這兩種不同的免疫逃逸現象（有時稱為抗性）所涉及的機制可以重疊，但它們在時間上並不重疊。免疫逃逸的機制可能與特定的免疫表型有關。如前所述，發炎的TMB高NSCLC腫瘤中HLA位點雜合性的喪失和新抗原轉錄本的表觀遺傳抑制是發炎的腫瘤逃避免疫的另一種機制，對於黑色素瘤和CRC的過繼性T細胞療法，功能性β2-微球蛋白以及引入的新抗原丟失特定的HLA單倍型導致了二次逃生。初次免疫逃逸的驅動程序可能已經發展了數月和/或數年，並且是內源宿主免疫反應的產物。這使得更容易從已有的腫瘤標本中研究主要的免疫逃逸，並且可能使這些機制更多地取決於患病的器官和癌症產生的細胞類型的生物學特性。
PD-L1 / PD-1抑制劑的開發使高效的內源性抗癌免疫反應能夠消除許多患者的癌細胞。這種內源性免疫反應在很大程度上依賴於先前引發的特異性識別癌細胞的CD8 + T細胞。但是，並非所有的癌症都可以適當地呈現內源性T細胞可以有效識別的免疫原性抗原。此外，某些癌症會利用I類MHC的丟失或下調來逃避免疫破壞。合成免疫應答是治療劑的結果，該治療劑基於T細胞受體與特定肽-MHC複合物的同源結合，將T細胞與癌細胞人工結合，而正常情況下可能不會。儘管這兩種截然不同的方法都代表了合成免疫療法，但它們在許多重要方面有所不同（圖3）。
圖3 合成免疫與癌症免疫周期之間的關係
與適應性免疫不同，合成免疫可促進腫瘤募集的腫瘤T細胞和非特異性T細胞的增殖。合成免疫方法可以使免疫原性差的癌症產生初始的抗癌免疫應答，從而導致刺激性細胞因子上調，免疫原性癌細胞死亡以及內源性抗癌免疫應答的進一步激活。但是，合成免疫反應通常會導致IFNγ分泌並增加PD-L1的表達，這至少可以部分抑制合成免疫反應。結合內源性和合成免疫方法的療法可能是特別協同的。在單一療法內源性或合成性免疫僅能治癒的情況下，可能不需要聯合療法。這兩個治療領域的交叉點以癌症為代表，其中可以通過合成免疫方法靶向與癌症相關的抗原，並且存在或可以產生內源性抗癌免疫應答。確定在該交叉點上合成免疫方法和內源性免疫方法的理想組合將需要進一步的研究。
有超過1,000種CIT組合，因此迫切需要能夠儘早評估這些組合。鑑於抗癌免疫涉及多個步驟，通過合理組合同時或快速調整免疫中的不同生物學步驟來增強CIT的潛力非常廣泛。這就需要改進臨床前和臨床研究的整合，迫切需要利用僅在組合協同作用（或相加作用）時才可檢測或改變的生物標誌物。在早期研究中，單一療法的緩解率仍然是最初步評估CIT療效的終點。絕大多數批准的治療性抗癌藥都表現出這種單藥活性。但是，眾所周知，在I期聯合研究中評估聯合用藥尤其是那些包含至少一種具有單一藥物活性的藥物的聯合用藥非常複雜。這是由於患者的異質性，潛在的患者選擇偏見以及缺乏隨機性。此外，可以提供洞察不同隔室，微環境和器官的免疫生物學信息的特定成像方法可能代表了可用於加速特CIT組合的有用機會。迄今為止，經過驗證的有效聯合免疫療法已摻入可以獨立誘導癌細胞縮小和反應的聯合劑。從免疫學上講，此類組合不應要求每個組分具有單獨的反應活性，因為某些組合組分應僅能夠使癌症對第二種藥物敏感，例如在疫苗與CPI組合的情況下。但是，最有效的組合有可能依賴於具有單獨活性的藥物，並且此類組合將受益於方案制定過程中的優先排序。
皮質類固醇對T細胞的影響是多形的，並因亞組而異，最終結果是循環中T細胞總數減少。臨床研究表明，接受皮質類固醇激素治療的CIT後發生自身免疫毒性的患者仍會經歷持久的反應和/或存活。儘管有全身性皮質類固醇治療，但這種支持免疫療法益處的證據充其量是薄弱的。此外，抗癌免疫應答在應答開始後可能對類固醇相關的免疫抑制更難治，如早期和晚期自身免疫性疾病所觀察到的。類固醇實際上減弱抗癌免疫反應的程度最可能是由給藥時間（早晚），劑量，時間表和特定類固醇（高劑量，低劑量類固醇，連續性，間歇性或單劑量）驅動的。劑量，服用類固醇的效力以及服用時抗癌免疫反應的強度。對其他形式的免疫抑制的進一步研究更加有限。類固醇給藥與長期結果（如多年的持久生存）之間的關係尚不清楚。儘管了解免疫毒性的機制並優化管理這些毒性的方法是癌症免疫療法的重要組成部分。
單獨或與護理標準或其他靶向藥物聯合使用的免疫療法藥物已有3,000多項正在進行的臨床試驗。其中很大一部分挑戰與缺乏臨床證據來支持告知醫生的決定有關。CIT中與生物標誌物開發相關的挑戰。與通常將診斷定義為目標本身的遺傳異常的靶向療法不同，CIT中的生物標記通常面臨該問題PD-L1表達，TMB和腫瘤來源的IFNγ基因特徵的關聯和連續變量的特徵，可以在不同適應症的多個不同生物標誌物臨界值下研究每種特徵。這通常會導致先驗挑戰確定臨界值以定義生物標誌物高種群與低種群的比較，以進行臨床試驗設計。這裡面臨的挑戰將再次是確保生物標誌物和檢測方法的定義一致，以實現藥物開發人員之間數據的等效解釋。這些複雜的生物標誌物方法不太可能很簡單。但是，這些努力對於優化CIT收益至關重要。
對於大多數轉移性癌症患者及其治療醫師而言，其目標是通過CIT實現持久應答和生存。在檢查Kaplan-Meier生存曲線時，最好用「曲線尾部」來衡量。但是，目前缺乏衡量這種益處的臨床試驗方法，因為分析能力不足，需要長期隨訪（通常持續數年）。此外，ORR評估未考慮成功CIT導致延遲反應或「假進展」的潛在可能性。PFS評估同樣受到上述影響。因此，已經進行了協作嘗試來定義和驗證更好的CIT終點，包括制定與免疫相關的反應標準，實體瘤的免疫反應評估標準（RECIST），免疫修飾的RECIST和免疫修飾的PFS。不幸的是，驗證需要大量的數據集和迭代修改，最終只能針對驗證的CIT進行優化。OS評估非常適合評估CIT的收益，儘管可能需要花費較長的時間才能完成，並且要求在控制臂上治療的患者死於癌症才能進行評估，並且受到控制臂交叉移植的影響。免疫療法和在特定患者人群中受益的時間差異（例如，通過OS Kaplan-Meier曲線交叉）。可能解決其中一些問題的端點的其他可能性包括使用基於模型的治療中生長速率常數估算值來預測OS收益，地標OS，加權對數秩OS或使用基於Cox模型的時變治療效果估算值得出的OS。保證繼續協作和優化CIT端點。
制定最佳的CIT方案可能需要多種療法來調節產生抗癌免疫反應所需的每個步驟。使用多管齊下的方法，完整的治療方案可能包含具有殺死癌細胞，提高對數殺傷力，減輕腫瘤負擔，使癌症對免疫療法敏感，激活內源性抗癌免疫反應，促進免疫細胞浸潤，並提供維護以驅動長期記憶反應，從而延長生存曲線的尾巴。此外，細胞毒劑（例如化學療法和放射療法）和合成免疫劑，可以摻入一些最有效的抗癌藥。這些類型的方案將需要優化藥物劑量，由於可能產生瞬時效應而進行定時和/或測序以實現最大收益。有些藥物可能只需要在治療過程中幾次給藥，或者在治療過程中很少給藥。總體目標是避免重疊的毒性，最大程度地發揮協同作用，並最大程度地減少重疊阻力的可能性。儘管這種方案很複雜，並且對方案的發展提出了挑戰，但是大多數具有治療潛力的治療方案是由多種藥物組成的。為了快速確定優先順序並加快此類方案的開發，需要新穎的臨床試驗方法。
要推動CIT領域前進，就必須克服這些十大挑戰。進一步的技術開發也將發揮關鍵作用。在這一挑戰列表中，可能仍需要其他優先級。此外，由於大多數研究將PD-L1 / PD-1途徑抑制劑納入高效治療，因此預計這些組合研究中約有100個僅憑偶然就顯示出40％的緩解率。從導致大量否定性驗證研究的假陽性結果到由於統計能力不足而無法區分差異化組合方法，病人免疫設定點的異質性，以及由於所涉及的個人利益而沒有優先考慮的努力，這一挑戰很可能會影響有效，高效地推進顯著受益於生存的CIT組合的能力。應對這一挑戰的改進可能需要其他挑戰的改進，從改進的臨床前模型到臨床生物標誌物和器官特異性免疫。除此之外，優先考慮合成和內源性免疫之間的關係至關重要。從歷史上看，治療範例轉換之間的時間間隔延長了。但是，這些間隔一直在縮小（圖4A）。如今，CIT領域取得了巨大的發展，包括利用內源性免疫或綜合性免疫方法在很大程度上獨立的工作（圖4B）。因此，需要協作方法，並且目前包括跨學術機構，政府機構和行業合作夥伴的夥伴關係。CIT社區內的這些合作夥伴關係是值得注意的，並且包括許多有意跨過上述團體的獨立組織，都為協作增加了其他聯繫。使CIT社區聚集在一起的努力可以立即直接解決公開挑戰，目前個體研究者和機構在收集足夠的樣本以可靠地建立和驗證結論方面的能力仍受到限制。
圖4 腫瘤學中破壞性療法之間的間隔
（A）在癌症治療中創新和影響的相對時機。
（B）用於癌症治療的免疫檢查點抑制劑和合成免疫的發展代表了兩個重疊的和潛在的破壞性治療範例的轉變。
CAR，嵌合抗原受體；CIT，癌症免疫療法；PD-1，程序性死亡1；PD-L1，編程的死亡配體1；XRT，外部輻射。
這些合作努力已經成功地導致了針對企業所得稅的響應評估，發布指南，良事件管理和診斷方法。然而，隨著該領域在過去幾年中的發展，尋求將癌症研究的不同組成部分整合在一起的許多不同的努力也在不斷發展。這些實體有助於為該領域產生不同的想法和觀點，這兩者都是非常需要的。
參考文獻：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.12.011