腫瘤生物治療基礎知識介紹
作為僅次於心血管疾病的第二大死亡原因，腫瘤已成為當今世界威脅人類健康的主要疾病之一。據世界衛生組織公布的最新數據顯示，到2030年，全球因腫瘤死亡人數將增至1300萬，新腫瘤病例將增至2200萬。在我國，據衛生部公布的最新統計據顯示，我國腫瘤發生率正處於快速上升期，每年新增腫瘤病例260萬，有180萬人因腫瘤去世，腫瘤已成為中國城市和農村居民的第一死因。 對於腫瘤的治療，幾乎每個患者都在沿著手術、放療、化療這條路艱難前行。傳統的治療手段雖然能暫時遏制腫瘤的發展，但卻不能從根本上解決腫瘤的復發、轉移和擴散等問題。同時，由於巨大的毒副作用，使得腫瘤患者自身免疫力下降，最終殘存的腫瘤細胞死灰復燃，反而加速了病情的惡化。近年來，隨著腫瘤學、免疫學、分子生物學及生物工程等技術的迅速發展和交叉滲透，如何從腫瘤發病的根本原因入手，防止腫瘤的轉移和復發，提高惡性腫瘤患者的生存時間，已成為世界各國科學家治療腫瘤的方向，也是腫瘤治療的根本出路。
腫瘤生物治療(tumor biotherapy)是一種新興的、具有顯著療效的腫瘤治療模式，它是運用生物技術和生物製劑幹擾腫瘤細胞的發生、生長、分化、凋亡、侵襲、轉移和復發，促進機體免疫系統重建，使細胞毒性物質集中於腫瘤組織，從而激發和增強機體對腫瘤的生物應答，達到控制和消滅體內微小殘留病灶，甚至使晚期腫瘤得到部分或完全緩解的治療方法。由於高度特異性，沒有任何毒副作用，降低了腫瘤患者術後復發、轉移的機率，提高了患者對放化療的敏感性及耐受性，使得腫瘤生物治療成為繼手術、放療和化療之後的第四大腫瘤治療技術。包括細腫瘤生物治療常用的方法主要包括細胞因子治療、過繼性細胞免疫治療、腫瘤疫苗治療、腫瘤基因治療、分子靶向藥物治療、抗新生血管生成治療等。
根據腫瘤生物治療的原理可以將其分為四大類(見表1)。其中，腫瘤的主動免疫治療是指給機體輸入具有抗原性的瘤苗，刺激機體免疫系統產生抗腫瘤免疫以治療腫瘤的方法;而腫瘤的被動免疫治療是指給機體輸注外源的免疫效應物質，由這些外源性效應物質在機體內發揮治療腫瘤作用。
表1 腫瘤生物治療的分類
| 分類 | 舉例 |
| 特異性主動免疫 | 腫瘤疫苗 抗體靶向 |
| 非特異性主動免疫 | 細胞因子 細菌提取物 |
| 特異性被動免疫 | 抗體靶向 免疫活性細胞(TIL、特異性TIL) |
| 非特異性被動免疫免疫 | 免疫活性細胞(LAK、CD3AK、CIK) |
一 體細胞治療與細胞因子治療
細胞因子是由活化的免疫細胞(單核/巨噬細胞、T細胞、B細胞、NK細胞等)和一些非免疫細胞(血管內皮細胞、表皮細胞、纖維母細胞)經刺激而合成、分泌的一類作為細胞間信號傳遞分子的、具有廣泛生物學活性的小分子蛋白，具有調節免疫應答、免疫細胞分化和發育，參與炎性反應，刺激造血功能等作用。細胞因子具有多種活性，如重疊性、拮性、多效性、協同性等，調整機體的生理功能，刺激細胞活化、分化、增殖和凋亡，與腫瘤發生、發展的有關。臨床應用較多的有幹擾素(IFN-α，IFN-β，IFN-γ)、白細胞介素(IL-2，IL-4，IL-7，IL-12等)、造血刺激因子(EPO，TPO，G-CSF，GM-CSF，IL-11，IL-3等)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、修復因子(GM1，EGF，BFGF)等。
1. 幹擾素：幹擾素(interferon, IFN)是有核細胞在誘生劑的刺激下產生的糖蛋白，根據細胞來源、理化性質和抗原特徵可以分為IFN-α、IFN-β、IFN-γ這三種類型。幹擾素的生物學效應主要包括抑制病毒在細胞內的增殖、抑制細胞分裂、增強免疫細胞的活性等，它被廣泛應用於毛細胞性白血病、慢性粒細胞白血病、多發性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤、腎癌及黑色素瘤等腫瘤的治療。
2. 白細胞介素-2：白細胞介素-2(IL-2)是目前應用最廣泛的白細胞介素(interleukin, IL)，它是活化的T細胞產生的活性遞質，能誘導淋巴細胞的增殖反應，誘導LAK細胞的生成，促進B淋巴細胞的增殖分化，參與機體多種免疫調節等。IL-2適用範圍廣，適用於各種實體瘤，惡性漿膜腔積液，腎癌，黑色素瘤等。
3. 促紅細胞生成素：促紅細胞生成素(erythropoietin, EPO)是由腎小管間質細胞產生的、促進紅細胞系前體細胞增殖與分紅成熟的細胞因子，臨床上主要運用於腎性貧血的治療，對腫瘤放化療後引起的貧血也有一定療效。
4. 集落刺激因子：集落刺激因子(colony stimulating factor, CSF)是一類促進造血祖細胞形成粒細胞和巨噬細胞等克隆的細胞因子。粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)是臨床上常用的集落刺激因子。G-CSF具有促進骨髓粒細胞系祖細胞生成、分化、成熟，增強中性粒細胞的功能等作用，適用於腫瘤放化療後引起的粒細胞減少;GM-CSF具有促進粒系統和單核巨噬細胞系統的增殖，激活成熟粒細胞和單核巨噬細胞的作用，可用於腫瘤的免疫治療。
二 過繼性細胞免疫治療
腫瘤過繼性細胞免疫治療是指將體外擴增及激活的腫瘤特異性免疫細胞過繼回輸給腫瘤病人，進行腫瘤治療的方法。過繼性細胞免疫可分為特異性和非特異性兩類，前者是用已知抗原致敏的淋巴細胞注入受體後使其獲得對該抗原的細胞免疫能力;後者是用未經特殊抗原致敏的正常人淋巴細胞注入受體後使其獲得對多種抗原的細胞免疫能力。特異性過繼性細胞免疫治療所使用的細胞主要包括TIL和特異性轉基因T細胞;非特異性過繼性細胞免疫治療所使用的細胞主要包括LAK、CD3AK和CIK等。
1. LAK：淋巴因子激活的殺傷細胞(lymphokine-activated killer cell, LAK)是採用IL-2在體外刺激、活化外周血單核細胞而誘導產生的非效應性細胞毒作用的效應細胞。LAK細胞對正常細胞沒有殺傷效應，對腫瘤細胞的殺傷表現為MHC非限制性、廣譜性、非特異性。由於LAK殺傷力不強，擴增能力有限，因此，在臨床上應用LAK時需大量輸注，且在輸注的同時須大劑量應用IL-2。在大量應用IL-2時刻出現多種毒副反應，最嚴重的是毛細血管滲漏症候群(capillary leak syndrome)，主要表現為全身性水腫和多器官功能失調，可引起胸腹腔積液、肺間質水腫和充血性心力衰竭。
2. TIL：腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocyte, TIL)是從腫瘤組織中分離的T淋巴細胞在體外經IL-2激活後大量擴增形成，對腫瘤細胞具有很強的殺傷活性。TIL對腫瘤有一定的特異性，其殺傷效應是LAK細胞的50~100倍。將TIL回輸到機體內血液或腫瘤中它可以持續起效兩個月。目前，TIL在臨床中已用於治療皮膚、肝、腎、肺、頭頸部、卵巢等部位的原發或繼發性腫瘤，有著巨大的潛在治療價值。
3. CD3 AK：抗CD3 單克隆抗體激活的殺傷細胞(anti-CD3 monoclonal antibody activated killer cell, CD3 AK)是採用抗CD3單克隆抗體作為主要的刺激因子與IL-2一起刺激淋巴細胞誘生的殺瘤效應細胞。其最大特點是CD3 單克隆抗體在體外可刺激淋巴細胞大量擴增，對淋巴細胞的激活一次性完成並能保持至少16天的增殖生長趨勢，其擴增效應遠高於單純採用IL-2刺激活化的淋巴細胞(LAK、TIL等)。CD3 AK主要用於腫瘤術後清除殘餘腫瘤細胞，對於延緩復發、延長腫瘤患者的生存期有一定的作用。自1993年CD3 AK被報導聯合IL-2用於治療腫瘤以來，CD3 AK的應用發展迅速，2008年在美國腫瘤學大會上再次報導了CD3 AK聯合IL-2成功用於腎癌的治療。最近有研究表明，CD28單抗能增強CD3 AK的抗腫瘤活性。
4. CIK細胞：細胞因子誘導的殺傷細胞(cytokine induced killer cell, CIK)是在CD3 AK基礎上製備的一類新的具有腫瘤殺傷效應的細胞，它是以CD3 +和CD56 +細胞為主的抑制細胞群。CIK能溶解多種腫瘤細胞，表現為非MHC限制性殺傷，對化療藥物敏感的耐藥的腫瘤細胞均有較好的殺傷作用。CIK的殺傷活性劑治療效果優於LAK和CD3 AK。由於CIK能長時間保持細胞的殺瘤活性，因此具有較大的臨床應用價值。目前，CIK細胞的抗腫瘤機制尚未完全闡明，其可能機制為：(1)CIK細胞中CD3 +、CD56 +T細胞以 MHC非限制機制殺傷體內殘留的腫瘤細胞，並通過 LIF-1/ICAM-1 系統與靶細胞結合，釋放顆粒酶和穿孔素對靶細胞實行MHC非限制性殺傷;(2)CIK細胞中 CD3 +CD8 +T細胞和 CD3 +CD4 +T細胞具備免疫調節作用，可間接殺傷腫瘤細胞;(3)通過變形及趨向運動接近粘附靶細胞，釋放一些穿孔素、顆粒酶等化學介質，使靶細胞發生溶解壞死和細胞凋亡，從而殺傷靶細胞。
5. γδT細胞： γδ T細胞是介於特異性免疫與非特異性免疫之間的一種特殊類型的免疫細胞，它主要分布於皮膚和黏膜組織，在人體內含量不超過T細胞總數的5%。在抗腫瘤免疫早期，γδT細胞同時具有DC疫苗及NK等細胞的功能特點，有較強的特異性和非特異性腫瘤殺傷能力。但由於含量低，γδT細胞發揮的作用非常有限。
6. 聯合細胞治療
(1)DC-CIK細胞治療
DC以及CIK作為腫瘤免疫治療上的兩個重要的細胞，DC可識別抗原，激活獲得性免疫系統;而CIK可以藉助自身的細胞毒性以及分泌細胞因子實現殺傷腫瘤細胞的目的，兩者的聯合使用可以構造一個高效穩定的免疫體系，從而起到更好的殺瘤作用。把具有腫瘤抗原的DC細胞與CIK細胞混合培養能夠增強細胞因子的釋放以及細胞毒性，大幅提升CIK細胞的增殖能力以及殺傷活性，並讓機體的特異性抗腫瘤免疫效應得到激發，實現對腫瘤的長期控制殺傷目標。CIK-DC腫瘤治療中的DC疫苗技術是現在僅有的通過國家批准進入臨床、獲得國家級認證的高科技腫瘤生物治療方法。目前，CIK-DC細胞療法已廣泛應用於臨床各個系統疾病，特別是在清除白血病微小殘留和治療惡性腫瘤方面，取得了較理想的治療效果。
(2)CLS多細胞免疫治療
CLS多細胞免疫治療是在DC-CIK細胞治療的基礎上增加了三種抗腫瘤免疫細胞：CD3AK細胞、NK細胞和γδT細胞。NK細胞可以有效地殺傷腫瘤幹細胞，同時也具有殺傷成熟腫瘤細胞的功能;γδT細胞在殺傷腫瘤細胞的同時又可以與DC細胞互為補充，對DC無法識別的腫瘤細胞進行標記殺傷;CD3AK細胞針對病毒癌細胞具有超強殺傷力。新增加的免疫細胞一方面都具有各自的獨特殺傷能力，殺傷範圍擴大，療法的特異性抗腫瘤能力增強;另一方面，γδT細胞在殺傷腫瘤細胞的同時又與DC細胞互為補充，對DC無法識別的腫瘤細胞進行標記殺傷，不僅加強了特異性抗腫瘤能力，且提高了對腫瘤細胞的識別能力，有利於徹底清除腫瘤細胞，成為細胞生物治療的第一方案。
7. 基於嵌合抗原受體修飾T細胞的過繼性免疫治療：嵌合抗原受體修飾T細胞(chimeric antigen receptor T-cell, CAR-T細胞)是以能編碼單鏈抗體-共刺激分子-免疫受體酪氨酸活化基序的嵌合分子的融合基因修飾T細胞而產生的一種特殊的基因修飾T細胞。通過基因修飾的手段，使能特異性識別靶抗原的單克隆抗體的單鏈可變區表達在T細胞內的活化增殖信號域相耦聯。CAR-T細胞將單克隆抗體對靶抗原的特異性識別與T細胞的功能相結合，產生特異性的殺傷作用，而且能夠以非主要相容性複合體限制性的方式殺傷靶細胞。目前關於CAR-T的研究正如火如荼地進行。
三 腫瘤疫苗治療
腫瘤疫苗的原理是利用誘導機體的特異性細胞免疫和體液免疫反應，增強機體的抗腫瘤效應，從而抑制腫瘤細胞的生長、轉移和復發。目前研究比較多的有腫瘤細胞疫苗、腫瘤多肽疫苗、腫瘤基因工程疫苗、腫瘤核酸疫苗和抗獨特型抗體疫苗等。
1. 腫瘤細胞疫苗：將完整的腫瘤細胞經物理照射、研磨、熱滅活等方法處理以及基因修飾後接種於患者。然而，單獨使用自體或異體的腫瘤細胞難以產生足夠強度的免疫應答。具有局限性，不能達到有效控制和治療腫瘤的目的。
2. 樹突狀細胞疫苗：樹突細胞(dendritic cell, DC)是目前發現的功能最強的專職抗原遞呈細胞(antigen presenting cell, APC)，它能攝取、加工、和遞呈抗腫瘤抗原，是機體免疫反應的啟動者的參與者。臨床上已採用DC疫苗回輸進行抗腫瘤免疫治療，並已經在多種腫瘤的治療中取得了很好的療效。
3. 多肽疫苗：採用腫瘤相關抗原或腫瘤特異性抗原的特異性表位誘導特異性的CTL免疫應答。由於多肽疫苗具有腫瘤抗原特異性，可誘導特異性免疫應答以及對正常細胞無害等優點使得其具有較強的特異性。但是，較弱的免疫原性阻礙了多肽疫苗的應用。
4. 腫瘤基因工程疫苗：腫瘤基因工程疫苗是將編碼某種抗原的基因片段克隆到真核表達質粒並直接注入機體，利用宿主細胞的轉譯系統表達相應抗原，從而誘導機體產生特異性體液和細胞免疫應答。目前，國際上已有多種腫瘤疫苗已經在進行臨床試驗中。
5. 基因疫苗：基因疫苗又稱為核酸疫苗，包括DNA疫苗和RNA疫苗。它是將攜帶編碼腫瘤抗原基因的核酸載體疫苗注入組織細胞內，以激發免疫反應。腫瘤基因疫苗由於必須設法將基因轉化到抗原呈遞細胞上，至今未有突破性的進展
6. 抗獨特型腫瘤疫苗：由抗獨特型抗體製成的疫苗，具有模擬腫瘤抗原和免疫調節的雙重作用，能打破腫瘤患者免疫耐受或免疫抑制狀態，產生抗腫瘤免疫反應，延長腫瘤患者存活期，提高生活質量。抗獨特型抗體疫苗包括Ab1和Ab2疫苗、微抗體疫苗、單鏈抗體疫苗等。
四 分子靶向藥物治療
分子靶向藥物主要有兩類：單克隆抗體和表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKI)的小分子化合物。近十年來，人源化抗體作為腫瘤特異性靶向藥物在臨床上取得了極大的成功。
1. 單克隆抗體類：單克隆抗體類分子靶向藥物常用的有：赫賽汀、美羅華(利妥昔單抗)、西妥昔單抗和阿瓦斯汀等，一些單克隆抗體具有直接的抗腫瘤作用，大多數單克隆抗體不具有直接殺死腫瘤細胞的特點，它們可以通過耦聯一種細胞殺傷介質，靶向作用於腫瘤位點，起到特異性殺傷腫瘤細胞的作用，從而增強對腫瘤細胞的殺傷效應，減少對正常細胞的損害。
(1)赫賽汀(Herceptin/ Trastuzumab)：是一種作用於人類表皮生長因子受體II的單克隆抗體，1998由美國FDA批准上市，與紫杉醇聯用可作為HER2/neu過度表達或不適合採用蒽環類藥物治療的晚期乳腺癌的一線治療方案。
(2)美羅華(Mabthera/Rituximab)：是一種針對CD20的人/鼠嵌合單克隆抗體，也 是全球第一個被批准用於臨床治療非霍奇金淋巴瘤(NHL)的單克隆抗體。美羅華因在過去20年裡治療侵襲性非霍奇金淋巴瘤，全面提高患者總生存率，僅伴隨極小的毒副作用而備受矚目。
(3)西妥昔單抗(Erbitux/Cetuximab/IMC-C225)：是一種抗表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor, EGFR)的人/鼠嵌合的單克隆抗體，可與表達於正常細胞和多種癌細胞表面的EGF受體特異性結合，並競爭性阻斷EGF和其他配體，進而達到抑制腫瘤細胞增殖和轉移的作用。西妥昔單抗對EGFR陽性的腫瘤具有較好的療效，可以提高患者生存率，延長緩解期。
(4)阿瓦斯汀(Avastin/Bevacizumab/rhuMAb-VEGF)：是重組人抗血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)配體的單克隆抗體，也是第一個被美國FDA批准的通過抑制血管生成而發揮抗癌作用的新藥。阿瓦斯汀已被批准治療肺癌、結直腸癌、乳腺癌等多種腫瘤。
2. 小分子化合物
酪氨酸激酶受體的過度表達或過度激活在許多腫瘤中均可見到，它往往導致下遊信號途徑的激活，最終導致細胞的轉化、增殖和抵抗細胞凋亡，與腫瘤的發生發展密切相關。阻斷酪氨酸激酶受體信號傳導途徑，將可以阻止細胞的過度增殖。常見的藥物有：格列衛、吉非替尼、厄洛替尼。
(1)格列衛(Glivec/imatinib mesylate/STI-571)：是一種能抑制酪氨酸激酶第571號信號轉導的小分子化合物，能特異地與BCR-ABL基因的ATP位點結合併抑制該酶的活性，阻斷腫瘤細胞的信號轉導，選擇性抑制腫瘤生長，而不影響正常細胞的功能。已被美國FDA批准用於治療慢性粒細胞白血病(CML)，胃腸道間質瘤(GIST)等。
(2)吉非替尼(Gefitinib/Iressa/ZD1839)：是一種新型的小分子量腫瘤治療藥物，主要是通過抑制EGFR自身磷酸化而阻滯傳導，抑制腫瘤細胞的增殖，實現靶向治療。臨床主要用於治療既往接受過化學治療的局部晚期或轉移性非小細胞肺癌，尤其對肺腺癌療效確切
(3)厄洛替尼(Erlotinib/ Tarceva/OSI-774)：是一種創新的生物靶向抗癌藥物，適用於所有非小細胞肺癌患者，是現在世界上唯一經國際大型III期隨機對照臨床研究證明能夠顯著延長非小細胞肺癌(NSCLC)患者生命的人體表皮生長因子(EGFR)酪氨酸激酶抑制劑，具有廣闊的前景。
五 基因治療
基因治療是指利用細胞工程技術將外源目的基因導人人體靶細胞或組織以取代有缺陷的基因，通過其正常表達，以達到防治腫瘤的目的。腫瘤基因治療主要有以下幾種方式：基因替代、基因修飾、基因添加、基因補充、基因封閉等。根據功能基因導入方式不同分為體內基因治療和體外基因治療。常用病毒作為運送基因的載體。目前已有基因轉導p53、基因轉導的DC、基因轉導的TIL等運用於各期臨床研究。
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