用人工微生物对抗癌症

admin Post in 2013.04, 医学进展
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谢国建 医师

一、克莱毒素

众所周知,许多慢性感染与癌症的发病风险相关。但另一方面,某些病原体在肿瘤内引起的急性炎症又可能使肿瘤消退缓解。人们在几个世纪前就注意到了这个现象。十八世纪晚期,纽约的一位外科医生,威廉克莱注意到,个别的肿瘤病人发生伴有高热的丹毒后,肿瘤会缩小。此后,克莱开始用化脓性链球菌随后又用灭活的化脓性链球菌和链球菌毒素(后来命名为克莱毒素。)注射到肿瘤内。尽管这种方法很大的副作用,即使以今天的标准来看,治疗的反应也是很好的。在不能手术的肉瘤病人中,52%的肿瘤完全消退,并生存5 年以上。而且21% 的病人无病生存至少二十年以上。回顾性研究证实这种方法治疗成功的关键是发热。

这种治疗方法之所以没有成为常规的肿瘤治疗,主要原因有,第一,结果的重复性不好,在不同的病人及肿瘤中治疗反应差异很大。有许多不同配方的克莱溶液的效果也是极不一致,且并不能总是达到预期的效果。其二,在抗生素还没有应用到临床的时代,如果感染不能控制的话,活菌的应用面临导致病人死亡的风险。第三,更安全简单的治疗方式,如化疗及放射 治疗的发展应用,很快成为临床的常规方法。

二、什么是肿瘤的免疫治疗

100 多年以后,我们对免疫系统的知识有了巨大的变化。我们认识到宿主免疫系统与肿瘤发生的相互作用,这种相互作用可能促使肿瘤发生或抑制其生长。进展期癌症逃逸宿主免疫监控、削弱宿主免疫能力(简称免疫编辑)是癌细胞与免疫系统之间的一场长期的战役,最终导致有免疫抗性的癌细胞选择性的生存。治疗性的免疫疫苗应该能够克服这种免疫抑制,以获得抗肿瘤的免疫治疗疗效。

找到有效的方法是癌症免疫治疗圣战中的关键。但是迄今为止,成功的方法尚很少。不成功的部分原因是,出于简单和安全的目的,目前采用的方法通常是针对癌细胞单向性的作用。克莱通过注射细菌诱导肿瘤消退的方法激发了其他学者对克莱液体的作用机制进行探讨,并找出其中诱导肿瘤消退的有效成分。尽管对许多可能化合物进行了试验和甄别,其中包括肿瘤坏死因子α和白细胞介素12。迄今为止,这些细胞因子都没有达到克莱液体的效果。

针对病原菌的免疫反应关联到一系列细胞因子的级联反应,而后者则激发多途径的细胞水平及分子水平的事件。这一复杂的免疫级联反应不能够仅用单一的细胞因子进模仿。因而,应该寻求一种更加整体化的肿瘤免疫治疗方法。这种方法应该能够同时激活内源性和获得性免疫系统,足以激发肿瘤内完全的炎症反应,并且克服肿瘤相关抗原的免疫抑制和免疫耐受。

克莱用活菌进行癌症免疫治疗的方法给我们提供了一个线索,那就是用活的或灭活的病原菌在局部进行炎症诱导可能是值得继续发展的方向。有一些新近的研究支持至一论点。例如,用活卡介苗(BCG)腔内注射治疗浅表性膀胱癌。 在一项10年的随访研究中,手术和BCG组合治疗病人的无进展生存期达到62%,而纯手术的患者为37%。 虽卡介苗作用的确切机制不明确。但有一点是清楚的,即其治疗效果与局部免疫激活相关,而与对肿瘤细胞的直接毒性作用关系不大。 其他减毒菌株,如剌激单核细胞增生的李斯特氏菌和沙门氏菌,已成功地用于在临床前期和临床实验。 混合细菌疫苗是一种新的,符合多动态药品生产管理规范和有明确配方的科莱毒素,已被用在I期​​临床治疗NY-ESO-1表达癌症。 用发烧诱剂量的混合细菌疫苗治疗的12例患者,病人表现出局部的免疫反。6名患者表现出长时间的整体生存期。 在所有情况下,这种治疗使得一些炎性细胞因子的水平增加(例如和TNF-α,IL-1,IL-2和IL-12),这表明治疗效果是增强了免疫系统的作用的结果。

溶瘤病毒与微生物相似,以诱导肿瘤局部的炎症反应和组织损伤实现抗肿瘤的目的。复制性单纯疱疹病毒编码的粒巨噬细胞集落刺激因子的二期临床实验已经取得了可喜的成果。在黑色素瘤患者,达到28%的有效率。 结果表明,治疗效果有双重作用机制:除了诱导的系统性抗肿瘤免疫反应外,还有直接溶瘤作用。 三期试验目前正在进行中。在另一项研究中,它表明有复制能力的腺病毒能诱导瘤内炎症,从而克服肿瘤的免疫耐受。 活菌和病毒也可以用作遗传性癌症疫苗载体。 以这种方法,复制的载体不仅可以强力诱导局部的炎症反应,而且还可作为肿瘤相关抗原的来源。

三、人造微生物

使用活菌载体疫苗的一个重要限制是载体诱导的抗体,该抗体可以中和疫苗重复给药的作用。 此外,还必须控制病原体诱发的炎症,以减少附带组织损伤和自身免疫性疾病的诱导。事实上,在研发高度模仿活菌的疫苗中, 在没有安全顾虑的情况下,我们已经开发出一种疫苗平台,称为抗原表达免疫的脂质体(AnExILs)。 这平台是以无细胞的脂质体内部的蛋白抗原产物的表达为基础,从而在一个系统内结合抗原产物,递质和活性佐剂。 细菌成分(例如,质粒DNA)的存在是强有力的内源性免疫系统的诱导剂,应用这些组纷将助于增强对脂质体内所产生抗原的免疫反应。

事实上,我们已经证实这种脂质体可以在肌肉注射小鼠抗原模型中生成强烈的抗体反应。 在相同抗原剂量,与传统的脂质体相比,AnExILs诱导的抗体反应均较强,表明AnExILs是一种很强的免疫佐剂。AnExIL能在体外诱导小鼠树突状细胞的趋化,能在体外及种植皮上诱导人类树突细胞主动摄取和成熟。这些结果更进一步证实了AnExILs是一种很强的免疫佐剂。同时我们的科学小组还证实AnExILs 能增加抗原特异性的CD8+T细胞的数量。

关键之处是AnExILs具有能力“基因程控”自身产生抗原,并结合与辅助蛋白,从而激发辅助免疫反应。 疫苗的特异性是由它的遗传输入决定的。因此,能够很容易地改变。 这种高度的灵活性使AnExILs特别适合作为个性化的癌症疫苗。从而使由AnExIL所产生的肿瘤抗原混合物可以针对不同的肿瘤进行最佳匹配。 目前,我们正在测试的针对癌症的AnExILs治疗疫苗,在这个AnExIls内部将表达全部肿瘤内的转录物组,以获得最大可能的肿瘤相关抗原的广泛覆盖。

四、结论

癌症和炎症相互紧密关联。当炎症以一种合适的方式施加时,有可能导致癌症消退或甚至缓解。 迄今无论是应用活菌或是病毒,都已取得了令人乐观的成果. 仿微生物疫苗的应用,如AnExILs,可以作为一个重要的工具,通过诱导肿瘤内的炎症,以克服肿瘤的免疫抑制。未来会告诉我们,这种人造微生物是否可以成为与癌症抗争中有新武器。

参考文献:Enrico Mastrobattista. Artificial Microbes to Fight Cancer, Nanomedicine (2013) 8(1),5-7

 

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