人的生長發(fā)育過程中,免疫系統(tǒng)充當(dāng)著人體的護(hù)衛(wèi)軍隊(duì),保護(hù)自身不會受到各種細(xì)菌病毒的侵害。在人體的免疫系統(tǒng)之中,T細(xì)胞充當(dāng)著巡邏兵的任務(wù):發(fā)現(xiàn)對人體有害的細(xì)胞、細(xì)菌或者病毒,并消滅他們。
PD-1是T細(xì)胞上的一種蛋白質(zhì),是一種重要的免疫抑制分子。越來越多的抗癌藥物被設(shè)計(jì)用來抑制PD-1,誘導(dǎo)病人的T細(xì)胞攻擊并殺死癌細(xì)胞。pembrolizumab (Keytruda)等PD-1抑制劑已經(jīng)幫助治療包括黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、腎癌、膀胱癌和頭頸部癌癥在內(nèi)的多種癌癥。
但是這些藥物并不是無往不利,因?yàn)椴⒎敲總€(gè)人的腫瘤都能以同樣的方式對PD-1的抑制做出反應(yīng),所以這些藥不是對所有人都有效。
“免疫療法的問題在于很難追蹤反應(yīng),所以是否有效難以評估,”美國波士頓兒童醫(yī)院Mohammad Rashidian博士說。為何難以追蹤?在某種程度上,在轉(zhuǎn)移性癌癥中,身體的不同部位可能有許多病變,腫瘤細(xì)胞也可以以不同的形式存在。想要評估療效,研究人員表示真的做不到。
那么有沒有辦法解決呢?叮,Mohammad Rashidian團(tuán)隊(duì)想到了——使用PET成像就可以看到特定的腫瘤病變是否對治療有反應(yīng)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)雜志上。
CD8+ T細(xì)胞
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。Rashidian和他的同事在結(jié)直腸癌的小鼠模型中使用了一種非常小的抗體片段(納米體),這種抗體片段主要存在于CD8+ T細(xì)胞(也稱為殺傷T細(xì)胞)上。當(dāng)PD-1受到抑制時(shí),CD8+ T細(xì)胞被激活,納米體攜帶有**標(biāo)記,在 PET成像中顯示出來。于是,研究小組能夠觀察CD8+ T細(xì)胞對治療的反應(yīng)。他們用PET掃描了大約100只患有結(jié)腸癌的小鼠。
放大的PET圖像顯示結(jié)腸腫瘤,它在用PD-1阻斷劑治療后收縮。黃色表示CD8+T細(xì)胞浸潤到腫瘤中。白色邊界顯示腫瘤邊緣。圖片來源:Mohammad Rashidian /波士頓兒童醫(yī)院
Rashidian說:“如果動物有反應(yīng),CD8+細(xì)胞就會擴(kuò)張,從外圍大量轉(zhuǎn)移到腫瘤核心。這樣就可以看到腫瘤縮小了。”
靶向腫瘤微環(huán)境
接著,研究小組探索了PD-1抑制劑是如何影響整個(gè)腫瘤“微環(huán)境”,包括負(fù)責(zé)吞噬死亡和垂死腫瘤細(xì)胞的免疫細(xì)胞。他們對每個(gè)細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序,看看哪些基因是開啟或關(guān)閉的。Rashidian說:“我們想知道,在對PD-1抑制劑有反應(yīng)的腫瘤中,免疫系統(tǒng)是如何變化的。”
結(jié)果發(fā)現(xiàn),在對PD-1抑制劑有反應(yīng)的小鼠中,腫瘤周圍的環(huán)境變得更加“惡劣”。例如,巨噬細(xì)胞(一種免疫細(xì)胞)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成一種更“抗腫瘤”的狀態(tài),分泌更多的信號來幫助激活CD8+細(xì)胞。
納米抗體不是新概念
其實(shí),納米抗體這個(gè)概念并不是剛出來的。早在今年4月份,這項(xiàng)研究的高級研究員Hidde Ploegh博士就曾經(jīng)使用類似的納米抗體(源自羊駝、駱駝和美洲鴕自然產(chǎn)生的“納米抗體”)增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞對實(shí)體腫瘤的免疫治療。相關(guān)研究結(jié)果也發(fā)表在PNAS雜志上。
CAR-T通過基因工程改造患者自身的T細(xì)胞,使其更好地攻擊癌細(xì)胞,對于血癌尤其有效。但CAR-T細(xì)胞并不擅長消除實(shí)體瘤,在實(shí)體腫瘤上很難找到可以作為安全靶標(biāo)的癌癥特異性蛋白質(zhì)。同時(shí),實(shí)體瘤也受到細(xì)胞外基質(zhì)的保護(hù),T細(xì)胞的攻擊被免疫抑制分子削弱。
在這項(xiàng)研究中,研究人員在CAR-T細(xì)胞中植入納米體,靶向腫瘤環(huán)境中的特定蛋白質(zhì)。結(jié)果顯示工程化的T細(xì)胞殺死了腫瘤細(xì)胞,顯著減緩腫瘤生長,延長了患有黑色素瘤和結(jié)腸癌小鼠的壽命。
Ploegh團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,技術(shù)本身可以進(jìn)一步發(fā)展。納米抗體可能攜帶一種細(xì)胞因子來增強(qiáng)對腫瘤的免疫反應(yīng),未來在許多實(shí)體腫瘤上都大有可為。
參考資料:
[1] PET imaging shows if PD-1 cancer immunotherapy is working
[2] ‘Nanobodies’ from alpacas could help bring CAR T-cell therapy to solid tumors
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