攻克免疫疗法的谜题

从古怪想法到医学革命——免疫疗法的历史和未来前景。

11月 09, 2021

1891年纽约市的一个春日,一位名叫William Coley的年轻医生将有毒的、潜在致命的细菌,注入患者颈部无法手术的肿瘤中。Coley在数月内反复重复这一操作,直到有一天患者出现了高热的情况,然后肿瘤很快开始萎缩。几周后,肿瘤消失了,后来近十年里没有复发迹象。

一个多世纪后,Coley被公认为是第一个通过激活患者自身免疫机能,系统地实践免疫疗法的人,这种疗法被称为免疫肿瘤学或肿瘤免疫疗法。这是医学领域最有前景的概念之一,有可能对曾经难治的肿瘤进行持久的控制。

然而,其中困扰Coley的一项挑战至今仍然存在:只有特定癌症,通常是实体瘤,对目前的免疫疗法有反应。对于其他癌症如血液肿瘤,可选择的免疫疗法极为有限。

这就像一个拼图,必须一块块地辛苦拼接而成。但只要有新的发现,包括诺华在内的全球研究人员,距离解锁免疫疗法、服务更多患者、治愈更多癌症便又近了一步。

一个多世纪后,Coley被公认为是第一个通过激活患者自身免疫机能,系统地实践免疫疗法的人,这种疗法被称为免疫肿瘤学或肿瘤免疫疗法。这是医学领域最有前景的概念之一,有可能对曾经难治的肿瘤进行持久的控制。

然而,其中困扰Coley的一项挑战至今仍然存在:只有特定癌症,通常是实体瘤,对目前的免疫疗法有反应。对于其他癌症如血液肿瘤,可选择的免疫疗法极为有限。

这就像一个拼图,必须一块块地辛苦拼接而成。但只要有新的发现,包括诺华在内的全球研究人员,距离解锁免疫疗法、服务更多患者、治愈更多癌症便又近了一步。

Image of William Coley
1892年的William Coley。今天Coley被尊称为“免疫疗法之父”。照片来源:未知摄影师,维基共享公共资源。

癌症的最佳疗法

Coley围绕其开创的细菌疗法,在几十年的时间里做了各种各样的试验。虽然尽了最大努力,他仍然发现不可能预测这种疗法对谁会起作用,也无法解释为何起作用。他的方法也因此充满了争议,直到进入现代生物医学时代。

“目前,我们知道激活免疫系统是抗击癌症的最佳疗法。在某种程度上,任何癌症患者的免疫系统都有缺陷,”诺华公司早期血液学研究负责人、血液肿瘤学家David Steensma表示。“癌细胞会欺骗免疫系统,伪装成健康细胞,躲过免疫系统的攻击。”

从根本上讲,免疫系统负责识别自体、消除异物。要做到这一点,免疫细胞必须决定是激活自身对抗潜在威胁,还是停下来不用工作。

“为了探寻能够对更多患者有效的免疫疗法,我们需要更好地理解癌症与免疫系统不同组件之间的相互作用。”

诺华血液学全球项目负责人Renaud Capdeville

20世纪90年代初,研究人员发现了一种参与这一抉择过程的关键蛋白,它充当免疫系统的分子制动器。没有它,免疫细胞就会错误攻击人体健康组织。

在当时,免疫学家James Allison(2018年获得了诺贝尔奖)便提出了一个变革性的问题:这一发现对治疗癌症是否有用?他和另一位诺贝尔奖获得者Tasuku Honjo以及全球各地众多科学家的努力,彻底改变了肿瘤学。

肿瘤学革命

他们的研究表明,癌症确实可以拉拢能够关闭免疫反应的蛋白质,这些蛋白质被称为检查点,进而欺骗免疫细胞、避免免疫攻击。更重要的是,用药物阻断这些蛋白质——解除免疫刹车——便会激活免疫细胞攻击肿瘤,且通常疗效显著。

基于这一发现,新的免疫疗法出现了,且已经成为对抗癌症的基本工具了。Coley的愿望开始成为现实。

但是目前的免疫疗法仅对特定的癌症和患者有效。对于诺华和全球的科学家而言,当今医学需要做的最关键的事便是扩大免疫疗法的治疗领域与获益人群。

其中一个关键便是,免疫系统由许多分子的相互制衡来决定它的激活程度——其中任何一种分子都可能被癌细胞利用来逃避免疫系统攻击。

了解这些数量庞大的分子的作用机制是研究人员的当务之急,一旦有所发现,就可以研究应对策略。

Image of Killer-T cells
白细胞包裹着的癌细胞(中间)。照片来源:Alex Ritter,Jennifer Lippincott Schwartz和Gillian Griffiths,美国国立卫生研究院

激活免疫系统

举个例子,在一些恶性血液肿瘤中,研究人员发现免疫系统似乎陷入了异常的睡眠模式。而有趣的是,某些免疫细胞,比如骨髓细胞,拥有大量的检查点蛋白,且与疾病情况下免疫活性失调有关——这是证明检查点蛋白作用机理的一条线索。

正如释放分子制动器可以激活特定癌症中的免疫细胞一样,诺华科学家正在探索这些检查点蛋白是否在更多癌症中可以发挥特殊作用,以及阻断它们是否可以帮助重新唤醒免疫系统。

类似的研究正在进行中,以探索更多癌症用来逃避免疫系统的检查点和蛋白质的行为。

因为许多癌症会使用某些特定的专属逃避技巧,这些研究可能使科学家能够以新的方式激活免疫系统,特别是在目前免疫疗法有限的疾病领域,如恶性血液肿瘤。

“为了研制出能够对更多患者有效的免疫疗法,我们需要更好地研究癌症与免疫系统不同组件之间的相互作用,”诺华血液学全球项目负责人Renaud Capdeville表示。“如果我们想要成功解决这个难题,这些研究至关重要。”

诺华和全球的科学家也在探索将免疫疗法与癌症的其他疗法相结合的新方法,以及许多其他激活免疫系统的策略。每一个新发现,都意味着解锁了新的可以帮助更多患者的潜在方法。

一个多世纪前,大多数人认为免疫疗法充其量就是个古怪的想法。但今天,我们越来越接近最终攻克Coley在1891年提出的谜题。