恶性肿瘤个体化多肽疫苗的原理与临床研究

赵莲君[1]；李琳1；邹征云2南京鼓楼医院肿瘤中心邹征云

[指示性摘要]:个体化多肽疫苗（personalized peptide vaccination，PPV）是指根据肿瘤患者的个体遗传基因结构和功能差异，从一系列候选多肽中选出至多四种与人类白细胞抗原A1亚型（HLA-A1）匹配的多肽，制作成肿瘤疫苗，从而激发患者体内对肿瘤的特异性免疫应答，延长其生存时间。PPV已应用于多种晚期肿瘤，包括去势抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer, CRPC）、肺癌、胃肠肿瘤、胆管癌、胰腺癌、多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM）等，一系列的I 期、I/II期、II期临床研究已经开展，本文就个体化多肽疫苗的基本原理及临床研究作一综述。

A review of the rationale and clinical trials of personalized peptide vaccination

ZHAO Lian-jun 1；Li Lin1；ZOU Zheng-yun 2（1. Nanjing Drum Tower Hospital Clinical College of Nanjing Medical University，Nanjing 210008， China；2. Nanjing Drum Tower Hospital，The Affiliated Hospital of Nanjing University Medical School，Nanjing 210008， China）

[ABSTRACT]: Personalized peptide vaccination (PPV) is based on the individual gene structure and function. No more than four kinds of peptides which match the human leukocyte antigen class IA （HLA-A1）are chosen to be tumor vaccines. This new therapy aims to prolong the survival time and relieve the pain through stimulating specific immune response to tumor. PPV has been used in many kinds of advanced cancer, such as Castration-resistant prostate cancer (CRPC), Lung cancer, Gastrointestinal tumor, Biliary tract cancer, Pancreatic cancer, Glioblastoma multiforme (GBM), etc. A series of phase I, I/II, and II clinical trials using PPV have been conducted. This paper reviews the rationale and clinical trials of personalized peptide vaccination. 

[关键词]:个体化多肽疫苗；肿瘤疫苗；免疫疗法；晚期癌症。

[KEYWORDS]: personalized peptide vaccination；cancer vaccines；immunotherapy；advanced cancer.

肿瘤疫苗的研究一直在艰难中曲折前行，虽然经历过很多的失败，但由于肿瘤抗原的发现以及人们对肿瘤诱导免疫应答和肿瘤逃避免疫监视的机制的深入研究和理解，近几年来，肿瘤疫苗的研究已经取得了可喜的成就。2006年美国FDA批准了人类历史上第一个肿瘤疫苗--宫颈癌预防性疫苗“Gardasil”，它能预防人乳头瘤状病毒（HPV）16/18型感染长达5.5年以上，可有效降低宫颈癌的发病率[1]。此外，另一宫颈癌预防性疫苗“Cervarix”[2]，前列腺癌治疗性疫苗“Provenge”[3]，先后于2009年、2010年被FDA批准上市，肿瘤疫苗得到了人们越来越多的关注，更多新的有应用前景的肿瘤疫苗开始进人了临床试验。而个体化多肽疫苗（personalized peptide vaccination，PPV）便是其中之一。PPV是指根据肿瘤患者的个体遗传基因结构和功能差异，从一系列候选多肽中选出至多四种与人类白细胞抗原A1亚型（HLA-A1）匹配的多肽，制作成肿瘤疫苗，从而激发患者机体对肿瘤的特异性免疫应答，延长其生存时间[4、5]。目前，一系列的I 期、I/II期、II期临床研究已经开展，本文就个体化多肽疫苗的基本原理及临床研究作一综述。

1  PPV的基本原理   

1.1  PPV的候选肿瘤抗原多肽的特征

肿瘤抗原多肽是多肽疫苗的重要组成部分，肿瘤抗原必须在抗原递呈细胞（antigen presenting cell, APC）内降解为短肽并形成肽-MHC-TCR复合物才能为T细胞所识别，激发相应的细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）反应。而多肽疫苗的目的就在于把高剂量的肿瘤抗原多肽输送给APC表面的主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）分子，因此合适而有效的肿瘤抗原多肽对肿瘤疫苗的制备非常重要。肿瘤抗原多肽是受MHC限制的，只有MHC I类分子相同的患者才能使用同一种肽，并且由于肿瘤的不均一性，某些肿瘤抗原肽可能会诱导免疫耐受而不是激活免疫应答。而PPV较其他肿瘤疫苗，具有绕过免疫多样性和肿瘤不均一性的独特优势，可以有效地避免上述问题。

Ito M.等[6-11]通过cDNA表达克隆技术，定义了许多可以用作PPV疫苗抗原的肿瘤相关抗原 (tumor associated antigen, TAA)基因及相关多肽。例如，T细胞识别的鳞状上皮细胞癌抗原(squamous cell carcinoma antigen recognized by T cells, SART) [6-9]，p56lck[10]、抗多药耐药相关蛋白3(multidrug resistance protein 3，MRP3)[11]等。K.Itoh等[4]通过对多肽安全性和免疫潜能的研究，选出31个具备最小的最优长度的MHC I类受限的多肽，用于PPV的制备，包括：SART2-93、SART2-161、SART3-109、SART3-302、SART3-309、SART3-511、SART3-734、Lck-90、Lck-208、Lck-246、Lck-422、Lck-449、Lck-486、Lck-488、MPR3-503、MPR3-1293、CypB-129、MAP-432、WHSC2-103、WHSC2-141、HNRPL-140、HNRPL-501、UBE-43、UBE-85、PAP-213、PAP-248、PSA-248、EGFR-800、PSMA-624、EZH2-735、PTHrP-102。其中，HLA-A2型有12种，HLA-A24型有14种，HLA-A26型有4种，HLA-A3型有9种。

所选出的31个候选多肽由多肽实验室I（San Diego,CA,USA）和美国肽公司（Vista，CA,USA）提供[12]。由于大于等于五种多肽制备的疫苗可能产生不能耐受的皮肤不良反应，如瘙痒和疼痛，因此，目前使用的是不多于四种多肽制备疫苗[4、12]。

1.2  PPV参试患者入选标准

由于个体免疫功能的差异，并非所有的患者都适合参加PPV的临床试验，虽然尚无固定的患者入选PPV临床试验的标准，但是如下标准草案已经通过久留米大学伦理学委员会（the Kurume University Ethics Committee）的审批，并且在日本大学医院医疗信息网络临床试验登记处（UMIN Clinical Trials Registry）注册（UMIN 2907）。具体如下：（1）诊断明确的恶性肿瘤患者；（2）在31个候选多肽中，至少对2种能产生有效的体液免疫反应；（3）年龄在20-80岁之间；（4）美国东部肿瘤协作组（ECOG）行为评分为0或1分；（5）HLA-A2或HLA-A24或HLA-A3或HLA-A26阳性；（6）预期存活时间大于等于12周；（7）无乙肝或丙肝病毒感染；（8）血液学指标、肝功能、肾功能无明显异常。此外，还有一些排除标准：（1）心肺或其他系统有严重疾病的患者；（2）急性感染期；（3）有严重的过敏史；（4）妊娠或哺乳的妇女；（5）其他经过临床医生评估认为不适宜参加试验的情况。所有患者参加试验前都需要对试验有完整的了解并且签订知情同意书[12]。

1.3  疫苗的制备

不恰当的疫苗多肽诱导的非特异性免疫反应不仅对肿瘤的控制无效，反而可能诱导免疫耐受，因此，针对每位不同的患者，如何从31种候选多肽中个体化选择合适的多肽来制备疫苗就显得尤为重要。

首先，选出制备PPV的多肽要与患者的HLA类型匹配。其次，要评估疫苗接种前患者已存在的免疫功能状况。Komatsu N[13]目前通过接种疫苗前血清已存在的免疫球蛋白G（Ig G）反应来评估入选患者的免疫功能，方法是多重微球LUMINEX技术（multiplex bead-based LUMINEX assay），平均水平为10FIU。该方法可以有效预测接种疫苗后CTL反应水平，并可以反映PPV的安全性、免疫原性以及可能的临床获益。

因而，在与患者HLA类型匹配的多肽中，能表现出高IgG反应的至多前4种多肽被选择出来加上不完全弗氏佐剂（Montanide ISA51；Seppic，Paris，France）制成肿瘤疫苗[4、12、14]。

1.4  接种方法

PPV的接种方法为皮下注射，接种时间一般为每周一次或者每两周一次皮下注射。有临床试验显示，每周一次的接种较每两周一次能够诱导更好的免疫反应[15]，综合疗效和患者的耐受程度，目前推荐的方法为前6周每周接种一次，而后每两周接种一次。此外，每次PPV都要在不同的部位注射，以防疫苗多肽之间产生相互反应[12]。

2  PPV的临床研究进展

目前的临床研究中，PPV主要应用于晚期肿瘤病人，包括去势抵抗性前列腺癌（CRPC）、肺癌、胃肠肿瘤、胆管癌、胰腺癌、多形性胶质母细胞瘤（GBM）等等。针对不同的肿瘤类型，一系列的I期、I/II期、II期临床研究已经开展 [12、15-30]，现将目前的临床研究归纳整理如下。

2.1  去势抵抗性前列腺癌（CRPC）

PPV应用于CRPC的I期临床试验显示，部分患者的细胞和体液免疫应答均有增强，而前列腺特异性抗原（prostate specific antigen, PSA）水平有所下降[16]。此外，I/II期临床试验也已开展，58名HLA-A2+或HLA-A24+的CRPC患者接受了PPV联合低剂量的磷酸雌二醇氮芥（estramustine phosphate, EMP）的治疗，结果显示，76%的患者血清PSA水平有所下降，中位生存期为17个月（95% CI，12-25月）[17]。这项研究证明，PPV结合低剂量的细胞毒性药物能够产生额外的抗肿瘤作用。另外一项II期临床研究比较了多烯紫杉醇（docetaxel, DOC）抵抗的CRPC患者PPV治疗组（n=20）和历史对照组（n=17）的中位生存期（median survival time, MST），结果显示，从接受疫苗的第一天到疾病进展（progressive disease, PD）的MST，PPV治疗组为17.8个月，而历史对照组为10.5个月[18]。这些初步研究结果表明，PPV可以作为DOC治疗后疾病进展的CRPC的新疗法。目前，PPV应用于DOC抵抗的CRPC患者的III期随机临床试验正在开展。

2.2  肺癌

PPV应用于少数难治性非小细胞肺癌患者的I/II期临床研究显示中位生存期为10.1-15.2月，较未应用PPV的患者有所延长[19、20]。10位对化疗或者放化疗无效的复发小细胞肺癌（small cell lung cancer, SCLC）患者参加了一项PPV的II期临床试验，除了4位因疾病进展而在第三次疫苗接种前终止治疗的患者，其余六位患者的生存时间分别为25、24.5（仍存活）、10（仍存活）、9.5、6.5、6个月[21]。在一另项41位患者参加的II期临床试验中，中位存活时间为304天，1年生存率为42%，并且无严重的不良反应[20]。

2.3  胃肠肿瘤

PPV应用于晚期结直肠癌的I期临床试验，10位HLA-24(+)患者中，1位呈现部分缓解（partial responder, PR），1位疾病稳定(stable disease, SD)超过6个月[22]。PPV应用于13位晚期胃癌患者的I期临床试验表明，接种疫苗后生存期有所延长，细胞和体液免疫应答有所增强[23]。此外，口服的5-氟尿嘧啶衍生物（5-fluorouracil derivative, TS-1）结合接种PPV治疗晚期胃癌或结直肠癌的I/II期临床研究表明标准剂量的TS-1结合PPV不但不会遏制肿瘤患者体内的免疫反应，反而能够维持或者是增强机体免疫系统的功能[24]。

2.4  胆管癌

25位患者参加了PPV应用于晚期胆管癌的II期临床实验，接种疫苗后，针对特异性抗原的体液免疫和细胞免疫应答均得到了充分地诱导，PPV疫苗接种后80%患者临床获益，OS延长；此项研究中，COX回归分析结果表明接种疫苗前低IL-6水平、高白蛋白水平及用来制备PPV的多肽数目与患者OS正相关[12]。PPV有望成为晚期胆管癌患者有效的治疗手段之一。

2.5  胰腺癌

PPV应用于13位HLA-A2+或HLA-A24+的晚期胰腺癌患者的I期临床试验已经开展。结果显示85%的患者（11/13）临床获益，表现为肿瘤缩小或者是肿瘤标记物水平下降 [25]。另一PPV联合吉西他滨（gemcitabine, GEM）的II期临床研究显示，21位患者均临床有效并能够耐受这一治疗方案，MST为9个月，1年生存率为38%，并且，对于接种PPV早期表现出良好免疫反应的患者，MST为15个月，相比较于单用GEM(MST为5.7个月，1年生存率18%)，这种治疗方案能够显著延长生存期 [26]。

2.6  多形性胶质母细胞瘤（GBM）

PPV用于晚期GBM的I期临床试验已经开展，21位患者接受了大于等于6次PPV接种，其中5例出现了PR，8例表现为SD，8例PD，MST为20.7个月。此外，临床反应良好的患者的肿瘤病灶或者脑脊液中检测出有效水平的肽特异性Ig G的存在[15]。

2.7  其他

此外，还有一系列的I期临床试验在转移性肾细胞癌 [27]、恶性黑色素瘤[28]、膀胱癌[29]和妇科肿瘤[30]的患者中开展，这些研究表明PPV能够诱导强而有力的免疫反应，并且是安全的、能被耐受的。

3  结语

近年来，肿瘤疫苗的研究获得了人们越来越多的关注，而个体化治疗也是肿瘤治疗的新思路，PPV将肿瘤疫苗与个体化治疗有机的结合，为肿瘤疫苗的发展指明了新的方向，虽然目前仍在研究阶段，但是一系列的I期、I/II期、II期临床研究已经证明了PPV可以延长患者的OS，改善其生存状态，并且是安全可靠的，这无疑为为其他疗法无效的晚期肿瘤患者带来了新的希望。然而，目前PPV的研究也存在一些有待解决的问题，一是缺乏多中心大样本的临床试验，二是尚无可以预测患者接种PPV后疗效的可靠的指标。未来，我们期待设计更加合理的多中心大样本的III期临床研究可以尽快开展。