|
PD－1是目前肿瘤治疗上的一个热点，除了已经上市的两个药物之外，在全球范围内有几十个在研的产品，在国内也有若干个厂家在努力的追赶。PD－1在淋巴瘤的治疗上有很大的潜力，特别是针对霍奇金淋巴瘤。所以，今天我们也来蹭一下这个热点，说一说什么是PD－1，以及我们对它有怎样的期待。
PD－1的全称应该是Programmed Cell Death Protein-1，即程序化细胞死亡蛋白-1，我们平时所说的PD－1的药物，其实是PD－1抑制剂，而不是PD－1本身，它本身是细胞上、特别是活化后的T细胞表达的一个受体分子，是一个免疫检查点，也是一个药物的靶点，而不是药物本身。
为什么要选择它作为癌症治疗的靶点呢？这要从免疫系统说起。
既然叫做“免疫系统”，那么它的任务就是防止我们生病，不但要帮助我们抵御外来的病原体的侵袭，而且要帮助我们抗拒来自内部的、自发产生的、无序的细胞的增生，也就说要防止肿瘤的出现。多年的实践和理论研究，使我们了解到人体内确实存在着这样一种Immune Surveillance，即“免疫监视”的机制，承担这项艰巨任务的，主要有巨噬细胞，NK细胞，还有T细胞。但是，为什么还会有肿瘤发生？主要是因为人体的免疫系统还同时存在着另外一种保护机制，叫做Immune Tolerance，即“免疫耐受”，这原本是为了防止免疫系统过激反应以及避免自身免疫性疾病发生的保护机制，但是不幸被肿瘤细胞所利用，于是出现了Immune Escape，即“免疫逃逸”的现象，肿瘤细胞成功的逃脱了免疫系统的监视，大摇大摆的繁殖生长，最终导致宿主的死亡。
那么，这个“程序化细胞死亡蛋白-1”在免疫逃逸的过程中是不是起了很大的作用？要说清楚这个问题，我们首先要讲一讲T细胞，特别是“杀手T细胞”在免疫系统中所扮演的角色，其次，重点探讨一下“免疫检查点”这个概念。
T细胞是淋巴细胞的组成部分之一，在免疫系统起着非常重要的作用。T细胞和其它淋巴细胞，例如B细胞一样，最初都是来自骨髓的，但是T细胞的发育成熟发生在胸腺，即Thymus，所以被叫做T细胞。
刚刚从骨髓出来到达胸腺的时候，T细胞既不表达CD4，也不表达CD8，被称为是CD4-、CD8-的“双阴性细胞”，也被叫做是naked cell，即“裸细胞”，因为细胞膜上也不表达T细胞标记物CD3。在胸腺里，T细胞要做三件事情，第一，是制作一件非常重要的武器，第二，是经受两项非常重要的考验，第三，是选择未来做哪一类的T细胞。这件重要武器，就是T Cell Receptor（TCR），即T细胞受体。TCR是通过基因片段重排所形成的、能够特异性的识别各种抗原的、位于T细胞表面的受体分子。没有成功的合成出TCR的T细胞，将来无法识别遭受病原体或者肿瘤侵袭的坏细胞，简直就是个废物，所以按照大自然的设计不能够活着走出胸腺。成功的制作出了TCR这件武器后，T细胞开始表达CD3，因为要利用它向细胞核传送信号，并且开始表达CD4和CD8这两个co-receptor，即“共受体”分子，这时的T细胞被称为是CD4+、CD8+的“双阳性细胞”，接下去它们要接受第一道考验，考场在胸腺皮质，考官是胸腺上皮细胞，这道考验被称为是“正选择”，即只有能够识别胸腺上皮细胞所表达的MHC-I类或者MHC-II类分子的T细胞才能过关。MHC即“主要组织相容性复合体”，人体内所有细胞都表达MHC-I类，只有专业的抗原递呈细胞例如树突状细胞、巨噬细胞和B细胞等才同时表达MHC-II类。这项测试的目的在于，因为T细胞不能单独识别抗原，只能识别“MHC-抗原”复合体，即所谓T细胞的“MHC限制性”，所以如果不能识别自身的MHC分子的话，这样的T细胞将来是没有用的。MHC限制性也体现在异基因骨髓移植的过程中。大家都知道移植前要先做配型，只有全相合或者亲缘半相合才可以做。配型报告中，有HLA-A，HLA-B，HLA-C，HLA-DB和HLA-DQ五项，因为同一个染色体每人都有两条，分别来自父母，所以一共是十个点位，全部一致就是全相合。HLA即Human Leukocyte Antigen（人体白细胞抗原），其实就是MHC在人身上的叫法，HLA-A、HLA-B、HLA-C属于MHC-I类，HLA-DR、HLA-DQ属于MHC-II类，如果配型不符就移植的话，供者的T细胞会疯狂的攻击受者的正常细胞，造成严重的GVHD（移植物抗宿主病），即“排异”，控制不住的话人就挂了。
接着说T细胞。通过“正选择”后，T细胞开始下调CD4或者CD8的表达，成为CD4+或者CD8+的“单阳性细胞”，开始走上不同的成长道路。下一步，这些初学有成的T细胞要接受第二道考验，考场在胸腺髓质，考官是胸腺树突状细胞和胸腺髓质上皮细胞，这道考验被称为是“负选择”，考官们的问题只有一个：你能够识别我的MHC分子上所呈现的“自身的抗原肽”吗？如果答案是yes，那么完了，考试失败，这些T细胞无法毕业，如果答案是no，那么恭喜，考试通过了！这项考试之所以非常重要，是因为测试的是self tolerance，即“自身耐受”，因为T细胞受体可以识别几乎任何抗原，包括自身的各种细胞的抗原，如果让能够与自身抗原结合的T细胞跑出胸腺，将来会引起严重的自身免疫性疾病，即自身的T细胞会攻击自身的其它细胞，那将会是一件非常糟糕的事情，绝对不允许发生，事实上很多先天的自身免疫性疾病的患者都是由于这项“负选择”的测试因为基因缺陷或者其它什么原因出了问题，导致疾病的发生。
好，经历了千辛万苦以后，T细胞终于毕业了，分别成为CD3+、CD4+或者CD3+、CD8+的细胞，前者，主要是辅助性T细胞，其任务是分泌各种细胞因子来帮助其它的淋巴细胞；后者，主要是杀手T细胞，其任务就是当杀手。这些Killer T cell，也被称为是Cytotoxic T Lymphocyte，即细胞毒性T细胞，简称为CTL。将其称为是杀手一点也不过分，实际上它是一个serial killer，即连环杀手，因为一个CTL可以杀死很多被细菌或者病毒感染的坏细胞，以及肿瘤细胞，大约每半个小时杀一个。以肿瘤细胞为例，大致的过程是这样的：前面说过，基本上所有细胞都表达MHC-I类分子，肿瘤细胞也不例外。MHC-I好比是一个电子广告牌，因为每时每刻细胞内被降解的蛋白会以抗原肽的形式（大约8到11的氨基酸的长度）在MHC-I的分子上呈现出来，如果恰好遇到能够识别这个“MHC-抗原复合体”的CTL，那么这个CTL就会认为它是异类，应该灭掉。方式是这样的：首先，几乎所有细胞上都有一个叫做Fas的受体，这个受体也被称为是“死亡受体”，好比是人的死穴，被捅一下就死掉了。而CLT上有一个Fas的ligand，即配体，叫做FasL，可以理解为是专门用来捅Fas这个死穴的一阳指，一旦FasL与Fas 结合，就会引发目标细胞内一系列的连锁反应，最终导致目标细胞凋亡。所以，CTL先会尝试用FasL去诱导肿瘤细胞凋亡。但是肿瘤细胞也是老狡猾的，有时候根本不表达或者故意调低Fas的表达，让你摸不着它的死穴。这时，CTL就来气了，于是祭出大招：细胞毒性T细胞的名字不是白叫的，因为它肚子里藏了不少生化武器，第一件就是Perforin，即“穿孔素”，第二件叫做Granzyme B，即颗粒酶B，当然还有其它，这里就不一一列举了。总之，点穴法失败后，CTL会用穿孔素在肿瘤细胞璧上穿一个孔，然后把颗粒酶这种生化炸弹扔几颗进去，试想，如果你是那个肿瘤细胞，先是被狠狠的捅了几下，然后脑袋上被钻了孔，还被放进去了几颗生化炸弹，那你还笑的出来吗？
可见，CTL的杀伤力是非常强的，正是因为这个原因，大自然也设计了多道机制来防止它滥杀无辜。首先，CTL通常只是在外周循环和淋巴系统中存在的，正常情况下在心肺肝肾等重要器官里极少有，就好比非战争时期不允许实枪荷弹的士兵驻扎在城市里一样；其次，CTL只有在被活化（activated）的情况下才能高效的增殖和具有强大的杀伤力，否则大多数时候它只是闷着头打酱油的；第三，即使被活化后，仍然有几道防线来阻止它持续的活化，以避免造成不必要的附带损失，这些防线，就是所谓的“免疫检查点”。
那么，CTL怎样才能被活化呢？至少要满足两个条件：第一，能够识别MHC-抗原复合体，就是说遇到的细胞不管是肿瘤细胞也好，被病毒侵入的细胞也好，细胞表面的MHC-I类分子和其呈现的抗原肽如果恰好是CTL的同源抗原，TCR能够和这个MHC-抗原肽结合，就完成了第一步；第二，这时还需要有一个共刺激分子，比如说CTL表达CD28这个重要的受体分子，而专业抗原递呈细胞（树突状细胞，巨噬细胞和B细胞）上会表达B7这个抗原分子，一旦CD28遇到了B7，就会像打了鸡血一样激动的不得了。所以，抗原识别+共刺激分子，就能够激活CTL，让其大开杀戒。
那么，问题就来了：为什么我们的免疫系统对肿瘤的监视不是很灵？首先，常见的肿瘤部位，比如说肺，肝，胃等，平时没有什么CTL在工作；其次，CTL被活化首先要能够识别出肿瘤细胞，但肿瘤细胞有时候会连表面的MHC分子都丢掉，更不要说以在MHC上呈现抗原肽的方式露出马脚，这样你根本不知道它到底是什么来头；第三，CTL被活化需要共刺激分子，肿瘤细胞会提供例如B7这样的共刺激分子吗？当然不会，那是作死的事情，肿瘤细胞怎么会做？但是，在一定条件下，免疫系统确实可以发挥作用，比如说，当实体肿瘤长得很快或很大的时候，因为营养供应不上，会有很多肿瘤细胞死亡，这时就会有类似于炎症的反应发生，大量的粒细胞、浆细胞、淋巴细胞和组织细胞被吸引过来，其中巨噬细胞会吞吃肿瘤细胞的残余并将其分解成抗原肽再吐出来，树突状细胞会把肿瘤细胞的抗原肽“捡起来”再递呈给T细胞，并同时提供共刺激分子而使T细胞被活化，这样，免疫系统仿佛突然被惊醒了，开始努力去清除肿瘤细胞。但问题在于免疫系统的介入往往是太晚和太弱，too late and too little ，肿瘤已经成了气候，很难被彻底击败。而对于淋巴瘤来说，免疫系统的监视作用则要更突出一些，淋巴瘤多数是发生在淋巴结上的，所以不用担心这里T细胞太少的问题；淋巴瘤微环境中总是存在大量的树突状细胞、巨噬细胞、以及B细胞等抗原递呈细胞，它们是可以给T细胞提供B7这样的共刺激分子的；另外，大自然还设计了一些例外情况，比如说，在没有共刺激分子的情况下如果TCR与抗原结合的数量足够多，或者周围存在具有刺激作用的例如IL-2、INF-γ等炎性细胞因子，CTL也可以被活化从而具有增殖和杀伤的能力。因为淋巴瘤往往一开始就与炎症相伴发生，所以这样的条件并不是非常难以满足，所以，淋巴瘤，特别是惰性淋巴瘤，有时会出现自然缓解的情况，或者wax and wane（时大时小）的现象，因为免疫系统和肿瘤细胞一直都在打拉锯战。
但是，让科学家们困惑不解的是，随着时间的推移，这样的免疫监视到后来往往会失效，肿瘤细胞最终总会占上风。经过研究才发现，原来，肿瘤细胞钻了“免疫检查点”的空子。Immune Check Points这个概念是上世纪90年代提出来的，检查点就像是在路上设置的关卡一样，是为了防止免疫系统过度反应的，通常在炎症后期介入以避免打击过度而造成不必要的对周边组织伤害。然而，如果免疫检查点在肿瘤细胞还没有完全被消灭之前就介入的话，相当于战斗尚未结束就鸣锣收兵，当然肿瘤细胞会卷土重来，这就是肿瘤利用免疫检测点逃避免疫监视的机制之一。就CTL而言，两个最重要的免疫检查点受体分子就是CTLA－4和PD－1，如果说CD28是用来激活T细胞的正向共刺激受体分子，那么CTLA－4和PD－1就是用来抑制T细胞的反向共刺激受体分子。当CTL被活化后，就会在细胞表面表达CTLA－4和PD－1，就好像在向周围的细胞招手说：我正在在打架啊，千万别让我打的太投入以至于连警察都打，最后闹的不可收拾，适当的时候拉拉架啊！怎么拉架呢？先说CTLA－4，前面讲过，CD28是T细胞身上的一个超强的共刺激受体分子，它与B7结合能让T细胞有使不完的劲。然而，CTLA－4也可以与B7结合，甚至亲和性比CD28还高，结果抗原递呈细胞上面的B7都与CTLA－4去结合了，把CD28凉在了一边，没有了CD28的刺激，T细胞就像泄了气的皮球，再也鼓不起劲来了。
再说PD－1。我一直觉得“程序化细胞死亡蛋白-1”这个名字起的很尴尬，因为PD－1与程序化细胞死亡并没有非常直接的关系，而且到目前为止也没有PD－2，PD－3之类的命名出现，就好比父母给第一个孩子起了个名字叫“张一”，然而后来改了主意并没有让第二、三个孩子分别叫“张二”、“张三”。这里补充一下细胞死亡的知识。人体大约有几十万亿个细胞，大多数细胞都在不断被更新的过程中，老的细胞死去，新的细胞诞生。细胞死亡主要有两种形式，一种叫necrosis，即“坏死”，不是因为“坏”而“死”，而是死的方式很坏，通常是因为外伤、烧伤、细菌感染等原因毫无准备的就挂了，由于蛋白质降解不充分，细胞内部很多化学物质被释放出来，造成周边很强的炎症反应和很多的附带损失，所以坏死也被称为是black death，即黑死，脑补一下坏死的肢体是什么样子就明白了。另一种细胞死亡的方式就是程序化死亡，程序化死亡又分为两类，第一类叫做apoptosis，即“凋亡”，第二类叫做autophagy，即“自噬”，不管是凋亡还是自噬，都属于white death，或者说是“好死”，因为都是在严格的基因表达调控下非常有序的一个自我牺牲的过程，最终只留下一点点垃圾让巨噬细胞来清除，不会带来什么附带损失。而PD－1这个受体呢，虽然在活化的T细胞、B细胞和巨噬细胞上都有表达，但是如果没有遇到它的配体的话，这些细胞并不会因为它的表达而感觉有什么异常，以至于琢磨是不是应该告别这个世界，所以，PD－1只是一个符号，不应该把它和程序化细胞死亡直接挂钩。
PD－1有两个Ligand，即“配体”，分别叫做PD－L1和PD－L2，当PD－L1或者PD－L2与PD－1结合时，就会让CTL感觉很疲劳，不想再打下去了，这种T cell exhaustion，会导致CTL的功能被抑制。肿瘤细胞会非常狡猾的表达PD－L1或者PD－L2，让CTL以为仗已经差不多打完了，好心人都来劝架了。更可恶的是，不仅仅肿瘤细胞会表达PD–L1或PD－L2，肿瘤微环境中的巨噬细胞、树突状细胞、活化的B细胞、NK细胞还有部分CD4+的T细胞，也会表达PD－L1或PD－L2。当然，并不完全是这些细胞的错，T细胞被活化后，会释放出干扰素，诱导周边的细胞上调PD－L1/L2的表达，只是这个漏洞被肿瘤细胞利用了。部分被诱导表达PD－L1的CD4+的T细胞，同时也表达CD25和Foxp3，被称为是Treg细胞，即调节性T细胞，原本是人体用来防止自身免疫性疾病的，因为尽管在胸腺内绝大多数能够与自身抗原高亲和性结合的T细胞都被消灭了，但难免会有漏网之鱼，需要有这样的细胞来提供进一步的保护，可是在这里，Treg起到了很坏的作用，不该劝架的时候劝架，成了肿瘤细胞的帮凶，研究显示在大多数情况下，如果肿瘤当中存在大量的Treg细胞，预后往往较差，而如果存在大量CD8+的CTL，则预后要好得多。
搞清楚免疫检查点是怎么回事以后，就有人脑洞大开：既然肿瘤细胞利用了CTLA－4和PD－1这样的免疫检查点来逃避免疫监视，那么我们想办法把这些检查点给撤了怎么样？我们已经有成熟的单克隆抗体技术，如果设计出能够与CTLA－4和PD－1结合的单克隆抗体，肿瘤细胞不就无法利用这些免疫检查点了吗？
这个看似简单的逻辑，带来了肿瘤治疗历史上的革命性的进步，Immune Checkpoint Blockade（免疫检查点阻断）被评为2013年十大医学突破之首，接下去的事情我们下一篇再讲。
| 
[复制链接]
/1 
窥视卡
雷达卡
发表于 2017-5-23 14:06:09
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡
发表于 2017-5-23 14:16:10
楼主
