腦癌是腦部出現(xiàn)的一種嚴(yán)重病變，此類疾病發(fā)生后會(huì)對(duì)身體造成很多損傷，比如失明、癱瘓、精神失常、甚至死亡等。
其中，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是一種最常見也是最具侵襲性的腦癌，其 5 年總生存率是所有人類癌癥中最差的腫瘤之一。這種疾病惡性程度高、臨床治療效果差，往往難以治愈。通常，確診后的典型生存期為 12-15 個(gè)月，只有不到 3%-7% 患者的生存時(shí)間能超過五年。
近日，哈佛大學(xué)布萊根婦女醫(yī)院的科研人員提出了一種靶向腦癌的新方案，即能夠同時(shí)殺傷并預(yù)防腦癌復(fù)發(fā)的雙功能癌癥疫苗。這是一種雙功能的細(xì)胞療法，研究人員通過基因編輯工具 CRISPR-Cas9 將活的癌細(xì)胞設(shè)計(jì)改造為高效的抗癌劑。這種疫苗不僅可以直接殺傷腫瘤細(xì)胞，還可以幫助免疫系統(tǒng)記住癌細(xì)胞的“長相”，防止癌癥復(fù)發(fā)。相關(guān)研究已經(jīng)發(fā)表在 Science Translational Medicine 上。
（來源：Science Translational Medicine）
在試驗(yàn)中，研究人員已經(jīng)在晚期膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠中測試了雙功能癌癥疫苗的安全性和有效性，并取得了令人鼓舞的結(jié)果。
論文的第一作者是布萊根婦女醫(yī)院博士后研究員 Kok Siong Chen 博士，通訊作者是布萊根婦女醫(yī)院神經(jīng)外科研究副主任、干細(xì)胞和轉(zhuǎn)化免疫治療中心主任兼哈佛大學(xué)教授 Khalid Shah 博士。Khalid Shah 實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)研究方向是開發(fā)和測試針對(duì)腦癌的新型靶向細(xì)胞療法。最近設(shè)計(jì)了通過 CRISPR/Cas9 可靶向腫瘤細(xì)胞的治療方法，敲除了細(xì)胞表面受體并釋放靶向配體殺傷腫瘤細(xì)胞。比如說，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明重新設(shè)計(jì)的治療性腫瘤細(xì)胞（therapeutic tumor cells，ThTC）在腦癌小鼠模型中具有顯著的治療效果。
▲圖｜左為 Khalid Shah，右為 Kok Siong Chen（來源：布萊根婦女醫(yī)院官網(wǎng)）
Khalid Shah 在官方通稿中指出，我們的目標(biāo)是采用一種創(chuàng)新且可轉(zhuǎn)化的方法開發(fā)出一種治療性的抗癌疫苗，并在領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這種治療策略適用于更多實(shí)體瘤，接下來我們將會(huì)對(duì)該治療策略的應(yīng)用潛力做進(jìn)一步的研究。
癌癥疫苗是當(dāng)前腫瘤治療極其重要的一個(gè)研究方向，技術(shù)路徑多樣，包括滅活腫瘤疫苗、mRNA 腫瘤疫苗。滅活腫瘤疫苗需要裂解或輻射滅活治療性腫瘤細(xì)胞，然后再注射到人體增強(qiáng)免疫反應(yīng)，多項(xiàng)研究顯示這種方式的療效有限。
“我們團(tuán)隊(duì)追求一個(gè)簡單的想法，將癌細(xì)胞'叛變’，也就是將癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌癥疫苗等抗癌劑。”Khalid Shah 說。
與滅活腫瘤疫苗不同，該研究團(tuán)隊(duì)決定采用雙功能治療的方法——基于活腫瘤細(xì)胞的雙功能癌癥疫苗，這種治療方法具有直接殺傷腫瘤和免疫刺激作用。
研究團(tuán)隊(duì)指出，活的腫瘤細(xì)胞會(huì)像歸巢的“信鴿”一樣，通過在腦部長途跋涉最終回到其他癌細(xì)胞的所在位置。利用這一特性，通過 CRISPR/Cas9 改造活的腫瘤細(xì)胞，改造后的細(xì)胞可以釋放腫瘤殺傷劑和免疫調(diào)節(jié)劑，既可以殺傷腫瘤細(xì)胞，也可以激活記憶性免疫反應(yīng)，預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)。
▲圖｜雙重作用腦癌疫苗能夠殺傷腫瘤（來源：Science Translational Medicine）
具體來說，研究團(tuán)隊(duì)首先用 CRISPR/Cas9 敲除腫瘤細(xì)胞上的干擾素-β (IFN-β)特異性受體，將腫瘤細(xì)胞從對(duì)干擾素-β 敏感轉(zhuǎn)化為對(duì) IFN-β 具有抵抗性，隨后對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行改造，讓其釋放免疫調(diào)節(jié)劑 IFN-β 和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor） ，這些工程化的治療性腫瘤細(xì)胞 (ThTC) 同時(shí)具備了雙重功能。
此外，研究人員還在 ThTC 中加入由單純皰疹病毒-1 胸苷激酶和雷帕霉素激活的半胱天冬酶 9 組成的雙重安全開關(guān)（ double kill-switch ），以確保這種治療方法的安全性。當(dāng)激活雙重安全開關(guān)時(shí)，就可以根據(jù)實(shí)際情況清除 ThTC。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了將雙功能 ThTC 進(jìn)行了體內(nèi)和體外試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)，ThTC 在體外試驗(yàn)中均可抑制腫瘤生長，在體內(nèi)試驗(yàn)中同樣抑制腫瘤生長，并誘導(dǎo)了 T 細(xì)胞介導(dǎo)的獲得性免疫。
然后，將經(jīng)過工程化改造的腫瘤細(xì)胞注射到小鼠體內(nèi)，試驗(yàn)顯示，ThTC 組的 12 只小鼠中有 10 只在治療 8 天后完全根除了腔內(nèi)殘留的腫瘤細(xì)胞。與對(duì)照組相比，ThTC 組的中位生存率顯著提高。
根據(jù)免疫熒光染色分析，與其他組相比，ThTC 組觀察到了更多胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶 3（Caspase-3）切割現(xiàn)象，這是細(xì)胞凋亡過程中的一個(gè)關(guān)鍵酶。然后，在免疫缺陷非肥胖糖尿病小鼠重復(fù)了試驗(yàn)，研究顯示接受 ThTC 治療的腫瘤部位觀察到更多凋亡細(xì)胞，這進(jìn)一步證實(shí)了 ThTC 可直接殺傷腫瘤細(xì)胞，且獨(dú)立于免疫反應(yīng)。
為了確定在清除腔內(nèi)殘留腫瘤細(xì)胞后，這些治療細(xì)胞是否能夠在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)長期免疫反應(yīng)，科研團(tuán)隊(duì)在小鼠對(duì)側(cè)大腦中植入 sGBM-FmC 細(xì)胞，在這些小鼠中未觀察到腫瘤生長跡象。這些結(jié)果表明 ThTC 可以有效地清除殘留的腫瘤細(xì)胞，并誘導(dǎo)小鼠的適應(yīng)性免疫。
▲圖｜ThTC 清除腔內(nèi)殘留的腫瘤細(xì)胞，并通過招募抗腫瘤免疫細(xì)胞防止復(fù)發(fā)（來源：上述論文）
他們還評(píng)估了 ThTC 在復(fù)發(fā)性 GBM 小鼠模型中的治療效果，接受 ThTC 組治療的 7 只小鼠中有 5 只完全清除了腔內(nèi)殘留的腫瘤細(xì)胞，與其他組相比，ThTC 組小鼠的中位生存期顯著提高。這些發(fā)現(xiàn)表明 ThTC 可以有效靶向化療耐藥的復(fù)發(fā)性腫瘤細(xì)胞。
通過體內(nèi)和體外試驗(yàn)，研究人員證實(shí)了雙功能 ThTC 在腦癌治療中的潛力。在安全性方面，Khalid Shah 指出，雙功能細(xì)胞治療內(nèi)置的安全開關(guān)可以對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行重編程，并選擇性關(guān)閉。這種方法在小鼠模型中既具有安全性，也具備有效性。
在試驗(yàn)中，研究人員在人 GBM 細(xì)胞系、患者來源的 GBM 細(xì)胞系以及人源化 GBM 小鼠模型中進(jìn)行了驗(yàn)證。研究顯示，人 ThTC 具有殺傷腫瘤能力，且隨著共培養(yǎng)的時(shí)間增加，細(xì)胞毒性也隨之增加。接受雙功能細(xì)胞治療后，可抑制人源化小鼠體內(nèi)腫瘤的生長且提高了人源化小鼠的存活率。
Khalid Shah 在通稿中表示，我們已經(jīng)在模擬人類免疫微環(huán)境的骨髓、肝臟和胸腺細(xì)胞來源于的小鼠模型中驗(yàn)證了 ThTC 治療的效果、安全性以及適用性，這些為臨床轉(zhuǎn)化工作鋪平了道路。我們有計(jì)劃推動(dòng)轉(zhuǎn)化工作，初步預(yù)計(jì)這種治療方法可能會(huì)在未來3到5年內(nèi)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。
值得一提的是，本研究的通訊作者 Khalid Shah 目前擁有 10 多項(xiàng)專利，且已經(jīng)創(chuàng)立了兩家生物技術(shù)公司，這兩家公司的主要目標(biāo)是推動(dòng)治療性細(xì)胞用于治療癌癥患者的臨床轉(zhuǎn)化工作。比如說，Khalid Shah 擁有 Amasa Therapeutics 的股權(quán)并且是其科學(xué)顧問委員會(huì)成員。這是一家開發(fā)基于干細(xì)胞癌癥療法的生物制藥公司，旗下產(chǎn)品 AMA-001 是一種封裝的同種異體干細(xì)胞產(chǎn)品，它表達(dá)一種配體，可以特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞上的細(xì)胞表面受體和一個(gè)可成像的安全殺傷開關(guān)。
▲圖｜在研管線（來源：Amasa Therapeutis 官網(wǎng)）
研究人員也坦言，雙功能疫苗雖然試驗(yàn)結(jié)果極具潛力，但是應(yīng)用于臨床還需要做很多工作。比方說，腫瘤微環(huán)境對(duì)于該疫苗應(yīng)用于人體至關(guān)重要，不過目前的研究并沒有太多解釋如何重塑腫瘤微環(huán)境。還需要進(jìn)一步研究以了解基于 ThTC 的療法如何激活腫瘤抗原呈遞和腫瘤特異性 T 細(xì)胞免疫的機(jī)制。因此，需要后續(xù)研究工作進(jìn)一步闡釋這些問題，以及與雙功能疫苗相關(guān)的其他因素。
該團(tuán)隊(duì)還表示，目前正在研究這些限制，并計(jì)劃開發(fā)下一代自體和同種異體工程化腫瘤細(xì)胞疫苗。
除了 GBM 等腦癌以外，研究人員還指出，這種治療策略同樣適用于其他多種實(shí)體瘤，包括骨肉瘤、皮膚癌以及淋巴瘤。不過，他們也表示，還需要對(duì)其應(yīng)用做進(jìn)一步研究。
“總之，我們的研究建立了一種基于雙功能治療癌細(xì)胞的治療策略，可以直接靶向腫瘤細(xì)胞并間接誘導(dǎo)免疫介導(dǎo)的細(xì)胞死亡和持久免疫，以防止腫瘤復(fù)發(fā)和進(jìn)展。 我們的研究表明，將分泌 IFN-β/GM-CSF 的 ThTC 引入切除腔可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞重編程，將免疫抑制性 TME 轉(zhuǎn)化為免疫刺激性 TME。這種使用 ThTC 的治療策略具有穩(wěn)健性和廣泛的適用性，有潛力通過預(yù)防多種腫瘤的進(jìn)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。我們?cè)O(shè)想這種雙功能治療性癌細(xì)胞可以為患者提供個(gè)性化的細(xì)胞療法并最終改善癌癥患者的臨床治療。”研究人員在論文中總結(jié)道。
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