利用免疫系统控制癌症

随着癌症基础研究的深入,癌症的发生发展与癌细胞的免疫监视逃逸的密切关系逐渐被揭示.患者机体内多种抗肿瘤免疫细胞的存在及其抗肿瘤作用的认识,提示研究者利用免疫系统可能控制癌症.基于肿瘤免疫基础研究以及生物技术的进步,免疫治疗逐渐登上了癌症治疗的舞台.免疫治疗是一种新兴的癌症治疗手段.无论是通过激活自体免疫,还是提供过继性免疫,其疗效在近年来都不断被证实,充分证明了利用免疫系统可能有效控制甚至治愈癌症.肿瘤免疫治疗的时代已经到来.相信肿瘤基础研究的不断深入,将帮助研究者更充分有效地使用免疫系统,从而为癌症治疗提供新的有效手段,为患者带来福音.     

陈列平:开启“免疫正常化”肿瘤免疫治疗新纪元

癌症免疫治疗,利用抗体阻断介导肿瘤免疫逃逸的通路,尤其是PD-1/B7-H1(PD-L1)通路,可以激活肿瘤免疫反应来控制肿瘤生长,在多种肿瘤治疗中取得了突破性的疗效,从而荣获2018年诺贝尔生理学或医学奖。陈列平最早于1999年克隆B7-H1,并阐明其在癌症免疫中的关键作用,是这一通路应用于癌症治疗的重要奠基人和推动者。文章沿着癌症免疫治疗领域发展的时间轴,回顾陈列平在该领域的重要贡献,揭示PD通路成功应用于癌症免疫治疗的原因和特点,并展望该领域未来的发展方向。     

生物医用纳米材料在增强肿瘤细胞免疫原性死亡中的应用

激活机体的适应性免疫反应是提升长期抗肿瘤疗效的关键因素.化学治疗、放射治疗、光动力治疗(photodynamic therapy, PDT)等方法可诱导肿瘤细胞发生凋亡并伴随着免疫原性死亡(immunogenic cell death, ICD). ICD引起的损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)分子的暴露或释放可刺激免疫系统发挥抗肿瘤免疫作用,招募抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC),激活T细胞适应性免疫应答.因此,在肿瘤免疫治疗中ICD诱导剂可以改善其治疗效果,从而提高患者生存率.越来越多的研究表明,基于纳米材料的癌症治疗平台不仅可以实现特定肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)刺激响应的药物控制释放,并且其可以调节TME进而诱导肿瘤细胞发生ICD,这撞击出了癌症纳米医学的新火花.自此以后,设计和构建增强肿瘤ICD效应的生物医用材料的相关研究受到了极大关注.基于此背景,本文首先介绍了肿瘤ICD的成因以及纳米材料在诱导肿瘤ICD中发挥的多重功能.其次...     

液态活检在PD-1/PD-L1抑制剂精准用药中的应用前景

近年来,精准医疗的液体活检技术已被广泛用于癌症早期筛查、辅助诊断、疗效监测以及药物疗效预测等领域.液态活检的非侵入性、实时性、可以反复取样以及可动态监测肿瘤进程等优势使其成为目前最具发展潜力的诊疗手段之一.与此同时,作为肿瘤治疗新的革命性技术,免疫治疗尤其是免疫检查点治疗模式发展迅猛,多个PD-1/PD-L1抑制剂在肺癌、肝癌、黑色素瘤等十几个癌种中迅速得到临床批准.如何提高PD-1/PD-L1抑制剂的疗效,对疗效进行精准预测和动态监测成为临床界最关注的问题.本文围绕循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA(ctDNA)和外泌体等几种液体活检主要技术在肿瘤免疫治疗中的应用前景进行综述.     

超声介导的肿瘤免疫治疗

免疫治疗是一种新兴的肿瘤疗法.与传统的疗法直接杀伤肿瘤不同,免疫治疗是通过激活或增强人体免疫系统,依靠自身免疫功能间接杀灭癌细胞和肿瘤组织的疗法.考虑到肿瘤的异质性和遗传不稳定性,单一的疗法不能达到完全治愈肿瘤的效果.近年来,有研究表明,利用超声可以提高机体对肿瘤的免疫反应强度,加强肿瘤的免疫治疗效果.聚焦超声在破坏肿瘤的同时可以导致机体在原位产生肿瘤碎片和肿瘤相关抗原等物质,增强肿瘤的免疫原性,刺激细胞免疫,诱导机体产生免疫应答.微泡是临床上使用的超声造影剂,微泡的加入可以加强聚焦超声对肿瘤的破坏效果,引发更强的免疫反应.利用超声和微泡的组合还可以打开血脑屏障,促进免疫细胞或免疫治疗药物进入血脑屏障发挥作用.此外,微泡还是一种常用的基因和药物载体,利用超声将负载免疫相关基因或抗原的微泡递送到肿瘤细胞或免疫细胞中,同样可以增强免疫应答反应,提高肿瘤免疫治疗的疗效.     

纳米材料用于调控癌症免疫应答

近年来,癌症免疫疗法在临床上取得了巨大的成功并成为癌症治疗的潜在支柱性疗法.然而,以免疫检查点抑制剂和嵌合抗原受体T细胞疗法为代表的肿瘤免疫疗法在临床治疗中却常伴随响应率低、持续时间短、易复发等问题.了解造成免疫疗法局限性的原因对于提高免疫疗法临床疗效至关重要.本文对肿瘤的免疫逃逸通路进行了分析,并归纳了近年来纳米材料在调控癌症免疫应答方面的研究进展,最后总结了当前纳米材料用于癌症免疫疗法中仍存在的问题并提出了克服这些限制的策略.     

纳米技术在癌症诊疗一体化中的应用

癌症的早期诊断与高效无毒的药物治疗是目前癌症诊疗的最大挑战,纳米技术的快速发展为癌症诊疗带来了新的希望.通过优化材料构建稳定、高效和安全的纳米载体,利用纳米载体结合抗癌药物和高准确度的癌症诊断探针,整合药物靶向运输、活体示踪、药物治疗和预后监测等功能于一体的多功能纳米体系将是未来的研究趋势,这将为有效地提高药物呈递效率和减轻药物毒副作用提供强有力的支持.本文总结了人类癌症治疗所面临的巨大挑战,综述了量子点、纳米金/银、碳纳米管/石墨烯、磁性纳米颗粒、脂类/聚合物类纳米颗粒以及介孔纳米材料等纳米颗粒的最新研究进展及其在癌症诊疗一体化领域的研究成果,并对纳米技术在癌症诊疗一体化的发展趋势进行了展望.纳米诊疗体系正在不断走向完善,而且未来会有更多的纳米体系用于癌症的诊断与治疗,但将安全可靠和高效低毒纳米体系应用于临床诊断和治疗,还应对纳米体系对人体细胞、组织、脏器的影响,量化和标准化生产等基础问题进行深入探究.     

纳米材料在增强肿瘤免疫应答中的应用

由于癌细胞存在免疫耐受性特征,包括低免疫原性、弱抗原呈递和低T细胞浸润,高抑制性受体和细胞因子的表达,可以轻易逃脱免疫细胞的攻击,产生免疫逃逸,使机体无法产生足够强烈的肿瘤特异性免疫应答.纳米材料由于其独特的性质,如可调控尺寸、独特的表面性质、易于修饰等,在免疫治疗中有潜在的重要作用.本文总结了纳米材料增强肿瘤免疫应答的几种方式,通过典型示例重点介绍了近年来增强免疫应答的纳米材料,并讨论其增强机制;同时对这些纳米材料的发展方向及其在肿瘤免疫治疗中的应用潜力进行了展望.     

我们能否选择性地阻断特定的免疫反应?

免疫系统对于人体的生存和健康必不可少.免疫系统通常可以精确调控其各方面的功能,对外来危害和病原入侵启动适当的免疫应答并适时终止应答.一旦失去这种精确调控和平衡,人体将罹患自身免疫病、过敏症、甚至癌症等重大疾病.因此,有效治疗这些疾病的关键在于如何能够选择性地阻断特定的免疫反应.近百年来,医学研究在阻断特定的免疫反应方面进行了长期不懈的努力和尝试.从解决器官移植中的免疫排斥到治疗自身免疫病,曾尝试和仍在使用各种免疫抑制策略和免疫抑制剂,以减弱或阻断不利的免疫应答.这些尝试和应用均取得不同程度的成效.虽然我们目前尚不能完全做到选择性地阻断某些不利免疫应答并保证免疫治疗所需要的免疫应答,但随着生命科学的快速发展,人工器官、干细胞、基因编辑等新技术的完善和应用,必将极大限度地解决移植排斥、自身免疫病、过敏症,甚至癌症治疗上存在的难题.当前用于癌症免疫细胞治疗的免疫检查点抑制策略和技术已初见成效,我们必将在不远的将来实现选择性地阻断特定的免疫反应.     

上皮细胞癌微小转移的应对策略：检测和清除

恶性肿瘤致死的主要原因是肿瘤转移，在过去几年里，新的诊断技术和肿瘤免疫治疗研究已经取得突破性进展。对乳腺癌、肺癌和结肠癌等癌症的临床研究表明；检测出癌症病人骨髓中微小转移灶对判定病人的预后有重要价值，并为肿瘤转移的诊断提供了有力证据。另外，两种以单克隆抗体（mAb）为基础的免疫治疗已被批准用于上皮细胞癌临床治疗。MAb17－1A在人结肠、直肠癌以及mAb herceptin在乳腺癌治疗中均已取得良好的疗效。利用其他抗肿瘤抗体的免疫治疗也已经取得明显的临床治疗效果。这些研究结果提供一种对付上皮细胞癌微小转移灶的新治疗策略，即检测循环系统中的微小转移灶以及通过免疫治疗清除这些转移癌细胞。     

纳米马达“驱动”T细胞深层浸润

<正>在众多癌症治疗方式中,免疫治疗具有一定的特殊性,即通过激活或增强T细胞等免疫细胞的功能和活性来达到杀死癌细胞的能力,而非直接靶向癌细胞[1,2].这种治疗方式因为对正常人体组织细胞损伤小、疗效持久、延长生存时间,近年来日益受到关注.然而,肿瘤微环境中T细胞浸润不足和活性受到抑制是目前肿瘤免疫治疗的关键障碍[3].其根本原因包括肿瘤血管结构和功能异常以及肿瘤组织中致密的细胞外基质(extracellular matrix, ECM)[4～6].血管异常阻碍了T细胞的有效输送和传播,     

中国科学院生物物理研究所范祖森课题组招聘副研究员及博士后

中国科学院生物物理研究所范祖森实验室主要从事肿瘤发生的分子基础、免疫活性细胞介导的肿瘤杀伤机制以及肿瘤与传染性疾病的免疫治疗等领域的研究,拥有一     

阻断循环肿瘤细胞免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A抑制肿瘤转移

<正>肿瘤细胞的转移扩散是癌症相关死亡的主要原因.从原发灶肿瘤脱落的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)被认为是肿瘤远端转移的“种子”[1].阐明肿瘤细胞转移扩散的潜在机制、开发针对肿瘤转移“种子”细胞的新型治疗策略对抑制肿瘤转移具有重要意义.近年来,随着人们对肿瘤免疫逃逸的认知,实体肿瘤原发或转移灶肿瘤微环境中肿瘤细胞与不同类型的免疫细胞之间的免疫检查点分子已经得到了广泛的研究,并被应用于肿瘤的临床治疗.     

基于纳米材料的CpG核酸药物载运系统

人工合成的含有胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸的脱氧寡核苷酸(CpG ODN)可以模拟细菌DNA的免疫激活作用,被哺乳动物免疫系统视为"危险"信号而引发机体产生免疫应答.因此,CpG ODN可以作为潜在的治疗性DNA和免疫佐剂,在感染性疾病、过敏性疾病和癌症的辅助治疗中发挥作用.然而,未经修饰的CpG ODN通常易被核酸酶降解,细胞摄取率低,需要较高的给药剂量和反复给药,这些缺陷严重地限制了CpG的应用.近年来,纳米技术的发展为解决核酸药物的递送问题提供了新的工具.已有大量研究报道显示,纳米材料负载的CpG核酸药物表现出高活性、低毒性、生物相容性好等特点,有望作为新型免疫治疗制剂应用于相关疾病的预防和治疗中.本文对CpG核酸药物的发展背景进行了简述,介绍了CpG药物的作用机制、CpG载运对载体材料提出的要求,重点对近年来兴起的多种基于新型纳米材料(包括纳米脂质体/共聚物、各种无机纳米材料和DNA纳米结构等)的CpG载运体系进行了评述,总结了各种载运系统的原理和特点,并对纳米材料递送CpG药物的发展趋势进行了展望.     

中医药与肿瘤免疫治疗

中医理论认为阴阳失衡、正虚邪盛是肿瘤发生发展的关键原因。调整阴阳、扶正祛邪是肿瘤治疗的重点。中医强调通过调整阴阳、扶助正气达到阴平阳秘、正气充足的机体平衡状态,从而实现控制肿瘤生长、改善患者临床症状、提高患者生活质量等目的。这与现代医学肿瘤免疫治疗时,通过打破免疫耐受、逆转免疫逃逸从而重建机体正常免疫功能、增强抗肿瘤能力的基本治疗思路契合一致,两者具有异曲同工之妙。中医的调整阴阳、扶正抗癌思想对肿瘤免疫治疗具有重要的指导意义。中医药扶正抗癌的疗效机制可能主要与肿瘤免疫相关。     

中国科学院生物物理研究所范祖森课题组招聘副研究员及博士后

中国科学院生物物理研究所范祖森实验室主要从事肿瘤发生的分子基础、免疫活性细胞介导的肿瘤杀伤机制以及肿瘤与传染性疾病的免疫治疗等领域的研究，拥有一支全天候的创新研究队伍，     

癌症个体精准化诊治的挑战和癌细胞纳米生物力学研究的应用前景

中国癌症负担日益加重的今天,临床上急需可以实现癌症早诊早治的方法以及可以在癌症各阶段对患者预后进行精确评估的手段.目前的癌症诊断金标准——病理学诊断对预后的评估能力有限,难以满足临床个体化治疗的要求.即使使用二代测序等先进的基因分析技术,所得的信息也往往是间接和局部的,无法在单细胞水平上对癌细胞的生物学行为,尤其是侵袭或转移的能力进行准确的判断.得益于近年来纳米和微流控技术的发展,研究人员在少量的细胞与组织样品上即可进行细胞生物力学性质与肿瘤微环境的定量分析,进而预测癌细胞的侵袭转移能力,对患者的预后进行快速精准评估.同时,也有研究发现,通过检测肿瘤细胞的生物力学性质,可以评估肿瘤细胞的耐药性和治疗反应.为应对目前临床对肿瘤诊断与治疗的新要求,本文阐述了癌细胞生物力学的分子机制基础研究与其在癌症诊治中可能的应用与展望.     

肿瘤免疫治疗研究进展

肿瘤免疫治疗通过激发或重建机体的免疫系统，从而控制和杀伤肿瘤细胞，是继手术、放疗、化疗、靶向治疗后的另一种有效的肿瘤治疗手段。免疫学和肿瘤生物学等多个学科的快速发展促使各种新兴的肿瘤免疫疗法进入临床研究并展现出强大的治疗潜力。目前临床常见的肿瘤免疫疗法包括单克隆抗体疗法、免疫检查点阻断剂疗法、过继细胞疗法、溶瘤病毒疗法和肿瘤疫苗等。文章回顾肿瘤免疫疗法的发展历程，分析最新的研究进展，并对未来进行展望，以期为肿瘤免疫治疗药物的研发提供参考。     

肿瘤微环境中的定量工程生物学

定量工程生物学在定量刻画肿瘤微环境方面起到了重要的作用,也推动了肿瘤免疫疗法的机制研究.然而在肿瘤免疫治疗的临床应用中,大部分病人对免疫治疗无响应.因此,免疫治疗的响应机制是研究肿瘤免疫疗法的重点和难点.其中,肿瘤微环境被认为是该研究领域的重要突破口之一.针对肿瘤微环境的定量测量与定量数据分析对肿瘤免疫疗法的机制研究产生积极而深远的影响.例如:利用定量生物学手段解析肿瘤微环境中的细胞种类、基因和蛋白的表达、各种细胞的空间位置、物理和化学因素、细胞外基质等,并建立这些因素与肿瘤免疫疗法效果之间的定量关系;运用工程生物学手段开发嵌合抗原受体T细胞、T细胞受体工程T细胞、树突状细胞疫苗等免疫疗法.本文将主要介绍定量测量方法在肿瘤微环境前沿研究领域内的应用,以及工程生物学在肿瘤的细胞免疫治疗中改造肿瘤微环境的应用.     

用于肿瘤血管栓塞治疗的智能型DNA纳米机器人

恶性肿瘤(癌症)是危害人类健康的一大杀手.肿瘤的快速增殖高度依赖于肿瘤血管的形成及血液供应,因此堵塞肿瘤血管饿死肿瘤细胞成为继放化疗、手术及免疫治疗之后的又一有效治疗策略.凝血酶(thrombin)可以高效地激活血小板并将纤维蛋白原转化为纤维蛋白,进而诱导血栓形成.而游离的凝血酶在血液中的半衰期很短,并且会引起非特异性的血栓形成,造成健康组织的损伤,大大地限制了该分子在肿瘤栓塞治疗中的应用.寻求可以将凝血酶精准递送到肿瘤组织局部的新方法,实现特异性肿瘤血管栓塞成为亟待解决的难题. DNA纳米折纸技术的快速发展使这一问题得以解决.本团队近期构建了智能响应性纳米机器人,将凝血酶精准高效地递送到肿瘤局部,诱导血栓形成,实现高效抑制肿瘤生长和转移的目的.本文将对该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果进行简单概述,并对该技术领域的发展方向和前景提出一定的展望.