一線科學家告訴你：為什麼有些PD-1臨床研究不靠譜？

導言

今天，我們請來了賓夕法尼亞大學醫學院博士生寶哥為大家解答這些疑惑：

• PD-1、CAR-T、腫瘤疫苗，應對不同癌症到底怎麼選擇？

• PD-1的聯合療法這麼火，為什麼很多組合在小鼠模型上面明明有效，到了臨床研究就不靠譜了？

• 目前有哪些前沿的實驗手段可以幫助解決實驗室模型和臨床研究的差異性問題？

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免疫T細胞主流療法的困境

很多人都了解，現在與T細胞相關的腫瘤療法非常的紅火。其實，不僅僅是在腫瘤免疫的部分，對於慢性感染和自身免疫疾病，T細胞相關的療法都是非常重要的臨床診療組成部分。

下圖總結了腫瘤免疫療法批准的藥物及療法方案。可以看到的是，幾乎所有療法都和T細胞直接相關。

然而，雖然免疫療法取得了重大的進展，但是對於很多情況而言，絕大多數患者的長期臨床響應並不盡如人意。以黑色素瘤為例，對於PD-1或者CTLA4或者聯合療法的長期響應率僅有20-40%的情況。

成如上情況的原因有很多種。對於長期免疫響應的實現來講，T細胞一側的異質性和響應強度，是一個重要的研究方向。

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PD-1、CAR-T、腫瘤疫苗，不同癌症怎麼選擇？

腫瘤中的T細胞具有極大的差異性，從而直接決定了對於不同免疫療法的反應。所以在回答這個問題之前，我們需要對於T細胞的差異性做一個更進一步的了解。T細胞的差異性體現為三點：

對於臨床而言，現在來看最關鍵的T細胞異質性是TCR組學，它決定了很多臨床療法是否可以採用的，也決定了如何設計新的臨床方案的。TCR組學指的是T細胞發育成熟之後，每一個T細胞就至少有一種對應識別的抗原。不同的T細胞帶有不同的T細胞受體（TCR），可以和不同抗原有不等結合強度。在腫瘤情況下，攻擊帶有不同表面抗原標記的腫瘤，需要不同的TCR。

值得注意的區別是：現有的執行的比較好的CAR-T或者TCR-T療法，以單獨的腫瘤抗原設計CAR/非常dominant腫瘤對應TCR為主（TCR clonarity diversity低）；而對於免疫檢查點抑製劑（Immune Checkpoint Blockade) 療法而言，反而是腫瘤突變越多（TCR clonarity diversity高），療效響應越高。

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小鼠上明明有效，上人就不靠譜了？

下圖列舉了截止今年為止和Anti-PD-1/L1聯合用藥療法trial的總圖。可以看到，目前相關的臨床試驗有種太多太亂的趨勢，甚至導致患者都不夠用了！

除了像抗CTLA4這種早就做了的，和化療、放療這種常規的療法，很多「新方案」只是在一套實驗室的系統上達成了和PD-1療法的加成效果，只使用的一部分結果就比較趕時髦的上了臨床。但這些實驗室實驗對於長期的T細胞改變並沒有進行追蹤。

這樣就可能導致：比如說分子A發現和AntiPD-1聯合用可以在14-21天的小鼠腫瘤模型上效果很好，就開始嘗試臨床試驗。但假設說有一個小鼠模型可以把這個腫瘤生長的時長擴大到一百天，這個連用很可能造成更嚴重的免疫衰竭。這種情況下，臨床試驗的結果不言而喻。

總的來說，單一的檢測指標在短時間的動物模型中難以全面反映T細胞的狀態。

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有哪些手段解決實驗室和臨床的差異？

為了解決這個問題，我們需要對於臨床試驗的樣品進行廣泛的多角度表型分析（profiling），然後將其對應到同樣是廣泛的多角度的profiling的小鼠模型上，驗證臨床的預後。以下簡單介紹幾種profiling的方法：

表達譜profiling

表達譜又可以通過蛋白和RNA兩方面來profiling。常規的多色流式細胞儀現在一般穩定在10-15個表達分子。對於更高級的多色流式細胞儀，可以做到20-40個分子，到這個級別其實可以看成是小型的單細胞蛋白組了。逐漸流行起來的CyTOF對於一些重要問題也逐漸成為了一種常規的方案了，可以實現更多分子的檢測。

另一方面，群體級別的RNA-Seq測序已經是非常常規的方案。由於去年10x Genomics機器的上市，使得單細胞臨床/基礎研究對應的測序逐漸由發展起來的趨勢。

表觀組profiling

針對於T細胞常用的是ATAC-Seq測序和DNA甲基化相關測序。

針對於如何應用不同的檢測方法，以下的總結可供大家參考：

綜上所述，臨床實驗中檢測到的結果只會是T細胞在疾病過程中的某個特定時間點的狀態，不一定代表了長期預後。鑒於臨床實驗這樣的局限性，如果我們想研究這個時間點的更多內部信息，（比如：輔助指導長期預後反應、判斷響應的T細胞群等），就需要採用更多表型研究手段，結合對應的小鼠進行詳細的機理研究。總結小鼠模型的結果返回到臨床實驗，再進一步優化得到新的方案。

參考文獻：

J. Tang, A. Shalabi & V. M. Hubbard-Lucey 2018

James Larkin et al. 2015

Ton N. Schumacher and Robert Schneiber, 2015

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