光免疫療法的發(fā)現(xiàn)及免疫機(jī)制

光免疫療法(photo-immunotherapy;PIT)是光動(dòng)力療法(photo-dynamictherapy;PDT)和免疫療法兩者結(jié)合的治療方法。截至2020年3月份，以局部復(fù)發(fā)頭頸部腺癌患者為治療對(duì)象的第Ⅲ期臨床試驗(yàn)已經(jīng)啟動(dòng)，期待盡快獲得批準(zhǔn)。

北海道大學(xué)大學(xué)院藥學(xué)研究院生體分析化學(xué)研究室教授--小川美香子在2月22日舉行的第17屆日本免疫治療學(xué)會(huì)上，就光免疫療法的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過及其治療機(jī)制做了詳細(xì)的解說。

光免疫療法：癌細(xì)胞與光敏劑結(jié)合后照射近紅外線，癌細(xì)胞會(huì)被破壞

光免疫療法的發(fā)現(xiàn)可以追溯到2009年。當(dāng)時(shí)，小川美香子教授在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所(NIH)主任研究員小林久隆領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)中研究時(shí)發(fā)現(xiàn)：在使用酞菁類光敏劑檢測(cè)癌細(xì)胞時(shí)，癌細(xì)胞會(huì)體積增大，繼而破損死亡。

酞菁是結(jié)構(gòu)類似卟啉的一種穩(wěn)定型化合物，耐光性高，不易褪色。因其具有出色的耐久性，被用于新干線列車的涂料或CD光盤的涂層等。光免疫療法使用的是高水溶性的酞硅菁，它是由表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)抗體和IR700結(jié)合生成的抗體-IR700復(fù)合物。當(dāng)抗體-IR700復(fù)合物和癌細(xì)胞結(jié)合后照射近紅外線(NIR)會(huì)生成細(xì)胞毒性，不結(jié)合則不會(huì)生成毒性。小鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：癌細(xì)胞在與抗體-IR700復(fù)合物結(jié)合后，照射近紅外線一次，癌細(xì)胞會(huì)壞死;反復(fù)照射后效果更加顯著。即癌細(xì)胞與抗體-IR700復(fù)合物反復(fù)結(jié)合，反復(fù)照射近紅外線后可以導(dǎo)致癌組織的深度壞死。

2019年的美國(guó)臨床腫瘤協(xié)會(huì)(ASCO2019)公布了以30例局部復(fù)發(fā)頭頸部癌患者為研究對(duì)象的第Ⅱa期臨床試驗(yàn)的結(jié)果。結(jié)果顯示：奏效率43%，完全奏效4例(13%)，部分奏效9例(30%)。無進(jìn)展生存期中位數(shù)5.2個(gè)月。總生存期中位數(shù)9.3個(gè)月。發(fā)生嚴(yán)重不良反應(yīng)事件13例(43.3%)，其中光免疫治療相關(guān)3例。

物理/化學(xué)變化可加速破壞癌細(xì)胞

關(guān)于光免疫療法的免疫機(jī)制，小川教授強(qiáng)調(diào)：免疫療法的發(fā)現(xiàn)純屬偶然，為了今后的藥物研發(fā)，有必要明確破壞細(xì)胞的機(jī)制以及光敏性藥物的性質(zhì)。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

1. 光免疫療法在4℃的環(huán)境下，仍然可以發(fā)揮和在37℃環(huán)境下相同的抗腫瘤效果;

2. 光免疫療法只破壞HER2陽(yáng)性細(xì)胞，而不會(huì)傷及鄰近的HER2陰性細(xì)胞，具有明顯的細(xì)胞特異性。對(duì)正常細(xì)胞影響甚微。

另外，三維定量相位顯微鏡成像的結(jié)果顯示：即使加入被氧化的光三氮化鈉(NaN3)，癌細(xì)胞仍然會(huì)膨脹，破損。對(duì)此現(xiàn)象可以解釋為：光免疫療法與通過活性氧破壞癌細(xì)胞的光動(dòng)力治療(PDF)擁有不同機(jī)制。

而且由于以下3點(diǎn)：

1. 即使停止近紅外線(NIR)照射，細(xì)胞仍然會(huì)繼續(xù)膨脹。

2. 剛剛被近紅外線(NIR)照射后的細(xì)胞膜損傷非常微小，水或負(fù)離子那樣的小分子才能通過。

3. NA離子在進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部后，細(xì)胞被破壞。

光免疫療法的作用機(jī)制被假定為：近紅外線(NIR)照射光敏劑后，細(xì)胞膜發(fā)生微小損傷。滲透壓或負(fù)離子失衡導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水分被榨取后，細(xì)胞膨脹而壞死。測(cè)試中放入放射性物質(zhì)后，細(xì)胞內(nèi)水分被榨取，培養(yǎng)液中滲透壓上升，導(dǎo)致細(xì)胞萎縮。

以上種種跡象表明了以下這些光免疫療法的機(jī)制：

1. 光敏劑與癌細(xì)胞結(jié)合后照射近紅外線，細(xì)胞膜瞬間破損。

2. 細(xì)胞內(nèi)水分被抽干后，癌細(xì)胞會(huì)膨脹。

3. 細(xì)胞膜破裂后直至凋亡。

另外，細(xì)胞膜瞬間被破壞的機(jī)制也被賦予了以下說明：即光敏劑被近紅外線照射后，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，在細(xì)胞膜表面生成不溶水的凝集體，切斷了肌動(dòng)蛋白纖維，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷。

光免疫療法可誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡

小川美香子教授還提示了光免疫療法的另外一個(gè)重要特征：「光免疫療法」可誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡。

光免疫治療后，以下標(biāo)志物的出現(xiàn)都證實(shí)了這一點(diǎn)。

1. CRT / HSP 70 / HSP90的表達(dá)(免疫原性細(xì)胞死亡)

2. ATP、HMGB1的表達(dá)(在抗腫瘤免疫的確立和免疫記憶中有重要地位)

3. CD80,CD86, IL-12, HLA-DR,CD40的表達(dá)(成熟樹狀細(xì)胞的標(biāo)志)

小林久隆教授還做了如下報(bào)告：小鼠試驗(yàn)中，通過免疫原性細(xì)胞死亡的介入，在向幼稚T細(xì)胞的抗原呈現(xiàn)中顯示，貪食腫瘤特意抗原的成熟樹狀細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的分化，增殖。再結(jié)合抗PD-1抗體的全身治療，除了照射部位，遠(yuǎn)端腫瘤也會(huì)顯示抗腫瘤活性，即遠(yuǎn)端效果。

最后，小川美香子教授總結(jié)了光免疫療法的機(jī)制：與光動(dòng)力治療不同，光免疫療法以物理/化學(xué)變化為起點(diǎn)而非階梯式氧化反應(yīng)，可迅速引起細(xì)胞死亡。細(xì)胞膜被破壞后，免疫原性細(xì)胞死亡會(huì)引起細(xì)胞調(diào)亡，腫瘤免疫被活化。