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肿瘤生物治疗 病理学教研室 李祖茂 卫生部,中国卫生事业发展情况统计公报 2007年部分市、县前十位疾病死亡专率及死亡原因构成 顺 位 市 县 死亡原因 (ICD-10) 死亡专率 (1/10万) 构成 % 死亡原因 (ICD-10) 死亡专率 (1/10万) 构成 % 1 恶性肿瘤 176.2 28.5 恶性肿瘤 114.2 24.8 2 脑血管病 111.5 18.0 脑血管病 119.7 20.6 3 心脏病 100.6 16.3 呼吸系病 100.2 17.2 4 呼吸系病 80.9 13.1 心脏病 80.6 14.8 5 损伤及中毒 37.6 6.1 损伤及中毒 52.1 9.0 6 内分泌营养和代谢疾病 20.4 3.3 消化系病 15.6 2.7 7 消化系病 17.5 2.8 内分泌营养和代谢疾病 8.8 1.5 8 泌尿生殖系病 7.9 1.3 泌尿生殖系病 7.1 1.2 9 神经系病 5.9 1.0 神经系病 4.5 0.8 10 精神障碍 5.4 0.9 精神障碍 3.5 0.6 十种死因合计 91.3 十炙酪蚝霞? 93.2 缺点:(1)手术不能完全摘除或彻底消除肿 瘤细胞，难以控制转移和复发,并且使 病人肢体、器官残缺 (2)放疗造成造血系统的损害,皮肤 损害，乏力、脱发 (3)化疗特异性差，产生严重的毒副 反应，肿瘤对药物产生耐受 肿瘤生物治疗是通过应用各种生物治疗制 剂和手段来调节或增强机体对肿瘤细胞的 免疫监视和免疫排斥能力，抑制或杀伤肿 瘤细胞,或通过抑制肿瘤细胞转化, 促进 恶性细胞分化来降低肿瘤的恶性度的一种 肿瘤治疗方法 是手术、放疗和化疗的有效辅助疗法，又 被称为恶性肿瘤第四种治疗模式 世纪末, Coley利用化脓性链球菌治疗癌症,称 为Coley疗法 年代末,Prehn和Main发现小鼠肿瘤特异性移植 抗原，建立了现代肿瘤免疫概念,随后多种非特 异性生物制剂(卡介苗、短小棒状杆菌、免疫核 糖核酸、转移因子等)的大量临床应用和动物实 验为人类的肿瘤免疫治疗奠定了科学基础 年代中叶，Oldham等提出生物反应调节(BRM) 概念，建立了现代肿瘤生物治疗的理论和技术基 础 增强机体抗肿瘤免疫 诱导肿瘤细胞自身生长停滞或凋亡 抑制肿瘤血管的形成 利用药物前体转化酶，增强肿瘤细胞 药物敏感性 提高宿主对肿瘤常规治疗的耐受力或 加速损伤的恢复 肿瘤生物治疗的方法 基因治疗 免疫治疗 抗血管生成治疗 干细胞治疗 诱导分化及凋亡 内分泌治疗 is a medical intervention based on modification of the genetic material of living cells 肿瘤的基因治疗是指将外源性基因导入体内 肿瘤细胞或机体正常细胞,以调变基因达, 或提高机体免疫应答,抑制肿瘤恶性生长,达 到治疗肿瘤的目的一种肿瘤治疗方法 年有人提出用磷酸钙介导基因转移来治疗地中海贫血 年代初建立逆转录病毒体系为基因治疗提供高效率的转 移载体 989年5月22日Rosenberg首次将外源基因-新霉素抗性基 因用逆转录病毒导入肿瘤浸润淋巴细胞中 于1990年9月14日第一次用于人类疾病的基因治 疗，由于腺苷脱氨酶(ADA)缺失导致的免疫缺陷的4岁女 孩经逆转录病毒载体将该酶基因导入骨髓细胞而获救，并 且存活至今 年9月17日在University of Pennsylvania, 一名18 岁先天性鸟氨酸甲酰氨基转移酶(OTC)缺乏症男孩在基 因治疗时死亡，基因治疗陷入全面低潮 年在法国又发生先天免疫不全症bubble boys基因治 疗临床试验发生白血病的副作用 年我国(复旦大学和第二军医大学)首次 对B型血友病进行基因治疗临床试验 年10月，深圳市赛百诺基因技术有限公 司自主开发的用于治疗恶性肿瘤的“重组人 p53腺病毒注射液”(今又生，Gendicine)， 获SFDA颁发的新药证书，之后又相继取得准 字号生产批文和药品GMP证书，成为世界第一 个获准上市的基因治疗药物 根据基因导入的方式分为两种: 直接体内疗法 是指将目的基因直接导入体内有关的组织 器官，使其进入相应的细胞并进行表达 间接体内疗法 是指在体外将目的基因导入靶细胞，经过 筛选和增殖后将细胞回输给患者，使该基因在 体内有效地表达相应产物，以达到治疗的目的 免疫基因疗法 抑癌基因疗法 造血干细胞介导的基因疗法 前药转换酶基因疗法 ?转染免疫活性细胞，主要是TIL、 CTL等抗癌效应细胞 ?转染肿瘤细胞(实际上是一类 细胞因子的肿瘤疫苗疗法) ?转染造血干细胞 ?转染其他正常细胞以发挥细胞 因子的直接或间接抗瘤效应 ?促使肿瘤细胞MHC(人类主要组织相容复合体， 又称人白细胞抗原HLA)基因的诱导和表达增强， 或将MHCI类或II类抗原基因转入肿瘤细胞 ?将能增强肿瘤细胞免疫原性、协同刺激T细胞的 因子如B7等的基因或B7基因与MHCII类抗癌基因 一并导入肿瘤细胞 ?用癌基因特异产物等肿瘤抗原基因导入肿瘤细 胞以诱导特异性抗瘤CTL的产生等均属于疫苗基 因疗法;还可能根据抗原肽-MHC-TCR三元体这 一特异性免疫应答的理论进展，采用基因工程 技术的真正的肿瘤肽特异性免疫防治对T细胞治 疗的有效探索 这方面研究最多的为野生型p53基因疗法。美国 德州安德森癌症中心胸外科的研究小组开展的 直接瘤体内注射携带野生型p53基因的重组腺病 毒(Adp53)治疗头颈部鳞癌和非小细胞肺癌病人 I期临床研究在国际肿瘤学界影响很大。英国、 埃及和意大利三国临床合作小组直接将野生型 p53基因表达质粒注射入肝癌瘤体内，未观察到 明显毒副作用。这些研究成果显示了p53基因具 有治疗肿瘤的潜力 、p16、p27、Rb等 ?肿瘤药物敏感基因:转入肿瘤细胞，能使低毒或 无毒性的药物转化为细胞毒性药物，使肿瘤细 胞对无毒性的药物前体产生高度敏感性，从而 选择性地杀伤肿瘤细胞 ?肿瘤药物增敏基因:将这类基因转入肿瘤细胞后， 能使其对某类抗瘤化疗药物的敏感性增加，降 低其耐药性，以增加化疗药物的疗效 ?肿瘤药物耐受基因:能使细胞对肿瘤化疗药物产 生耐受性，当将它们转化正常骨髓细胞后，可 保护骨髓造血功能，从而可以加大化疗剂量以 期尽可能地杀伤肿瘤细胞。多药耐药 (multidrug resistance,MDR)基因 病毒载体 逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关 病毒载体等。其中最被看好的是腺相关病 毒 非病毒载体 载体是经修饰的逆转录病毒，其复制所需要 的基因被除去，代之以治疗性基因和选择性标 记物。 优点:能在体外条件下把基因高效转入增殖 细胞，可同时感染大量细胞，有广泛的宿主范 围，能稳定整合，插入基因的表达时间长等 缺点:RV的负载容量限于8kb，整合的随机性有 潜在的危险性，基因导入原代人类细胞的效率 低及靶细胞稳定转化后就难以逆转治疗等 重组腺病毒载体在基因转移中的应用相当广泛 优点是:易于培养和纯化;基因组大，因而可 插入大片段外源基因;可高效地转导不同类型 的人组织细胞;可转导非分裂细胞;在细胞培 养物中有高滴度的重组病毒产量;进入细胞内 并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，因 而安全性较高;可原位感染组织，如肺等。 缺点有:表达外源基因时间短，免疫原性强， 可引发机体产生强烈的炎症反应和免疫反应; 几乎可以感染所有细胞，而缺乏特异性 是4.7kb单链DNA基因组的人类微小病毒 载体的优点是:?AAV并不引起任何疾病，而在细胞 培养及动物模型可表现抗肿瘤作用;?病毒DNA能够稳 定有效地整合人细胞基因组(19号染色体短臂);?有 宽广的宿主范围，该载体似乎易感染造血干细胞，能潜 伏感染非分裂期细胞;?在动物模型中表达可持续半年 以上 AV载体也有一些局限性，如病毒小，最大插入序列仅 4.5kb，复制基因rep缺失的AaV与野生型AAV相比，载体 整合效率较低、位点特异性较差 可感染分裂期及静止期细胞，当辅助病毒不存在时， AAV能整合到宿主细胞基因组的特定区域，无致病性， 免疫原性弱，因此，它无毒高效，是目前理想的基因治 疗载体 基因治疗靶细胞(Target cell)或称受体细胞 (Recipient cell)一般要求符合下列基本条件: ?来源容易 ?能在体外培养和扩增 ?易于被基因转染并进行高效表达 ?易于体内移植或回输，用于人体后所携带的目的基因能 稳定地表达 ?具有比较长的生存寿命 目前用于基因治疗的受体细胞有淋巴细胞类、肿瘤细胞、 造血干细胞、肌细胞、皮肤或纤维细胞等 美国临床试验方案918个,?期589个,?/?期 185个,?期120个,?/?期9个,?期15个 主要为: (1) 组织相容性抗原,如HLA2B7治疗直肠癌等 (2) 肿瘤抑制基因,如Adp53治疗颈部肿瘤、 非小细胞肺癌等,BRCA1治疗卵巢癌等 (3) 细胞因子,如用IL-2治疗转移性的乳腺癌, IL-7和IL-12修饰的瘤苗增强抗肿瘤效应 我国已有HSV-TK(单纯疱疹病毒胸苷激酶)基 因治疗恶性脑胶质瘤、树突状细胞为基础的肿 瘤体细胞基因治疗、白细胞介素-2基因治疗胃 癌、单纯疱疹病毒2胸腺嘧啶脱氧核苷激酶 ?sv2tk)基因治疗肝癌等几个肿瘤基因治疗 方案进入了临床试验阶段 重组腺病毒2p53抗癌注射液(SBN21)作为世界上 第一个基因治疗药品于2003年10月经国家SFDA 批准进入了试生产阶段 免疫治疗就是使肿瘤患者低下的免疫功能 得到恢复，增强人体对肿瘤的防御功能， 重新调节被破坏的机体与肿瘤之间的平衡， 以延长患者生存期，或直接给患者全身或 局部输注体外活化诱导的免疫活性细胞， 从而直接杀伤肿瘤细胞的一种肿瘤治疗方 法 抗肿瘤免疫治疗主要包括主动免疫治疗、 被动免疫治疗 细胞因子(Cytokine) 疗法 过继性免疫疗法 单克隆抗体结合物 肿瘤疫苗 特异性主动免疫治疗:应用肿瘤抗原或模拟肿瘤 抗原的疫苗刺激机体免疫系统，激发或增强机 体的抗肿瘤特异性免疫应答，阻止肿瘤生长、 扩散和复发 非特异性主动免疫治疗:应用卡介苗(BCG)、 短小棒状杆菌(PV)和左旋咪唑等具有佐剂作 用的免疫调节剂，非特异性刺激机体免疫系统， 强化抗肿瘤免疫效应;局部或全身给予细胞因 子(如IL-2、IL-12和IL-15)，可促进免疫细 胞活化，增强其抗肿瘤免疫效应 抗体靶向治疗 过继免疫治疗 ?抗肿瘤单克隆抗体直接体内应用 ?抗肿瘤单克隆抗体与抗肿瘤药物、生物毒素、 细胞因子或放射性核素偶联 ?基因工程抗体-毒素(或酶)融合蛋白直接杀瘤 ?抗肿瘤单克隆抗体和抗效应细胞表面分子的抗 体组成双特异性抗体，可引导杀瘤效应细胞向 肿瘤灶集中 ?胞内抗体在肿瘤细胞内表达，特异性作用于致 瘤的癌基因产物或端粒酶 向肿瘤患者体内输注具有抗瘤活性的免疫 细胞，直接杀伤肿瘤细胞或激发机体抗瘤 免疫效应 回输的效应细胞包括:在体外用肿瘤抗原 或淋巴因子激活的淋巴细胞(淋巴因子激 活的杀伤细胞、肿瘤浸润的淋巴细胞等)、 导入外源细胞因子基因并表达相应产物的 淋巴细胞等 (lymphokine activated killer cells): 外周血淋巴细胞在体外经过IL-2培养后，诱 导产生的一类新型杀伤细胞;杀伤肿瘤细胞不需 抗原致敏;无MHC限制性;有人认为来源于NK细胞 (tumor-infiltrating lymphocytes ): 从实体瘤组织中分离;经过IL-2体外培养后， 获得比LAK细胞更强的杀伤活性 (cytokine-induced killer): 一类细胞因子诱导的新型杀伤细胞;PBMC以 抗CD3mAb活化，并以IL-2、IFNγ及TNFα等组合 细胞因子促增殖分化为CD3+CD56+杀伤细胞;杀伤 靶细胞作用较LAK细胞强，可有效消除微小残留瘤 病变，预防肿瘤复发，延长患者生存期 细胞因子过继治疗:临床应用较多。一类细胞 因子具有广泛的免疫调节、抗肿瘤增殖和抗病 毒作用，主要有干扰素(1FN)、白细胞介素2及 其系列、肿瘤坏死因子(TNF);另一类造血生长 因子，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(G-CSF、 GM—CSF)、红细胞生成素(EPO)和血小板生成素 (TPO)。这些造血生长因子可作为改善化疗相关 骨髓抑制的支持疗法，对癌症化疗的进步起到 积极的作用 以单抗介导的靶向性抗肿瘤药物正 成为肿瘤生物治疗产业化开发的热点。 1997年美国上市的利妥昔单抗 (rituximab)为重组嵌合抗CD20单克隆 抗体，用于治疗淋巴瘤，标志着单抗已进 入临床应用阶段 年，由Ortho开发、用于治疗器官移植出现的排斥反应的首 个单克隆抗体药物——莫罗单抗-CD3(muromonabCD3， hoclone OKT3)获得了FDA的批准，由此拉开了单克隆抗体药物发展的序幕。 20年后的今天，单克隆抗体药物已经成为生物医药最重要的发展 领域之一，到2006年，FDA共批准23个治疗性单克隆抗体药物 年利妥昔单抗获准上市:基因技术公司推出了利妥昔单抗 (rituximab，美罗华，Mabthera)，本品是首个用于治疗癌症的 单克隆抗体 年群司珠单抗上市:在群司珠单抗(trastuzumab，Herceptin) 进入快速审批通道后，1998年9月25日，本品获准与紫杉醇 (paclitaxel)联用一线治疗HER2阳性的转移性乳腺癌，也可单 一用药作为二线、三线治疗。本品由基因技术公司开发，是FDA批 准的首个单抗类分子靶向药物 疫苗(vaccine):一种能刺激机体免疫系统 产生抗特异性靶物质(如病毒、细菌等)的 免疫反应的物质 肿瘤疫苗:指给机体输入具有抗原性的瘤 苗、刺激机体免疫系统产生抗肿瘤免疫效 应，用于治疗肿瘤 人类肿瘤抗原的免疫原性弱，常需要免疫佐剂 增强肿瘤疫苗的效应(具有免疫增强作用的物 质:卡介苗、短小棒状杆菌、痘病毒、细胞因 子等) 并非所有的肿瘤相关抗原都是疫苗治疗的理想 靶子 大多数肿瘤疫苗是诱导产生细胞毒性T细胞，但 也可诱导体液免疫 肿瘤疫苗的目的是治疗肿瘤而不是预防肿瘤 肿瘤疫苗同样存在接种方式、最佳剂量、强化、 免疫常规计划及安全性等问题 肿瘤细胞疫苗 树突状细胞疫苗 融合细胞疫苗 病毒疫苗 蛋白/多肽疫苗 核酸疫苗 抗独特型疫苗 异种疫苗 最早的肿瘤疫苗 肿瘤组织、细胞经过加热、照射、药物灭活等方法处理 加佐剂后制成的肿瘤疫苗 细胞疫苗的优势在于制备相对简便，细胞性物质的免疫 原性强，缺点是必须通过外科或一些特殊途径获得肿瘤 细胞 这种疫苗临床上已试用于多种实体瘤，有一定疗效，但 对肿瘤异质性无很好作用，不能起到有效控制与治疗肿 瘤的目的 基因修饰的肿瘤细胞疫苗(免疫基因治疗):肿瘤基因 工程疫苗是通过基因重组技术将多种目的基因导入受体 细胞制成，是当前发展最快、研究最多的疫苗,已进入 临床一、二期试用 抗原提呈细胞(antigen presenting cell，APC):这类细胞能够摄取、加工、 处理抗原并将抗原信息提呈给淋巴细胞。 专职APC:主要包括巨噬细胞，树突状细 胞(dendritic cell，DC)和B细胞 细胞:关键的抗原提呈细胞，丰富的 MHC分子表达，丰富的共刺激分子的表达 和极强的抗原捕捉能力 肿瘤抗原致敏的DC疫苗:肿瘤抗原肽或蛋白体 外致敏DC:可产生保护性抗肿瘤T细胞介导的免 疫，并引起肿瘤消退，如PSM-P2肽(前列腺特 异性膜抗原)致敏DC用于37例前列腺癌治疗， 30%明显好转;细胞溶解物致敏DC:由于肿瘤抗 原不清，采用全血细胞溶解物致敏DC，可以诱 发广泛的T细胞反应 基因修饰的树突状细胞疫苗:各种细胞因子基 因、肿瘤抗原基因等 DC与肿瘤细胞融合 第二军医大学郭亚军教授等率先在国际上创建 了B细胞与肝癌细胞融合制备一种新型肿瘤疫苗 采用电穿孔法将DC与肿瘤细胞融合，保留了DC 的生物学特征，可以诱导T细胞对该肿瘤的细胞 毒性作用 目前该方法用于个体化治疗，将肿瘤病人的肿 瘤细胞与脐血干细胞来源的DC融合后回输给肿 瘤病人体内，具有明显的抗肿瘤效应，临床有 效率可达70%以上 年,意大利罗马的一位31岁的妇女,被疯狗 咬伤,接种狂犬疫苗之后,她的宫颈癌痊愈 病毒与鼻咽癌和Burkitt淋巴瘤，HBV与肝癌， HPV与子宫颈癌，人类嗜T细胞病毒(HTLV)与 人类某些淋巴细胞性白血病等 抗肿瘤重组病毒疫苗:痘病毒(牛痘病毒、禽 痘病毒、腺病毒) 在体内把高剂量的肿瘤抗原多肽输送给 APC表面的空的MHC分子 多肽疫苗具有特异性高、安全性好、可方 便地人工设计和大量合成纯度高、重复性 好等特点 目前在进行临床研究的抗原肽主要有:黑 色素分化抗原、CT (cancer-testis)抗 原和热休克蛋白(HSP)等 是由携带编码抗原基因的真核表达质粒制成，直接输入 组织细胞内，使之在体内表达相应抗原而诱导机体产生 相应特异性免疫反应 质粒DNA通过基因枪注射、肌肉注射、脂质体包裹等手 段注射到生物体内，使外源基因在活体内表达，产生的 抗原激活机体的免疫系统 质粒DNA疫苗较稳定，易于提纯，可诱导针对某一特定 抗原决定簇的免疫应答，而不诱导针对疫苗的免疫反应， 转染的宿主细胞能够稳定表达抗原，可满足重复治疗的 需要 核酸疫苗既能激发免疫反应，又具有亚单位疫苗的安全 性，具有制备简单、接种方便、保护期长等优点，部分 核酸疫苗已获准进入一期临床试验 异种疫苗是一种全新概念的肿瘤疫苗,随 着其抗肿瘤潜能的日益显现而越来越受到 人们的重视 与传统的肿瘤疫苗不同,异种疫苗利用不 同种属间物种的同源基因在进化过程中所 形成的细微差别来打破宿主对自身肿瘤抗 原的免疫耐受、诱导抗肿瘤免疫应答而达 到抗肿瘤目的 与癌症有关疫苗有200个左右,涉及多种不 同实体肿瘤。2005年,端粒酶疫苗通过I期 临床试验,可望成为一种广谱抗肿瘤疫苗 十余种重组细胞因子已被批准作为药物正 式上市，其中IFNα可用于治疗毛细胞白 血病、恶性黑色素瘤、滤泡性淋巴瘤和卡 波西肉瘤，IL-2可用于转移性肾癌,恶性 黑色素瘤治疗 近年发现抗肿瘤抗生素刺孢霉素 Calicheamycin对肿瘤细胞的杀伤活性比 阿霉素强1000倍。Calicheamycin与单抗 构成的偶联物对多种肿瘤有良好疗效; 2000年美国FDA批准用于治疗髓性白血病 的Mylotarg就是单抗与Calicheamycin的 偶联物 年宫颈癌疫苗上市:宫颈癌疫苗(Gardasil) 是世界上第一种防治宫颈癌的疫苗，也是人类 研制成功的第一种癌症疫苗。本品主要针对4种 人乳头状瘤病毒(HPV)，分别为HPV6，11，16 和18。研究表明，约70%的宫颈癌病例都是由16 和18型HPV感染所引起 (帕尼单抗)该药于2006年9月获准用 于治疗常规化疗失败后的转移性结肠直肠癌患 者，其靶向作用于表皮生长因子受体(EGFR)。 这是第一个用于治疗结肠直肠癌的完全人源化 抗体，并且能显著延长患者的无病情发展期 肿瘤与血管生成的关系 肿瘤组织大于1mm 3 时，需要生成新的 血管为其继续增殖提供足够的氧气和营养 物质，排除代谢产物，同时肿瘤细胞通过 血管向四周组织和器官侵入，发生转移。 因此，新血管的生成是肿瘤迅速增殖和转 移的重要条件 靶向血管不易产生耐药性 肿瘤血管内皮细胞的有限损伤就可 造成大量肿瘤细胞的生长抑制,不 会对骨髓和造血器官产生毒性 抗血管生成治疗可应用到多种恶性 肿瘤治疗中,具有广谱性 全世界大约有75种抗血管药物进入了临床试验 阶段,大多数处于?期或?期临床试验阶段,12 种已进入或已完成了?期临床试验即将上市。 TNP-470 (烟曲霉素衍生物) 、血管抑素和内皮 抑素进入了?期临床试验阶段，基质蛋白酶抗 体、VEGF抑制剂BMS2275291已进入了?/ ?期 临床试验 年 bevacizumab (Avastin)获准上市 血管生成抑制剂，是首个以切断肿瘤细胞的血 液供应而发挥作用的药物 生物治疗存在的问题 肿瘤生物治疗的疗效不确定 肿瘤生物治疗的特异性问题 肿瘤生物治疗的安全性问题 肿瘤生物治疗是应用各种生物治疗制剂和手 段来调节和增强机体的免疫和抗癌能力, 维 护机体生理平衡,抗御肿瘤,变被动抗癌为主 动抗癌,有着巨大的治疗潜力和生命力 从生物治疗发展的过去和现代生物疗法的未 来和取得的疗效看, 本疗法是有其潜在的疗 效和光明的前途, 从某种意义上讲将具有决 定性的长期疗效