肿瘤是一类严重危害人类健康的疾病,如何去征服该病魔,一直是全球医务工作者乃至整个人类的梦想。如今,这种梦想随着生物高技术的不断完善和肿瘤免疫学等生命科学的不断发展,已逐渐地变得清晰起来,相信在下个世纪,这种梦想有可能变成现实。之所以如此大胆地进行预测,是因为人们在肿瘤常规治疗方法既手术、化疗、放疗这“三斧头”的基础上,又发展了被称为“第四斧头”或第四种治疗模式的方法即肿瘤的免疫治疗和基因治疗(Immune therapy and Gene Therapy)。由于这类方法具有良好的治疗效果,故日益显示出巨大的社会效益和经济效益。

肿瘤免疫治疗和基因治疗的方法有多种,由于是生物医学领域中相当热门的前沿课题,故进展相当快。限于笔者能力和文章篇幅,只能将该方面研究的大体内容和主要进展分以下几类方法加以介绍:

一、细胞因子疗法

所谓细胞因子,是一类主要由免疫细胞产生的在体内起重要免疫调节和造血调控等作用的生物因子。以前,人们多是通过以人外周血细胞、脾脏等组织细胞中制备天然的细胞因子,但由于获得量很少,限制了临床应用。于80年代中后期,人们通过基因工程的方法制备到了多种大量的工程型细胞因子,从而使细胞因子的临床应用得以广泛开展。可见,细胞因子基因工程产业化是细胞因子疗法发展的一个重要的里程碑。

目前已有多种与肿瘤治疗有关的细胞因子基因工程产品问世,包括干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等。经过大量临床验证,人们发现每种细胞因子均有其生物学特点,每种细胞因子均有其适应症,即对于某些肿瘤疗效较好,而对另外类型的肿瘤则疗效较差。具体地讲,干扰素对于恶性血液系统肿瘤如白血病疗效较好。而对实体肿瘤如胃癌等疗效一般。白细胞介素的种类目前已有14种之多。其中,抗肿瘤作用较强的是白细胞介素2,经过体内注射后特别是局部应用后,白细胞介素2对于黑色素瘤、肾癌、结肠、直肠癌、膀胱癌、头颈部鳞癌等有较肯定的疗效。肿瘤坏死因子注射入人体后副作用相当严重,而且疗效较差。目前多将之局部应用,如癌灶内注射治疗直肠癌有一定疗效。目前看来,寻找疗效高、毒性低的肿痛坏死因子基因工程衍生物是一大发展方向。集落刺激因子是一类具有很强造血调控作用的细胞因子,能使原先已降低的白细胞的数量和功能尽快恢复,考虑到肿瘤化疗或放疗之后的最大副作用是白细胞数量减少,功能减退,以致使病人遭受感染,故集落刺激因子多用于肿瘤的化疗或放疗之后,促进造血功能的恢复。此外集落刺激因子可用于骨髓移植前后,能提高骨髓移植的效果和成功率。

手里有了细胞因子这种攻击肿瘤的“武器”,如何有效地甚至高效地使用它也是一个摆在临床医生面前的现实问题。目前人们对于细胞因子体内应用的策略进行了种种改进,使细胞因子疗法的效果得以提高。例如将各种相互间起协同生物学作用的细胞因子联合应用(如干扰素和白细胞介素2联合应用),采取储存泵局部埋植的方法使细胞因子在肿瘤局部或周围持续性释放。也有人考虑到“内外夹攻”的策略,一方面给肿瘤患者体内注射外源性细胞因子(但其体内半衰期很短,难以发挥长期疗效),另一方面诱导肿瘤患者体内自行持续性产生内源性细胞因子(但其产生水平有限)。这两方面结合起来,就能“取长补短”,这就是使体内细胞因子达到一定治疗水平,且又使细胞因子存在相当长时间,从而取得更佳疗效。

为了使细胞因子这一抗肿瘤“武器”杀伤力更强,学者们对其结构进行了种种改造,以提高其生物学作用。例如目前正在研究开发中的新型白细胞介素2、新型干扰素等,令人感兴趣的一个方面是采用分子生物系手段在基因水平上进行“拼接”,将两种细胞因子融合成一种蛋白分子,并使这种蛋白分子具有两种细胞因子的活性甚至原先所不具有的活性。此方面最成功的例子是美国Immunex公司的学者开发研制并已在临床试用的PIXY—321,所谓代号为PIXY-321的基因其实是一种通过分子生物学技术将粒细胞、巨噬细胞、集落刺激因子(GM-cSF)和白细胞介素3(IL-3)进行基因“拼接”后制备纯化后的细胞因子杂交蛋白,已知GM-cSF和IL-3均具很强的造血促进作用。而杂交蛋白的PIXY-321的造血促进作用是上述两者混合物的10-20倍。我室在国家自然科学基金的资助下曾研究过将干扰素和肿瘤坏死因子融含在一起的杂交蛋白,并证明了此种新型杂交蛋白的抗肿瘤作用确实强于单用干扰素或单一肿瘤坏死因子。

二、主动性免疫疗法

所谓主动性免疫疗法,就是通过激活肿瘤患者自身的免疫功能,使其主动地控制和杀伤肿瘤细胞。此设想于1893年正式提出,迄今已愈百年,原先人们简单地认为肿瘤细胞既然不同于机体正常的组织细胞,作为一种“异物”,机体可以将之作为一种“外来抗原”加以排斥。因此人们曾尝试给肿瘤患者注射各种各样的用肿瘤细胞制备成的“疫苗”进行治疗,这种“疫苗”可以是由自体或异体肿瘤细胞制成的“活疫苗”,也可以是经放射线或丝毒素C预处理后的“灭活疫苗”。还可以由肿瘤细胞的亚细胞成分(如胞膜蛋白等)制成的“亚细胞疫苗”。但这些疫苗经过一个世纪的临床应用后,被证明疗效欠佳。人们对此进行了认真思考,发现其问题的症结在于“免疫功能低下者易患肿瘤,患了肿瘤之后免疫功能更加低下”,因为肿瘤作为一类“新生物”要生存下去,就要抵抗机体对其的杀伤作用,其抵抗的方式之一就是释放很多免疫抑制性物质,抑制机体的免疫功能,在这种免疫功能低下的状态下,给患者注射“疫苗”,往往显得回天乏力,难以克服免疫抑制状态,从而难以激发机体自身产生强大的抗肿瘤免疫功能。

进入90年代后,该疗法的研究取得了令人鼓舞的进展。例如人们成功地克隆到了某些人类肿瘤相关抗原(TAA)的基因,证实了肿瘤细胞上确实存在着人类肿瘤特异性抗原(TSA)。此外对于免疫细胞(特别是T细胞)如何识别、结合、杀伤肿瘤细胞的分子机制有了更新更深的认识。所有这些进展,为人们在不远的将来制备“分子疫苗”对肿瘤的主动性免疫治疗打下了基础。

三、过继性免疫疗法

既然肿瘤患者的免疫功能低下的状态限制了其自身免疫功能的诱导激活。人们便设想若能把患者的免疫功能“拿”到一种可避开肿瘤抑制因素的理想环境中加以激活和扩大,然后再将扩大后的免疫功能回输给患者,从而使患者的免疫功能迅速增加,达到杀伤肿瘤细胞的目的。具体地讲,抗肿瘤免疫效应细胞,如淋巴细胞等,数量的多少和功能的强弱直接体现患者的抗肿瘤免疫状态。予是人们便设法将患者的淋巴细胞等分离出来,在体外培养条件下进行数量扩增和功能激活。然后再将培养后的淋巴细胞“过幼”回输给肿瘤患者。这种疗法称之为过继免疫疗法。适合于充当治疗法“杀手”的(即抗肿瘤免疫效应细胞)主要有淋巴细胞来源的LAK细胞、NK细胞、细胞毒T细胞、肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)等。尤其是LAK细胞和TIL配以大量白细胞介素2进行体内治疗已取得了较好的临床治疗效果(但并非对所有的类型的肿瘤有铲)。我室曾于1987年开始研究过LAK细胞和TIL的抗肿瘤作用,证明TIL对肿瘤细胞的杀伤作用强于LAK细胞,而且具有一定的靶细胞异性。动物体内实验也证明了TIL确实具有更强的抗肿瘤转移作用,表明TIL更适合充当过继免疫疗法和“杀手”。在应用该疗法时,应特别注意回输的LAK细胞,或TIL应达到治疗数量的(1011左右)和注射的白细胞介素2也应达到治疗剂量。否则,不会取得应有的疗效。

四、单克隆抗体及其偶联特导向疗法

即俗称的“生物导弹疗法”,也就是利用抗肿瘤细胞的特异性单克隆抗体作为载体,将弹头即细胞素性物质(放射性同位素、化疗药物、毒素)导向至或带到肿瘤部位,将肿瘤细胞杀死。该导向疗法在肿瘤治疗史上有一定的突破意义。因为在此之前人们很难将抗肿瘤药物“聚集”到肿瘤部位,而是对全身进行“狂轰滥炸”,从而导致严重的全身性副作用,疗效也受到抑制。该设想是巧妙的,但其临床应用后遇到许多具体问题。对实体瘤的穿透力差,所用的单克隆抗体多是通过小鼠制备所得(即鼠源性)。体内应用后人体将视为“异物”产生抗体,抑制其治疗作用的发挥等。针对这些问题的解决,近几年来取是了很大的进展。例如将鼠源性单克隆抗体进行人源化,使之易于体内应用,特别是基因工程型抗体(如嵌合抗体、单链抗体)的问世,更使该疗法展示了美好的应用前景。

五、造血干细胞移植疗法

人体血液中众多的血细胞是来源于造血干细胞,形象地讲,造血干细胞是各类血细胞共同的“祖先”。造血干细胞具有高度自我更新能力且生命周期长,并有分化为各系造血细胞的潜能,故能有效地重建受损的造血功能。特别适合于配合放疗和化疗治疗恶生血液系肿瘤。从理论上讲,只要向体内移植极少量甚至几个造血干细胞就能重建造血功能。但是造血干细胞在造血组织中含量极少,又没有有效地分离纯化方法,故以往很难开展该方面研究。近年来该疗效取得了突破性进展。其关键在于人们制备到了一种能识别造血干细胞的单克隆抗体-CD34单抗,利用CD34单抗(例如通过CD34单抗免疫滋珠法)人们可以从众多的细胞中捕获造血干细胞,从而使造血干细胞的分离纯化成为现实。近期人们又发展了能提高造血干细胞数量和活力的方法(例如体外造血生长因子孵育法)。可以预见,该疗法和应用将日益广泛。

六、基因疗法

基因治疗是90年代肿瘤治疗方面最令人振奋的重大进展。主要有以下几种类型的基因疗法:

(一)细胞因子基因疗法

因为外源性细胞因子应用体内后,常常导致严重的副作用且在肿瘤的局部有效浓度较低,人们便设想能否将细胞因子基因携至肿瘤局部,使之在肿瘤微环境中表达和分泌细胞因子,以达到细胞因子在肿瘤局部有效浓度高、存在时间长,且全身副作用轻的目的。目前主要有三种具体途径:

1. 免疫效应细胞介导的细胞因子基因治疗:实际上是以过继免疫疗法为基,即将细胞因子基因导入抗肿瘤免疫效应细胞中,使之抗肿瘤作用增强。形象地理解,就是给“杀手”装配上能源源不断地对敌射击的“魔枪”,使之作战能力增强。有前者将肿瘤坏死因子基因转移入TIL中,然后将抗肿瘤作用增强了的TIL回输给肿瘤患者。目前该疗法已进入临床试验。

2. 肿瘤细胞靶向的细胞因子基因治疗:实际上是以主动性免疫疗法为基础,即将细胞因子基因转移入肿瘤细胞中,制备出免疫原性更强的新型疫苗。我室曾观察到白细胞介素2. 4. 6基因转移的疫苗确有比常规疫苗更好的疗效,这与新型疫苗能在疫苗接种部位持续性地分泌细胞因子,然后细胞因子激活和招引周围的免疫细胞,有效地激活机体的免疫功能有关。

3. 成纤维细胞等介导的细胞因子基因治疗:实际上是利用成纤维细胞这类生命周期较长的载体细胞,进行细胞因子基因转移,然后将细胞因子基因转移后的成纤维细胞等移植入体内,使该类载体细胞在体内像“小工厂”一样地源源不断地分泌细胞因子,使细胞因子在体内维持较长的时间以充分发挥治疗作用。我室曾证明成纤维细胞介导的白细胞介素2、3、4、6及干扰素基因疗法能显著提高抗肿瘤免疫功能,促进化疗导致的造血功能的恢复等。最终取得较好的体内抗肿瘤效果。

(二)造血干细胞介导的基因疗法

大剂量化疗能损害造血干细胞,人们已发现一种能抵抗化疗药物的一种基因即多药耐药基因(MDR),人们将MDR基因转移入造血干细胞后,发现可保护造血干细胞免受化疗损伤,故可增加化疗强度并能有效促进造血功能恢复,从而提高治疗效果。

(三)“自杀”基因疗法

就是通过“自杀”基因导入肿瘤细胞使肿瘤在外界因素作用下自行灭亡。被号称为“自杀”基因的有单纯疮疹胸在激酶(HSV-TK)基因和大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶(EC-CD)基因。HSV-TK基因和EC-CD基因能使低毒或无毒性的药物前体转变为有细胞毒性药物。可以想象,当我们将HSV-TK基因或EC-CD基因导入肿瘤细胞后,体内注射药物前体,当药物前体到达肿瘤部位时,HSV-TK基因或EC-CD基因可将本来无毒性的药物有体在肿瘤局部变有毒性的药物,从而选择性地杀死肿瘤细胞。而其他组织器官因无此类“自杀”基因存在,故不转化药物前体,所以全身副作用较轻。这对化疗是一种重大突破性攻进。

(四)抑癌基因疗法

癌基因的激活或抗癌基因的失活是肿瘤发生的根本原因。从“缺什么补什么”的角度出发,地对抗癌基因的失活,人们便通过“补充性”的抑癌基因转移疗法治疗肿癌。目前研究较多的是Rb基因、P53基因的转移疗法。从“严惩罪魁祸首”的角度出发,针对基因的激活,人们通过反义技术“灭活”或“封闭”癌基因的方法治疗肿瘤。所谓的反义疗法,其中之一是利用人工合成的一小段寡核苷酸,与核酸正链中的靶序列互补结合成为双链体,抑制MRNA的翻译以“封闭”癌基因,从而特异地抑制肿瘤细胞的增殖。

七、结论

近几年来,肿瘤的免疫治疗和基因治疗取得了很大的进展,随着各方面技术的发展和完善,必钭取得重佳疗效,特别是基因治疗。若能克服目前存在的基因转移效率不高、表达水平较低、靶细胞特异性较差等缺点,必将展现更广阔的应用前景。

虽然目前国内外均掀起了一般肿瘤免疫治疗和基因治疗的研究热潮。但对于这股热潮应该有比较清醒和正确的认识和评价,那就是免疫治疗和基因治疗作为一类继手术、化疗、放疗之后出现的新型肿瘤治疗方法,必将历史性地推动肿瘤治疗的发展,提高肿瘤治疗的效果,为千百万肿瘤患者带来新的希望。但是,不能对其寄予过高希望或过分地夸大其作用,因为任何一种疗法,其疗效明显的,对于晚期大负荷肿瘤,单用免疫治疗和基因治疗也很难奏效,应该从综合治疗的角度出发,将其视为一类辅助疗法,配合手术、化疗和放疗,通过清除一些散在残存的肿瘤细胞予以预防肿瘤的扩散和复发,从而达到提高肿瘤治疗效果的目的。