学免疫细胞与癌细胞的攻防大战
大家好，我是风。这里是风风的小故事专栏。这篇专栏的由来是：在酸谈粉丝群之人间水蜜桃群我们文献解读的时候，给大家分享一点小小的背景知识，结果发现大家竟然还挺喜欢，于是我们可爱的学员提议能不能出一个讲故事的专栏。最初我的内心经历可以用好多年以前成龙大哥拍的“霸王”洗发水广告来总结：“一开始我是拒绝的，因为我觉得你不能叫我拍马上拍，第一我要试一下……“不好意思不好意思暴露了年龄，不过这是这个专栏的第一篇，希望合大家的胃口，我们争取用讲故事的方式把一些枯燥的内容变得生动有趣起来。哦对了对了对了，除了这个之外，我还有一个小计划，好像是年底了到了大家收获的季节了，所以从这一期开始，我会在每篇推文的最后面给大家介绍一个接受生信文章的杂志，希望能够帮到大家！
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好啦，我们专栏第一个故事是关于肿瘤免疫治疗的小故事。肿瘤免疫是一个非常大又环环相扣的领域，想要梳理清楚其中错综复杂的爱恨情仇实在太难了，但是想要简单了解一下增加一点背景知识，在看文献时候不至于那么迷茫，那并不需要多么深厚的功底。今天我们就一起来聊一聊肿瘤免疫领域近几年最火的免疫治疗的内容。
充满硝烟的战争
关于免疫治疗，我们可以想象一下，这是一场充满了硝烟的战争。两军对垒，来袭的敌军是肿瘤细胞，当肿瘤细胞兵临城下开始攻城，也就是向人体展开攻击的时候，这时候守方的天然优势，也就是城墙，就可以开始抵御敌军，城墙就是我们的固有免疫系统，但是兵法有云，最好的防守就是进攻，总是被动防守总有被攻陷的一天，更何况对面还是肿瘤细胞这种“邪教军团”，不仅不死，还能分身，所以接下来保卫战的主人公就要登上战场了。
在人体免疫系统中存在各种各样的免疫细胞，耳熟能详的有巨噬细胞、单核细胞、B细胞、T细胞等等，这场攻防战将由我方大将T细胞挂帅，来一场不死不休的战斗。为什么是T细胞呢？因为目前大量研究证实了T细胞是肿瘤特异性免疫应答最主要的执行者。在我玩过的为数不多的游戏中，我个人觉得战争游戏中的防守反击战是最难打的一种战役了，不巧的是免疫细胞与肿瘤细胞这场战役就是防守反击战，从敌军入侵，斥候发现敌军，放出信号示警开始，战争就已经打响。
当肿瘤细胞入侵人体时，肿瘤细胞释放的斥候（肿瘤抗原）会被我方城防守军（树突状细胞DC细胞）首先发现，DC细胞会尽量吃下这些斥候，以MHC2的形式传递信号（表达到细胞表面）到帅帐（T细胞处），而T细胞接收信号后开始发布命令部署城防并寻找机会反击。
上面这个过程包括了两个步骤：识别和传递，两个步骤缺一不可。帅帐（T细胞）发布命令整军备战的前提是先得到敌军来袭的信息（识别并传递肿瘤抗原），一旦无法发现敌军斥候（肿瘤隐藏自身特异性抗原使得无法被免疫系统识别），那么战斗就无法打响，只能是等到兵临城下之后任人宰割。
获取情报
那有没有机会发现更多的斥候（促进肿瘤抗原释放）并且把信号传递出去呢（抗原呈递）？理论上可行，所以就有了第一种药物叫做肿瘤疫苗（第一种方法），可以激活人体自身免疫系统，加强体液免疫应答，在发现斥候的同时就整军备战，吃掉斥候，震慑敌军。目前最成熟也是最为耳熟能详的肿瘤疫苗应该是宫颈癌相关HPV疫苗，这是一种“防癌疫苗”，就跟我们小时候打预防针一样，来上一针那就可以预防疾病的发生。此外，除了预防性疫苗，还有治疗性疫苗，一针就可以治疗肿瘤，听起来是不是很神奇。肿瘤疫苗的抗肿瘤做法是什么样的呢？首先是在大战还未打响的时候，将地方的俘虏（灭活的肿瘤抗原）带到大营（人体），提前让我军辨别敌人（肿瘤细胞）的特征，让我军能够更好地识别出敌人（增强免疫原性），从而在敌军来袭时更快更早地做出反应，高效解决战斗。用一句话总结就是：未雨绸缪，知己知彼、百战不殆。学术一点的话说就是注射抗原使免疫系统产生免疫记忆细胞，在肿瘤入侵时增强抗原识别和呈递以促进肿瘤免疫应答过程启动。
（图片来源于 Cancer Vaccines: Toward the Next Breakthrough in Cancer Immunotherapy）
见招拆招
那么假如敌军没有被震慑住，还是大军压境，这时候就需要让大将“醒过来”（活化），也就是活化T细胞。抗原提呈细胞将敌情传递到帅帐，将军就可以贸然下令吗？当然不是，军中无戏言，每一个命令都需要核实真伪。T细胞的活化需要第一信号和第二信号。前面说的抗原提呈细胞的抗原肽-MHC分子与T细胞受体特异性结合就是第一信号，为了放大这种信号，需要肿瘤高频突变产生更多的新抗原。一般来说，新抗原越多，那么T细胞就越能对敌情做出精确判断，制定更好的作战方案，从而更有效杀灭敌军，也就是说肿瘤中突变负荷TMB越高，一般免疫治疗应答也会越好。这个很好理解吧？想要T细胞更加高效歼灭来犯敌人，那肯定是告诉它敌人更多的信息，让其可以做出更好更全面的部署，认真贯彻落实“十则围之，五则攻之，倍则分之，敌则能战之，少则能逃之，不若则能避之”。那为什么还需要第二信号呢？这第二信号又是何许人也？军情来报，光是“来报”还不行，得是主帅能够接收到这种情报对吧？万一情报被拦在帅帐之外，那再多信息也是白搭。所以第二信号就是主帅与情报传递员接触并且了解情报真实内容，主帅是T细胞，情报员是抗原提呈细胞，情报就是抗原提呈细胞表面存在的协同刺激因子，只有当T细胞与情报接触（相互作用）之后，意识到战局变化才能够做出正确应对（协同刺激信号）。第一信号可以被放大起到效果，那么第二信号是不是也可以呢？没错，我们能想到的其实前辈们早在多年前就已经想到了，针对第二信号的治疗方式有两种，也就是说了解敌情之后制定的进攻计划就是两种：一种是正面强攻，另外一种是侧面出击，断其粮草，将对方前军和后军割裂，分而化之，请不要忘记我们前面讲的兵法：“十则围之，五则攻之，倍则分之”。
正面强攻之CAR-T治疗
我们先来说说第一种方案：正面强攻。所谓正面强攻那自然就是T细胞发出命令迎击来袭的肿瘤大军，我们以最有名的CAR-T为例，T细胞装备上了名为CAR的装备，这种装备能够特异性识别肿瘤大军的特异抗原CD19，从而使得T细胞能够快速识别并且击退肿瘤细胞，起到“指哪打哪，一击毙命”的效果。目前这种CAR-T治疗主要应用在血液肿瘤中，并且起到了很好的疗效。咦？既然这种作战方针这么好，为什么不一鼓作气应用到所有肿瘤中(仅在血液肿瘤)彻底打垮肿瘤细胞呢？不是不想，实在是臣妾做不到啊！想要给T细胞装上这种高级装备CAR，首先需要有一个特异性抗原，简单来说就是需要一个靶点，目前在实体瘤中可能有希望达到标准的靶点是B7-H3，然而也还未开发出针对这个靶点的CAR-T疗法，此外，如此珍贵的装备制备起来同样不容易，在制备的过程中，一旦出现一点小差错，就可能把这个装备送到敌军手上变成敌军的武器，比如说从分离出来的T细胞中混入了那么一两个肿瘤细胞，那这一两个肿瘤细胞就会成为间谍，并且反间CAR武器使其变成肿瘤大军的装备，并且，万一武器脱靶了呢？那不就是七伤拳伤人先伤己了。万一这边你制备成功了，肿瘤大军就没辙了吗？不可能！你有张良计，我有过墙梯，T细胞这边有CAR-T，肿瘤细胞那边还有一个可以抑制免疫功能的大杀器——免疫检查点。
（图片来源于 Smart CARs engineered for cancer immunotherapy）
将计就计——免疫抑制剂
如果要在这场战役中给免疫检查点做一个定义的话，我觉得可以称它们是敌军的间谍，潜伏在我方进行破坏工作，免疫检查点的作用简单的说就是抑制免疫功能，对T细胞的免疫反应有着负向调控的作用。想象一下，T细胞作为一军之将，手下的参谋长竟然是敌对势力的人，不仅百般散布谣言说T细胞无能为力，而且还阻止了T细胞对外界的发号施令，使得杀敌命令只能停留在帅帐之中，这哪里还了得？简直被人家釜底抽薪啊！目前最热门的用于免疫治疗的免疫检查点有两个——CTLA4和PD1。我们以PD1为例来进行阐述，PD1长期潜伏于免疫大军之中并且身居高位（表达于激活的免疫细胞表面），在平时这位长官表现正常，爱兵如子，大公无私，谁也没办法把它和“奸细”两个字联系起来，但是它也有它的使命，那就是一旦肿瘤大军入侵人体，它需要站出来和肿瘤大军中的接头人（PDL1）对暗号，一旦暗号对得上，那么PD1就要利用它平时积攒的威望和取得的信任，反过来压制T细胞的免疫功能，那么免疫反应就会被抑制。想象一下，前方大军压境，将士们心急如焚，结果中军大帐里的长官竟然被敌方的人给劫持了，这还咋打嘛？嘿嘿(ˇ∀ˇ)，不知道大家是否记得三国演义中赤壁之战，周瑜打黄盖致使蔡中、蔡和给曹操传递了假情报，致使曹操最后中计火攻败走华容，既然肿瘤大军已经把手伸到中军帐来了，那我们不给它来个将计就计都对不起我中华上下五千年智慧结晶了，免疫抑制剂应运而生。当敌军沾沾自喜以为我军已经尽在掌握时候，使用免疫抑制剂阻断PD1/PDL1对免疫功能的抑制，使敌方在深入我方阵营的同时无法得到我方准确情报，折其羽翼，同时不被抑制的T细胞也发出自己真正的指令并且身先士卒，提升士气并且大杀四方，战局是不是一下子就颠倒过来了。总结起来就是：将计就计、诱敌深入、十面埋伏、分而化之。好了，我们再用一些学术点的话来看看免疫抑制剂的强大之处：
第一，免疫抑制剂使用范围广，目前在肺癌、黑色素瘤、乳腺癌中都取得了不错的疗效；

第二，疗效好，尤其对于肺癌来说，甚至有将肺癌发成成一种慢性疾病的可能；
第三，药物种类多，包括且不仅限于我们常听到的O药、K药、I药等等。
（图片来源于 Top 10 Challenges in Cancer Immunotherapy）
聪明的你应该想到了，上面说CAR-T那么强大，但是肿瘤大军有免疫检查点，那如果在应用CAR-T的同时，也应用免疫检查点抑制剂，那是不是就可以更大效率灭杀肿瘤细胞，从而达到彻底歼灭肿瘤细胞的效果呢？没错，目前联合治疗是一种新的尝试，而且不仅是免疫检查点抑制剂联合CAR-T，还有免疫检查点抑制剂联合靶向药物、免疫检查点抑制剂联合放化疗、免疫检查点抑制剂联合免疫检查点抑制剂等等，相信这样的联合治疗会让我们在癌症治疗的道路上向前再迈一大步。
过关斩将
好了别跑远了，我们这个故事还没结束，我们前面都在说T细胞进攻肿瘤细胞，那什么样的T细胞才能真正有效杀伤肿瘤细胞呢？想象一下，是不是必须是那种还没被敌军杀害并且有能力接触到肿瘤细胞最后还有能力把一身能耐都用出来的T细胞才有杀敌功能？而且大家都知道T细胞种类多对吧？那这种真正起到杀敌作用的T细胞又是哪种T细胞呢？可以是调节性T细胞吗？那肯定不行啊，所谓调节性T细胞那不就是抑制免疫活性的嘛，那是肿瘤大军中那些浸润性T细胞吗？怕是很难吧？以肿瘤大军灭绝人性的做法，俘虏了这些浸润性T细胞那还不得一个劲儿压制死？即使有一部分没被压制死（耗竭性T细胞），他们被吓破了胆了，还敢反抗吗？那就只剩下那些没被肿瘤大军俘虏而且自身又被活化的杀伤性T细胞了，这就是一部荡气回肠难掩热血的悲歌啊，孤军奋战的活化T细胞，背着炸药包，孤立无援，奋不顾身地不断进入肿瘤细胞体内起到杀伤肿瘤细胞的作用，它们拳打脚踢，它们头撞口咬，它们舍生忘死，但是你以为是T细胞想战就能战吗？当然不是！活化的杀伤性T细胞要能接触到肿瘤细胞才行，这时候又来了两个关键人物：趋化因子和肿瘤血管。趋化因子，听名字是趋化，大概就是发挥了催化的作用，那就是通过化疗手段诱导趋化因子上调从而助力T细胞冲向肿瘤细胞（增加T细胞浸润），给它个角色吧，不如就把它当成T细胞的坐骑如何？另一个是肿瘤血管，我们可以把它看成是肿瘤大军大营的周边环境，这周边环境跟正常环境不一样，被肿瘤大军改造并且布满了岗哨和埋伏（结构功能异常），我们T细胞需要做的就是穿过这些周边环境然后进入敌军大营，但是很难啊，因为这些道路上黏附分子表达降低，T细胞过都过不去，谈何杀敌？难道就要这么无力回天了吗？不，我们还有一个角色要登场了，它就是我们的抗血管生成治疗。目前抗血管生成治疗成为了多种癌症的治疗的重要手段，抗血管生成药物主要包括了三大类：靶向VEGF-VEGFR的大分子克隆抗体、多靶点小分子酪氨酸激酶抑制剂TKI以及重组人血管内皮抑制素，说具体药物大家可能比较熟悉，有贝伐珠单抗和安罗替尼等。这又是一种联合用药治疗的思路对吧？抗血管生成药物联合免疫检查点抑制剂治疗肿瘤！！！当然，肿瘤血管这种特殊的环境也给我们实验研究带来了极大的困难，比如在肝细胞癌模型中，我们很难去模拟人体肝细胞癌发生的模式，因为人体肝细胞癌发生大部分是在像肝硬化、肝纤维化这一类基础疾病之上发生的，并且有着错综复杂的肿瘤血管，所以在小鼠身上起效的成果也就不一定能够同样在人体上获得疗效。在2019年一篇局部治疗联合免疫治疗的综述中就提到了这个问题，并且提到将模型改为土拨鼠，不过那就是另一个故事了，我们这里暂且不提。好了，现在装备有了、内奸除了、坐骑上了、埋伏躲了，这回终于杀到了肿瘤大军内部，可以开始大展拳脚了，终于到了王对王的时候了。
（图片来源于 Cancer Vaccines: Toward the Next Breakthrough in Cancer Immunotherapy）
两虎相争
T细胞，啊不，这会应该说是活化的杀伤性T细胞，终于来到了肿瘤细胞的面前，它们雄赳赳，它们气昂昂，它们开始捉对厮杀……然而这个过程一样是需要多种信号共同调节，需要有促进免疫应答的微环境。肿瘤细胞是如何对抗这时候的T细胞呢？它可以伪装对吧？让T细胞无法识别其为肿瘤细胞，那就需要改变我们文章开头说到的MHC I咯？所以所有有关MHC I表达水平降低的改变都可以导致T细胞无法识别肿瘤细胞，比如我们常说的BRAF突变等等，那BRAF突变了的话，我们就用抑制剂抑制，这样T细胞不就又可以起到杀伤作用了吗？emmmm，你说的也没错，但是肿瘤细胞那边它还可以介导免疫逃逸机制呢，就是让T细胞无法发挥出免疫功能，而且肿瘤这魔头精得很，它不是一开始就暴露了所有底牌，而是在肿瘤形成过程中逐渐形成了肿瘤免疫微环境，这种微环境可能会使肿瘤在不同的阶段对药物治疗的敏感性有所不同。而且，你有没发现，如果像我们想的那样，肿瘤使用了什么手段阻止T细胞，我们就用什么药物来帮助T细胞，这样治疗的话，需要用到的药物是不是太多了？我们是不是需要回过头来考虑一个最原始的问题？那就是：如何保证T细胞在杀伤肿瘤细胞的同时又不会伤害到正常细胞呢？毕竟我们的目的不是单纯杀灭肿瘤细胞，而是要延长病人寿命，肿瘤大军可以肆无忌惮，我们却不可以放开手脚，战场在我们的地盘，一开始我们就处于劣势啊！
复盘反思
最后最后最后，我们说了那么多，免疫治疗还有没什么难题需要我们解决呢？肯定有啦！比如我们前面说到的如何构建合适的模型，使得模型能够重现人体肿瘤免疫反应的肿瘤免疫背景特征；还有我们说到的“孤军奋战的T细胞”那部分，不同器官导致的肿瘤具有不同的特征（冷肿瘤和热肿瘤），我们需要去了解器官特异性的免疫微环境；还有免疫逃逸的驱动因素到底有哪些？原发和继发有什么差别？导致的原发性耐药和继发性耐药有什么分子机制；肿瘤免疫治疗到底要如何联合用药？联合治疗的话如何避免杀伤正常细胞？化疗是弱化疗还是不化疗；能不能找到更有效的免疫治疗靶点？有没有更好的评估免疫治疗疗效的指标；哪种治疗方式更具免疫原性？什么时候是免疫检查点的最佳用药时间？免疫治疗如何联合局部治疗例如肝细胞癌的TACE治疗；如何定义反应的生物标志物？这些标记物只能在肿瘤活检中发现，还是能在外周血液中检测到；微环境中的效应细胞和免疫抑制机制哪一个更重要？人体免疫微环境中细胞类型那么多，不止是杀伤性T细胞表面可以表达PD1这一类免疫检查点，其他细胞包括B细胞、巨噬细胞等等都有，那免疫抑制剂到底是怎么发挥了作用呢；难道肿瘤就只派了已知的免疫检查点过来潜伏吗；除了免疫抑制剂，还有免疫激活剂，两者有机会联用吗；免疫治疗过程中，免疫微环境会发生了哪些变化？这些变化是不是导致患者出现超进展的原因呢；免疫疫苗真的可以找到治疗性疫苗吗？疫苗制作要如何缩短周期并且延长疗效呢？还有……还有……
这些都是值得我们去思考并且探讨的问题，而且并不是只靠湿实验就能解决的问题，比如：现在的免疫检查点抑制剂都是对多种类型肿瘤有效，想找到新的有效的免疫检查点，那就需要进行泛癌分析找到有可能的潜在免疫检查点后再进行实验验证；比如免疫微环境的改变，生信分析可以提供一个宏观角度然后再进行功能验证；更不要说分子机制啦，新的标志物啦，说到新的标志物，尽管目前PD1/TMB等等都作为评估疗效的标志物，然而效果都不好，反而根据生信算法利用临床诊疗信息构建模型得到了不错的进展，这也是以后一个方向吧！纯干实验无法看到细节，纯湿实验前期探索成本太大，干湿结合也许会是未来免疫治疗研究的一大利器。
写在最后
最新的中国癌症年报不知道大家看了没？里面写道：中国面临着日益沉重的癌症负担，在中国，每10分钟就有55人死于癌症；全球约有50%的胃癌、肝癌和食道癌病例来自中国。在中国，约有55%的肝癌患者在确诊时已处于III期或IV期，这一数字在美国和日本分别为15%和5%。在中国，肺腺癌患者的EGFR突变率为61%，而美国仅为11%。未来的路还很长，但路的尽头已初见曙光，希望有一天，人类能够真正攻克癌症，希望有一天，只需要打上一针，癌症就可以被预防或者痊愈！
好了，今天的故事就到这里，下一个故事我也不知道要到啥时候，写一篇不亚于写一个小综述，而且写成这样的形式有时候需要看缘分哈哈哈，那我们下期再会吧！

杂志推荐

只有符合以下条件的杂志才会被推荐：
  1. 至少位于3区及以上，影响因子在3+；
  2. 每年发文量至少在200以上；
  3. 网上可查审稿周期不超过2.5个月
  4. 未被“预警名单”收录（emmmmmm）
  5. 尽量推荐一些大家在其他地方看的比较少的期刊（知道的人越少，目前来说可能相对更大几率接收）
  6. （等着你们提）

本周推荐期刊：

期刊名：Diagnostics（在“挑圈联靠”公众号回复杂志名可以获得如上图的期刊详细信息👆）
上榜理由：瑞士的期刊我都挺喜欢，而且一般也比较靠谱，这个杂志年发文量为212，自引率大概10%左右，中科院3区，JCR 2区，具体属于哪区要看单位要求，给大家列举3篇看题目就能猜到大概率属于生信分析的文章：
  1. Identification of Key Biomarkers in Bladder Cancer: Evidence from a Bioinformatics Analysis.2020 Jan 24;10(2):66. doi: 10.3390/diagnostics10020066.
  2. Mining Featured Biomarkers Linked with Epithelial Ovarian Cancer Based on Bioinformatics. 2019 Apr 9;9(2):39. doi: 10.3390/diagnostics9020039.
  3. The Prognostic Significance of Immune-Related Metabolic Enzyme MTHFD2 in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma. 2020 Sep 11;10(9):689. doi: 10.3390/diagnostics10090689.
参考文献
1. Igarashi Y, Sasada T: Cancer Vaccines: Toward the Next Breakthrough in Cancer Immunotherapy. J Immunol Res 2020, 2020:5825401.
2. Priceman SJ, Forman SJ, Brown CE: Smart CARs engineered for cancer immunotherapy. Curr Opin Oncol 2015, 27(6):466-474.
3. Hegde PS, Chen DS: Top 10 Challenges in Cancer Immunotherapy. Immunity 2020, 52(1):17-35.
4. Greten TF, Mauda-Havakuk M, Heinrich B, Korangy F, Wood BJ: Combined locoregional-immunotherapy for liver cancer. J Hepatol 2019, 70(5):999-1007.
我是风，解螺旋先锋班学员，翡翠讲师，挑圈联靠专栏作者，训练营助教。2020过得真快，马上又是2021了，新的一年马上到来，我加入先锋班大家庭也一年多啦，这一年从解螺旋各位老师身上学习了很多，也有了很多收获和很多珍贵的回忆，希望新的一年能够再接再厉，继续成长，也希望能够在不断输入的同时，也有更好的输出来回馈解螺旋！mua~
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撰文丨风   风
排版丨四金兄
值班 | 火   火
主编丨小雪球
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