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“癌王” 治疗曙光初现 | 巡山报告

2022/07/07

导读

新型免疫疗法治疗胰腺癌

7.7

知识分子the intellectual

“智识前沿学者”、浙江大学教授王立铭

编者按

撰文 | 王立铭

● ● ●

你好，我是王立铭。2022年7月6日，第41期《巡山报告》又和你见面了。

在刚刚过去的这段时间里，有这么两个问题，我认为你值得关注。

新型免疫疗法治疗胰腺癌

2022年6月2日，《新英格兰医学杂志》发表了一篇论文，介绍了使用一种名叫tcr-t的新型免疫疗法治疗两位患有晚期胰腺癌、且已经出现肺部转移的患者，其中一位患者的肺部肿瘤在结束治疗后体积显著缩小，另一位患者则没有出现积极反应并于6个月后死亡 [1]。

如果单从临床结果来看，这项研究似乎并不惊人，仅有两个案例，还只有一个案例体现出了比较积极的疗效。但这项研究仍然非常值得介绍，因为它代表了胰腺癌这类死亡率最高、且极端缺乏有效治疗手段的癌症类型，借助tcr-t这种新型的肿瘤免疫疗法，终于看到了一线曙光。

伴随着外科手术、发射性治疗、化疗药物、靶向药物、癌症免疫药物的持续进展，人类已经在逐步实现对“众病之王”癌症的围剿，已经可以彻底治愈一些类型的癌症，大大延长了不少癌症患者的生存期。但胰腺癌（其中大多数属于胰腺导管癌）却长期缺乏有效治疗手段，患者被确诊的时候往往已经是晚期，无法进行手术切除，而且对大多数化疗药物和癌症免疫药物缺乏响应。以美国数据为例，胰腺癌患者确诊后的五年生存率仅有8%左右，远低于癌症患者的总体情况（67%）[2]。显然，这是一类亟待解决的医疗难题。

而论文里提到的tcr-t疗法又是怎么回事呢？

通俗地说，这是一种经过了遗传改造的t细胞。我们知道t细胞是人体免疫细胞中非常重要的一类，它能够识别入侵人体的病原微生物，或者出现异常的人体细胞，并且启动杀伤程序进行清除。更具体地说，t细胞的目标识别是通过细胞表面的t细胞受体，也就是tcr（t cell receptor），来实现的。

t细胞受体的工作原理有点类似你应该非常熟悉的抗体分子（它们是由另一类重要的免疫细胞——b细胞产生的），它们都有极高的多样性，能够识别和区分出海量的、存在细微差别的蛋白质结构。但一个重要的区别是，抗体分子可以直接结合并识别病原微生物或者异常人体细胞所生产的蛋白质，但t细胞受体不能直接结合这些需要被清除的目标。它的目标识别需要一个帮手，就是主要组织相容性复合体（mhc, major histocompatability complex），在人体中又被称为白细胞抗原（hla, human leucocyte antigen）。[3]

这些名词大概已经快把你绕晕了，没关系，我们用一个假想的例子来帮助你更好的理解。人体的所有细胞中都会生产大量的蛋白质分子，这些蛋白质分子在细胞内会被剪切成小片段，和白细胞抗原分子结合之后，转移到细胞膜上。这个过程有点像细胞主动地把自己内部的蛋白质成分信息向外展示，供人体免疫系统，特别是t细胞来检查分析。如果一个细胞被细菌病毒感染了，或者这个细胞当中因为基因突变出现了异常的蛋白质，这些外来的或者错误的蛋白质也同样会被切成片段、展示在细胞表面。

而t细胞在做常规检查的时候，不同t细胞表面的t细胞受体，会依次和人体细胞表面通过白细胞抗原分子所展示出的大量蛋白质片段一一配对，如果配对出来的全部是人体正常的蛋白质就意味着这枚细胞平安无事，如果配对出来发现有些不该出现的蛋白质片段，那就意味着这枚细胞可能被外来微生物感染了，或自身出现了变异，那么t细胞就会相应的启动杀伤程序进行定点清除。请注意，这里面的目标识别其实是个双边三方握手的游戏：一边是来自t细胞表面的t细胞受体，一边则是来自人体细胞表面的、由白细胞抗原和蛋白质片段组成的复合物。

也就是说，哪怕胰腺癌患者往往已经错过了手术的最佳窗口，也对化疗药物和免疫药物不敏感，但如果我们能够在胰腺癌细胞当中找到某种出现变异的蛋白质，然后找到这种蛋白质所对应的t细胞受体，也许就能开发有针对性的疗法了。比如一个可能性就是，找到这个特殊的t细胞受体，把它放到大量t细胞当中输入患者体内，这些经过遗传改造的t细胞就拥有了专门识别和杀伤胰腺癌细胞的能力，患者的肿瘤也许就可以得到有效的治疗。

这一套逻辑就是本项研究的基础。2016年，研究者们在研究一位结直肠癌患者的时候，发现他体内的癌细胞携带一个特征性的基因变异（kras g12d）。一个叫kras的蛋白分子中，第12位的氨基酸从甘氨酸变成了天冬氨酸，导致kras蛋白的活性大大提高，从而诱导癌细胞出现不受控制的生长、分裂、和转移。更重要的是，研究者们还找到了负责展示这一段变异蛋白质的白细胞抗原（hla-c*08:02），以及相应的t细胞受体 [4]——刚刚提到的目标识别过程中双边三方的身份都明确了。

而幸运的是，g12d也同样是胰腺癌细胞特征性的变异，有接近一半的胰腺癌患者都携带这个变异。研究者自然想到，如果依据上述逻辑对t细胞进行遗传改造，是不是也能很好地识别和杀伤胰腺癌细胞呢？他们在这项新研究中就做了这样的尝试，果然取得了很振奋人心的结果。

研究者们从一位胰腺癌患者体内抽取出t细胞在体外进行培养，利用转基因的方法将他们之前找到的针对g12d的t细胞受体放入这些t细胞，再将这些细胞输入人体。结果发现在单次输入1个月后，患者转移至肺部的肿瘤就开始缩小，在单次输入6个月后，肿瘤仍然在持续缩小，说明这次治疗的效果能够延续相当长的时间。

这当然是一个令人振奋的临床突破。癌症之王胰腺癌的治疗，也许在历经反复尝试和失败之后终于找到了一个可能的突破口。

顺便说一句，你可能听说过另一种性质有些类似的免疫疗法，car-t。去年新闻上很火爆的 “120万一针治愈癌症” 说的就是它。2021年有两款car-t被引入中国，用于治疗特殊类型的血液肿瘤（复发难治大b细胞淋巴瘤）。国内一家企业自主开发的一款car-t药物也在2022年初出海，获得了美国药监局的批准 [5]。相比car-t领域过去十年间如火如荼的进展，tcr-t的进展要相对迟缓一些。到2022年1月，全球首款tcr-t药物才获得美国药监局批准上市，用于治疗一种罕见的眼部肿瘤，葡萄膜黑色素瘤 [6]。这个领域中的新进展，当然非常值得我们期待和关注。

对比和参照car-t疗法，tcr-t疗法有三个重要的问题需要注意，也能帮助你更好地理解这种新思路。

首先，car-t和tcr-t疗法都是对癌症患者的t细胞进行基因改造，让它具备专一杀伤癌细胞的能力。二者的区别在于，car-t引入的目标识别模块有点类似抗体，能够直接识别目标蛋白质。但是，这样就只能用于识别那些表面带有明确标记的癌细胞，比如上述两款car-t识别的就是b细胞表面一个叫作cd19的蛋白质 [7]。tcr-t的目标识别模块，识别的是目标蛋白质和白细胞抗原的复合物。它的设计麻烦一些，对患者的白细胞抗原类型也有严格要求。但好处是，细胞内部的异常蛋白也会通过白细胞抗原在细胞表面进行展示和识别，比如上面所说的kras（g12d）。这让药物设计的想象空间大大扩宽了。

一个tcr-t独有的问题则是，就如我们刚刚所说的，t细胞受体的目标识别是一个双边三方握手的过程，即便同样携带g12d变异，不同人的白细胞抗原不一样，会导致能够和它们配对的t细胞受体也不一样。在这项研究里，简单地说，只有同时携带g12d变异，也携带白细胞抗原（hla-c*08:02）的患者，才适用该疗法。而全人群中携带这种特殊的白细胞抗原的比例才不到10%。而如果一名患者体内负责展示g12d变异的是另外一个白细胞抗原，我们就得从头寻找一个新的t细胞受体，这是个繁琐耗时的任务，无法做到开发一款药物适用于所有患者。上面提到的今年年初获批的tcr-t药物也有类似的要求。

与car-t疗法一样，tcr-t疗法也有一个与生俱来的副作用——人体免疫系统的过度激活和所谓 “细胞因子风暴”。超常规的人体免疫反应可能导致多个器官的衰竭，甚至可能直接要了患者的命。所以研究者们预先使用了包括托珠单抗在内的药物抑制人体免疫反应。实际上，另一位治疗失败的胰腺癌患者，在治疗时没有预先采取类似措施，确实出现了严重的过激免疫反应，这可能也是治疗失败的原因之一。这一点也需要在未来的临床探索中加倍小心。

总结一句，tcr-t疗法已经被证明在多种癌症类型中能够发挥作用，甚至包括癌症之王的胰腺癌。但这种疗法也有一些问题需要解决，包括如何避免免疫系统的过度激活，也包括如何让它的设计生产流程更简单、更傻瓜，也适用于更普遍的患者群体。

剧烈运动因何抑制食欲

本期巡山要介绍的第二项研究涉及到运动、饮食和减肥的关系。有一句话你肯定经常听到，减肥也好，管理三高等慢性疾病也好，关键秘诀就是 “管住嘴，迈开腿”。前者说的是减少能量摄入，做到均衡饮食；后者说的当然就是多运动。

但这两件事都是说说容易、做起来艰难无比。从进化本能角度说，人类祖先在采集狩猎时代过的就是饥寒交迫的日子，只要有吃的就尽量多吃一些填饱肚子，且越是能量含量高的（比如脂肪）就越喜欢吃；只要能躺平就绝不劳动，以此减少能量的无谓消耗。这两点都是人的生存本能。

工业革命以来，对很多人来说，食物来源空前丰富，重体力劳动的需要也大大降低，这时候，好吃懒做的生存本能反过来构成了严重的生存障碍。尤其对于很多长期代谢病患者来说，他们的身体也已经无法承受节食和运动的挑战。所以，我们也需要开发一系列辅助治疗手段来 “帮助” 人们实现管住嘴和迈开腿。提醒你运动的智能手表、能粗略计算食物卡路里的手机app、内嵌芯片的跑鞋，做的是这件事；我们在巡山里几次提到的减肥手术、glp-1类型的减肥和降糖药物，做的也是这件事。

刚刚过去的这个月里，有一项很有趣的研究把管住嘴和迈开腿两个任务给结合起来了。这项研究发表于2022年6月15日的《自然》杂志，主导研究的是斯坦福大学和贝勒医学院的两个研究组 [8]。他们发现，剧烈运动后产生的一个小分子化学物质，能够有效地抑制食欲、对抗肥胖。

运动抑制食欲，这件事可能不太符合你的日常认知。如果你经常慢跑或者游泳，可能会有截然相反的经验——运动完往往胃口大开，吃的更多。这倒也没错，运动产生了能量消耗，人体因此有所反应促进进食也是正常的。但与此同时，人们也早就发现，剧烈运动导致的结果恰好相反，会显著地抑制食欲，而这可能和一系列激素水平的变化有关，比如促进食欲的饥饿素（ghrelin）和抑制食欲的瘦素（leptin）等 [9]。

这项新研究试图更进一步的理解剧烈运动的直接影响。研究者们让实验小鼠在跑步机上高速奔跑一直到完全跑不动，然后抽血做质谱分析，找到了一个含量很高的小分子化学物质，经鉴定，是乳酸和苯丙氨酸结合而成的n-乳酰苯丙氨酸，简称lac-phe。剧烈运动后，血液中的lac-phe含量提升了超过10倍，在运动结束后半小时到1小时的时间内回到运动前的水平。更有趣的是，剧烈运动后释放lac-phe，看起来还是个跨物种的现象。研究者们发现在剧烈奔跑后的赛马体内也出现了高水平的lac-phe，人在全速短跑后血液里也出现了lac-phe。相比之下，人在拉伸练习和耐力长跑后lac-phe的上升就比较微弱。

由此产生一个的问题是，剧烈运动后产生的lac-phe，仅仅是运动的副产品，还是具有其他的生物学功能，比如说，是不是运动的某些好处是通过lac-phe这个分子来实现？这个推测从逻辑上说是很有可能的，作为一种小分子化学物质，lac-phe能够进入血液流向全身各个器官，所以如果说剧烈运动有什么全身性系统性的好处，那lac-phe倒是可以很方便的实现。

果然，研究者们发现，给肥胖小鼠注射lac-phe，能够在长达12小时的时间内显著抑制小鼠的食欲，体重也有明显下降，体内脂肪堆积和血糖调节的状况也有改善。而这些小鼠的日常活动和新陈代谢水平没有受到影响。也就是说，剧烈运动分泌的lac-phe，能够抑制食欲，对抗肥胖。迈开腿和管住嘴两件事，确实能被紧密地联系在一起。

而这又是为什么呢？这个问题可以从两个方面进行探讨。

首先，剧烈运动为什么会产生lac-phe呢？

围绕lac-phe本身的研究并不多。但2015年一项研究发现，乳酸分子和氨基酸分子的结合是一个相当普遍的现象，负责催化这一化学反应的是一个名叫cndp2（胞质非特异性二肽酶2）的蛋白质 [10]。在剧烈运动后，肌肉细胞中会积累大量的乳酸分子，这是葡萄糖在无氧条件下分解功能的副产品，我们运动后往往浑身酸痛也是因为乳酸的出现。这么看的话，在剧烈运动后，大量出现的乳酸在cndp2的催化下和苯丙氨酸结合形成lac-phe并释放进入血液，也是顺理成章的。

基于这些信息，研究者们进一步验证了cndp2在lac-phe生产中的作用。他们发现，表达cndp2蛋白的细胞能够在培养皿里大量生产lac-phe并释放到细胞外，如果破坏掉细胞内的cndp2，那么lac-phe生产也会显著降低。另外，lac-phe的生产也确实收到乳酸水平的强烈刺激。还有，如果在小鼠体内敲除cndp2基因，并不影响小鼠的日常活动和进食。但是如果让这些小鼠每天接受剧烈运动，那么这些缺乏cdnp2的小鼠就不再会像正常小鼠一样显著的食欲降低、体重下降。这些数据足以说明，剧烈运动后，产生的大量乳酸，能够在cdnp2的催化下产生lac-phe并进入血液。

另一个方面则是，lac-phe为什么就能抑制食欲？这背后的脑科学机理是什么？

这个问题目前就没有比较清晰的答案了。刚刚我们提到，剧烈运动能够影响几种激素的水平，包括促进食欲的饥饿素和抑制食欲的瘦素，这两种激素能够进入大脑直接影响负责控制食欲的神经细胞。但在这项研究中，看起来lac-phe本身并不影响饥饿素和瘦素的释放。也就是说，它的作用可能是通过一套仍然未知的机制实现的。特别刚刚我们提到，血液里的lac-phe会在运动后半小时到1小时之后消退，但lac-phe的食欲抑制能力却能持续12小时之久。这到底是因为lac-phe在大脑中的驻留时间非常持久，还是在它作用的脑区有什么特殊机制能够对lac-phe持续响应，也是一个有趣但令人迷惑的问题。

这个问题的另一个思考角度则是，从进化意义上，为什么剧烈运动会抑制而不是增加食欲？单纯从能量调节的角度来看，这种现象是没道理的：刚刚消耗了大量能量，显然应该赶紧补充才对。但既然这种现象普遍成立，其背后的lac-phe也同样普遍存在，就说明它应该是有明确的生存价值的。

比如一个可能性是，也许剧烈运动本身除了消耗能量，还往往是危险环境的标志——很多动物可能只有在逃避天敌和竞争配偶的时候才需要如此剧烈的运动。而在这种场合下，在危机尚未解除的时候，就急急忙忙的分心去找吃的显然不是一个明智的选择。而如果这个解释成立的话，我们也许就可以从一个不同的角度去理解lac-phe如何影响大脑的活动——它可能影响了大脑中负责检测和处理压力、而不是负责处理饥饿和进食的区域。

当然，我们目前还不知道lac-phe是不是可以直接应用于人体，帮助人们控制食欲和减肥。但这项研究所展示的思路确实是非常诱人的：通过寻找这些运动所释放的化学信号，也许我们可以在躺平的同时享受运动的好处，包括但不限于抑制食欲、延缓衰老、改善心情。这背后的依据刚刚咱们也讨论过了：运动所产生的好处既然是全身性的，那按说它就需要一个扩散到全身去的方式，血液里的化学物质是一个很自然的选择。在第18期巡山报告中我们就讲过一项研究，运动小鼠的血液里含有能够逆转衰老的因子gpld1 [11]。当然，在这些研究真正进入实用之前，对于咱们普通人来说，最安全、最便宜的方案，还仍旧是迈开自己的双腿！

好，这就是本期的巡山报告。一个月后，我再次为你巡山。

参考文献：（上下滑动可浏览）

[1]https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa2119662

[2]https://ourworldindata.org/cancer-death-rates-are-falling-five-year-survival-rates-are-rising

[3]https://www.cell.com/fulltext/s0092-8674(01)00185-4

[4]https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa1609279

[5]https://www.fda.gov/drugs/resources-information-approved-drugs/fda-disco-burst-edition-fda-approval-carvykti-ciltacabtagene-autoleucel-treatment-adult-patients

[6]https://www.nature.com/articles/d41573-022-00031-3

[7]https://www.cancer.gov/about-cancer/treatment/research/car-t-cells

[8]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04828-5

[9]https://link.springer.com/article/10.1007/s13679-020-00372-3

[10]https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1424638112

[11]https://science.sciencemag.org/content/369/6500/167.full

制版编辑 | 姜丝鸭

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