单克隆抗体在肿瘤治疗中的应用

单克隆抗体在肿瘤治疗中的应用
抗体分子是生物学及医学领域中用途最为广泛的蛋白质分子。

利用传统的免疫方法或通过细胞工程和基因工程技术制备的抗肿瘤特异性抗原、肿瘤相关抗原、独特型决定簇、某些细胞因子受体、激素及一些癌基因产物的多克隆抗体、单克隆抗体或基因工程抗体等使肿瘤的被动免疫治疗发生了改观。

人们可以用单抗单独应用于肿瘤治疗,也可以以单抗为特异性载体而将与其偶联的放射性核素、抗癌药物、毒素、酶和其他类型生物制剂“携运”至肿瘤部位,发挥相应的抗瘤效应,这种免疫偶联物亦称为“生物导弹”。

人们最初期望用类似于抗感染的被动免疫方法来治疗肿瘤,即用特异性的同种或异种抗血清或患同类肿瘤“痊愈”病人的血清注射给肿瘤病人。

由于人类肿瘤细胞抗源性、肿瘤细胞异质性等诸多理论上的问题未能解决,因而要获取特异性强且效价高的抗肿瘤抗血清很不现实。

直到20世纪70年代中期B 淋巴细胞杂交瘤技术的建立,人类在这领域的研究才向前迈进一大步。

B淋巴细胞与鼠的骨髓瘤细胞融合,在选择性培养基的条件下,筛选出杂交瘤细胞,筛选出的杂交瘤细胞继承了其亲代细胞的性质,既可分泌抗体,又能无限传代。

由特异抗原致敏的某个B细胞克隆所产生的抗体即为单克隆抗体。

这种由杂交瘤技术制备的单抗是杂交瘤细胞所分泌的抗体,其质地均一,纯度高,效价高,且能重复大量生产。

由于单克隆抗体特异性高,能在多种抗原中识别特异性抗原决定簇,已帮助人类鉴定出多种肿瘤相关抗原,但某种肿瘤是否存在特异性抗原至今未获普遍认同。

目前认为单抗的作用机制有阻断作用、信号传导作用以及靶向作用等三种作用机制:1１阻断作用
现用于临床的大部分未偶联单抗主要用于自身免疫和免疫抑制,是通过阻断和调节作用完成的。

几乎在所有的单抗应用中,通常都是通过阻断免疫系统的一种重要的胞浆或受体-配体相互作用而实现的。

另一种相类似的阻断活性可能存在于单抗的抗病毒感染中,通过阻断和抵消病原体的进入和扩散表现出对机体的防御功能,短期给予单抗后可取得长期疗效。

2１信号传导作用许多抗癌单抗是通过恢复效应因子,直接启动信号机制而获得细胞毒效应的。

在抗-Id的临床试验中,B细胞受体(BCR)与抗体的交联导致正常细胞和肿瘤细胞的生长受抑制和凋亡。

对trastuaumab而言,单抗结合可诱导一系列在肿瘤生长控制中起作用的信号传递,该抗原是生长因子受体家族的一个成员,能提供重要的有丝分裂信号,其单抗似乎能阻断与促进肿瘤生长有关的重要的配体-受体相互作用。

3１靶向作用单抗靶向肿瘤细胞的首要目的是产生肿瘤特异性反应物,然后由免疫系统中的活化因子将其消灭,如早期抗-Id单抗在淋巴瘤中的应用。

研究表明:利用单抗与化学药物、放射性核素以及毒素形成的偶联物具有对肿瘤细胞的选择性杀伤作用,同时具有更高的疗效,并且对耐药性肿瘤细胞也有杀伤作用。

这些研究结果为应用于肿瘤治疗的可行性提供了重要依据。

单克隆抗体用于抗肿瘤治疗有2种基本的方式,一是单抗的单独应用,二是
用单抗与其他抗肿瘤活性物质进行偶联,进行免疫靶向治疗。

单抗实际上是作为其他抗肿瘤物质的载体,将其特异地携运至肿瘤细胞而发挥抗肿瘤作用。

此外,单抗也可在体外对骨髓进行预处理,使其净化,以便用于自体或同种异体骨髓移植。

一、单克隆抗体的应用
分子靶向治疗单克隆抗体药物一般包括非结合型单抗和结合型单抗。

结合型单抗,或称免疫偶联物(immunoconjugate),由单抗与“弹头”药物两部分构成。

可用作“弹头”的物质主要有三类,即放射性核素、化疗药物和生物毒素,与单抗连接分别构成放射免疫偶联物、化学免疫偶联物和免疫毒素。

Mylotarg 是由抗CD33分子的单抗和抗肿瘤抗生素cali-cheamicin连接的偶联物,在抗肿瘤单抗药物中,是第一个于2000年获批准上市的药物与单抗偶联物。

1１针对CD20的单抗:Rituximab(美罗华)是一种针对CD20的人/鼠嵌合单抗,通过与B淋巴瘤细胞上表达的CD20抗原结合,导致B细胞溶解,从而抑制B 细胞增殖,诱导B细胞凋亡,并提高肿瘤细胞对化疗的敏感性。

1997年11月美国FDA批准Rituximab用于某些复发、难治、CD20阳性B细胞性NHL。

Rituximab在治疗各类NHL均显示出一定的疗效,与CHOP、FCM等化疗方案联合应用时疗效更加显著。

对CLL及毛细胞性白血病,Rituximab也显示出一定的临床疗效。

总体上讲,使用Rituximab是相对安全低毒,但其发生最严重的肿瘤细胞快速溶解综合征的毒性反应的机率是10%。

2１针对HER2/neu的单抗:Herceptin(Trastuzumab,赫赛汀)是一种针对HER2/neu原癌基因产物的人/鼠嵌合单抗,能特异地作用于HER2受体过度表达的乳腺癌细胞。

1998年9月美国FDA批准上市,是第一个以癌基因为靶点的针对HER2阳性的乳腺癌转移患者的治疗药物,与紫杉醇联用,可作为HER2/neu过度表达或不适合采取蒽环类药物治疗的晚期乳腺癌的一线治疗方案。

单药可作为TAX、蒽环类药物及激素治疗失败的晚期乳腺癌的三线治疗方案。

无论是联合用药或是单药,均取得了明显疗效。

一项重要的Ⅲ期临床联合试验验证了Herceptin联合阿霉素、紫杉醇较单用化疗疗效有明显提高。

有许多临床试验报道了采用Herceptin联合化疗药治疗肺癌、膀胱癌和食道癌等其他恶性肿瘤也有效。

Herceptin主要的毒副作用是寒战、发热和有一定的心脏毒性,因此,不提倡与蒽环类药物同时应用[9]。

3１针对EGFR人/鼠嵌合IgG(1)的单抗:cetuximab(IMC-C225,Erbitux)是抗EGFR人/鼠嵌合IgG(1)单克隆抗体,和EGFR的细胞外配体直接结合,抑制肿廇的生长,并与化疗、放疗有协同作用。

单独或与依立替康联用均对依立替康治疗无效的转移性结直肠癌有效,美国已批准其单用或与依立替康联用。

Cetuximab同时也对头颈部肿瘤和非小细胞肺癌(NSCLC)有效。

其耐受性好且不会加重化疗药物的毒副作用。

SaltzLB等为了评价其单药对EGFR高表达且抗化疗的结直肠癌的抗肿瘤作用和毒性而进行的II期临床试验表明:每周静注一次Cetuximab具有中等的疗效、耐受性良好。

Cetuximab与TAX联用治疗难治或复发性NSCLC其有效率明显高于单用紫杉醇。

Cetuximab副作用主要为皮疹。

4１针对VEGF的单抗:Bevacizumab(Avastin)2004年2月FDA批准首个血管生成抑制剂Avastin上巿,用于一线治疗晚期结直肠癌。

Avastin是一种基因工程单克隆抗体,通过对抗血管内皮生长因子(VEGF)抑制肿瘤新生血管形成。

Bevacizumab可导致高血压等副作用,极少情况下会有胃肠穿孔。

二、尚在进行前期研究和临床实验的单克隆抗体
1１抗白血病分化抗原的McAb及其应用McAb对某些血液系统的恶性肿瘤治疗取得部分效果,如用抗T细胞分化抗原(CD4、CD5)的单抗治疗T 细胞淋巴瘤有获得缓解的报道;用针对共同的急性淋巴细胞白血病抗原的单抗(J-5单抗)和针对IL-2R的单抗(抗TAC)治疗白血病,也有获部分缓解的报告。

2１用于骨髓移植的预处理自体骨髓移植是目前治愈急性白血病和部分非霍奇金淋巴瘤的有效手段,也用于某些恶性实体性肿瘤〔如小细胞肺癌,晚期乳腺癌等〕大剂量化疗的支持治疗。

但若病人的骨髓受到肿瘤浸润,则移植前的骨髓预处理显得极为重要。

骨髓预处理指采用—定的技术和方法,去除骨髓中存在的肿瘤细胞或T淋巴细胞,以减少或防止移植后的肿瘤复发、扩散转移及同种异基因骨髓移植后的移植物抗宿主病(GVHD)。

单抗和免疫磁珠法是常用的技术,单抗如和其他的手段配合使用,有望清除骨髓中99%的瘤细胞。

日本一学者曾以单抗TFS-2处理骨髓,发现对正常骨髓细胞和造血干细胞无损害,但可杀伤骨髓中的癌细胞,经临床试用,安全性较好。

三、单克降抗体疗法存在的问题和进展
存在的问题
单克隆抗体药物存在的问题主要涉及免疫学和药理学两方面。

免疫学方面,由于近年用于临床研究的偶联物几乎全都使用小鼠单抗制备,小鼠的单抗与人类有免疫源性,因此它们可能被宿主的免疫系统攻击,产生人抗鼠抗体(HAMA)反应。

此外,肿瘤细胞群体在抗原性方面的异质性,肿瘤细胞的抗原性调变等也可能影响偶联物的疗效。

药理学方面的问题主要是到达肿瘤的药量不足。

由于偶联物是异体蛋白,会被网状内皮系统摄取,有相当数量将积聚于肝、脾和骨髓。

偶联物是大分子物质,通过毛细血管内皮层及穿透肿瘤细胞外间隙均受到限制。

针对上述问题,目前的解决对策主要包括:
1１免疫学方面:降低单抗药物的免疫原性。

主要途径是使鼠源性单抗人源化或研制完全的人源抗体。

单抗人源化主要通过基因工程技术制备嵌合抗体或改形抗体,嵌合抗体是将Fe段置换为人源性,其它部分仍为鼠源性。

改形抗体是指除互补决定区(CDR)为鼠源性外,其它部分均为人源性。

临床研究表明,嵌合抗体的副反应轻,HAMA反应率较鼠源性单抗低,在血中半衰期也较长。

2１药理学方面:①提高单抗药物在肿瘤组织的浓度。

使用抗体片段,如抗原结合片段(Fab)、Fab制备分子量较小的偶联物,可能提高对细胞外间隙的穿透性,增加到达深部肿瘤细胞的药物量。

因此,单抗药物分子的小型化是研制的重要途径与方向。

另外,提高单抗药物在肿瘤浓度的另一种办法是局部注射,据报道,在移植人结肠癌裸鼠模型,瘤内或瘤周围注射同位素标记的单抗,结果
在肿瘤和同侧淋巴结均显示高浓度并有较长时间的滞留,在裸鼠移植的人结肠癌和小鼠肝癌模型进行观察,瘤周围注射单抗平阳霉素偶联物可使肿瘤局部的药物浓度提高,药物滞留时间较长,抑瘤率也较高。

②提高单抗药物对肿瘤细胞的杀伤作用。

单抗药物到达肿瘤细胞的数量有限,为取得良好效果,单抗药物需要高效化,研制高效化单抗药物需要高效“弹头”药物。

在近二十年中,抗肿瘤单抗药物研究经历了曲折的发展过程。

80年代迅猛发展,90年代初期一度处于低谷,以至近年,抗肿瘤单抗药物因与烷化剂、抗代谢药、抗肿瘤抗生素、铂类配合物、植物药等抗肿瘤药物相比,具有高效价、高特异性、血清交叉反应少等特点与优点,再度成为生物技术药物领域研究的热点与焦点,在肿瘤治疗中起着不可替代的作用。

同时,生物技术以及抗肿瘤化学药物的发展也必将推动单抗药物的发展与进步,单克隆抗体药物将在各种肿瘤的治疗中发挥越来越重要的作用。

进展主要反映在两方面:①通过对杂交瘤技术的改进,使单抗的免疫原性降低;通过转基因小鼠的培育使其能产生人源化单抗。

②基因工程新型抗体的产生,包括嵌合抗体、重构型抗体、单链抗体、单区抗体等。

基因工程产生的新型抗体为人源化,由于其分子质量相对较低,易于进人实体瘤周围的微循环而发挥抗肿瘤作用。