中国癌症治疗迎来史诗般历史时刻，真正从科学意义上论证有效的PD-1抑制剂今日开卖！
2018/8/29 8:09:32 走进科学

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     看破迷雾，人生就会顺利很多

     部分内容采自《科学》、《自然》杂志和奇点网

     癌症免疫治疗，说到底就是人体免疫系统与体内异常细胞之间的一场残酷战斗。

     癌症会不会在你身上发生，看的就是在这场战斗中最终谁能压倒谁。

     三年前，在广东省人民医院终身主任吴一龙教授的主持下，CheckMate-078研究开始了。作为nivolumab的中国注册临床研究，它是第一个，也是迄今为止唯一一个证实免疫检查点抑制剂在中国人群中疗效和安全性的研究。CheckMate-078开启了专属于中国晚期非小细胞肺癌患者的生命奇迹。

     两个月前，nivolumab获中国国家药品监督管理局(CNDA)批准，成为第一个登陆中国大陆的免疫检查点抑制剂。

     一周前，百时美施贵宝(BMS)公布了nivolumab在中国大陆的销售价格——只有美国的一半，也远远比其他国家和地区代购的便宜。小规格4591元，大规格9260元这个价格获得了中国人民满堂彩。

     昨天，中国大陆首个PD-1抑制剂(nivolumab)正式开卖，非小细胞肺癌患者终于用上了期待已久的神药。

     走进科学小编深信，在中国人民癌症治疗领域，2018年8月28日，是值得载入史册的一天!

    

     神药研发历史回顾：

     一百多年来，科学家一直在探索激活人体免疫系统以治疗癌症的免疫疗法，其实真正的突破始于1996年。

     当年，加州大学伯克利分校的James Allison团队在《科学》杂志上发表了一篇开天辟地的研究论文，他们在T细胞上发现了一种抑制分子CTLA-4，阻断这种分子与抗原呈递细胞上相应配体分子的结合，就可以增加T细胞的抗肿瘤活性，抑制肿瘤生长。一直埋头做转基因小鼠技术研发的公司Medarex(2009年被BMS收购)嗅到癌症治疗要巨变的气息。没想到他们不仅嗅觉灵敏，动作还很迅速，很快就开发出了CTLA-4抗体。2000年，他们在转移性黑色素瘤患者身上，亲眼见证了免疫治疗的威力。这个抗体就是2011年被FDA批准的全球第一个免疫检查点抑制剂Yervoy(ipilimumab)。

     所有人都意识到了，TLA-4和类似的靶点必将是肿瘤治疗最有潜力的新方向。

     很快，他们就被日本京都大学Tasuku Honjo团队在1992年克隆到的PD-1分子吸引住了。华人免疫学家陈列平和Tasuku Honjo的研究都表明，这个PD-1分子一旦与肿瘤细胞上的PD-L1结合，T细胞的抗肿瘤活性就没了。这就意味着，PD-1和CTLA-4类似，也是T细胞的一种负调节因子。

    

     PD-1/PD-L1通路抑制T细胞活性的机制示意图

     如果CTLA-4抗体能激活T细胞的抗肿瘤活性，那么PD-1抗体应该也能达到同样的效果!而PD-1抗体开发的任务，就落到了当时在Medarex任职的华人科学家王常玉和黄海春等人的肩上。

     走进科学小编备注：请记住华人科学家王常玉和黄海春的名字，他们对人类免疫疗法战胜癌症起到了居功至伟的作用。

     既然要研发可以在人身上使用的PD-1抗体药物，那根据抗原抗体反应的原则，第一步就是获取抗原，即人的PD-1。这个很简单，毕竟早在1992年Tasuku Honjo就已经克隆到了。

     用这种抗原去试验性直接刺激人产生抗体是不被允许的，那只能是小白鼠了，但是当我们把小鼠产生的鼠源PD-1抗体用在人身上的时候，这个鼠源PD-1抗体显然不是人身上的东西啊，人体肯定会把鼠源PD-1抗体当做抗原清除掉。可能不起效不说，这种抗体还会带来一些安全问题。

     1984年，人-鼠嵌合抗体诞生了，科学家把鼠源抗体专门用来识别抗原的可变区保留，把对抗原识别作用不大的恒定区用人的抗体替换掉。如此一来，这个人-鼠嵌合抗体进入人体后就没那么招摇了，在一定程度上降低了被人体消灭掉的风险。

    

     抗体药物发展简史

     早在1985年，Frederick Alt等就曾预言，日渐成熟的转基因技术可以让小鼠表达人的抗体。可以说，Alt的预言不仅给了科学家信心，还为未来的研究指明了方向。

     1994年，Alt的预言实现了。4月28日，当年尚在GenPharm公司(1997年被Medarex收购)工作的Nils Lonberg等人和Cell Genesys公司的研究团队，分别在《自然》和《自然遗传学》上发表重要研究成果：他们用不同的方法开发出了可以生产全人源单克隆抗体的转基因小鼠。

    

    

     各种类型抗体的结构

     从Alt的预言，到技术实现，消耗了无数科学家的近十年光阴，治疗性抗体的生产终于近乎完美了。制造PD-1抗体，万事俱备，只欠东风。

     研究人员把接受PD-1免疫后的转基因小鼠的脾脏取出来了。很多产生全人源PD-1抗体的B细胞都在里面。让这些脾细胞生产抗体虽然是个好主意，然而这些离体细胞的寿命不长、增殖能力也很差。

     要说长寿且繁殖力强，那肿瘤细胞肯定冠绝细胞界。

     科学家就想到利用癌细胞的这一特点。他们把脾细胞和骨髓瘤细胞融合，让这种融合细胞既能产生全人源PD-1抗体，还能“健康长寿”。这就是大名鼎鼎的“杂交瘤”技术。通过简单的筛选，王常玉和黄海春团队很快得到了合适的杂交瘤细胞，终于能够生产梦寐以求的全人源PD-1抗体。

     此时，距离他们开始制备PD-1抗原只过了4个月!

    

     利用转基因小鼠制备抗体的流程图(图：wiki)

     不过此时，这个全人源PD-1抗体还不是真正的nivolumab，只能算个“原型机”，要能够稳定、有效地在临床上使用，还得给它动几个“大手术”才行。

     实验证明，在众多亚型中，IgG4亚型的PD-1抗体就是科学家最想要的。

     但问题也随之而来了，IgG4亚型的PD-1抗体不是你想要就能要的啊。我们把PD-1抗原注射到小鼠体内，连小鼠自己都不清楚自己会产生哪种抗体，我们就更没办法知道了。

     王常玉和黄海春想了个好办法。

     既然抗体识别抗原主要依赖于可变区，那把筛选到的那个PD-1抗体的可变区安装到人的IgG4型抗体上，不就行了嘛!研究人员就给全人源PD-1抗体测了个序，确定这个抗体的可变区序列，然后把这个序列和IgG4亚型抗体的恒定区序列连在一起，一个全新的IgG4型的全人源PD-1抗体就可以诞生了。

    

     抗体示意图

     好，现在我们距离nivolumab已经很近了!

     为啥只是很近了呢，因为王常玉和黄海春还注意到一个问题，那就是野生型(人体正常情况下的)IgG4的两个识别抗原的可变区会发生交换，形成单价(半抗体分子)或者进一步形成双特异性抗体。

     一旦上面的那个IgG4型的PD-1抗体与体内的IgG4型其他抗体相遇，它们之间会交换可变区，这显然不利于抗体药物的稳定性，会降低治疗效果；此外，可变区交换后的IgG4抗体，它结合的还是不是PD-1就不好说了，所以这种可变区的交换还会导致不良反应。

     对一款药物来说，这是不可接受的。

     好在这个问题有解决的办法，科学家早就发现，只要把IgG4恒定区的第228位氨基酸从丝氨酸(Ser)换成脯氨酸(Pro)，就可以阻止IgG4抗体之间的可变区交换了。

    

     nivolumab的诞生

     经过“换头”“整容”的重组抗体——目前唯一的全人源、IgG4型的PD-1单克隆抗体药物nivolumab终于诞生了。

     对一个好抗体来说，首要的是安全，这个抗体不能危害到其他正常的细胞组织和器官。于是研究人员把包括小脑、心脏、肝、肺、肾和脾等在内的人体细胞和nivolumab放一起。很好，即使在高于使用浓度数十倍水平的情况下，nivolumab也没有伤害上述的组织细胞。

     其次，就是抗体的有效性，看看nivolumab是不是真的可以激活T细胞的抗肿瘤能力吧。当把T细胞和一群抑制它活性的细胞一起培养，再往里面加入nivolumab后，T细胞释放γ-干扰素和IL-2的能力显著增强，T细胞的增殖能力增强。这说明T细胞活性增强了。

     而且Nivolumab亲和力非常强，可以在非常低的浓度下(~1.5 ng/mL)解除PD-L1对T细胞的抑制，增强T细胞的活性。与此同时，在没有抗原或者T细胞受体存在的情况下，nivolumab不影响T细胞的活性。

     和预期的一样，在0.003到50μg/mL浓度区间内，nivolumab对T细胞没有出现ADCC和CDC，它确实不会伤害T细胞。

    

     PD-1抗体阻断PD-L1与PD-1的结合

     这些结果表明nivolumab不会引起非特异性的淋巴细胞活化。

     可见nivolumab不仅高效，而且效果特异性高，只管给肿瘤特异性T细胞加油打气从不做小动作。至此所有的临床前研究都准备好了，就等上临床来个终极一战。

     2006年，在王常玉和陈列平等科学家和医生的推动下，全球第一个PD-1抗体临床试验启动了。这个研究确定了nivolumab在人体的安全性，以及有效性。

     2008年开始nivolumab里程碑式的CA209-003研究，确定了nivolumab的临床使用剂量为3mg/kg [24]。同时，CA209-003研究证实nivolumab在多个瘤种中具有抗肿瘤作用，全面开启临床之路，截止目前累计发表15篇NEJM文章。

     2014年7月4日，nivolumab率先在日本获批，成为全球第一个获批的PD-1抑制剂。自此，nivolumab凭借出生自带的光环和荣耀，在抗肿瘤征途上一路开挂。

     短短4年内，nivolumab在全球已获批用于9个瘤种，17项适应症，是至今全球适应症最多的PD-1抑制剂。

    

     nivolumab自其诞生之日起，在基础癌症治疗理论上就被全世界认可，在中国，魏则西事件也让此前的免疫治疗实验备受挫折，但是，尽管姗姗来迟，它却为中国数以千百万癌症患者带来了期盼已久的生的希望!

     在此，再次向王常玉、黄海春和陈列平等科学家致敬，华人科学家对全人类进步的贡献不可磨灭!

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