当前位置:首页 > 生物研究 > 免疫学 > 正文

Nature:免疫耐受疗法

Nature:免疫耐受疗法

尽管屡屡遭受失败的打击,但是免疫学家们还是没有气馁,继续寻找治疗自身免疫性疾病(autoimmune diseases)的精确靶向治疗方法(targeted therapies)。

统计学家Ed Wiley居住在美国科罗拉多州Boulder地区的郊外, 1997年,他在得知自己患上了1型糖尿病后,就开始非常注意饮食、血糖、以及他身上佩带的胰岛素泵每天的运行程序。Wiley每天的工作就是处理大数据,做数据分析,他也已经习惯了这种时刻保持警惕的生活状态。每天如何确保输注合适剂量的胰岛素比他做科学研究还要有技巧,可是与其他的糖尿病患者一样,Wiley的血糖控制也不可避免地变得越来越差。到了2008年,Wiley的病情用他自己的话来说已经到了“用胰岛素再也不起作用”的地步了。由于缺乏合适的治疗手段,Wiley发生了非常严重的高血糖危相,随时都有发生酮症酸中毒的危险,也有可能会终身残疾。

按照内分泌专科医生的建议,Wiley参加了一项新药临床试验,这款药物就是BHT-3021。虽然BHT-3021是一款疫苗,但是它并不会刺激人体产生免疫反应,它的作用反而是抑制免疫反应,阻止机体免疫系统继续攻击分泌胰岛素的胰岛β细胞。最终目的就是诱导免疫耐受(immune tolerance)形成。

对于多发性硬化症(multiple sclerosis, MS)、风湿性关节炎(rheumatoid arthritis)以及红斑狼疮(lupus)这类自身免疫性疾病,治疗原则都是使用药物全面抑制患者的免疫机能。但是这些免疫抑制剂类药物在治疗疾病的同时也会带来危及生命的感染等问题,而且这些药物也不能从病因上彻底解决自身免疫病。而免疫耐受疗法就不一样了,这种方法只针对能够与某种“致病”抗原起反应的免疫细胞。比如对于Wiley而言,这个“致病”抗原就是胰岛素前体——胰岛素原(proinsulin)。因此BHT-3021的开发者,美国斯坦福大学(Stanford University in California)的免疫学家Larry Steinman就想到:“既然我们只需要让免疫系统耐受一种抗原,为什么要关掉整个免疫反应呢?”

这就是所谓的抗原特异性免疫耐受策略(antigen-specific tolerance),其实在原理上非常简单。但是到目前为止,科学家们开展了数十次临床试验,却没有取得一次绝对意义上的成功。而且在激活免疫系统与抑制免疫系统之间存在着一个非常难以把握的、十分微妙的尺度,稍有不慎就会适得其反,就好像15年前开展的MS临床试验那样,让病情进一步加重。

BHT-3021疫苗是免疫耐受疗法领域五大领军人物所开发出来的一系列新疗法中的一个,它具有非常好的前景。在针对MS患者和1型糖尿病患者开展的早期临床实验当中已经取得了非常好的试验结果。英国布里斯托大学(University of Bristol, UK)的免疫学家David Wraith是少数几个坚持开展免疫耐受治疗这方面工作的科研人员,他预测道:“在我们这个领域,有很多种方法真的都有很好的治疗效果。现在,基础科学方面的工作正在快速跟进当中。”

Nature:免疫耐受疗法

抑制自身免疫反应

虽然诱导产生免疫耐受的方法各有差异,但是其基本原理全都一样,都必须依赖抗体对(外来入侵)抗原的特异性识别能力。当细菌或病毒侵入我们人体之后,其中有很大一部分都被人体内的特化抗原呈递细胞(antigen-presenting cells, APC)给吞噬了。这些APC细胞吞噬外来病原体之后会将其中的抗原成分呈递给人体内的T细胞,我们知道T细胞是可以引发免疫反应的。这些T细胞接触抗原之后就开始增殖,进而启动一系列免疫保护反应。

APC细胞除了能够激活T细胞之外,也能够将日常的免疫清除反应控制在正常范围之内,不至于引起过度的、病理性的异常免疫反应。我们人体内的细胞也都有一定的寿命,也都会不断的死亡、再生。APC细胞就能够清除这些死亡的细胞碎片,同时将这些自身抗原呈递给T细胞,但同时也会传递一系列蛋白质信号给T细胞,告诉T细胞这些都是自身抗原,对身体是无害的。可是在因为各种未知的原因发生了自身免疫性疾病之后,这种自身保护性机制却莫名其妙地的失效了。所以科学家们设计出了各种新疗法,就是要想尽办法将一些相关的抗原输送到特定的组织当中,让机体认为这些抗原是对人体无害的。

到目前为止,出现的绝大部分的免疫耐受疗法都是用来治疗MS疾病的,我们知道MS是由于免疫系统对包裹在神经元细胞轴突外的、起保护作用的髓鞘(myelin sheath)进行免疫攻击而导致的一种疾病。美国芝加哥细胞大学(Northwestern University in Chicago, Illinois)的免疫学家Stephen Miller设计了一种用于治疗MS的免疫耐受疗法,他与现在在瑞士苏黎世大学医院(University Hospital Zurich in Switzerland)工作的神经学家Roland Martin一起从2009年开始,对这种免疫耐受疗法进行了临床实验。在实验治疗期间,他们收集了参加实验的患者的白细胞,然后用化学方法将七种髓鞘抗原连接到这些白细胞上,然后将这种人工处理过的白细胞重新回输到病人的体内。这些白细胞进入人体之后会继续随血液循环系统流动,到达脾脏,死亡并释放出抗原,然后APC细胞就能够捕获这些髓鞘抗原。

Wraith设计的ATX-MS-1467方案则使用了四种髓鞘抗原肽段,这四种髓鞘抗原都是MS患者中最常见的致病抗原。这些抗原注入人体之后会被未成熟的APC细胞捕获,这些APC细胞还不能够激活T细胞,但是却能够使T细胞失活,或者使T细胞转变成能够维持免疫耐受状态的T细胞。波兰Lodz医学院(Medical University of Lodz in Poland)Krzysztof Selmaj科研团队也设计了一个类似的方案,他们使用了三种髓鞘抗原的肽段,这些肽段是通过贴在患者皮肤上的一块贴片输注到患者体内的。

不过Steinman设计的这款糖尿病疫苗和前面这些都有所不同,Steinman没有使用蛋白质或肽段,而是使用了编码胰岛素原基因的环状的DNA分子,直接通过肌肉注射的方式将这些核酸注射到人体内。人体的肌肉细胞就可以生成胰岛素原蛋白,然后分泌出来,被APC细胞摄取,并呈递给T细胞。据Steinman介绍,通过这种方式并不会诱发危险的免疫反应,可是会诱发免疫耐受。虽然到目前为止,接受包括该方案在内的好几个免疫耐受疗法治疗的糖尿病患者总共还不到150位,可是各大企业都对这种疗法寄予了极大的期望。

危险的境地

这种免疫耐受疗法不仅要能够抑制过强的自身免疫反应,也必须避免让情况变得更加严重。美国西雅图市Benaroya研究院(Benaroya Research Institute in Seattle, Washington)的免疫学家Gerald Nepom就认为,在进行免疫耐受治疗时,我们必须非常小心。对免疫系统进行任何一种调节和影响都是有风险的。2006年,德国TeGenero制药公司开发了一种以抗体为基础的新型药物,他们在英国招募了6名健康的志愿者,开展了一次小规模的临床实验。这也是一种免疫耐受治疗药物,不过这种药物的作用机制并不是诱导抗原特异性的免疫耐受,可结果它非但没有抑制自身免疫反应,反倒引发了强烈的全身免疫反应,最终导致志愿者出现了多器官衰竭的危相。最终这些志愿者挽回了生命,实验人员也调整了用药剂量,不过经过这次事件之后,大家都知道了这样一个事实,免疫反应可不是好惹的。Steinman介绍说:“很多人都问我,是什么让我每天都能工作到深夜。我们是担心让免疫反应变得更糟,直到病人们稳定下来我们才能够安心。”

抗原很容易引发免疫反应,而不是引发免疫耐受,这两者之间存在着一种非常微妙的平衡关系。用药剂量、给药方式、药物达到的组织靶点以及T细胞的各种不可预知的变动都会影响最终的结果。在一个开始于1998年的MS治疗临床实验工作中,临床医生们给患者们使用了一种经过人工修饰的髓鞘抗原多肽。一共有8名患者参加了实验,可是其中3人在接受治疗之后病情更进一步加重,其中还有一名患者都无法下地行走,因此该实验被迫提前结束。这3名患者经过免疫抑制治疗之后,病情得到了缓解,科研人员们最终发现,他们根据之前体外实验结果估算出来的用药剂量太大了。负责该实验的首席科学家Martin介绍说:“对于那次实验结果,我们都感到非常沮丧,也都非常震惊。”

到目前为止,开展过的绝大部分免疫耐受临床实验全都是以失败告终的。2009年进行的一次MS免疫耐受治疗临床实验一共招募了612名志愿者,结果发现,这种髓鞘抗原多肽疗法的治疗效果与安慰剂没有区别。原因之一可能就是与大多数自身免疫病相关的免疫反应都会随着病情的进展,随着组织损伤不断的加重,免疫反应所识别、所攻击的自身抗原也在不断地变化。Miller早在20年前,就已经用动物模型证实了这种现象是确实存在的,他管这种现象叫做“抗原表位漂移(epitope spreading)”。Martin指出,2009年那次失败的临床实验只使用了一种抗原,而参加那次实验的志愿者们又都是MS晚期患者,对于这部分患者而言,免疫系统已经不再是导致神经损伤的最主要原因了。

Wraith表示,整个免疫耐受治疗领域的科研人员们都已经从这些失败的案例中吸取了很多的经验和教训。所以最新开发的免疫耐受制剂全都是包含了好几种抗原的复合物。科研人员们也越来越关注其他因素的影响作用,比如给药方法和途径等因素。美国哈佛大学医学院(Harvard Medical School in Boston,Massachusetts)的免疫学家Christophe Benoist认为,过去开展的那些研究和实验工作更像是一场赌博。他表示:“我们过去的那一套其实就是往病人体内随便扔一两个抗原,然后就等着奇迹出现。”

Richard Ransohoff是美国俄亥俄州克利夫兰临床中心(Cleveland Clinic in Ohio)的一名MS研究人员,他对最新的免疫耐受疗法充满了信心,因为这些最新的药物是根据有关抗原和T细胞的最新科研进展开发出来的。Ransohoff介绍道:“这帮新药开发人员都是经验非常丰富的,他们对整个项目的复杂程度都相当的熟悉。”不过这并不意味着科学家们已经彻底掌握了与免疫耐受相关的所有作用机制。Steinman介绍道:“我们一直在非常努力地工作。”不过Steinman也承认,他们就好像遨游在一大片无知的海洋当中,只不过这片汪洋大海里时不时会飘过一两座知识的冰山。他继续说道:“想要彻底掌握免疫耐受的机制是不可能的。我们只能边走边试。”

最近开展的几个临床实验都取得了不错的实验结果。Martin的临床研究团队给9名患者注射了一次经过人工处理过的免疫细胞,不过每名患者使用的剂量都不一样,一人比一人高。从实验结果来看,这种方法是安全的,注射剂量最高的那4名患者体内识别特定自身抗原的T细胞的数量明显减少。没有参与过上述任何一次临床实验的Nepom认为:“这个实验结果非常好,是一个给我们很大信心的概念验证实验(proof-of-concept study)。”

诱导产生免疫耐受

为了阻止自身免疫病患者体内的免疫系统继续攻击自身组织和器官,科研人员们探索了多种诱导机体产生免疫耐受的方法,也就是与传统疫苗背道而驰的方法。最终,科学家们的目光集中到了T细胞的抗原识别机制上,即我们人体的免疫系统如何判断哪些多肽或其它分子是有害分子。

Nepom还继续补充说,Selmaj那个有30名患者参与的临床实验是最有希望的一个项目。那是一个MS治疗实验,实验结果是用核磁共振对患者的大脑进行扫描来判断的,结果发现,治疗组与安慰剂组相比,患者的病情有明显的缓解,两组间的差异具有统计学意义。而且治疗组的患者病情复发的比例也非常低。

由比利时Apitope公司资助的ATX-MS-1467临床实验一共招募了43名患者,这些患者接受了5次剂量逐次递增式的药物注射治疗,注射方式为皮下或皮内注射。据Wraith介绍,皮内注射组的患者MS病情控制得更好,不过在停药3个月之后又开始复发了。这次临床实验的具体数据尚未公布。

Steinman的BHT-3021对照临床试验一共招募了80名患者,该实验证明BHT-3021疫苗是安全的,而且其中有一个实验组的实验结果非常好,在该注射剂量下,该组患者的胰岛素分泌量,以及特异性针对胰岛素原的T细胞的数量与对照组相比都有非常明显的差异,且该差异具有统计学意义。

Wiley相信这种疫苗是有治疗效果的。据他介绍,在这个为期12周的临床实验过程当中,他又能够自己控制胰岛素的注射剂量了,而且最终取得了很好的血糖控制效果。

下一步工作

虽然取得了这样一些进展,但是以往众多次失败的经历还是让很多科研工作者和制药公司们心有余悸,不太敢轻易涉足这个领域。据Martin介绍,即便是取得了这么几个非常顾问人心的实验结果,还是只有少数几个多年以来一直狂热的坚守在这个领域的科研人员在继续开展这方面的工作,因为这个领域很难拿到科研经费。Martin和Selmaj正在努力为他们的新MS临床试验争取支持。Steinman和由他参与创办的美国Tolerion公司(Tolerion of Portola Valley,California)也正在四处寻找经费,他们需要2000万至3000万美元,才能够让他们的糖尿病疫苗研发工作进入下一个阶段。Steinman介绍说:“我们也不知道什么时候能够找到这笔钱,这个很难说。” Steinman的第一个糖尿病临床试验是由美国的生物技术巨头Genentech公司赞助的。但是2009年Genentech公司被瑞士制药巨头罗氏公司(Roche)收购,而罗氏制药公司对开发1型糖尿病治疗药物没有兴趣。因此公司在临床实验还没有结束之前就交回了药物许可,也终止了所有对未来工作的许诺。

相比之下另外一帮人就幸运多了。Merck Serono公司也是一家瑞士公司,他们早就对Wraith的新药开展了2期临床实验。与此同时,Miller也在准备为他的原创性新产品开始1期临床实验的工作,Miller设计了一种纳米颗粒生物降解材料,他打算用这种新材料为载体运送各种抗原,而不是以血细胞为载体。Miller参与创办的美国芝加哥市的COUR制药公司也已经与两家制药公司达成了合作协议,准备开展治疗糖尿病和乳糜泄疾病(coeliac disease)的临床实验。

据Nepom介绍,新一轮的临床实验应该会涉及一些具体的作用机制研究内容,因为只有这样才能够了解到我们是否选对了抗原,选对了用药剂量,选对了给药途径。对于MS或糖尿病这种疾病,科学家们以往只能够猜测是哪种(些)抗原刺激了免疫系统,导致了疾病。“说真的,这可真是个大难题。” Nepom这样评价道。

免疫耐受网络(Immune Tolerance Network, ITN)是美国领导开展的一个国际合作项目,美国国立卫生研究院(NIH)每年都会为这个项目拨付大约2700万美元的科研经费,用于开展临床实验以及其他一些相关的科研工作,Nepom就是这个项目的负责人。按照他的观点,抗原耐受治疗(antigen therapies)还应该与免疫耐受药物治疗相结合。这种药物治疗与抗原治疗不同,不会抑制、改变或者破坏自身免疫病患者体内数量相对来说并不是那么多的自身免疫T细胞。这些药物只是要改变体内的T细胞平衡,让与炎症反应相关的T细胞变少一点,与免疫耐受相关的T细胞变多一点,这样就能够在不影响正常抗病原微生物免疫反应的情况下,缓解患者的自身免疫症状。可是在临床实验中发现,这种免疫疗法的疗效只能够短暂维持。所以Nepom认为将药物与抗原诱导的免疫耐受方法结合到一块可能会取得更好、更长久的治疗效果。ITN很快就会要求他们管理下的所有临床实验全部都要采纳这种联合治疗策略。

Benoist也赞成道:“这肯定是一条必经之路。谁也不知道这种联合治疗方案是否会奏效。但这种策略至少是目前最为合理的一个方案。”

但是并非所有人都赞成这么干。比如Miller就不认为药物治疗并不能够真的达到免疫耐受的目的,他担心联合之后会让结果难以判断。他表示:“如果你想测试免疫耐受,那就一个一个来接受测试。” Wraith也认为,联合药物之后有可能会干扰抗原疗法的疗效。

但是Nepom和ITN之父,美国加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的免疫学家Jeff Bluestone却坚信,联合疗法能够降低治疗风险。因为将整个免疫系统导向免疫耐受,有助于减少发生与抗原有关的、任何预料之外的免疫反应。

Miller和Wraith都表示,他们的治疗方案已经被临床实验证明是安全的,不过Wraith在去年10月在荷兰召开的一次会议上还是与Bluestone展开了争论。Wraith认为Bluestone的担忧毫无根据。Bluestone则回应道:“我希望你是对的。”

Wiley在接受BHT-3021治疗期间并没有表现出任何的不适。唯一的“副作用”就是他感觉不到足部溃疡的疼痛了。他认为BHT-3021疫苗让他机体的胰岛素分泌能力得到了稳定,所以他非常愿意参加下一阶段的临床实验,他说道:“毫无疑问,我一定会抓住这次机会。”

原文检索:

Ken Garber. A tolerant approach. Nature, 27 March 2014; doi:10.1038/507418a

阅读次数:  
更多 相关资讯:
    无相关信息

发表评论