文、圖/趙榮杰 張隆基＊ 台中市傑出診所 美國佛羅里達州大學醫學院分子基因生物學＊
前 言
癌症免疫療法（cancer immunotherapy）是現代癌症治療的領先趨勢，包括癌症疫苗、免疫調節激素(1)及標靶治療在內的癌症免疫療法，都是利用身體免疫反應來治療癌症。與一般常用的單株抗體標靶藥物不同，本文要介紹的是免疫細胞標靶治療（targetedimmune effector cells, TIE），又稱為「T細胞輸入療法」（adoptive cell therapy, ACT）（2-3），是將高效能的自體T細胞直接標靶到癌細胞特異抗原上，直接殲滅癌細胞。T細胞是身體免疫系統中對抗癌細胞最強而有力的防衛成員，它藉著所擁有的接受器（T cell receptor, TCR），直接與癌細胞上的特異抗原結合。今天，包括美國國家癌症中心（National Cancer Institute, NCI）在內的幾所頂尖實驗室，已經可以將癌症病人的T細胞在體外（ex vivo）進行篩選分離出特異性高、生命力強的T細胞，然後再擴增這些有效的T細胞的數量（約幾千萬個至幾億個），最後回輸到體內消滅癌細胞(4-5)（圖1）。這種高難度又耗費實驗室人力的個人化醫療服務，突破了許多傳統癌症治療的困境。最新的研究資料顯示，T細胞輸入療法合併傳統化學治療，或手術治療、放射治療，能讓癌症治療反應率大大提升(6)，甚至讓以往只能接受緩和性治療的晚期癌症病患，因為輸入質高量多的T細胞，導致腫瘤萎縮而治癒。
「T細胞輸入療法」的治療過程
1. 抽取並分離癌症病人的血液
首先，使用白血球分離機（leukapheresis）抽取病人的血液，經過約2個小時的時間，取得約60㏄的濃縮單核白血球（peripheral blood mononuclear cells, PBMCs）。之後立即送到實驗室進行處理。
2. 實驗室中分離出T細胞及培養樹突細胞
在實驗室中，技術人員先將這些單核白血球放在培養皿中。放置一段時間後取出上層的細胞，即是T細胞，冷凍起來備用。下層黏在培養皿的細胞則是單核細胞，經過培養後會轉成樹突細胞（dendritic cell）；再將這些樹突細胞與經由特殊技術處理後之病人癌細胞抗原融合一起，藉由樹突細胞表現出這些癌細胞的抗原。隨後加入之前取出的T細胞一起培養。
圖1 T細胞輸入療法流程圖
3. 篩選出對抗特異抗原的T細胞
T細胞與樹突細胞經過一段時間的培養後，少數（<10%）擁有癌抗原接受器的T細胞，因為可以和樹突細胞上的癌抗原結合而被刺激活化，最後生存下來；大部分沒有這種接受器的T細胞則會逐漸死亡。這些存留下來的是能標靶癌細胞上抗原的T細胞，當T細胞上的接受器與癌細胞的抗原結合時，會引發T細胞分泌細胞激素（例如IFN-α和 IL-2）分解、消滅癌細胞。
4. 擴增T細胞的數量，回輸體內
這些經過萬中選一、篩選過的T細胞，是有作戰能力的T細胞，之後經由特殊培養液的活化，不斷的分裂與增生，最後蛻變成一群包括殺手T細胞（cytotoxic T cell）、輔助T細胞（helper T cell）與記憶T細胞（memory T cell）等相互搭配、合作殺癌的特異性T細胞，數量約幾千萬個，然後再回輸到病人體內。
腫瘤脫逃機制
回輸到病人體內（in vivo）後，這些特異性T細胞會聚集到癌組織、攻擊癌細胞，最後造成腫瘤萎縮。在這段撲殺癌細胞的過程，有兩個難題需要克服：一是有部分癌細胞會隱藏細胞上的抗原讓T細胞找不到，或是腫瘤內招募的調節T細胞和骨髓抑制細胞（regulatory T cell 和myeloid suppressor cell）會直接削弱T細胞，以及癌細胞分泌抑制激素（IL-10,TGF-α）來削減T細胞的攻擊能力，這些都是腫瘤脫逃（tumor evasion or escape）的機制(7-8)，也是造成癌症容易復發或治療失敗的原因。第二個難題是，這些T細胞在體內能夠生存多久？以往的觀念是回輸的T細胞在體內存活時間不到7天，但是現在的技術能力，包括製造記憶T細胞讓免疫系統永遠記住癌細胞抗原、注射免疫調節劑、以及縮短T細胞在實驗室培養分裂的時間，都大大地延長了T細胞在體內獵殺癌細胞的時間(9)。
營造T細胞輸入的優質環境
那麼要如何解決腫瘤脫逃的難題呢？科學家觀察發現，使用免疫細胞回輸到接受骨髓移植後的白血病患者，可以治癒血癌復發或術後病毒感染的問題。之後經過多年的研究分析，現在已經知道因為白血病病人在接受骨髓移植前，需使用大量化學藥物或放射線照射，清除原本體內罹癌的白血球，同時也消滅了體內的免疫抑制細胞(10)；這將使得體內癌組織千瘡百孔、岌岌可危，這時候再回輸大量精挑細選、驍勇善戰的T細胞，那麼將給予「喪失防衛能力」的腫瘤致命的一擊，最後完全消滅殘餘的癌細胞。另一方面，因為化療及放療也消滅了原本體內的免疫細胞（大部分是對癌細胞沒作戰能力的，也包括T細胞），使得競爭血液中營養素的免疫細胞變少了，因此回輸的特異性T細胞能夠獲得更充足的養分，延長在體內存活的時間
與機率。因此，在回輸T細胞之前，適當的化療或放療不僅可以達到腫瘤體積縮小的目的，更可以營造一個T細胞輸入的優質環境，以徹底殲滅癌組織。
「T細胞輸入療法」的臨床應用
經過二十幾年來的臨床研究發展，T細胞輸入療法的技術已經愈來愈純熟。今天，全世界頂尖的腫瘤科專家都把焦點轉到T細胞的治療應用上。美國國家癌症中心的羅森柏格醫師是這個領域的專家，根據最新一份研究報告，他們使用T細胞輸入療法治療惡性黑色素瘤的有效率達到72%（objective response rate）(11)。而德州貝勒醫學院的赫斯洛普博士領導的T細胞治療團隊，則對白血病患者在接受骨髓移植後產生的血癌復發及EB病毒引發的淋巴癌有優異的治療成果(12)，現在更進一步使用基因改造的T細胞來治療包括多形性膠質母細胞（glioblastoma multiforme）在內的其它癌症(13)。
圖2 完整癌症治療計畫流程圖
另外，因為EB病毒特異抗原是很好的標靶目標，所以使用T細胞治療EB病毒併發的鼻咽癌也有不錯的成果。2005年，她們發表了6例末期或復發的鼻咽癌病人，在接受T細胞輸入後，其中有2例完全緩解（complete response）：1名病人接受2次T細胞輸入治療後，腫瘤萎縮24%，於是又接受另外3次T細胞輸入，在第15個月接受PET影像檢查時已無腫瘤；另一病人在治療6個月後病理切片檢查呈現陰性(14)。此外，日本東京大學醫學研究所使用T細胞輸入治療非小細胞肺癌復發的病人，改善了病人整體生活品質，因此他們建議T細胞輸入是一種安全而適合的治療(15)。在中國，由美國佛州大學醫學院張隆基教授領導的研究團隊，跟北京協和醫院及道培醫院展開一系列血癌、淋巴癌、乳癌的臨床研究，成果豐碩(16)。另外，肝癌、腎臟細胞癌、卵巢癌以及其他上皮細胞癌的臨床應用和治療成效，也是令人期待的(17-19)。
合併療法 擬定完整的癌症治療
癌症治療是整合性的醫療，包括手術治療、化學治療、放射治療及免疫治療，都應互相搭配，並為每個病人擬定獨立、完整的治療計畫。T細胞輸入療法是免疫療法中最直接、有效的治療方式，病人接受這種免疫細胞標靶治療時，是使用自體的T細胞，副作用少、安全性高(20)，是現代癌症治療不可或缺的一員。然而T細胞療法成功的先決條件在於要抽取出健康的
免疫細胞，所以如果癌症病人已經接受化療或放療，身體將無法有足夠的健康免疫細胞可供使用，那麼治療的成效將會大打折扣。所以當病人癌症被診斷出來後，我們必須擬定一個完整的治療計畫（圖2）。可以先為病人採血，準備T細胞分離、培養；接下來藉由手術切除或部分切片取得自己的癌組織，進行癌細胞體外培養，供實驗室中T細胞及樹突細胞培養、標靶使用。接著病人可以接受傳統化學治療或放射治療，等到這些治療結束後，再將準備好的T細胞回輸到體內，一舉清除殘留的癌細胞。
參考文獻
1. 趙榮杰：癌症的免疫療法－胸腺素的臨床應用，台灣醫界，2008; 51: 116-117.
2. Rosenberg SA, Restifo NP, Yang JC, et al.: Adoptive cell transfer: a clinical path to effective cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer 2008; 8: 299-308.
3. Berger C, Turtle CJ, Jensen MC, et al.: Adoptive transfer of virus-specific and tumor-specific T cell immunity. Curr Opin Immunol 2009; 21: 224-232.
4. Rasmussen AM, Borelli G, Hoel HJ, et al.: Ex vivo expansion protocol for human tumor specific T cells for adoptive T cell therapy. J Immunol Methods 2010 ; 355:52-60.
5. Han S, Huang Y, Liang Y, et al.: Phenotype and functional evaluation of ex vivo generated antigen-specific immune effector cells with potential for therapeutic applications. J Hematol Oncol 2009 ; 2: 34-49.
6. Dudley ME, Yang JC, Sherry R, et al.: Adoptive cell therapy for patients with metastatic melanoma: evaluation of intensive myeloablative chemoradiation preparative regimens. J Clin Oncol 2008; 26: 5233-5239.
7. M a p a r a MY, Sykes M : Tolerance and cancer: mechanisms of tumor evasion and strategies for breaking tolerance. J Clin Oncol 2004; 22: 1136-1151.
8. Stewart TJ, Abrams SI: How tumours escape mass destruction. Oncogene 2008; 27: 5894-5903.
9. Tran KQ, Zhou J, Durflinger KH, et al.: Minimally cultured tumor-infiltrating lymphocytes display optimal characteristics for adoptive cell therapy. J Immunother 2008; 31: 742-751.
10. Wrzesinski C, Paulos CM, Kaiser A, et al.: Increased intensity lymphodepletion enhances tumor treatment efficacy of adoptively transferred tumor-specific T cells. J Immunother 2010; 33: 1-7
11. Prieto PA, Durflinger KH, Wunderlich JR, et al.: Enrichment of CD8+ cells from melanoma tumor infiltration lymphocyte cultures reveals tumor reactivity for use in adoptive cell therapy. J Immunother 2010; 33: 547-556.
12. Heslop HE, Slobod KS, Pule MA, et al.: Long-term outcome of EBV-specific T-cell infusions to prevent or treat EBV-related lymphoproliferative disease in transplant recipients. Blood 2010; 115: 925-935.
13. Ahmed N, Salsman VS, Kew Y, et al.: HER2-specific T cells target primary glioblastoma stem cells and induce regression of autologous experimental tumors. Clin Cancer Res 2010; 16: 474-485.
14. Straathof KC, Bollard CM, Popat U, et al.: Treatment of nasopharyngeal carcinoma with Epstein-Barr virus--specific T lymphocytes. Blood 2005; 105: 1898-1904
15. Nakajima J, Murakawa T, Fukami T, et al.: A phase I study adoptive immunotherapy for recurrent non-small-cell lung cancer patients with autologous gamma delta T cells. Eur J Cardiothorac Surg 2010; 37: 1191-1197.
16. Dong L, Gao ZY, Chang LJ, et al.: Adoptive transfer of cytomegalovirus/Epstein-Barr virus-specific immune effector cells for therapeutic and preventive/preemptive treatment of pediatric allogeneic cell transplant recipients. J Pediatr Hematol Oncol 2010; 32: 31-37.
17. Kobayashi H, Tanaka Y, Shimmura H, et al.: Complete remission of lung metastasis following adoptive immunotherapy using activated autologous {gamma} {delta} T-cells in a patient with renal cell carcinoma. Anticancer Res 2010; 30: 575-579.
18. Dobrzanski MJ, Rewers-Felkins KA, Quinlin IS, et al.: Autologous MUC1-specific Th1 effector cell immunotherapy induces differential levels of systemic Treg cell subpopulations that result in increased ovarian cancer patient survival.Clin Immunol 2009; 133: 333-
352.
19. Semino C, Martini L, Queirolo P, et al.: Adoptive immunotherapy of advanced solid tumors: an eight year clinical experience. Anticancer Res 1999; 19: 5645-5649.
20. Cruz CR, Hanley PJ, Liu H, et al.: Adverse events following infusion of T cells for adoptive immunotherapy: a 10-year experience. Cytotherapy 2010 Apr 29. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20429793(2010.7.1.)