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4 · 第1學期癌症生物學癌症標誌

免疫逃脫

Immune Evasion in Cancer

難度 4 · 專業oncologyimmunology想做成互動版

癌症免疫逃脫是當代腫瘤免疫學的核心議題,也是免疫治療革命的理論基礎。從 Burnet 與 Thomas 1950 年代的免疫監視假說到 Schreiber 實驗室 2002 年的免疫編輯概念,再到 Allison(CTLA-4)與 Honjo(PD-1)2018 年諾貝爾獎,此領域奠基了現代癌症治療新典範。

免疫編輯(Cancer Immunoediting)的分子證據

Shankaran et al., 2001, Nature 首次用 RAG2-/- 小鼠(無適應性免疫)證實免疫系統壓力形塑腫瘤——RAG2-/- 小鼠腫瘤比 WT 更具免疫原性,移植到 WT 小鼠即被排斥。後續研究延伸至 IFN-γ、perforin、IL-12 pathway 的關鍵角色。臨床層面,transplant 接受免疫抑制者癌症風險上升、HIV 患者癌症高發、ICI 治療中 "immunoedited clones" 動態變化均支持此模型。

抗原呈現缺陷的分子機制

HLA class I 缺失:機制多樣——HLA haplotype loss (LOH on chr 6p)、β2M 突變(stop-gain、frameshift)、TAP1/2 突變、APM downregulation(tapasin、ERAP1)、STAT1/IRF1 抑制。HLA I downregulation 的頻率:頭頸癌、黑色素瘤、乳癌、結腸癌 30-70%;與 ICI 抗性顯著相關。HLA class II 呈現也受影響——tumor-intrinsic MHC II 表達是 ICI 反應的正面 biomarker(Johnson et al., 2016, Nat Commun)。

Neoantigen 動態編輯:基因組學研究(Matsushita et al., 2012, Nature;Anagnostou et al., 2017, Cancer Discovery)顯示 ICI 治療選擇性消除 immunogenic neoantigens 形成 "neoantigen loss"——治療壓力下 clonal 動態進化。

Checkpoint 訊號的深度機制

PD-1 訊號:PD-1 胞內含 ITIM 與 ITSM motifs,配體結合後 SHP2 招募去磷酸化 CD28 > TCR(Hui et al., 2017, Science 證明 CD28 是主要 PD-1 抑制標的,修正舊認知)。PD-L1 調控:(1) IFN-γ-JAK-STAT1-IRF1 axis(adaptive resistance)、(2) PI3K-AKT constitutive、(3) MYC 轉錄活化、(4) 9p24.1 擴增(霍奇金淋巴瘤 >95%,因此 ICI 反應率極高)、(5) EBV-LMP1(NPC、PTCL)、(6) 3'UTR 破壞使 mRNA 穩定(T-ALL)。

CTLA-4 訊號:高親和力競爭 B7(CD80/86)與 CD28;trans-endocytosis(CTLA-4 吞噬 B7 從 APC 脫落);Treg 高表現 CTLA-4 也是機制之一——ipilimumab 部分療效來自消耗 Treg(FcγR-依賴 ADCC)。

其他 Checkpoint

  • LAG-3:結合 MHC II、FGL1;抑制 T 與 Treg;relatlimab + nivolumab FDA 核准
  • TIGIT:結合 CD155/CD112;vibostolimab、tiragolumab Phase III
  • TIM-3:結合 galectin-9、CEACAM1、PtdSer;骨髓、NK、CD8 exhausted;sabatolimab AML 試驗
  • VISTA:廣譜 checkpoint,臨床前階段
  • B7-H3/H4:表現廣泛;enoblituzumab、FOR46

免疫抑制微環境的分子細節

TGF-β:TME 中由 Treg、CAF、TAM 分泌;抑制 CTL granzyme/perforin、促進 Treg(FoxP3 induction)、促 EMT、血管擬態;bintrafusp alfa(PD-L1-TGFβRII 融合)Phase III 膽管癌試驗反映此標的的複雜性。

IDO/TDO:indoleamine 2,3-dioxygenase 耗竭色胺酸並產生 kynurenine——雙效應激活 GCN2 stress response 抑制 T 細胞 + AhR 受體活化 Treg。epacadostat(IDO1 抑制劑)在 ECHO-301 Phase III(黑色素瘤 epacadostat + pembrolizumab)未改善 PFS——引發對 IDO 標的單獨性與 biomarker 的反思。

腺苷軸(CD39-CD73-A2A):細胞外 ATP(免疫原性)被 CD39 水解為 AMP,CD73 水解為腺苷——結合 A2AR 抑制 T 細胞 cAMP 上升。CD73 抗體(oleclumab)、A2A 拮抗劑(ciforadenant)臨床試驗中。

NK 細胞逃脫:NK 辨認 "missing self"(MHC I 缺失)與 stress ligands(MIC-A/B by NKG2D);癌細胞 shedding MIC-A/B 為 decoy、下調 NKG2D ligands、HLA-E 高表現結合抑制性 NKG2A(monalizumab 靶向)。

Biomarkers 與反應預測

Tumor-intrinsic

  • TMB(Tumor Mutational Burden):≥10 mut/Mb 廣效 ICI 獲益(FDA 核准 pembrolizumab TMB-high 泛癌適應症)
  • MSI-H / dMMR:高 neoantigen 負荷,對 ICI 極敏感(pembrolizumab FDA 核准泛癌 MSI-H)
  • PD-L1 IHC:22C3、28-8、SP142 等抗體,CPS 或 TPS 評分;反應預測有限
  • HLA diversity:HLA supertype diversity 與 ICI 反應正相關
  • Neoantigen quality:clonality、HLA binding affinity、similarity to microbial antigens

Tumor-extrinsic

  • TILs:CD8+ density、Teff:Treg ratio
  • IFN-γ signature(Ayers et al., 2017, JCI)、T cell-inflamed GEP
  • Gut microbiome:Akkermansia muciniphila、Bifidobacterium、Ruminococcaceae 與 ICI 反應關聯;FMT 試驗(Baruch et al., 2021, Science)

ICI 抗性機制

Primary resistance(初始不反應):低 TMB、冷腫瘤、HLA 缺失、JAK1/2 突變(失 IFN-γ 反應)、PTEN 缺失、WNT/β-catenin 活化(T cell exclusion)。

Acquired resistance(治療後復發):β2M 缺失、JAK1/2 loss-of-function(Zaretsky et al., 2016, NEJM)、neoantigen loss(LOH 或 silencing)、alternative checkpoints 上調(TIM-3、LAG-3)。

下一代治療策略

  1. 個體化 neoantigen 疫苗:Moderna mRNA-4157(黑色素瘤 adjuvant Phase IIb 顯著延長 RFS, 2023)、BioNTech BNT122 胰腺癌
  2. TIL 治療:lifileucel(amtagvi)FDA 2024 核准黑色素瘤——首個實體瘤 cell therapy
  3. Engineered TCR-T:targeting NY-ESO-1、KRAS G12D
  4. CAR-T 實體瘤:GD2(膠母)、Claudin 18.2(胃癌)、GPC3(肝癌);armored CAR 分泌 IL-12/IL-18
  5. 雙特異性抗體:tebentafusp(gp100×CD3,葡萄膜黑色素瘤 FDA 2022)
  6. 腫瘤微環境調節:CSF1R、CXCR4、LAG-3、VEGF 合併 ICI
  7. 表觀遺傳-免疫組合:HDACi、DNMTi 恢復抗原呈現
  8. 代謝介入:metformin、CD73/A2A 阻斷

精準免疫治療的未來

整合 multi-omics(WES、RNA-seq、TCR-seq、spatial transcriptomics、microbiome、免疫 profiling)建立個體化治療策略。重要趨勢:neoantigen directed personalized vaccine、cell therapy for solid tumors、combination precision matching、on-treatment biomarker monitoring 取代靜態 baseline。

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