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诺贝尔颁奖报告背后的“理性”与“偏见”

2018年10月16日 16:06 来源于 财新网
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原本最多可授予三个人的诺奖,却让第三个位置空缺。是诺贝尔委员会没有充分了解陈列平的贡献,还是像答记者问时所暗示的那样,认为他的贡献不足以脱颖而出,亦或是其他原因?
解读2018年诺贝尔生理或医学奖获奖报告,图片来自theconversation.com

  [编者按:孙静玮博士、王俊博士来自耶鲁大学免疫系陈列平实验室,多年来在肿瘤免疫领域第一线从事研究工作。诺奖颁布之后,作者在十余天里经过广泛的文献调研对诺奖报告进行了梳理和分析,希望把更多事实展现给广大读者。在成文期间陈列平未参与讨论,本文仅代表作者本人观点。]

  撰文 | 孙静玮 王俊(耶鲁大学)

  责编 | 叶水送

  作品来源:《知识分子》

  http://www.zhishifenzi.com/

  2018年诺贝尔生理或医学奖授予了肿瘤免疫治疗领域,主要由于PD-1、PD-L1以及CTLA-4抗体在肿瘤治疗,尤其是晚期肿瘤中的突出效果。这是人类抗癌历史上的巨大突破,开启了肿瘤治疗的新篇章。

  根据诺奖报告的描述,两位获奖者James Allison和Tasuku Honjo,分别由于首次将CTLA-4抗体应用于癌症治疗和对PD-1通路的研究而摘得桂冠。然而,首次将共信号分子引入肿瘤免疫领域(CTLA-4和PD-1同属调节T细胞反应的共信号分子),发现PD-L1(PD-1配体)并阐明这一通路在癌症免疫中的关键作用,且推动其癌症临床应用的华人科学家陈列平教授没有获得诺贝尔委员会的青睐。

  一时间Nature、STAT、Science Translational Medicine等杂志和媒体,以及诸多教授学者纷纷发表了关于这一事件的疑惑和看法,各方不同的意见、分析和解读,让这个谜团又陷入更深一层的迷雾。

  原本最多可授予三个人的诺奖,却让第三个位置空缺。是诺贝尔委员会没有充分了解陈列平的贡献,还是像答记者问时所暗示的那样,认为他的贡献不足以脱颖而出,亦或是其他原因?在这里,通过对这次诺贝尔颁奖报告的详细分析,或许可以让我们离事实更近一步。

  报告正文共11页,从癌症的起源谈起,提到曾获诺奖表彰的各种机制研究和创新治疗,进而谈到随着人类寿命的延长和诊断的加强,癌症发病率仍在逐年攀升,治疗方法亟待提高,而肿瘤免疫治疗正是其中的重要发展方向。

  肿瘤免疫治疗可追溯到150年前William Coley等医生将活菌等感染性物质引入肿瘤治疗的大胆尝试。直到20世纪中后期,随着决定T细胞活化抗原特异性以及启动初始信号(又叫第一信号)的TCR/MHC基因发现,免疫反应在控制肿瘤生长中的重要作用才逐渐被揭示。肿瘤免疫领域基础研究的热情也随之大增,然而各种向临床治疗转化的尝试却基本上以失败告终。

  在这样的时代背景下,报告开始介绍“T细胞激活和共刺激(co-stimulation)概念”,即这次获奖领域的理论基础。需要补充说明的是,共刺激分子在很长一段时间内是“共刺激” 和“共抑制”分子的统称。而现在普遍认为,共刺激分子正向调节T细胞功能,为T细胞激活提供关键第二信号,例如CD28;而共抑制分子则负向调节T细胞功能,如CTLA-4和PD-1。这一概念上的细化来自陈列平2004年的Nature Reviews Immunology,里面首次提出了“共抑制(co-inhibition)”来命名具有免疫抑制功能的分子,并将其与共刺激分子合称为“共信号(co-signaling)分子” [1]。而后 Allison在2006年提出的 “免疫检查点(immune checkpoint)”的概念 [2],实质上就是共抑制分子的另一种表达。

  接下来,报告分别介绍了CTLA-4和PD-1通路的发现、免疫学功能研究及其抗体在癌症免疫治疗中的应用,也是这份报告的重点内容。其中,Allison和Honjo两位获奖者的贡献在报告里都有浓墨重彩的介绍。本文的分析将主要集中于该报告对陈列平工作的描述和对其贡献的解读。

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►图1:诺奖报告原文(第4页)

  陈列平的贡献在报告中一共被提及四次。第一处是在获奖领域的理论基础介绍,也就是“T细胞激活和共刺激概念”部分被提及。报告清楚地写明,1992年陈列平等的这项工作第一次揭示了“共刺激在肿瘤免疫中的作用”(图1)。

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►图2:陈列平1992年Cell文章

  虽然是短短一句话,但这项工作实则开启了领域之先河。因为肿瘤免疫治疗可分很多种,比如常见的细胞因子治疗(IL-2、IFN)、细胞治疗等,但利用共刺激分子提高T细胞免疫活性来治疗癌症的理念在这篇文章中首次被提出和验证(图2,注:当时还没有共抑制或者免疫检查点的概念)。这项研究第一次证明了CTLA-4和CD28的配体B7分子具有促进肿瘤免疫、抑制肿瘤生长的功能(图3),为后来B7-CD28家族,包括CTLA-4和PD-1/PD-L1,作为靶点应用于肿瘤治疗奠定了理论基础。

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►图3: B7阴性(左)或阳性(右)肿瘤生长 (来自陈列平1992年Cell文章)

  陈列平这项研究的贡献得到了委员会的肯定,但奇怪的是报告的引文缩写却是Linsley et al. 1992(图1),把文章贡献堂而皇之的归于了一位非通讯作者。事实上,这篇文章是陈列平1992年在施惠宝公司(BMS)以第一作者兼通讯作者发表的(依据公司发表文章署名的惯例,见图2致谢部分)。

  或许这是诺奖评委会的一时疏忽,但是往后查阅引文发现这篇文章也没有在引文中出现。以诺奖委员会的一向严谨,居然把通讯作者与共同作者混淆而将陈的这篇开领域先河之作归到了别人名下,同时又漏掉引文,不知是有意忽视,还是在评审之后的刻意掩盖。报告接下来还提到Allison在次年也发表了类似的工作,也将这篇后发表的文章列在引文中,大家如果感兴趣可以对比两篇文章的摘要内容(图4 与图2)。

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►图4: Allison 1993年 Science文章

  接下来的三处有关陈列平的贡献集中于PD通路部分,与Honjo的贡献穿插进行介绍。报告先提到了Honjo独立克隆了PD-1基因(1992),并且建立了基因敲除小鼠研究其免疫负调控作用,这些贡献没有争议。然而,当讲到PD-1配体发现的时候,报告先讲2000年Honjo和Freeman及Wood合作发现了PD-1/PD-L1的结合 [3],再返过来提及早先一年(1999)陈列平克隆B7-H1(也就是PD-L1),并专门指出“没有研究其与PD-1的相互作用”(图5)。随后Honjo的贡献进一步被延伸,说其在这篇文章里“第一次讨论”肿瘤可能利用PD-L1抑制肿瘤免疫反应(基于他们从EST数据库查到PD-L1在卵巢癌的表达)。但事实上,第一次用实验证据证明这一点的是陈列平在2002年发表在Nature Medicine上的工作(图6),也就是报告中的下一处。

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►图5:诺奖报告原文(第6页)

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►图6:陈列平2002年Nature Med文章

  如上所述,陈列平在2002年的工作第一次证明了B7-H1(PD-L1)在绝大部分人正常组织低表达,而在多种人类肿瘤组织上有高表达,并且抑制T细胞而促进肿瘤生长,是一种潜在的肿瘤免疫逃逸机制(图6)。因此,报告评论道“PD-1/PD-L1通路在肿瘤免疫中具有作用的概念由此建立”(图7,段尾, 引用了陈列平2003年关于PD-L1介导肿瘤免疫逃逸机制的综述文章 [4])。

  值得指出的是,陈列平2002年的文章首次证明了PD-L1抗体可以在体内阻断PD-L1的肿瘤免疫抑制作用,比PD-1抗体更早证明有抗肿瘤作用,而且目前已成药的三个PD-L1抗体,在临床上与PD-1抗体有类似的肿瘤治疗效果。但颁奖报告却对作用机制和治疗效果与PD-1抗体相当且更早发表的PD-L1抗体没有给予同样的权重。其实,PD-L1在肿瘤微环境内的特异性高表达才是决定PD抗体抗肿瘤效果好且副作用小的主要原因 [5];这也是为什么CTLA-4与PD通路相比,抗体效果弱而毒性高,且其配体不能作为治疗靶点的一个重要原因。

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►图7:诺奖报告原文(第6页)

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►图8:Minato2002年PNAS文章

  一个月后,东京大学的Minato组在PNAS上发表了类似的文章,报告中说这来自于Minato和Honjo组的合作(图7)。但值得指出的是,在这篇文章里Honjo并非共同通讯作者(图8)。

  然后,这篇Honjo参与的文章的贡献又再一次被延伸,称其“第一次讨论”了CTLA-4和PD-1联用产生协同作用的可能(图7)。实际上,目前数据显示联用两种抗体的长期生存优势跟单用PD抗体相比并不明显,毒性却大大增加,以致很多病人无法继续治疗 [6],所以联用的前景仍有待更多临床检验。在这里,笔者并非低估Honjo教授在PD-1通路的研究中做出的巨大贡献,但所谓“赢者通吃效应”(Winner-Take-All)在这份科学界至高无上的诺奖报告中展示得淋漓尽致 。

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►图9:Honjo 2005年Int Immunol文章和陈列平 2005年 Cancer Res文章对比

  最后一处提到陈列平的贡献是在首次利用PD-1抗体在动物模型中进行肿瘤治疗的部分。笔者认为此处是关系诺奖评审的关键部分,因为Allison之所以获奖主要就是因为他第一次将CTLA-4抗体用于动物癌症模型的治疗。这里,Honjo和陈列平的文章于2005年2月几乎同时发表 ,事实上陈列平的文章投稿比Honjo还要早半年(图9)。

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►图10:诺奖报告原文(第7页)

  但报告中只着重强调了Honjo文章,尤其是其关于PD抗体和CTLA-4抗体效果和副作用的一些“讨论”,认为其预测了今天的临床表现,而陈列平的文章则被专门指出用的是高表达PD-L1的肿瘤细胞来证明抗体的作用(图10)。

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►图11A: B16 肿瘤的肝转移 (来自Honjo 2005年 Int Immunol文章); 图11B: P815-PD-L1 肿瘤皮下生长曲线, G4: anti-PD-1 抗体 (来自陈列平 2005年 Cancer Res 文章)

  其实是否采用高表达PD-L1的肿瘤细胞只是一种实验手段,并不影响抗体阻断PD-L1从而促进肿瘤免疫反应的结论,并且陈列平在2002年的文章里已经清楚地证明很多肿瘤细胞上的PD-L1可以被肿瘤微环境里的IFN-γ上调 [7],所以肿瘤细胞原本是否高表达PD-L1并非关键问题。而如果反过来仔细阅读Honjo文章,其在皮下实体瘤模型中并没有观察到明显的 PD-1抗体的抗肿瘤作用,退而采用的是静脉注射肿瘤细胞后向组织转移的模型来证明(图11A),这样的肿瘤转移模型在肿瘤免疫研究中并不常用,因为难以区分药物到底是针对肿瘤细胞转移还是对调节免疫反应起作用;而陈列平文章中用的是更有说服力的实体瘤模型,能够更好地反应PD-1/PD-L1通路在肿瘤微环境内的作用(图11B)。

  值得一提的是,最近Science Translational Medicine在关于2018诺贝尔生理或医学奖的评论“A Nobel for Immuno-Oncology” [8]中展示的就是陈的这一数据(图11B)。

  通过对报告中关于陈列平在免疫治疗领域贡献的总结,想必大家更清楚地认识到了他的贡献到底有多少。诺奖委员会并非是没有充分了解,但每每以偏颇的态度将陈列平的贡献弱化或者边缘化:

  先是将陈列平在1992年奠定共信号分子应用于肿瘤免疫治疗理论基础的文章错误署名且漏掉引文,之后,对他在PD-L1的发现(1999)、PD-L1在肿瘤免疫中的作用(2002)以及PD-L1和PD-1抗体的应用(2002 & 2005)等方面所做研究的时间领先性、原创性及研究独立性都没有给予充分的尊重(图12)。

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►图12:两位获奖者&陈列平主要贡献时间节点

  此外,陈列平还大力推进首个PD-1抗体的临床试验 [9, 10] 和倡导以PD-L1作为标记分子预测临床反应 [11],而这些在颁奖报告中都没有体现(图12)。

  综合以上分析,陈列平首次克隆PD-L1并阐明其在癌症免疫中的作用,首次证明PD-L1抗体、又与Honjo同时独立证明PD-1抗体的抗肿瘤作用,并且最早奠定了将共信号分子应用于癌症治疗的理论基础,他对于癌症免疫治疗领域的贡献不言而喻。而诺奖报告中各种偏颇的阐述和总结以及关键文章注释的错误,将陈列平的贡献淡化到不足以“脱颖而出”的程度,使得第三个席位空悬 [注]。这背后让人难以揣测的“意味深长”想必才是颁奖后科学界和舆论界掀起广泛争议与讨论的真正原因。

  注:因为关于对整个领域做出突出贡献的Gordon Freeman和Arlene Sharpe也存在不少讨论,在此将颁奖报告对其贡献的描述总结如下:Freeman(以第一作者的身份)与Honjo和Wood合作发现了PD-L1与PD-1的结合(图5),以及(以唯一通讯作者的身份)与Sharpe合作发现了PD-L2与PD-1的相互作用[12];Sharpe[13]与Tak Mak[14]同时独立通过CTLA-4基因敲除小鼠的自身免疫表型确认CTLA-4的免疫负调控作用(注:CTLA-4的负调控作用首次于1994年被Jeffery Bluestone用抗体证明[15]),以及与Freeman合作发现PD-L2 [12]。可以看出他们的这些关键研究集中在CTLA-4和PD通路的机制研究方面,没有直接涉及肿瘤治疗。

  虽然诺奖已尘埃落定,笔者仍希望通过对于诺奖报告的解读让事实得到进一步澄清,并得到大家的尊重。

  回想历史上诺奖中曾多次出现的偏见和不公平,可以预见这一次仍不会是最后一次。这些令人惋惜的故事可折射出潜在影响诺奖评选的各种复杂因素,而Nature近日的一则社论更是以“Nobel committees must do more to achieve equality”为题,直击诺奖委员会对于不同性别、地域和种族的不平等对待问题,呼吁提高获奖者背景的多元性 [16]。那么对于科研工作者本身,虽然追求真理和推动科学进步依旧是最重要的出发点和目标,在做出突出原创性工作的同时,如何能更好地发出自己的声音,让自己的工作得到国际科学界广泛的认可,将是我们不得不深思的问题。

  参考文献:

  1. Chen L. Co-inhibitory molecules of the B7-CD28 family in the control of T-cell immunity. Nat Rev Immunol. 2004, 4(5):336-47.

  2. Korman AJ, Peggs KS, Allison JP. Checkpoint blockade in cancer immunotherapy. AdvImmunol. 2006, 90:297-339.

  3. Freeman GJ, Long AJ, Iwai Y, Bourque K, Chernova T, Nishimura H, Fitz LJ, Malenkovich N, Okazaki T, Byrne MC et al. Engagement of the PD-1 immunoinhibitory receptor by a novel B7 family member leads to negative regulation of lymphocyte activation. J Exp Med. 2000,192(7):1027-34.

  4. Dong H, Chen L. B7-H1 pathway and its role in the evasion of tumor immunity. J MolMed (Berl). 2003, 81(5):281-7.

  5. Chen L, Han X. Anti-PD-1/PD-L1 therapy of human cancer: past, present, and future. J Clin Invest. 2015, 125(9):3384-91.

  6. Wolchok JD, Chiarion-Sileni V, Gonzalez R, Rutkowski P, Grob JJ, Cowey CL, Lao CD, Wagstaff J, Schadendorf D, Ferrucci PF et al. Overall Survival with Combined Nivolumab and Ipilimumab in Advanced Melanoma. N Engl J Med. 2017, 377(14):1345-56.

  7. Dong H, Strome SE, Salomao DR, Tamura H, Hirano F, Flies DB, Roche PC, Lu J, Zhu G,Tamada K et al. Tumor-associated B7-H1 promotes T-cell apoptosis: a potential mechanism of immune evasion. Nat Med. 2002, 8(8):793-800.

  8. Lowe D. A Nobel for Immuno-Oncology. Sci Transl Med. 2018.

  9. Brahmer JR, Drake CG, Wollner I, Powderly JD, Picus J, Sharfman WH, Stankevich E, Pons A, Salay TM, McMiller TL et al. PhaseI study of single-agent anti-programmed death-1 (MDX-1106) in refractory solid tumors: safety, clinical activity, pharmacodynamics, and immunologic correlates. J Clin Oncol. 2010, 28(19):3167-75.

  10. Topalian SL, Hodi FS, Brahmer JR, Gettinger SN, Smith DC, McDermott DF, Powderly JD,Carvajal RD, Sosman JA, Atkins MB et al. Safety, activity, and immune correlates of anti-PD-1 antibody in cancer. N Engl J Med. 2012, 366(26):2443-54.

  11. Taube JM, Anders RA, Young GD, Xu H, Sharma R, McMiller TL, Chen S, Klein AP, Pardoll DM, Topalian SL et al. Colocalization of inflammatory response with B7-h1 expression in human melanocytic lesions supports an adaptive resistance mechanism of immune escape. Sci Transl Med. 2012, 4(127):127ra37.

  12. Latchman Y, Wood CR, Chernova T, Chaudhary D, Borde M, Chernova I, Iwai Y, Long AJ,Brown JA, Nunes R et al. PD-L2 is a second ligand for PD-1 and inhibits T cell activation. Nat Immunol. 2001,2(3):261-8.

  13. Tivol EA, Borriello F, Schweitzer AN, Lynch WP, Bluestone JA, Sharpe AH. Loss of CTLA-4 leads to massive lymphoproliferation and fatal multiorgan tissue destruction, revealing a critical negative regulatory role of CTLA-4. Immunity.1995, 3(5):541-7.

  14. Waterhouse P, Penninger JM, Timms E, Wakeham A, Shahinian A, Lee KP, Thompson CB, Griesser H, Mak TW. Lymphoproliferative disorders with early lethality in mice deficient in Ctla-4. Science. 1995, 270(5238):985-8.

  15. Walunas TL, Lenschow DJ, Bakker CY, Linsley PS, Freeman GJ, Green JM, Thompson CB, Bluestone JA. CTLA-4 can function as a negative regulator of T cell activation. Immunity. 1994, 1(5):405-13.

  16. Nobel committees must do more to achieve equality. Nature. 2018.

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版面编辑:张翔宇
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