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肝癌是肝臟原發性惡性腫瘤，常見於B型及C型肝炎感染後的慢性肝病或肝硬化病人，高居癌症致死率第2位；早期幾乎沒有症狀，少部分會有腹脹或疲倦現象，非常難纏。目前肝癌的治療仍以手術治療、酒精局部注射、電燒及肝動脈化學藥物栓塞治療（TACE）為主。然而，因肝癌治療後復發率極高，且對標靶藥物與化學藥物的反應不佳；隨著近年癌症免疫治療的快速發展，免疫療法已成為目前治療發展的主流，因此，利用免疫療法來控制肝癌便被寄予厚望。2017年著名期刊Lancet發表，使用免疫療法於肝癌的第二期全球臨床試驗，結果顯示約20%的患者腫瘤縮小，令人振奮。不過，什麼是免疫療法呢？
簡單地說，癌症免疫療法目的就是增強自身免疫系統的活性，藉以達到治療癌症的一種治療策略。體內的免疫系統是一個複雜且又受到精緻調控的防衛系統，當免疫系統偵測到體內有細菌、病毒、癌細胞或異物時，就會產生免疫反應，並由免疫細胞消滅它們，恢復健康。最常被談論到的免疫細胞包括有樹突細胞、自然殺手細胞、T細胞與B細胞等，而T細胞再根據其細胞膜上的特殊受體與功能，分有不同的作用。它們各司其職，消滅敵人。
不過，免疫系統除了攻擊模式外，也設計有一個煞車機制，避免誤殺健康正常的細胞。這個機制可以用來防止過度免疫反應而傷害到自身細胞，比如在T細胞上就有類似的調控分子，活化後會使T細胞產生自我抑制的作用，不會「誤殺」自己人，這種調控分子稱為「免疫檢查點」。然而癌細胞就是這麼聰明，它瞭解免疫系統的運作，所以藉著與「免疫檢查點」的連結，讓T細胞能力受到抑制，而無法執行辨認與細胞毒殺功能，造成無法抑制腫瘤生長。
爰此，癌症免疫療法目前主要有兩大類，一種是以免疫檢查點抑制劑，來重新活化免疫系統之T細胞；另一種免疫療法策略是細胞治療，如將T細胞或自然殺手（NK）細胞在體外分離改造、活化增殖後，再注入病人的體內，增強病人免疫系統本身對抗腫瘤的能力，就是所謂CAR-T或過繼細胞療法。
免疫療法雖令人振奮，但仍存在許多問題，例如，病人對治療有效反應的比例並不高，抗PD-1療法只有20~30％；還有免疫療法也像是一把雙刃劍，一方面會重新活化體內免疫反應，來達到治療的目的，卻也可能過度活化免疫反應，變成免疫激素風暴，進而引發嚴重的副作用。目前，科學家仍未完全瞭解免疫療法在癌症治療上的作用機轉、哪些病人適合接受免疫療法，也無法預測哪些病人在接受免疫治療後，可能會發生免疫風暴。因此，各界都迫切地需要一個能觀察腫瘤微環境，以及能評估免疫治療效果的臨床前動物模式。
所謂工欲善其事，必先利其器。傳統上，實驗室常用來誘發小鼠肝細胞變成癌細胞的方法包含化學誘發、同種及異種移植肝癌細胞株和基因轉殖。但是，化學誘發以及基因轉殖均需要長時間才能誘發腫瘤；而異種移植模式則只能施打於免疫缺陷鼠，將與實際人體的免疫反應有一定程度的落差；而經由同種移植產生的肝癌小鼠的腫瘤微環境與原發性肝腫瘤的原始成因卻不盡相同。因此，如何快速且有效率的產生一隻罹患肝癌的小鼠作為研究和測試的對象，就成為一項重要的研究課題；牠必須包含可以呈現腫瘤相關抗原（TAA）和肝腫瘤生長報告基因。
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為了降低研究成本以及縮短時間問題，國衛院分子基因所黃麗蓉博士所帶領的研究團隊，利用高壓注射法（hydrodynamic injection），直接將質體DNA送入肝組織中，再加上一種新穎的基因編輯技術：睡美人跳躍子系統 （sleeping beauty transposon system），將目前已知的二個致癌基因Akt與N-Ras、及腫瘤抗原基因序列和螢光素酶基因序列同時送入免疫健全小鼠肝細胞內，以誘發肝癌。從後續的實驗追蹤發現，形成腫瘤的速度較化學誘發與基因轉殖小鼠的腫瘤生成更快；同時，所誘發產生的肝腫瘤可表現冷光以及腫瘤抗原，因此，可以用非侵入性的方式觀察腫瘤的生長和偵測具腫瘤抗原特異性的T細胞反應。
研究團隊發現，在肝腫瘤內的殺手T細胞表面表現出大量的免疫檢查點如PD-1、LAG-3、2B4與TIGIT，進而造成T細胞的耗竭，而這些表現出耗竭型態的T細胞是無法控制腫瘤的生長。不僅如此，在此原發性肝細胞癌小鼠模式的肝腫瘤組織中，腫瘤內巨噬細胞和骨髓抑制細胞的數量較控制組小鼠肝臟多，也證實這些自腫瘤取出的巨噬細胞與骨髓抑制細胞都變壞了，它們抑制了殺手T細胞，幫助腫瘤生長。
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總結，黃博士研究團隊所建構的原發性肝癌小鼠模式誘發形成的腫瘤，可以表現冷光及腫瘤抗原，可以用於研究具腫瘤特異性的T細胞反應、肝癌細胞與免疫抑制細胞群的交互作用，更適用於研發肝癌免疫療法與細胞治療的臨床前動物模式，以及應用於評估小分子藥物治療肝癌的效力。此項動物模式將會技術轉移予國家級動物供應單位或臨床前動物試驗服務廠商，以因應各界肝癌免疫治療研究的動物模式需求。
參考資料：
- 《國衛院電子報》第820期 研究發展
- A novel spontaneous hepatocellular carcinoma mouse model for studying T-cell exhaustion in the tumor microenvironment. Liu, YT;Tseng, TC;Soong, RS;Peng, CY;Cheng, YH;Huang, SF;Chuang, TH;Kao, JH;Huang, LR. Journal for Immunotherapy of Cancer. 2018 Dec;6: Article number 144.
- 顛覆癌症治療的革命─免疫治療的前世、今生與未來，李岳倫。《科學月刊》587 2018/11, p816。https://scimonth.blogspot.com/2018/10/blog-post_97.html
- 免疫檢查點抑制劑，帶來治療新曙光。財團法人台灣癌症基金會。https://www.canceraway.org.tw/page.asp?IDno=3638
撰文者／劉盈秀、李岳倫 |圖像後製、圖表設計／劉盈秀
資料來源／劉又慈、黃麗蓉