PD-1/PD-L1信號通路在實體瘤中的研究進展

施敬瑤 張海洋 陳公琰▲

1.哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院內一科，黑龍江哈爾濱150081；

2.哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院泌尿外科，黑龍江哈爾濱150081

PD-1/PD-L1信號通路在實體瘤中的研究進展

施敬瑤1張海洋2陳公琰1▲

1.哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院內一科，黑龍江哈爾濱150081；

2.哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院泌尿外科，黑龍江哈爾濱150081

近年來，PD-1/PD-L1信號通路因參與腫瘤免疫逃逸而成為研究熱點，PD-1/PD-L1信號通路的激活有助于腫瘤細胞的免疫逃逸。體內外實驗證實，阻斷該通路可增強機體內源性抗腫瘤免疫效應。PD-1及其配體PDL1的表達不僅與患者的臨床分期及預后相關，還有可能成為臨床生物標志物，而成為腫瘤免疫治療的新靶點。目前，PD-1/PD-L1信號通路抑制劑已進入臨床試驗階段，并且在治療多種實體瘤中具有良好的療效和安全性。

PD-1/PD-L1信號通路；實體瘤；研究進展

程序性死亡因子1及其配體（PD-1/PD-L1）是一對免疫共刺激因子。正常情況下，PD-1通過其配體PD-L1發揮免疫調控作用。近年來，PD-1及其配體PD-L1因其參與腫瘤免疫逃逸機制而受到關注。PD-1/ PD-L1信號通路的激活可導致免疫抑制性腫瘤微環境形成，使腫瘤細胞逃避機體免疫監視和殺傷，而阻斷PD-1/PD-L1信號通路可逆轉腫瘤免疫微環境，增強內源性抗腫瘤免疫效應［1］。也有研究認為，腫瘤細胞是通過上調PD-L1的表達來逃避T細胞的識別［2］。國內外多項研究證明，PD-1及PD-L1的表達不僅能反映患者的臨床分期和生存率，并有望成為腫瘤免疫治療的新靶點。本文就其在實體腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 PD-1/PD-L1的信號通路及其生物學功能

PD-1又稱CD279，是一種相對分子量為55 000～60 000的Ⅰ型跨膜蛋白，屬免疫球蛋白超家族成員。PD-1主要表達于活化的CD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞、NK細胞、單核細胞和樹突狀細胞等免疫細胞上，促進T細胞的成熟［3］。PD-1的配體屬B7家族成員，包括PD-L1（又名B7-H1，CD274）和PD-L2（又名B7-DC），兩者均高表達于胎盤組織；低表達于脾臟、淋巴結、胸腺；腦組織中無表達。其中，PD-L1同是Ⅰ型跨膜蛋白，主要表達于抗原提呈細胞、B細胞、T細胞、上皮細胞、肌細胞、內皮細胞及各種腫瘤細胞，并參與腫瘤相關的免疫反應。PD-1及PD-L1共同組成PD-1/PD-L1信號通路，抑制生長因子的生成和細胞增殖，并對T細胞的活化及調控免疫應答起到重要作用。PD-L1不僅對T細胞的活化起到重要作用，而且還可抑制T細胞介導的免疫應答，有助于腫瘤細胞逃避機體免疫系統的識別和殺傷［4］。在健康的機體中，PD-1/PD-L1信號通路的激活可減少免疫反應對周圍組織的損傷，避免發生自身免疫疾病［3-5］。另一方面，該通路的激活又可降低腫瘤局部微環境T細胞的免疫效應，從而介導腫瘤免疫逃逸，促進癌癥的進展［1］。

2 作用機制

目前公認的腫瘤的免疫逃避機制主要包括以下幾個方面：①抗原調變和抗原缺失；②腫瘤細胞的漏逸；③腫瘤細胞表面的MHCI類分子表達低下；④腫瘤細胞導致的免疫抑制；⑤腫瘤細胞表面缺乏共刺激信號；⑥腫瘤細胞具有抗凋亡作用；⑦宿主免疫力低下等情況。而PD-1及其配體PD-L1作為一對共刺激信號主要通過以下機制產生作用：①PD-1與PD-L1可抑制TCR介導的停止信號，導致T細胞的耐受［6］。②腫瘤細胞表達PD-L1可增加抗原特異性T細胞的調亡，因而阻斷PD-L1后可減少T細胞凋亡［7］。③最新研究表明，腫瘤微環境中的TILs的耗竭與腫瘤細胞，腫瘤來源的髓系細胞分泌的PD-L1相關，阻斷PD-1/PD-L1信號通路可增加效應性CD8+T細胞的功能，抑制Treg細胞和髓系來源抑制細胞的功能，增加抗腫瘤免疫效應［8］。④PD-1通過下調mTOR、AKT、S6和ERK2的磷酸化及上調PTEN等基因，促進誘發性Treg的產生和維持，從而發揮抑制效應性T細胞的活性［9］。⑤選擇性抑制RAS/MEK/ERKh和PI3K/AKT信號通路，進而抑制T細胞調亡［10］。⑥ICOS與PD-1的失衡導致T細胞功能異常［11］。

3 PD-1及PD-L1在實體腫瘤中的表達

PD-L1高表達于各種實體惡性腫瘤，包括非小細胞肺癌、黑色素瘤、腎細胞癌、前列腺癌、乳腺癌、膠質瘤等，其表達水平因腫瘤類型不同而不同，不僅能促進腫瘤細胞的生長，還可誘導T淋巴細胞的凋亡［12］。

4 PD-1/PD-L1信號通路的研究進展

4.1 肺癌

近十年，PD-1/PD-L1信號通路在非小細胞肺癌中的研究不斷取得突破性進展。但在體外實驗中，PD-L1的作用尚無定論，各個實驗結果相互矛盾。蔣濤等［13］應用脂質體轉染法將pGPU6/PD-L1（PD-L1shRNA重組質粒）轉入A549細胞，結果顯示PD-L1的基因及蛋白表達水平均降低，不僅抑制A549細胞增殖，并可誘導細胞凋亡。在非小細胞肺癌中，腫瘤細胞過表達PD-L1提示侵襲性高，預后差［14-15］。而在PD-L1過表達的Ⅰ期肺腺癌患者無復發生存時間更長，與患者年齡、分期、組織類型無關［16-18］。在小細胞肺癌中，PD-L1陽性的患者總生存率高于PD-L1陰性的患者［19］。因此，PD-L1的表達如何預測患者預后尚需進一步研究。

盡管各實驗結果相互矛盾，但PD-1/PD-L1信號通路抑制劑作為肺癌免疫治療的新方法，其抗腫瘤療效已經得到證實。國外臨床研究結果顯示，PD-1/PDL1信號通路抑制劑將成為癌癥免疫治療的新靶點［20］。Ⅰ期臨床試驗提示僅有少數非小細胞肺癌患者對于抗PD-1抗體有效，PD-L1陽性、陰性患者的客觀緩解率分別為36%、10%，因此，PD-L1的表達可能與非小細胞肺癌免疫治療的效果相關［21］。目前，抗PD-L1抗體（Nivolumab，pembrolizumab）及抗PD-1抗體（BMS-936559、MPDL3280a、MEDI-4736）在治療非小細胞肺癌中的良好效果和安全性已得到越來越多的證實［22-23］。其中，Nivolumab和pembrolizumab已進行Ⅲ期臨床試驗。盡管單一應用PD-1/PD-L1信號通路抑制劑療效確切，但動物實驗提示聯合用藥療效更加顯著［20］。近期研究顯示，PD-L1陽性與EGFR基因突變相關。EGFR基因突變且服用厄洛替尼或吉非替尼治療的晚期非小細胞肺癌患者中，PD-L1陽性與PD-L1陰性對比，無疾病進展時間明顯延長。并推測EGFR信號通路的活化可能是產生PD-L1介導的腫瘤免疫逃避的原因之一。由于EGFR抑制劑導致PD-L1下調，EGFR突變且PD-L1高表達的患者在應用EGFR抑制劑后對吉西他濱和厄洛替尼更加敏感［24］。因此PD-L1陽性被認為可能是潛在的抗PD-1抗體治療有效的生物學靶標。

4.2 腎細胞癌

因腎細胞癌對傳統化療和放射治療均不敏感，靶向治療藥物費用昂貴，難以在全國普及，免疫治療仍為研究熱點。白介素-2是近年來臨床應用較多的細胞因子制劑。在腎細胞癌的免疫治療研究中，CTLA-4因其抑制T細胞增殖及其相應功能而較早被研究。近十年，PD-1/PD-L1信號通路作為腫瘤免疫逃避機制的又一發現而成為研究熱點。Jilaveanu等［25］對34例腎透明細胞癌患者術后的組織進行分析，發現PD-L1高表達的患者預后差；在原發病灶中，腫瘤浸潤淋巴細胞中也表達PD-L1；在腫瘤細胞或腫瘤浸潤淋巴細胞中，PD-L1的高表達與患者分期晚、生存率低、轉移快呈正相關；由于原發灶和轉移灶的PD-L1表達不具有明顯的相關性，因此，在切除的腎癌組織中，PDL1的表達不能作為轉移性腎癌患者選擇PD-L1和PD-1抑制劑的理論依據，且腫瘤組織內外異質性的存在，單部位穿刺活檢不能確定PD-L1的表達。

在治療方面，PD-1抑制劑BMS-936558因其毒性低而應用于腎細胞癌，并取得良好效果。PD-L1抑制劑MPDL-3280A也被證明在腎細胞癌中有效［25］，且PD-L1抑制劑較PD-1抑制劑療效更加明顯［26］。在非透明細胞性腎癌中，PD-L1陽性與分期晚、分級高、生存時間短相關，與性別和腫瘤大小無關［27］，可作為潛在的生物標志物應用于臨床［28］。

4.3 肝癌

目前，PD-L1在肝癌中的研究相對較少。有學者回顧性分析顯示，乙肝病毒導致的肝細胞癌的機制可能是通過X蛋白（HBV基因組翻譯蛋白）刺激肝細胞PD-L1的表達，導致T細胞調亡，形成免疫抑制微環境，最終誘發肝細胞癌的形成［29］。Shi等［30］應用流式細胞術、免疫組化等實驗技術分別檢測58例HBV相關性肝細胞癌患者外周血及肝腫瘤組織中CD8+T淋巴細胞上PD-1的表達，證明PD-1在CD8+T淋巴細胞上的表達具有負性調節CD8+T淋巴細胞活化增殖作用，其表達水平對肝細胞癌患者的病情具有預測作用，PD-1陽性且CD8+的T細胞與患者預后差及術后復發呈正相關。Qin等［31］發現在H22細胞中，化療藥物順鉑可使H22細胞的PD-L1表達上調，其機制可能是通過Erk1/2磷酸化途徑來實現，該學著提出化學治療與免疫治療可能共同通過ERK/MARK通路來實現抗腫瘤作用。

4.4 乳腺癌

在乳腺腫瘤中，因腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）中存在高表達的PD-1分子，故推測PD-1/PD-L1信號通路可能參與負性調控抗腫瘤相關的免疫反應。國外學者Muenst等［32］證實，PD-1陽性高表達的腫瘤浸潤淋巴細胞不僅與腫瘤的大小、分期、淋巴轉移相關，還與乳腺癌患者預后差相關。在luminal B HER2陰性、luminal B HER2陽性、ER陰性或PR陽性且HER2陽性的乳腺癌患者中，PD-L1的高表達與患者預后呈負相關，此試驗進一步證明PD-1/PD-L1信號通路的激活可促進腫瘤細胞逃避免疫監視，使得腫瘤細胞繼續增殖并發生遠處轉移［33］。多項臨床試驗證明，PD-1和PD-L1的表達可作為評估乳腺癌預后的獨立因素，并將成為乳腺癌治療的新靶點［32-33］。

4.5 胃癌

在胃癌的研究中，PD-1在胃癌患者外周血CD8+T淋巴細胞表面呈高表達狀態，表達率與惡性程度呈正比［34］。湯代彬［35］應用免疫組化等技術對68例胃癌及癌周正常組織中PD-1的表達進行檢測，并結合臨床資料進行回顧性分析，結果顯示PD-1的表達與腫瘤浸潤深度、TNM分期、淋巴結和遠處轉移相關，而與患者性別、年齡、腫瘤大小、部位和病理分型無關。

但與其他部位腫瘤不同的是，PD-L1高表達的胃癌患者臨床分期較早，而臨床分期較晚的患者低表達PD-L1分子，腫瘤浸潤更深，這可能是由于長期的慢性炎癥及進展期腫瘤的免疫逃避導致的，但這種猜想尚無胃癌相關的實驗證實［36］。Sun等［37］發現，抗人PD-L1單克隆抗體10E10可抑制與腫瘤相關的的T淋巴細胞凋亡，此項研究為胃癌的免疫治療提供新的理論依據。

5 展望

腫瘤的免疫治療是通過激發和增強機體的免疫功能，以達到控制和殺滅腫瘤細胞的目的。免疫療法作為一種輔助療法與手術、化療、放療等常規療法聯合應用。目前PD-1/PD-L1信號通路抑制劑在抗惡性腫瘤的重要作用得到廣泛重視。實驗證明，在多種實體腫瘤中，阻滯PD-1/PD-L1信號通路均具有抗腫瘤效應。PD-1/PD-L1抑制劑作為實體瘤免疫治療的新藥已顯示出其優勢作用，并且也有實驗證實聯合化療藥物使得療效更加顯著。因此，如何最大化利用PD-1/ PD-L1抑制劑抑制該信號通路股將成為未來腫瘤免疫治療的研究熱點。

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Research progress of PD-1/PD-L1 pathway in solid tumors

SHI Jingyao1ZHANG Haiyang2CHEN Gongyan1▲
1.The First Department of Internal Medicine,Cancer Hospital Affiliated to Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China;2.Department of Urology Surgery,Cancer Hospital Affiliated to Harbin Medical U-niversity,Heilongjiang Province,Harbin150081,China

In recent years,PD-1/PD-L1 pathway involves the mechanism of immune escape for tumor and become a hot pot.The activation of this pathway contribute to immune escape.Experiments confirm that blocking this pathway may enhance endogenous anti-tumor immune response.The express of PD-1 and its ligand PD-L1 not only reflect the clinical stage and prognosis,but also expect to become a clinical biomarker and then it will become a new target for cancer immunotherapy.Currently,drugs blocking PD-1 and PD-L1 have entered the stage of clinical trials,which have good efficacy and safety in treatment of various solid tumors.

PD-1/PD-L1 pathway;Solid tumors;Research progress

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2014-12-18本文編輯：張瑜杰）

▲通訊作者