康富標(biāo) 王 玲 孫殿興
(解放軍白求恩國際和平醫(yī)院全軍肝病診治中心,石家莊050082)
肝細胞癌免疫檢查點阻斷治療的研究進展
康富標(biāo) 王 玲①孫殿興
(解放軍白求恩國際和平醫(yī)院全軍肝病診治中心,石家莊050082)
肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是我國高發(fā)的惡性腫瘤之一。據(jù)估計,全球約有50%的新發(fā)病例出現(xiàn)在我國,在腫瘤相關(guān)死亡中僅次于肺癌而位居第2位。HCC起病隱匿、進展迅速,早期診斷和外科手術(shù)率較低,且對放化療反應(yīng)差,亟待探索新的治療手段。免疫檢查點(Immune checkpoint)是指通過下調(diào)機體免疫反應(yīng),控制效應(yīng)細胞過度激活而避免免疫病理損傷的分子。腫瘤細胞利用人體免疫系統(tǒng)特性,通過過表達免疫檢查點分子,抑制抗腫瘤免疫反應(yīng),進而逃避免疫監(jiān)視和殺傷,促進腫瘤生長。免疫檢查點阻斷即通過打破腫瘤免疫逃逸機制,活化效應(yīng)細胞,發(fā)揮抗腫瘤作用。本文將初步闡釋免疫檢查點阻斷治療在HCC中的研究進展。
肝細胞癌的傳統(tǒng)免疫治療主要包括細胞因子治療、腫瘤疫苗及過繼細胞治療(Adoptive cell therapy,ACT)等。重組人干擾素α(IFN-α)因其免疫刺激和抗血管生成作用是首個用于肝細胞癌的細胞因子,但研究發(fā)現(xiàn)對于改善預(yù)后并無裨益[1]。腫瘤疫苗通過激活體內(nèi)特異性T細胞對腫瘤產(chǎn)生免疫殺傷作用,主要包括多肽、蛋白和核糖核酸疫苗以及樹突狀細胞(Dendritic cells,DCs)疫苗。來源于磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(Glypican-3,GPC3)的多肽疫苗被發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)HCC組織內(nèi)CD8陽性T細胞浸潤,且GPC3特異性CTL反應(yīng)強度與總體生存時間呈正相關(guān),但總計33例患者中僅有1例可觀察到腫瘤的客觀反應(yīng)[2]。研究發(fā)現(xiàn),多種DCs疫苗單獨或聯(lián)合其他抗腫瘤治療用于HCC在多數(shù)患者體內(nèi)可誘導(dǎo)特異性抗腫瘤免疫反應(yīng),并可能延緩復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,維持病情穩(wěn)定,但僅有少數(shù)患者可觀察到包括甲胎蛋白降低、腫瘤體積縮小等直接抗腫瘤活性[3,4]。目前用于HCC的ACT主要是細胞因子誘導(dǎo)的殺傷細胞(Cytokines induced killer cells,CIKs)治療。腫瘤浸潤淋巴細胞因獲取困難而鮮有系統(tǒng)研究,T細胞基因編輯技術(shù),包括TCR克隆技術(shù)和嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptor,CAR)技術(shù),目前尚未見用于HCC的報道[5]。CIKs是將患者外周血單個核細胞分離,體外采用IL-1、IL-2、IFN-γ和CD3單抗等誘導(dǎo)、增殖而獲得的一群異質(zhì)性細胞,據(jù)報道可改善患者生存質(zhì)量、減少術(shù)后復(fù)發(fā)并延長生存時間,但具體療效和臨床應(yīng)用價值尚存爭議。兩項入組患者分別超過100例的隨機對照實驗顯示CIK治療可延緩HCC術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā),但對于總體生存率并無影響[6,7]。另一項回顧性研究則顯示手術(shù)切除聯(lián)合CIK輔助治療與單獨手術(shù)組比較,5年生存率可顯著提高(65.9% & 50.2%)[8]。研究結(jié)果的不一致性可能與不同人群腫瘤免疫原性差異、CIK治療操作缺乏規(guī)范等因素有關(guān)。
因此,雖然HCC的免疫治療備受關(guān)注,但仍然存在療效不確定、特異性較差等問題,亟待尋求更為規(guī)范、有效的治療策略,免疫檢查點阻斷無疑為此提供了新的方向[5,9]。
免疫檢查點阻斷是目前腫瘤免疫治療的熱點之一,針對CTLA-4和PD-1分子的阻斷抗體在多種惡性腫瘤中取得突破性療效并已進入臨床應(yīng)用[10-12]。CTLA-4抑制劑主要包括Ipilimumab和Tremelimumab,其中IgG1亞型抗體Ipilimumab是首個用于臨床的免疫檢查點抑制劑,目前已被美國食品和藥品管理局(FDA)批準用于轉(zhuǎn)移性惡性黑色素瘤,表現(xiàn)出良好的抗腫瘤效果和可接受的耐受性[13]。IgG4亞型完全人源化PD-1抗體Nivolumab被批準用于治療BRAF野生型及采用Ipilimumab和BRAF抑制劑治療無效的BRAF突變型惡性黑色素瘤患者和晚期非小細胞肺癌患者,與CTLA-4抑制劑相比,Nivolumab療效更好且副作用更低,具有明顯的臨床推廣優(yōu)勢[14-16]。另一種PD-1抑制劑Pembrolizumab也被批準用于晚期惡性黑色素瘤,被發(fā)現(xiàn)對Ipilimumab治療無效的患者仍然起作用[17]。
針對腎癌、膀胱癌、前列腺癌、霍奇金淋巴瘤等多種腫瘤的檢查點阻斷治療的臨床研究也在進行中。Ansell等[18]采用Nivolumab對23例復(fù)發(fā)或難治性霍奇金淋巴瘤患者的治療研究發(fā)現(xiàn),PD-1阻斷抗體表現(xiàn)出持續(xù)的治療活性和可接受的副作用,該藥也因此獲得FDA突破性療法認定,用于自體干細胞移植和Brentuximab Vedotin治療失敗的霍奇金淋巴瘤患者的治療。另一項入組60例復(fù)發(fā)/轉(zhuǎn)移性頭頸部腫瘤患者接受Pembrolizumab單藥治療后,客觀緩解率可達20%[19]。B7-H1阻斷抗體BMS-936559用以治療非小細胞肺癌、黑色素瘤和腎細胞癌的研究發(fā)現(xiàn),患者在開始投藥后24周可出現(xiàn)腫瘤消退并且疾病維持穩(wěn)定[20]。另一項臨床實驗應(yīng)用B7-H1阻斷抗體MPDL3280A同樣在轉(zhuǎn)移性膀胱癌患者表現(xiàn)出客觀的臨床收益[21]。此外,針對CTLA-4和PD-1/B7-H1位點聯(lián)合阻斷或免疫檢查點阻斷聯(lián)合化療、靶向治療等多種治療策略也在研究中,有望獲得更高的治療反應(yīng)率和更長的生存時間。
3.1 CTLA-4 細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4 (Cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4,CTLA-4/CD152)誘導(dǎo)性表達于活化的效應(yīng)性T細胞(Effector T cells,Teffs)或組成性表達于調(diào)節(jié)性T細胞 (Regulatory T cells,Tregs)表面。CTLA-4通過競爭性結(jié)合抗原提呈細胞表面的CD80和CD86分子,負向調(diào)控T細胞的活化狀態(tài),抑制免疫反應(yīng)。阻斷CTLA-4信號可導(dǎo)致腫瘤組織Teffs的大量擴增、活化,進而增強抗腫瘤作用。CTLA-4阻斷抗體還可解除Tregs對殺傷細胞的接觸性抑制,并降低轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming growth factor,TGF-β)和白細胞介素10(Interleukin-10,IL-10)等細胞因子的分泌水平[22]。此外,CTLA-4抗體還可能通過抗體依賴性細胞介導(dǎo)的細胞毒作用(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)介導(dǎo)了腫瘤微環(huán)境中巨噬細胞或NK細胞對Tregs的選擇性刪除[23]。
Chen等[24]通過射頻消融聯(lián)合瘤內(nèi)注射粒-巨噬細胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophagecolony-stimulating factor,GM-CSF)和CTLA-4阻斷抗體可使肝癌荷瘤小鼠原發(fā)病灶完全清除,50%遠隔病灶消失,再次荷瘤90%個體因腫瘤排斥而失敗,提示阻斷CTLA-4強化了機體抗腫瘤免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),HCC組織CTLA-4陽性Tregs的浸潤水平明顯升高,且與疾病的進展和預(yù)后密切相關(guān)[25]。通過CTLA-4抗體可解除腫瘤微環(huán)境中Tregs細胞的抑制作用,重建殺傷細胞的數(shù)量和功能。
Tremelimumab是IgG2a亞型的CTLA-4抗體,一項入組21例旨在探討Tremelimumab用于慢性丙型肝炎相關(guān)HCC的Ⅰ期臨床實驗表明,17.6%的患者出現(xiàn)部分應(yīng)答,45%病情穩(wěn)定超過6個月,且患者耐受性良好,未出現(xiàn)治療相關(guān)的死亡事件。值得注意的是,治療期間穩(wěn)定的干擾素γ(IFN-γ)水平可預(yù)示更好的抗腫瘤免疫反應(yīng),提示腫瘤免疫原性對CTLA-4阻斷抗體治療的療效至關(guān)重要[26]。目前,采用Tremelimumab聯(lián)合化療栓塞或射頻消融(NCT01853618)和Ipilimumab聯(lián)合立體定位放療(NCT02239900)用于HCC的臨床研究正在進行中。
3.2 PD-1和B7-H1 程序性死亡受體1(Progra-mmed death 1,PD-1/CD279)屬于CD28家族成員,主要表達于活化的T細胞、B細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞表面。B7-H1 (B7 homolog 1)作為PD-1介導(dǎo)免疫抑制最主要的配體,在抗原提呈細胞組成性表達,而在幾乎所有活化淋巴細胞和外周組織細胞表面可誘導(dǎo)性表達。B7-H1/PD-1途徑在T細胞活化的負性調(diào)節(jié)上扮演關(guān)鍵角色并在腫瘤免疫抑制機制上發(fā)揮重要作用。PD-1作為抑制性受體表達于活化的T細胞表面,負向調(diào)節(jié)T細胞功能。高表達PD-1的抗原活化CD8陽性T細胞表型被定義為“T細胞耗竭(T cell exhaustion)”表型,該表型的T細胞往往失去增殖能力并傾向于發(fā)生凋亡,同時細胞因子和效應(yīng)分子的分泌能力也明顯下降。
B7-H1/PD-1分子途徑是目前已知腫瘤發(fā)揮免疫逃逸的主要機制之一。B7-H1在腫瘤微環(huán)境中表達水平明顯上調(diào),與之對應(yīng),腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)則高表達PD-1分子[27]。TILs在接受腫瘤細胞表達的B7-H1信號后喪失殺傷功能,進而凋亡,使腫瘤逃避了免疫攻擊而得以保存、生長甚至轉(zhuǎn)移。B7-H1分子如同在腫瘤細胞表面的一層“保護網(wǎng)”,不僅保護腫瘤免受攻擊,而且會誘導(dǎo)接觸的殺傷細胞失能,被稱為“分子篩”[28]。B7-H1/PD-1分子通路在HCC的進展中扮演重要角色。多項研究表明,HCC患者腫瘤細胞B7-H1的表達、腫瘤浸潤T細胞PD-1的表達和外周血T細胞PD-1的表達,均與患者腫瘤分期、術(shù)后復(fù)發(fā)率和預(yù)后呈顯著相關(guān)性[29,30]。
Nivolumab是一種全長人IgG4亞型PD-1阻斷抗體。一項旨在評價Nivolumab對于進展期HCC的國際多中心Ⅰ/Ⅱ期臨床實驗表明,總計39例患者中,完全應(yīng)答2例,部分應(yīng)答7例,72%的患者生存期超過6個月[31]。研究發(fā)現(xiàn),PD-1阻斷治療可能靶向多激酶抑制劑索拉菲尼耐藥的肝癌細胞而與后者具有協(xié)同作用[32]。目前,針對進展期肝癌采用Nivolumab單藥或聯(lián)合Ipilimumab的臨床研究(NCT01658878),以及Nivolumab與TGF-β受體激酶抑制劑Galunisertib(NCT02423343)和多激酶抑制劑索拉菲尼(NCT02576509)的臨床研究均在進行中。PD-1阻斷劑Pembrolizumab用于HCC或包括HCC的實體瘤的臨床研究已有多項注冊開展。B7-H1阻斷抗體MEDI4736用于包括HCC在內(nèi)的26例實體瘤患者均表現(xiàn)出良好的耐受性和可見的治療反應(yīng),3級以上的副作用發(fā)生率僅為7%,且沒有中斷治療病例[33]。MEDI4736與Tremelimumab聯(lián)合或單藥治療無法切除的HCC的臨床實驗也正在進行中(NCT02519348)。
多數(shù)對PD-1或B7-H1阻斷治療產(chǎn)生應(yīng)答的患者,均存在腫瘤組織B7-H1的高表達。B7-H1基因啟動子區(qū)域有IFN-γ反應(yīng)元件,因此炎癥性細胞因子IFN-γ是B7-H1表達上調(diào)的關(guān)鍵因素。在我國,HCC多發(fā)于炎癥性肝病的基礎(chǔ)上,提示HCC較其他腫瘤有更高的B7-H1表達傾向,可能更適宜采用B7-H1/PD-1阻斷治療。
3.3 TIM-3 T細胞免疫球蛋白及黏蛋白分子-3(T cell immunoglobulin and mucin-3,TIM-3)主要表達于活化的T細胞以及樹突狀細胞、單核-巨噬細胞、NK細胞等固有免疫細胞。研究發(fā)現(xiàn),PD-1和TIM-3的基因多態(tài)性與HBV相關(guān)HCC的預(yù)后有關(guān)[34]。TIM-3通過與其配體Galectin-9結(jié)合可誘導(dǎo)Th1細胞發(fā)生凋亡,并可降低Th17細胞活性進而誘導(dǎo)免疫抑制。腫瘤浸潤CD8陽性T細胞多共表達TIM-3和PD-1,較單獨表達PD-1的細胞細胞因子分泌能力更低,殺傷功能更差,提示存在更為嚴重的功能耗竭。通過封閉性抗體或小干擾RNA抑制TIM-3信號通路可逆轉(zhuǎn)腫瘤組織中T細胞、NK細胞的功能耗竭,聯(lián)合阻斷PD-1和TIM-3信號通路可顯著恢復(fù)殺傷細胞的抗腫瘤效應(yīng)[35,36]。Li等[37]報道,在HBV相關(guān)HCC患者中,TIM-3陽性T細胞的浸潤水平與患者預(yù)后呈負相關(guān),TIM-3/galectin-9信號通路介導(dǎo)了腫瘤微環(huán)境中T細胞的功能障礙。TIM-3還可通過增強TGF-β介導(dǎo)的HCC組織腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)的M2亞型極化,進而促進腫瘤生長[38]。因此,在HCC中,針對TIM-3或聯(lián)合B7-H1/PD-1的阻斷治療可能成為一個新的免疫治療模式。
3.4 B7-H3 B7-H3是由316個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白,最初是通過對人樹突狀細胞來源的cDNA庫進行核酸序列分析得到的B7家族同源基因,屬于免疫球蛋白超家族。B7-H3在機體正常組織基本不表達,而在包括前列腺癌、惡性黑色素瘤、肺癌、乳腺癌等多種腫瘤組織中均顯著高表達。研究發(fā)現(xiàn),HCC組織B7-H3的表達水平也明顯升高,且與腫瘤分期、侵襲轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān),B7-H3可通過JAK-2/Stat-3/Slug通路介導(dǎo)肝癌細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化,進而影響腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[39]。此外,HCC細胞還可通過B7-H3誘導(dǎo)TAMs發(fā)生M2亞型極化,有助于維持腫瘤組織中抑制性免疫環(huán)境[40]。
B7-H3的表達水平還與腫瘤細胞對化療藥物的敏感性有關(guān)。比如,下調(diào)多種人乳腺癌細胞系的B7-H3的表達會導(dǎo)致其對紫杉醇的敏感性增加而發(fā)生藥物誘導(dǎo)的凋亡,過表達B7-H3則顯著提升腫瘤耐藥閾值[41]。Zhao等[42]也發(fā)現(xiàn)慢病毒介導(dǎo)的B7-H3沉默增加了人胰腺癌細胞系Patu8988對吉西他濱的敏感性。8H9是一種抗B7-H3單克隆抗體,通過ADCC和補體依賴性細胞毒機制發(fā)揮作用。8H9(Fv)-PE38是采用8H9的Fv亞單位和假單胞菌毒素PE38構(gòu)建的嵌合蛋白,在乳腺癌、骨肉瘤和神經(jīng)母細胞瘤模型中可導(dǎo)致腫瘤的明顯消退[43]。另一種B7-H3單克隆抗體MJ18,被發(fā)現(xiàn)在胰腺癌模型中可誘導(dǎo)強大的抗腫瘤效應(yīng)并明顯抑制腫瘤生長[44]。鑒于B7-H3在HCC中與病程和預(yù)后顯著相關(guān)的高表達,B7-H3阻斷治療或聯(lián)合化療作為增敏劑、聯(lián)合其他免疫治療,如CTLA-4阻斷劑等,可能作為HCC免疫治療研究的有效突破點。
3.5 其他免疫檢查點分子 B7-H4是新發(fā)現(xiàn)的T細胞共抑制分子,在多種腫瘤組織高表達,可通過影響細胞生長和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)兩種機制介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸[45]。研究發(fā)現(xiàn),B7-H4表達強度與腫瘤患者臨床轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)并可能作為預(yù)后不良的有效預(yù)測指標(biāo)[46]。Zhang等[47]報道,HCC患者血清高B7-H4水平預(yù)示更差的臨床轉(zhuǎn)歸和更高的復(fù)發(fā)可能。采用三氧化二砷可降低肝癌細胞系MHCC97-H的B7-H4表達,進而影響了細胞的成瘤和腫瘤生長能力,提示阻斷B7-H4可能是HCC有效的治療靶點[48]。
HVEM(Herpesvirus entry mediator)是TNF受體超家族成員,廣泛表達于T細胞、B細胞、NK細胞、樹突狀細胞及多種腫瘤細胞。HVEM可與LIGHT分子結(jié)合,刺激T細胞增殖并促進其分泌IFN-γ,還可與BTLA(B and T lymphocyte attenuator,CD272)和CD160結(jié)合,降低T細胞增殖能力和IL-2產(chǎn)生水平,負向調(diào)控免疫反應(yīng)[49]。在惡性T淋巴細胞增殖性疾病中,BTLA和PD-1均可下調(diào)臨近T細胞的受體信號級聯(lián)反應(yīng)。其中,PD-1廣泛負性調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),而BTLA主要抑制CD8陽性腫瘤特異性T細胞,且二者可能發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),提示B7-H1/PD-1和HVEM/BTLA聯(lián)合阻斷可能作為免疫檢查點治療的優(yōu)化策略[50]。研究發(fā)現(xiàn),HCC組織高表達HVEM,且與術(shù)后復(fù)發(fā)和生存率有關(guān),HVEM表達水平與腫瘤浸潤T細胞的數(shù)量和顆粒酶、穿孔素及IFN-γ的產(chǎn)生能力呈反相關(guān),提示HVEM可能與BTLA和/或CD160結(jié)合,抑制T細胞功能,參與腫瘤免疫逃逸機制,靶向HVEM/BTLA/CD160通路可能有效恢復(fù)抗腫瘤免疫[51]。
此外,LAG-3 (Lymphocyte activation gene-3)、TIGIT(T cell immunoglobulin and ITIM domain)、VISTA(V-domain immunoglobulin-containing suppre-ssor of T cell activation)等多種抑制性分子也作為腫瘤檢查點治療的靶向分子進行實驗和臨床前期研究,但這些分子在HCC中的表達和作用有賴于進一步的深入研究[10]。
免疫檢查點治療策略并非完美無瑕。首先,研究發(fā)現(xiàn),免疫檢查點治療的療效與腫瘤的免疫原性有關(guān)[52]。強免疫原性及在治療過程中存在持續(xù)、高強度的特異性免疫反應(yīng)預(yù)示更高的應(yīng)答率和更好的臨床效果。免疫原性較強的腫瘤,如惡性黑色素瘤、前列腺癌等,往往更適用于免疫治療。第二,在對PD-1或B7-H1阻斷治療的研究中發(fā)現(xiàn),腫瘤細胞對免疫治療可發(fā)生適應(yīng)性改變,導(dǎo)致針對免疫治療制劑發(fā)生耐藥或部分耐藥。第三,腫瘤組織往往通過多種機制發(fā)生免疫逃逸,多種負性調(diào)控分子如CTLA-4、PD-1、B7-H1、B7-H3等均可能參與了特定的過程。腫瘤細胞可能通過不同機制之間的相互協(xié)同對抗單信號通路阻斷的免疫治療,從而降低臨床療效。PD-1和CTLA-4阻斷抗體聯(lián)合應(yīng)用或檢查點阻斷聯(lián)合靶向治療可能會發(fā)揮更好的抗腫瘤作用[53,54]。第四,由于多種檢查點分子并非腫瘤組織特異性表達,阻斷特定分子通路勢必改變機體免疫穩(wěn)態(tài),可能存在發(fā)生自身免疫性疾病或?qū)е旅庖卟±頁p傷的潛在風(fēng)險。腫瘤組織局部投藥可能適當(dāng)減少副作用,但特定制劑的應(yīng)用風(fēng)險尚需通過動物實驗和臨床實驗的謹慎觀察評估[55,56]。
免疫檢查點治療無疑為人類對抗腫瘤性疾病提供了新的強有力的工具,如何最大限度發(fā)揮效應(yīng)并規(guī)避風(fēng)險,需要對腫瘤免疫逃逸機制的進一步理解,以及對特定制劑單藥治療或聯(lián)合治療的完善的臨床前實驗和臨床研究。雖然HCC發(fā)生和進展機制復(fù)雜,但免疫系統(tǒng)無疑在其中扮演了關(guān)鍵角色。免疫檢查點治療在實驗和臨床研究中取得令人鼓舞的效果,為HCC的免疫檢查點治療提供了可靠的理論和實踐基礎(chǔ),相信更多的免疫治療制劑必將脫穎而出,為HCC患者帶來新的希望。
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[收稿2016-05-04 修回2016-06-12]
(編輯 倪 鵬)
康富標(biāo)(1977年-),男,醫(yī)學(xué)博士,主治醫(yī)師,主要從事肝臟疾病的免疫學(xué)研究和臨床診治工作,E-mail:kangfb@hotmail.com。
R735.7
A
1000-484X(2017)02-0313-06
①河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院腫瘤研究所,石家莊050011。