抗PD-1及PD-L1在非小細胞肺癌治療中的進展

馬寶鎮 高全立

(鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院，鄭州450008)

抗PD-1及PD-L1在非小細胞肺癌治療中的進展

馬寶鎮 高全立

(鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院，鄭州450008)

肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，在我國，無論是肺癌發病率還是死亡率都高居榜首[1]。其中非小細胞肺癌(Nonsmall cell lung cancer,NSCLC)占原發性肺癌的80%～85%，約75%的患者發現時已處于中晚期，平均生存期12.9個月，3年、5年生存率較低，分別為19%及11%[2]。這些中晚期患者大多已經喪失手術時機，雖然含鉑雙藥聯合化療仍是晚期NSCLC患者的標準治療，但研究顯示化療藥物對患者生存期的改善并不盡如人意，分子靶向治療因其靶點單一，基因突變多變，易發生耐藥等使其發展陷入瓶頸。目前免疫治療已被廣泛運用在抗腫瘤治療領域中，是繼手術、化療、靶向治療后又一種具有潛力的全身治療方式。隨著人們對腫瘤免疫逃逸機制的深入了解，通過阻斷PD-1/PD-L1通路，重新激活機體免疫系統對腫瘤的殺傷成為了一種新的腫瘤治療策略。目前已被美國食品及藥品管理局(Food and Drug Administration，FDA)批準應用于NSCLC一線治療的有PD-1抑制劑Keytruda(pembroli-zumab)，二線治療的有PD-1抑制劑Opdivo(nivol-umab)和PD-L1 抑制劑 Tecentriq(Atezolizumab)。本文將抗PD-1及PD-L1在NSCLC治療中的進展作一綜述。

1 PD-1、PD-L1的結構

程序性死亡受體-1(PD-1/CD279) 屬于CD28家族成員，是一種單體糖蛋白[3]，由288個氨基酸殘基構成，分子量約為50～55 kD，因其與細胞凋亡有關被命名為程序性死亡受體1。PD-1分為胞外區、跨膜區和胞質區三個部分。胞外區含有一個IgV樣結構域，有4個重要的N連接糖基化位點，該結構與其配體結合而誘導負性免疫應答；胞質區含有2個酪氨酸殘基，靠近N端的1個位于免疫受體酪氨酸抑制基序(Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)中，靠近C端的1個位于免疫受體酪氨酸轉化基序 (Immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM)中。其中，ITSM的激活與效應性T細胞免疫應答活性關系密切。PD-1表達于CD4-和CD8-的胸腺細胞、在外周激活的CD4+和CD8+細胞、B細胞、單核細胞、自然殺傷T細胞和一些樹突狀細胞[4]。

PD-L1(B7-H1,CD274)是PD-1最主要的配體[5]，屬于B7家族的跨膜分子，它由290個氨基酸亞基組成的跨膜蛋白，包含胞外段的兩個免疫球蛋白恒定區IgC和IgV樣結構域，1個跨膜疏水區和1個由30個氨基酸組成的胞內區。PD-L1主要表達于成熟的CD4+、CD8+T細胞、B細胞、樹突狀細胞等造血細胞，腫瘤相關巨噬細胞、腫瘤浸潤性樹突狀細胞、腫瘤浸潤性淋巴細胞等，還高表達于多種腫瘤細胞表面，如黑色素瘤、肺癌、腎透明細胞癌、卵巢癌、尿路上皮癌等。一些臨床研究也表明，腫瘤細胞PD-L1的高表達與腫瘤大小、淋巴結受累、分級以及腫瘤患者較差的預后、腫瘤的復發相關[5]。

2 PD-1/PD-L1通路與作用

在正常情況下，PD-1與其配體結合后，PD-1胞質區ITSM結構域中的酪氨酸發生磷酸化。在B細胞中，磷酸化的ITSM會募集SHP-2磷酸酶(Src homology 2-containing tyrosine phosphatase，SHP-2)，抑制B細胞活化信號通路中關鍵信號分子的磷酸化；在T細胞中，磷酸化的ITSM不僅可以募集SHP-2，還可以募集SHP-1。募集這些磷酸酶一方面可阻斷磷脂酰肌醇3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)及其下游蛋白激酶B(PKB或Akt)的激活，抑制糖代謝和細胞因子(IL-2)的產生及分泌；另一方面還可抑制ξ鏈連接蛋白(ZAP-70)與CD3的信號連接，阻斷T細胞活化信號通路[6]。從而抑制T、B細胞的增殖，IL-2和IFN-γ等細胞因子的產生以及免疫球蛋白(Ig)的分泌。進而達到抑制自身免疫應答，防止自身免疫性疾病的發生[7]。但是，許多腫瘤細胞系及腫瘤細胞高表達PD-L1分子[8]，其與淋巴細胞表面的PD-1分子結合后，恰恰通過該機制削弱了機體的抗腫瘤免疫應答[9]，而促進腫瘤發生免疫逃逸。許多研究證明，應用單克隆抗體阻斷PD-1或者PD-L1，能夠增加腫瘤部位的T細胞和γ干擾素數量[10]，并且減少髓系來源的抑制細胞(MDSC)的百分比[11]，恢復和提高T細胞的免疫殺傷功能，從而抑制腫瘤的增長。

3 抗PD-1/PD-L1治療NSCLC的進展

3.1Keytruda(pembrolizumab) Keytruda是一種抑制PD-1的人源化IgG-4單克隆抗體[12]，能夠特異地抑制PD-L1/PD-L2與PD-1的結合，恢復T細胞的功能。2016年10月24日FDA批準Keytruda用于一線治療PD-L1高表達(>50%)的轉移性非小細胞肺癌患者。Keytruda的獲批是基于“KEYNOTE-024研究[13]”的優秀臨床試驗數據。在這項3期隨機對照臨床試驗中，研究人員檢驗了Keytruda作為單一療法對NSCLC初治患者的療效，此研究共納入305例PD-L1高表達的患者，1∶1隨機分配到Keytruda組及化療組，研究的主要終點為：無進展生存(PFS)，次要終點為總生存(OS)、客觀緩解率(ORR)及安全性。試驗結果顯示：與標準的含鉑化療相比，使用Keytruda的患者其PFS延長了4.3個月(10.3個月vs 6個月危害比(HR),0.50[95%CI,0.37,0.68];P<0.001)，總體生存率 (HR,0.60[95%CI,0.41,0.89];P=0.005) 也得到了顯著的改善，分別抵達了主要與次要臨床終點。并且Keytruda單藥總體有效率達到45%(45% vs 28%，P=0.001 1)；副作用更低，3/4/5級不良反應發生率26.6%(化療為53.3%)。

3.2Opdivo(nivolumab) Opdivo是一種完全人源化的IgG4單克隆抗體[12]。在Ⅲ期臨床試驗CheckMate017報道鱗狀非小細胞肺癌使用Opdivo可以顯著延長OS[14]。該研究將272例鱗狀非小細胞肺癌患者隨機分為兩組，分別接受Opdivo和多西他賽治療，兩組的中位生存期、中位PFS和1年總生存率分別為9.2 vs 6.2個月、3.5 vs 2.8個月、42% vs 24%。類似地，在Ⅲ期臨床試驗CheckMate057中[15]，582例接受鉑類化療失敗的非鱗狀非小細胞肺癌患者分為兩組，分別接受Opdivo和多西他賽治療，兩組的中位生存期、1年總生存率分別為12.2 vs 9.4個月、50.5% vs 39.0%。基于其顯著的臨床療效，美國FDA于2015年批準了Opdivo用于二線治療晚期NSCLC患者。

3.3Tecentriq(Atezolizumab) Tecentriq是PD-L1的另一種人源化單克隆抗體，以腫瘤細胞上的PD-L1蛋白為靶標，使T細胞恢復對腫瘤細胞的識別，并更有效地攻擊癌細胞。在一項Ⅱ期臨床試驗(POPLAR研究[16])中，287名局部晚期或轉移性NSCLC患者按照1∶1的比例隨機接受Tecentriq或多西他賽治療，與多西他賽化療組相比，Tecentriq治療組總生存期顯著延長了2.9個月(中位OS:12.6個月 vs 9.7個月)、中位緩解持續時間顯著延長(中位DOR：18.6個月 vs 7.2個月)。另一項Ⅲ期臨床試驗(OAK研究)中的數據更為突出，與多西他賽化療相比，Tecentriq使總生存期顯著延長達4.2個月(中位OS：13.8個月 vs 9.6個月，HR=0.74，95%CI:0.63～0.87；P=0.000 4)。基于以上兩組臨床試驗結果，2016年10月18日FDA批準Tecentriq用于含鉑化療病情進展以及接受靶向療法(若腫瘤中存在EGFR或ALK基因異常)治療失敗的NSCLC患者。

3.4聯合治療 抗PD-1、抗PD-L1抗體均作用于PD-1/PD-L1信號通路，恢復和提高T細胞的免疫殺傷功能，從而抑制腫瘤的增長。但兩者的作用靶點不同：抗PD-1抗體能阻斷PD-1與PD-L1、PD-L2結合，卻不能阻斷PD-L1與CD80相互作用，抗PD-L1抗體能阻斷PD-L1與PD-1、CD-80結合，卻不能阻斷PD-1與PD-L2的結合[17]；其次，兩者的親和力和抗體亞型也不盡相同。目前臨床前模型中已證實抗PD-1抗體與抗PD-L1抗體的聯合應用比單用具有更好的療效[18]。因此，兩者的聯合是否具有現實意義有待臨床試驗證實。

在一項多臂、ⅠB期研究PD-1抗體(Opdivo/nivolumab)聯合CTLA-4抗體(ipilimumab)一線治療晚期NSCLC(Check Mate012)的臨床試驗中[19]，納入的148例患者被分為四組，分別接受不同劑量，不同頻次的Opdivo及ipilimumab治療。結果顯示：四組方案都有活性，其中Opdivo 3 mg/kg劑量的試驗組顯示出最佳客觀緩解率(ORR)達39%，四組中位PFS從4.9個月至10.6個月不等。聯合治療在PD-L1表達水平≥1%的患者中ORR為57%，是單藥使用Opdivo的2倍，在PD-L1表達水平≥50%的患者中則達到了92%(n=12/13)；然而在PD-L1表達水平<1%的患者中，ORR僅為15%。安全性方面，聯合治療雖在一定程度上增加了不良反應的發生，但3/4 級不良事件導致的停藥并未增加，故聯合方案具有可改善的安全性和耐受性。

PD-1抗體Keytruda聯合化療一線治療NSCLC。該試驗(KEYNOTE-021)為多中心、開放、隨機的Ⅱ期臨床研究[20]，納入的患者為化療初治表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor，EGFR)和淋巴瘤激酶(Anaplastic lymphoma kinase，ALK) 陰性，且瘤體不可切除或轉移性NSCLC。患者分為3組，A 組使用卡鉑ACU6+紫杉醇200 mg/m2，Keytruda維持治療；B組(非磷癌組織學):卡鉑ACU6+紫杉醇200 mg/m2+貝伐單抗維持治療；C組(非磷癌組織學):卡鉑ACU5+培美曲塞500 mg/m2，Keytruda+培美曲塞維持治療。結果顯示:C組的ORR高達71%，中位PFS為10.2個月，中位OS尚未達到，該研究聯合治療的安全性與以往一致。

目前抗PD-L1抗體聯合化療的臨床試驗正在進行中，PD-1抑制劑(nivolumab)用于早期NSCLC患者術前治療也有相關報道。所以，抗PD-1、PD-L1抗體在NSCLC患者中還有很多未知的治療模式：是用于早期輔助治療？還是晚期的一線、二線或者三線治療？單藥或者聯合？是聯合化療、放療還是靶向藥物等[21]？亟需我們探索。

4 現狀和展望

抗PD-1、PD-L1抗體在很短的時間內由晚期NSCLC患者臨床試驗階段到被批準用于二線治療，再躍居至目前的一線治療，可見其療效顯著。但是為了使NSCLC患者獲得更個體化、最優化治療，還有許多問題需要解決和進一步的研究證實。比如：①尋找實驗室指標，篩選抗PD-1/PD-L1治療的優勢人群。②抗PD-1、PD-L1治療療效預測標志物的選擇，其中腫瘤細胞PD-L1的表達被認為是一個重要的指標，但尚未得到統一的國際標準，而且多方面因素導致了單一的PD-L1表達水平作為療效預測物的不可靠性。腫瘤免疫微環境中的其他成分，如PD-L2、腫瘤浸潤性淋巴細胞(Tumor-infiltrating lymphocytes，TILs)、IFN-γ、BIM(Bcl-2 interacting mediator of cell death)基因、體細胞基因突變的負荷和錯配修復(Mismatch repair deficiency，MMR)基因缺失等也可能是抗PD-1/PD-L1免疫治療的潛在預測標志物[22]。③免疫治療藥物之間、免疫治療藥物與化療、靶向藥物等聯用在增加療效的同時是否也相應增加了副作用。④對出現不良反應(特別是致死性的不良反應)的解決方案。⑤尋找更好的免疫治療藥物等。并且，在2016年12月2日《科學》以封面報道的形式，介紹了Dana-Farber癌癥研究所[23]和賓夕法尼亞大學醫學院團隊[24]，關于T細胞耗竭的兩篇獨立重要研究。二者從基因和基因表達調控原件的表觀遺傳學層面研究發現，活躍的T細胞與疲勞的T細胞有著不同的信號傳導通路，無論是CAR-T(Chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy)還是PD-1/PD-L1抗體只是暫時改變，但并不能逆轉T細胞的疲勞狀態。那么能否從基因層面改變T細胞，或者篩選活躍的T細胞進行改造，以及研究可以針對表觀遺傳學的藥物，需要我們進一步探索。

雖然抗PD-1及PD-L1的免疫治療在NSCLC治療中顯現出極大的優勢，但目前為止它仍不能替代傳統的手術、化療及靶向治療。因而尚需要更多前瞻性、更大的樣本、設計更嚴格的臨床研究來探索，來加以證實其效果，相信在不久的將來抗PD-1及PD-L1的免疫治療將會對NSCLC的臨床實踐帶來革命性的改變。

[1] Chen W,Zheng R,Baade PD,etal.Cancer statistics in China,2015[J].CA Cancer J Clin，2016，66(2):115-132.

[2] Sher DJ,Koshy M,Liptay MJ,etal.Influence of conformal radiotherapy technique on survival after chemoradiotherapy for patients with stage III non-small cell lung cancer in the National Cancer Data Base[J].Cancer，2014，120(13):2060-2068.

[3] Riley JL.PD-1 signaling in primary T cells[J].Immunol Rev,2009,229(1):114-125.

[4] Keir ME,Butte MJ,Freeman GJ,etal.PD-1 and its ligands in tolerance and immunity[J].Annu Rev Immunol，2008，26:677-704.

[5] Ohaegbulam KC,Assal A,Lazar-Molnar E,etal.Human cancer immunotherapy with antibodies to the PD-1 and PD-L1 pathway[J].Trends Mol Med，2015，21(1):24-33.

[6] Dai S,Jia R,Zhang X,etal.The PD-1/PD-Ls pathway and autoimmune diseases[J].Cell Immunol,2014,290(1):72-79.

[7] Li B,VanRoey M,Wang C,etal.Anti-programmed death-1 synergizes with granulocyte macrophage colony-stimulating factor-secreting tumor cell immunotherapy providing therapeutic benefit to mice with established tumors[J].Clin Cancer Res,2009,15(5):1623-1634.

[8] Konishi J,Yamazaki K,Azuma M,etal.B7-H1 expression on non-small cell lung cancer cells and its relationship with tumor-infiltrating lymphocytes and their PD-1 expression [J].Clin Cancer Res,2004,10(15):5094-5100.

[9] Radziewicz H,Ibegbu CC,Fernandez ML,etal.Liver-infiltrating lymphocytes in chronic human hepatitis C virus infection display an exhausted phenotype with high levels of PD-1 and low levels of CD127 expression[J].J Virol,2007,81(6):2545-2553.

[10] Zang X,Allison JP.The B7 family and cancer therapy:costimulation and coinhibition[J].Clin Cancer Res，2007，13:5271-5279.

[11] John LB,Devaud C,Duong CP,etal.Anti-PD-1 antibody therapy potently enhances the eradication of established tumors by gene-modified T cells[J].Clin Cancer Res，2013，19:5636-5646.

[12] Ito A,Kondo S,Tada K,etal.Clinical development of immune checkpoint inhibitors[J].Biomed Res Int,2015,2015:605478.

[13] Reck M,Rodríguez-Abreu D,Robinson AG,etal.Pembrolizumab versus chemotherapy for PD-L1-positive non-small-cell lung cancer[J].N Engl J Med，2016，375(19)：1823-1833.

[14] Brahmer J,Reckamp KL,Baas P,etal.Nivolumab versus docetaxel in advanced squamous-cell nonsmall-cell lung cancer[J].N Engl J Med,2015,373(2) :123-135.

[15] Borghaei H,Paz-Ares L,Horn L,etal.Nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous nonsmall-cell lung cancer[J].N Engl J Med，2015,373(17):1627-1639.

[16] Fehrenbacher L,Spira A,Ballinger M,etal.Atezolizumab versus docetaxel for patients with previously treated non-small-cell lung cancer (POPLAR):a multicentre,open-label,phase 2 randomised controlled trial[J].Lancet，2016,387(10030):1837-1846.

[17] Topalian SL,Drake CG,Pardoll DM.Targeting the PD-1/B7-H1(PD-L1)pathway to activate anti-tumor immunity[J].Curr Opin Immunol,2012,24(2):207-212.

[18] Curran MA,Montalvo W,Yagita H,etal.PD-1 and CTLA-4 combination blockade expands infiltrating T cells and reduces regulatory T and myeloid cells within B16 melanoma tumors[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2010,107(9):4275-4280.

[19] 秦 虹,曾 川,范衛東,等，2016年ASCO會議非小細胞肺癌免疫治療的相關進展[J].中華肺部疾病雜志(電子版)，2016，9(4)：464-466.

[20] Langer CJ,Gadgeel SM,Borghaei H,etal.Carboplatin and pemetrexed with or without pembrolizumab for advanced,non-squamous non-small-cell lung cancer:a randomised,phase 2 cohort of the open-label KEYNOTE-021 study[J].Lancet Oncol，2016，17(11):1497-1508.

[21] Twyman-Saint Victor C,Rech AJ,Maity A,etal.Radiation and dual checkpoint blockade activate non-redundant immune mechanisms in cancer[J].Nature,2015,520(7547):373-377.

[22] 趙 沙,蔣 濤,周彩存.抗PD-1/PD-L1免疫治療療效預測標志物在非小細胞肺癌中的研究進展[J].腫瘤，2016，36(7)：823-828.

[23] Sen DR,Ka minski J,Barnitz RA,etal.The epigenetic landscape of T cell exhaustion[J].Science，2016，354(6316):1165-1169.

[24] Pauken KE,Sammons MA,Odorizzi PM,etal.Epigenetic stability of exhausted T cells limits durability of reinvigoration by PD-1 blockade[J].Science，2016，354(6316):1160-1165.

[收稿2016-11-22 修回2016-12-27]

(編輯 倪 鵬)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.06.029

馬寶鎮(1993年-)，男，在讀碩士，主要從事腫瘤生物免疫治療方面研究，E-mail:765242253@qq.com。

及指導教師：高全立(1969年-)，男，博士，主任醫師，碩士生導師，主要從事惡性腫瘤生物免疫治療及化療的基礎及臨床研究，E-mail:gaoquanli1@aliyun.com。

R730.54

A

1000-484X(2017)06-0943-04