PD-1/PD-L1抑制劑療效相關生物預測標記物的研究進展

董苑梅，焦順昌

解放軍總醫院 腫瘤內科，北京 100853

程序性死亡受體-1(PD-1)/程序性死亡配體-1(PD-L1)抑制劑在抗腫瘤治療中取得顯著的臨床獲益，開啟了腫瘤免疫治療的新紀元。其具有特異性強、不良反應小、作用時間持久等優點，已廣范應用于黑色素瘤、非小細胞肺癌、尿路上皮癌、頭頸鱗癌、結直腸癌、腎細胞癌和胃癌等各種實體瘤中。但臨床數據表明，PD-1/PD-L1抑制劑的療效差異很大，在黑色素瘤患者中，Nivolumab或Pembrolizumab的客觀緩解率(objective response rate，ORR)是40%左右；在NSCLC患者中，Nivolumab或Pembrolizumab的ORR是20%左右[1-3]。鑒于此，有效預測療效的生物標記物對于更高效、更精準地使用PD-1/PD-L1抑制劑意義重大。

1 PD-1/PD-L1信號通路及PD-1/PD-L1抑制劑

免疫檢查點是免疫細胞具有的一組調節和控制免疫應答的信號通路分子，可以是刺激性或抑制性的，免疫應答的功效由共刺激信號和共抑制信號之間的微妙平衡決定，PD-1/PD-L1是一組抑制性免疫檢查點分子[4]。PD-1在激活的T細胞、B細胞、單核細胞和樹突狀細胞表面廣泛表達；PD-1有兩種結合配體，PD-L1和PD-L2，PD-L2主要表達在活化的巨噬細胞、樹突狀細胞和少數腫瘤中，而PD-L1則在活化的T細胞、B細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和腫瘤細胞廣泛表達，同時在機體一些免疫屏蔽部位如胎盤、眼及其上皮、肌肉等組織表達，PD-L1在體內的作用遠遠超過PD-L2[5-7]。

腫瘤細胞及腫瘤微環境通過上調PD-L1表達并與腫瘤特異的CD8+T細胞表面的PD-1結合，來抑制T細胞的免疫反應；還可以通過激活EGFR、MAPK或PI3K-Akt通路，高表達STAT3蛋白和HIF-1轉錄因子等上調PD-L1的表達，也能擴增PD-L1基因上調PD-L1表達，而且EB病毒也能誘導PD-L1高表達。另外，活化腫瘤浸潤性T淋巴細胞(TIL)產生的γ-干擾素也可以誘導PD-L1的表達[8-9]。

PD-1/PD-L1抑制劑競爭性結合T細胞中PD-1或腫瘤細胞中PD-L1，斷開腫瘤細胞與T細胞PD-1/PD-L1通路的鏈接，恢復T細胞的抗腫瘤活性，從而改善抗腫瘤效應。目前已經上市的PD-1/PD-L1抑制劑有5種，其中2種是PD-1抑制劑，3種是PD-L1抑制劑。

PD-1抑制劑：Nivolumab和Pembrolizumab都是通過基因工程改造的，抗PD-1的完全人源化IgG4型單克隆抗體，Nivolumab是百時美施貴寶公司生產，商品名為Opidivo，簡稱O藥，Pembrolizumab是美國默沙東公司生產的，商品名為Keytruda，簡稱K藥。這兩種藥被美國FDA陸續批準用于治療不可切除或轉移性黑色素瘤、NSCLC、腎細胞癌、經典型霍奇金淋巴瘤、頭頸部鱗癌、尿路上皮癌、轉移性結直腸癌和肝癌[1,10-17]。

PD-L1抑制劑：Atezolizumab(商品名Tecentriq，簡稱T藥)、Avelumab(商 品 名Bavencio， 簡 稱B藥)、Durvalumab(商品名Imfinzi，簡稱I藥)，這3種藥是一種人源化抗PD-L1的IgG4型單克隆抗體。目前，FDA批準的適應證為尿路上皮癌和NSCLC。

2 PD-1/PD-L1抑制劑潛在的療效預測因子

2.1 PD-L1 2015年，FDA批準對于PD-L1表達≥50%且無明確驅動基因突變的初診晚期NSCLC患者可以一線選擇Pembrolizumab，PD-L1檢測也寫進了肺癌NCCN指南[18]。將5%腫瘤細胞表達PD-L1作為閾值，PD-L1陽性腫瘤患者的客觀緩解率高于PD-L1陰性腫瘤患者[19]。這強調了PD-L1的表達對晚期NSCLC患者抗PD-1/PD-L1治療的預測價值。然而，后期試驗表明PD-L1陰性的患者使用PD-1/PD-L1抑制劑也獲得很好療效[20-21]。在一項Atezolizumab治療NSCLC的試驗中，發現無論PD-L1的表達水平如何，OS都得到了改善[22]。因此，單純檢測PD-L1的表達情況并不一定能精確預測PD-1/PD-L1抑制劑的療效。

目前，PD-L1檢測存在一些不確定性。首先，腫瘤組織中PD-L1表達存在異質性，同一腫瘤不同病灶中PD-L1表達不一致；穿刺標本和手術切除標本PD-L1表達不一致[23-26]；腫瘤在治療過程中，PD-L1的表達也發生動態改變[27-28]。PD-L1表達的多變性和異質性限制了其檢測的可靠性和可重復性。另外，檢測PD-L1表達的免疫組織化學方法(IHC)所用染色抗體有很多種(IHC28-8、IHC22C3、E1L3N、SP412和SP263)[1,12,22,29-32]，標本處理強度(固定和包埋)和染色技術(人工和自動化)存在很大差異[33-35]，診斷性檢測中陽性結果或評分系統的Cut-off值不統一，以上使得PD-L1檢測結果難以達到一致。

2.2 腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocytes，TIL)的數量 研究發現，TIL的數量與腫瘤患者的生存時間密切相關[36-38]。腫瘤組織中的TIL代表了機體的“免疫預存”狀態。有研究發現，TIL陽性+PD-L1陽性組對PD-1/PD-L1抑制劑有很好的應答，而TIL陰性+PD-L1陽性組幾乎對PD-1/PD-L1抑制劑無應答[39]。說明TIL的數量在一定程度上具有療效預測的潛質。TIL主要浸潤在腫瘤組織的癌巢、腫瘤基質和腫瘤侵入性邊緣，不同部位與療效的相關性不同，其中癌巢中TIL的數量與PD-1/PD-L1抑制劑療效相關性最高[40]。但也有研究顯示，存在于腫瘤微環境的TIL均與預后密切相關[41]。

2.3 腫瘤微環境中抗原提呈細胞和分子 在機體的抗腫瘤免疫反應過程中，T細胞、B細胞的激活需要有抗原提呈細胞的參與，體內抗原提呈細胞主要為樹突狀細胞和巨噬細胞。T細胞識別樹突狀細胞MHC分子遞呈的抗原，引起活化。在一項腎癌患者接受PD-1/PD-L1抑制劑治療的臨床試驗中發現，低應答組的腫瘤組織中存在大量失去抗原提呈功能的DC(dendritic cells)細胞，研究者推測不成熟DC與PD-1/PD-L1抑制劑療效有相關性[42-44]。目前，檢測不成熟DC的抗體已得到臨床應用[42-43]。另外，免疫細胞通過對腫瘤細胞上MHCⅠ/Ⅱ分子進行識別，啟動抗腫瘤免疫程序，而腫瘤特異性抗原提呈分子會減少或消失，從而導致免疫逃逸。Johnson等[45]發現免疫組化顯示腫瘤組織上MHCⅡ類分子陽性率與應答和臨床獲益相關。

2.4 DNA錯 配 修 復 基 因(mismatch-repair，MMR) 2015年6月的美國臨床腫瘤學會(American Society of Clinical Oncology，ASCO)年會公布了一項抗PD-1免疫治療的研究結果，探索錯配修復(MMR)基因狀態指導下的抗PD-1免疫治療晚期癌癥的價值。該Ⅱ期臨床研究納入既往標準治療失敗的晚期病例41例，根據MMR狀態將患者分為3組：MMR突變的結直腸癌、MMR正常的結直腸癌和MMR突變的其他腫瘤，3組均給予抗PD-1藥物Pembrolizumab治療。主要研究終點是20周時的免疫相關的客觀反應率(irORR，也可稱為有效率)和免疫相關的無進展生存(irPFS)期。大腸癌突變組的客觀緩解率和無進展生存率分別是40%和78%，大腸癌無突變組分別為0和11%[46]。有錯配修復基因突變的腫瘤在PD-1/PD-L1抑制劑治療中更容易獲益。MMR是在遺傳性非息肉性大腸癌中分離得到的一組遺傳易感基因，該基因突變會導致錯配修復功能缺失，進而出現微衛星不穩定(microsatellite instability，MSI)，從而容易發生腫瘤。Diaz和Li[47]認為d-MMR腫瘤中出現更多的腫瘤新抗原增強機體抗腫瘤免疫反應，而應用PD-1抗體治療糾正免疫抑制，恢復抗腫瘤免疫，可達到較好療效。

2.5 腫瘤基因突變負荷(tumor mutation burden，TMB)腫瘤突變負荷是一份腫瘤樣本中，所評估基因的外顯子編碼區每兆堿基中發生置換和插入/缺失突變的總數。TMB高表達腫瘤細胞的新抗原水平更高，有助于激發更強抗腫瘤免疫應答。2018年百時美公司公布的一項隨機Ⅲ期臨床試驗CheckMate-227[48]，旨在對比Nivolumab單用或聯合Ipilimumab與化療初治晚期NSCLC患者的療效及安全性，發現TMB高表達的NSCLC患者中，Nivolumab和Ipilimumab聯合治療組的PFS顯著長于其他3組。該試驗表明TMB是一種重要且獨立的預測性生物標記物，可以鑒定可能受益于一線Nivolumab+Ipilimumab組合療法的NSCLC患者群體[49]。

2.6 腫瘤驅動基因突變 目前尚未發現與免疫抑制劑療效相關的癌基因，但有些癌基因突變能夠使PD-L1的表達上調。EGFR基因突變或ALK基因融合均能上調PD-L1表達[50-51]。在一項使用Atezolizumab治療晚期NSCLC的臨床試驗中，EGFR突變且PD-L1陽性的患者ORR為31%，EGFR野生型且PD-L1陽性的患者ORR為22%[33]。有數據顯示，高水平PD-L1表達在EGFR突變的患者中并不常見，陽性率在3% ～ 5%[52]。另一個肺癌常見驅動基因是KRAS，突變率為25% ～ 30%。Meta分析納入NSCLC的3個著名試驗：Checkmate 057、OAK和POPLAR，旨在研究KRAS基因與免疫抑制劑療效的關系[53]。KRAS突變組使用免疫抑制劑較使用多西他賽更能延長OS[54]。以上提示，癌基因突變與免疫抑制劑的療效有一定的相關性。

3 PD-1/PD-L1抑制劑療效與臨床指標的關系

年齡、性別、病理類型、吸煙史及紫外線照射史等與免疫抑制劑療效的關系近期也有所報道。有研究顯示，NSCLC患者年齡越高，PD-1/PD-L1抑制劑療效越好，但年齡＞75歲的患者療效較差[55-56]。鱗NSCLC對免疫抑制劑療效好，而非鱗NSCLC療效不統一。吸煙史和紫外線照射史可能會導致機體癌基因突變增加，從而增加對PD-1/PD-L1抑制劑的敏感性。有報道外周血循環標記物與PD-1/PD-L1抑制劑療效有相關性。如在治療過程中，嗜酸性粒細胞和淋巴細胞計數增加，則提示抗PD-L1藥物(Ipilimumab)療效好[57-58]。在一項大樣本616例黑色素瘤患者的研究中，發現淋巴細胞計數升高，嗜酸性粒細胞增加，LDH降低、沒有實質器官轉移(除了肺和軟組織)這4項因素與PD-1/PD-L1抑制劑療效相關[59]。

4 結語

臨床尚缺少PD-1/PD-L1抑制劑的有效預測指標。PD-L1檢測目前應用較廣，但臨床應用存在問題很多。TIL需要有效的檢測方法，腫瘤細胞和TIL相互作用的過程中，涉及到的細胞因子和受體配體機制還需要深入研究。癌基因如MMR、EGFR、ALK、KRAS突變與PD-1/PD-L1抑制劑療效的相關性還需要大樣本的數據驗證。其中PD-L1、TMB和MMR是最有前景、關注度最高的潛在預測因子，值得進一步深入研究。