PD-1/PD-L通路在食管癌中的表達 及臨床意義的研究進展

馬 可(綜述) 楊曉冬 孫奉昊 詹 成(審校) 王 群

(復旦大學附屬中山醫院胸外科 上海 200032)

食管癌是最常見的惡性腫瘤之一,而我國是世界上食管癌發病率和死亡率最高的國家,接近一半的新發病例和死亡病例發生在我國[1-2]。近年來,盡管食管癌的治療方式有了一定的進展,但其總體治療結果仍然不盡如人意[3]。

程序性死亡分子1 (programmed death-1,PD-1)及其配體(programmed death-1 ligand,PD-L)是當前腫瘤靶向治療的研究熱點之一。PD-1是一種跨膜糖蛋白,通常在T細胞活化的過程中作為負協同刺激分子受體,其基因定位于人染色體2q37.3,由6個外顯子編碼,268個氨基酸組成,主要表達在T細胞、B細胞、NK細胞等多種免疫細胞的膜表面。目前已發現PD-L有兩類:PD-L1和PD-L2。二者在人體正常組織中的表達分布不同:PD-L1表達于所有專職或非專職抗原呈遞細胞、血管內皮細胞、胰島細胞、胎盤、睪丸、角膜等細胞或組織中,而PD-L2則在活化的巨噬細胞、樹突狀細胞中表達[4];PD-L2對PD-1的親和力是PD-L1的3～5倍[5]。當PD-1與PD-L結合后,通過多種途徑下調T細胞的功能,包括拮抗T細胞受體以抑制其信號傳導、改變T細胞的正常代謝以抑制其分化、降低T細胞的抗氧化功能以抑制其殺傷作用[6-7]。在正常生理狀態下,PD-1/PD-L通路作為免疫調定點發揮免疫抑制的作用,避免自身免疫反應的發生并為上述一些組織提供免疫豁免[6]。在腫瘤組織中,募集的T細胞分泌干擾素γ (interferon γ,IFN-γ),PD-L1和PD-L2能被IFN-γ誘導表達[8],過表達的PD-L與PD-1結合,最終引起腫瘤的免疫逃逸[9]。因此,抑制PD-1/PD-L1通路可以上調T細胞的作用,抑制腫瘤抗免疫作用,從而用于腫瘤治療。近年來,已有PD-1/PD-L通路抑制劑被FDA批準進入臨床,在某些腫瘤如惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎細胞癌的治療中已取得了較滿意的療效[10-12]。目前,許多學者對PD-1/PD-L在食管癌中的表達和功能進行了初步研究,現將研究成果綜述如下。

PD-1/PD-L通路在食管癌中的表達與臨床意義

PD-1 在食管癌中的表達及臨床意義(表1) Feng等[13]采用免疫組化對88例食管鱗癌患者手術標本中的PD-1表達情況進行了研究,結果顯示正常食管組織、癌旁不典型增生組織及腫瘤組織中PD-1的表達率分別為6.7% (2/30)、22.9% (8/35)和51.2% (45/88),腫瘤組織中PD-1的表達明顯增高[13]。結合各臨床參數:PD-1表達與患者是否存在淋巴結轉移、病理分化程度的相關性有統計學意義,存在淋巴結轉移的患者(無轉移vs.有轉移:30.2%vs.60.0%,P<0.05)、分化較低(高分化vs.中分化vs.低分化:16.7%vs.51.6%vs.84.6%,P<0.05)的患者腫瘤組織中PD-1陽性比例較高;與年齡(P=0.37)、性別(P=0.71)、腫瘤直徑(P=0.67)、浸潤深度(P=0.08)、TNM分期(P=0.89)等無關[13]。PD-1表達陽性的患者較陰性的患者相比生存時間差異無統計學意義(中位生存時間:29.8個月vs.32.1個月)[13]。

表1 PD-1在食管癌中的表達及臨床意義Tab 1 PD-1 expression and clinical relationship in esophageal cancer

Chen等[14]采用免疫組化檢測了349例食管鱗癌患者手術標本中PD-1的表達,陽性率為33.5% (117/349),比較PD-1的表達與各臨床參數發現:PD-1的表達與年齡(P=0.37)、性別(P=0.55)及TNM分期(P=1.00)等臨床因素以及患者總生存期的相關性無統計學意義[14]。

張鋒等[15]采用免疫組化檢測了102例食管鱗癌患者手術標本的33例正常組織、36例癌旁組織及102例腫瘤組織中PD-1的表達情況,結果顯示三者中PD-1的表達率分別為3.0%(1/33)、22.2%(8/36)和56.9% (58/102)。結合各臨床因素認為:在腫瘤直徑較大的患者(≤3 cmvs.>3 cm:42.9%vs.73.9%,P=0.03)及淋巴結有轉移(無轉移vs.有轉移:45.3%vs.69.4%,P=0.01)的患者中,腫瘤PD-1陽性表達率較高;同時PD-1的表達與患者的預后呈負相關(中位生存時間:23.2個月vs.38.9個月,P<0.05),與年齡(P=0.87)、性別(P=0.73)、浸潤深度(P=0.33)、病理分級(P=0.41)等因素無關[15]。

一項關于中國人PD-1基因多態性的研究顯示,在rs10204525這一位點上,GG基因型相比于AA/AG基因型,食管鱗癌的發病風險更低[16]。

PD-L1在食管癌中的表達及臨床意義(表2) Chen等[17]采用免疫組化檢測了99例食管癌患者手術標本中PD-L1的表達,并進一步研究了細胞膜、細胞質、細胞核等不同位置PD-L1的表達情況。研究結果顯示,PD-L1在食管癌細胞膜及細胞質中表達率為82.8% (82/99),在細胞核中表達率為72.7% (72/99)[17]。研究者統計了患者預后及各臨床參數與PD-L1表達率的關系,發現細胞膜及細胞質中PD-L1陽性的患者,其總生存率顯著低于陰性的患者(P=0.04)。此外,在T分期較高的患者中(T1+T2vs.T3+T4:71.4%vs.89.1%,P=0.03),PD-L1的表達率較高[17]。

Ohigashi等[18]采用實時定量PCR和免疫組化的方法,同時檢測了31例食管鱗癌患者手術標本癌組織中PD-L1 mRNA水平和蛋白質水平的表達,發現在mRNA水平上PD-L1表達率為48.4%(15/31),在蛋白質水平上表達率為41.9%(13/31),二者呈正相關(P=0.02);通過統計31例患者組織中PD-L1的表達與患者生存時間、各臨床因素的關系,認為總生存率與PD-L1的表達呈負相關(P=0.03);多變量分析結果認為PD-L1是影響食管癌預后的一個獨立變量(P<0.01)[18]。

表2 PD-L1在食管癌中的表達及臨床意義Tab 2 PD-L1 expression and clinical significance in esophageal cancer

Tanaka等[19]采用免疫組化對180例食管鱗癌患者進行了PD-L1表達的檢測,結果顯示陽性率為29.4%(53/180)。統計PD-L1表達率與患者預后的關系,結果同樣顯示PD-L1陽性的患者總生存率顯著低于陰性患者(P=0.01),另外,在淋巴結有轉移的患者中(無轉移vs.有轉移:15.1%vs.35.4%,P=0.01)PD-L1表達率較高,從而加速了T細胞的凋亡[19]。

Chen等[14]采用免疫組化檢測了536例食管鱗癌患者腫瘤細胞中PD-L1的表達率,結果顯示陽性率為41.4% (222/536)。結合各臨床因素分析認為:在腫瘤分化較高(高分化vs.中分化vs.低分化:54.3%vs.43.8%vs.30.6%,P=0.01)、TNM分期較低(Ⅰ期vs.Ⅱ期vs.Ⅲ期vs.Ⅳ期:57.4%vs.46.2vs.43.1%vs.57.1%,P<0.01)、N分期較低(N0vs.N1vs.N2vs.N3:51.8%vs.32.4%vs.39.3%vs.27.0%,P<0.01)的患者中,PD-L1表達率較高,且PD-L1表達陽性的患者預后較好,據此他們認為PD-L1陽性是預后良好的預測因素[14]。這與上面幾個研究有所不同。這種差異上的來源可能是一部分PD-L1陽性表達的患者,其腫瘤組織中的CD8+T細胞低表達甚至不表達PD-1,這類T細胞與PD-L1共同被IFN-γ誘導表達,但PD-L1因缺乏受體而未激活負協同刺激信號,因此呈現出PD-L1高表達時預后更好的結果[20]。

PD-L2在食管中的表達及臨床意義(表3) Derks 等[21]用免疫組化檢測了354例食管腺癌患者腫瘤組織中PD-L2的表達,發現PD-L2的表達率高達81.6%(289/354)。統計分析顯示,在腫瘤分期較低(Ⅰ期vs.Ⅱ期vs.Ⅲ期vs.Ⅳ期:31.0%vs.13.2%vs.15.2%vs.8.3%,P<0.01)、T分期較低(T1vs.T2vs.T3vs.T4:30.4%vs.13.9%vs.12.6%vs.20.0%,P<0.01)、腫瘤分化較好(高分化vs.中分化vs.低分化:54.2%vs.22.8%vs.13.0%,P<0.01)的患者中,PD-L2表達率較高,提示PD-L2的表達在食管腺癌中是預后良好的一個預測因素[21]。進一步研究顯示,PD-L2在食管腺癌的癌前病變——Barrett’s食管中表達率為42.8%(9/21),研究者推測:Barrett’s食管中的慢性炎癥反應介導了PD-L2的高表達,而這種慢性炎癥環境有利于食管腺癌的預后,因此出現PD-L2陽性表達的患者預后更好[21]。

表3 PD-L2在食管中的表達及臨床意義Tab 3 PD-L2 expression and clinical significance in esophageal cancer

Ohigashi等[18]的研究顯示:31例食管鱗癌患者手術標本的PD-L2在mRNA水平和蛋白質水平的表達率為都48.4%(15/31),二者呈正相關(P<0.01)。PD-L2的表達與CD8+T細胞的數量呈負相關(P=0.01),PD-L2陽性表達的患者的預后更差,提示PD-L2的表達是預后不良的一個因素[18]。

Tanaka等[19]的研究表明:180例食管鱗癌患者的PD-L2表達率為48.3%(87/180)。在T分期較高(T1+T2vs.T3+T4:33.8%vs.48.5%,P<0.01)、淋巴結有轉移(無轉移vs.有轉移:28.3%vs.56.7%,P<0.01)、腫瘤分期較高(Ⅰ期+Ⅱ期vs.Ⅲ期+Ⅳ期:31.9%vs.59.3%,P<0.01)的患者中,PD-L2的表達率較高;PD-L2陽性表達的患者預后較差[19]。

綜上所述,較高比例的食管癌患者腫瘤組織中PD-1、PD-L1、PD-L2表達陽性,陽性比例顯著高于癌旁組織和正常組織,這意味著針對這一通路的治療方法可能在食管癌中有著較好的前景。不同研究結果中,食管癌中PD-1、PD-L1和PD-L2的表達與臨床特征的關系有一定差異,尚有待進一步的研究以確認。

PD-1/PD-L通路與食管癌的治療由于PD-1/PD-L通路在許多腫瘤中廣泛存在,在腫瘤的免疫逃逸機制中起著重要作用,因此針對這一通路的靶向治療是當前的研究熱點。多個PD-1抑制劑及PD-L1抑制劑已進入臨床試驗階段,有些已應用于腫瘤治療中。Nivolumab是首個上市的PD-L1抑制劑,被FDA批準用于轉移性黑色素瘤、非小細胞肺癌及進展期腎癌的治療[22]。目前,見諸報道的PD-1或PD-L靶向抑制劑在食管癌中的臨床試驗僅有1項。這項Nivolumab用于化療無效的食管癌患者的二期臨床試驗[23]顯示:在64例受試者中,客觀緩解率為15.6% (10/64,完全緩解1例,部分緩解9例);在12名受試者中出現了18人次不良反應;沒有出現與治療相關的死亡病例。

一些研究表明,放療和化療可使腫瘤組織中PD-L1、PD-L2的表達產生變化。Lim等[24]比較了19例新輔助同步放化療和9例新輔助化療患者治療前后的腫瘤組織中PD-L1的表達率,發現前者的PD-L1表達明顯上調,而后者則明顯下調,認為放療會提高腫瘤組織中PD-L1的表達率,因此放療與PD-1/PD-L抑制劑的聯合療法可能具有良好的效果。Tanaka等[19]的研究發現,PD-L1陽性的患者中,有新輔助化療史的比例較大,但PD-L1的表達與化療效果無相關性;而PD-L2陽性的患者在接受化療后效果較差。PD-L1和PD-L2對患者預后的影響與是否曾接受新輔助化療密切相關:未接受新輔助化療的患者總生存率與PD-L1或PD-L2是否陽性無相關性;而有新輔助化療史的患者總生存率明顯低于陰性的患者,研究者認為PD-L1和PD-L2在腫瘤細胞免疫逃逸過程中發揮的作用有所不同[19]。

結語目前研究表明,較大比例的食管癌組織中存在PD-1/PD-L表達,這為針對PD-1/PD-L通路的食管癌靶向治療提供了初步依據。但目前PD-1/PD-L通路在食管癌中的基礎研究仍不充分,并且缺乏相關藥物在食管癌中的大規模臨床試驗,未來將有更多的研究和試驗進一步證明PD-1/PD-L通路在食管癌治療中的價值。

參 考 文 獻

[1] TORRE LA,BRAY F,SIEGEL RL,etal.Global cancer statistics,2012[J].CACancerJClin,2015,65(2):87-108.

[2] ZENG H,ZHENG R,ZHANG S,etal.Esophageal cancer statistics in China,2011:estimates based on 177 cancer registries[J].ThoracCancer,2016,7(2):232-237.

[3] KIM T,GROBMYER SR,SMITH R,etal.Esophageal cancer--the five year survivors[J].JSurgOncol,2011,103(2):179-183.

[4] BOUSSIOTIS VA.Molecular and biochemical aspects of the PD-1 checkpoint pathway[J].NEnglJMed,2016,375(18):1767-1778.

[5] LIANG SC,LATCHMAN YE,BUHLMANN JE,etal.Regulation of PD-1,PD-L1,and PD-L2 expression during normal and autoimmune responses[J].EurJImmunol,2003,33(10):2706-2716.

[6] REYNOSO ED,ELPEK KG,FRANCISCO L,etal.Intestinal tolerance is converted to autoimmune enteritis upon PD-1 ligand blockade[J].JImmunol,2009,182(4):2102-2112.

[7] PATSOUKIS N,BARDHAN K,CHATTERJEE P,etal.PD-1 alters T-cell metabolic reprogramming by inhibiting glycolysis and promoting lipolysis and fatty acid oxidation[J].NatCommun,2015,6:6692.

[8] LATCHMAN Y,WOOD CR,CHERNOVA T,etal.PD-L2 is a second ligand for PD-1 and inhibits T cell activation[J].NatImmunol,2001,2(3):261-268.

[9] KEIR ME,BUTTE MJ,FREEMAN GJ,etal.PD-1 and its ligands in tolerance and immunity[J].AnnuRevImmunol,2008,26:677-704.

[10] GETTINGER S,RIZVI NA,CHOW LQ,etal.Nivolumab monotherapy for first-line treatment of advanced non-small-cell lung cancer[J].JClinOncol,2016,34(25):2980-2987.

[11] MOTZER RJ,ESCUDIER B,MCDERMOTT DF,etal.Nivolumab versus everolimus in advanced renal-cell carcinoma[J].NEnglJMed,2015,373(19):1803-1813.

[12] ROBERT C,LONG G V,BRADY B,etal.Nivolumab in previously untreated melanoma without BRAF mutation[J].NEnglJMed,2015,372(4):320-330.

[13] FENG Z,XIANG-LEI L,HAI-TAO W,etal.Programmed cell death 1 expression in esophageal squamous cell carcinoma and association with clinical characteristics[J].IndianJCancer,2015,52(Suppl 3):E176-E178.

[14] CHEN K,CHENG G,ZHANG F,etal.Prognostic significance of programmed death-1 and programmed death-ligand 1 expression in patients with esophageal squamous cell carcinoma[J].Oncotarget,2016,7(21):30772-30780.

[15] 張鋒,韋海濤,王作培,等.食管鱗癌組織中程序性死亡分子1表達變化及意義[J].山東醫藥,2016,56(26):41-43.

[16] QIU H,ZHENG L,TANG W,etal.Programmed death-1 (PD-1) polymorphisms in Chinese patients with esophageal cancer[J].ClinBiochem,2014,47(7-8):612-617.

[17] CHEN L,DENG H,LU M,etal.B7-H1 expression associates with tumor invasion and predicts patient's survival in human esophageal cancer[J].IntJClinExpPathol,2014,7(9):6015-6023.

[18] OHIGASHI Y,SHO M,YAMADA Y,etal.Clinical significance of programmed death-1 ligand-1 and programmed death-1 ligand-2 expression in human esophageal cancer[J].ClinCancerRes,2005,11(8):2947-2953.

[19] TANAKA K,MIYATA H,SUGIMURA K,etal.Negative influence of programmed death-1-ligands on the survival of esophageal cancer patients treated with chemotherapy[J].CancerSci,2016,107(6):726-733.

[20] DROESER RA,HIRT C,VIEHL CT,etal.Clinical impact of programmed cell death ligand 1 expression in colorectal cancer[J].EurJCancer,2013,49(9):2233-2242.

[21] DERKS S,NASON KS,LIAO X,etal.Epithelial PD-L2 expression marks Barrett’s esophagus and esophageal adenocarcinoma[J].CancerImmunolRes,2015,3(10):1123-1129.

[22] LI Y,LI F,JIANG F,etal.A mini-review for cancer immunotherapy:molecular understanding of PD-1/PD-L pathway and translational blockade of immune checkpoints[J].IntJMolSci,2016,17(7): pii:E1151.

[23] TAKASHI U,MURO K,HARA H,etal.Phase 2 study of Nivolumab(anti-PD-1;ONO-4538)in patients with esophageal cancer preliminary report[J].EurJCancer,2015,51(Suppl 3):S432.

[24] LIM SH,HONG M,AHN S,etal.Changes in tumour expression of programmed death-ligand 1 after neoadjuvant concurrent chemoradiotherapy in patients with squamous oesophageal cancer[J].EurJCancer,2016,52:1-9.