肺癌T細胞過繼免疫治療和新抗原研究進展

蔡良良，錢莉

(1. 揚州大學醫學院，江蘇 揚州225001； 2. 江蘇省中西醫結合老年病防治重點實驗室，江蘇 揚州 225001)

在過去幾年中，免疫檢查點抑制劑(checkpoint inhibitors，CPI)成為一種新的抗癌藥物[1]，其中程序性死亡受體-1(programmed death receptor-1，PD-1)/PD配體-1(PD-1 ligand，PD-L1)途徑是主要的免疫檢查點以及藥物治療的靶點[2]。抗PD-1單克隆抗體試劑已經FDA批準用于治療多種實體瘤，如晚期非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)[3]。此外，已證實抗PD-L1單抗在NSCLC患者中具有良好的臨床療效[4]。

在采用CPI治療(如抗PD-1、PD-L1和CTLA- 4抗體)獲得性耐藥的NSCLC患者中，Anagnostou等[5]研究體細胞突變產生免疫原性產物的演變過程，揭示了CPI獲得性耐藥過程中參與的基因突變譜動態變化。研究證明，CPI的治療效果與腫瘤突變負荷(tumor mutation burden，TMB)有關[6]。越來越多的臨床證據支持新抗原是免疫療法取得成功的重要指標，且其與TMB呈明顯相關[7]。

隨著CPI的廣泛應用，相當高比例患者的預后得到改善[8]。腫瘤靶向治療分為分子靶向治療和免疫靶向治療，然而，近年來臨床研究表明免疫靶向治療藥物僅適用于部分癌癥患者，并且CPI僅在20%～30%患者中有效[9]，目前尚無有效的預測標志物。液態活檢成功用于分子靶向治療[10]，與手術活組織檢查相比，其簡單、無創，且液態活檢生物標志物對臨床免疫治療具有重要意義。本文基于癌癥免疫周期的免疫CPI抗性的研究進展，肺癌免疫療法的液態活檢生物標志物和基于T細胞受體(T cell receptor, TCR)改造的靶向肺癌患者新抗原的過繼治療作一綜述。

1 癌癥免疫循環與腫瘤新抗原

導致有效殺傷癌細胞的抗癌免疫應答的一系列相關事件，稱為癌癥免疫循環[11]，這些事件啟動必須按順序發揮作用。但是，在癌癥患者中，癌癥免疫循環事實上并未正常進行，效應T細胞的抗癌功能可能無法正常響應。在早期階段，腫瘤具有較少的新抗原，之后，腫瘤似乎喪失了匹配修復和DNA穩定性，從而誘導更多的新抗原負荷以致失去癌癥免疫力[12]。包括癌癥基因組圖譜在內的大量研究項目中評估早期NSCLC患者的異質性，新抗原負荷的相關性以及克隆與亞克隆新抗原的重要性[13]。研究證實，針對PD-1/PD-L1途徑的單克隆抗體可改善NSCLC患者的預后[14]，包括鉑類一線化療治療后復發的患者。將免疫療法與化療或放療相結合可在一些患者中獲得更好的治療效果，其可能的原因是放療、化療的細胞毒性可能會增加影響免疫療法反應的新亞克隆突變。此外，腫瘤組織的免疫特征/免疫原性的分析，如浸潤的CD8+T細胞定量與其TCR分析，有可能為評估腫瘤免疫微環境提供有用信息[15]。

2 與肺癌免疫療法的液態活檢相關的生物標志物

液態活檢因其方便、無創和實時動態分析的優勢，較腫瘤組織活檢更好地反映腫瘤異質性，尤其是血液循環系統腫瘤DNA[16]的檢測。目前用于液態檢測的可以預測CPI治療效果的生物標志物有限。CPI在NSCLC治療中獲得的成功，直接推動其作為一線治療臨床試驗的開展，然而并非所有患者都表現出有效的臨床反應。在臨床試驗中，從CPI治療中受益最多的NSCLC患者需具備以下條件：免疫原性腫瘤(即具有高突變負荷/腫瘤新抗原)；預先存在的免疫應答(腫瘤內免疫細胞浸潤)；免疫逃逸配體被靶向的患者(即用抗PD-1治療的患者PD-L1抗體)。目前，PD-L1檢測仍然是肺癌免疫治療適應證的關鍵標志[17]，尤其是免疫組織化學檢測PD-L1(22C3)作為NSCLC中碘解磷定單抗治療的第一個批準測定方法。

在組織學上，腫瘤可大致分為兩類：炎性和非炎性[18]。在新抗原水平較高組中，通過基因表達分析揭示受影響的免疫相關基因的子集：在炎性腫瘤微環境中，CD8α/β，IFN-γ和顆粒酶A(GZMA，B和H)具有較高表達水平，而上調的免疫抑制分子(如PD-1，PD-L1和PD-L2)可以下調這些基因的表達[19]。免疫CPI對炎性腫瘤的治療顯示出更好效果，因為炎性腫瘤具有以下特征：浸潤免疫細胞，存在能識別癌癥特異性抗原或新抗原的細胞毒性T細胞，以及預先存在的抗腫瘤免疫反應；產生高水平IFN-γ的CD8+T細胞；PD-L1在腫瘤中高表達；基因組可能的不穩定性。然而，它們對非炎性腫瘤無效，這些具有高度增殖特征的腫瘤在免疫學上未被識別而產生免疫反應，具體表現：瘤內淋巴細胞浸潤不良，很少表達PD-L1，具有低TMB水平，抗原提呈機制標志物低表達，如主要組織相容性復合物Ⅰ類分子[18]。

腫瘤微環境可以根據腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor-infiltrating lymphocyte，TIL)和PD-L1表達的水平分為四種類型[20]，Ⅰ型：高TIL、高PD-L1；Ⅱ型：高TIL、低PD-L1；Ⅲ型：低TIL、高PD-L1；Ⅳ型：低TIL、低PD-L1。一般認為具有高PD-L1表達和充足TIL浸潤的腫瘤對CPI治療敏感，不同類型的肺癌對免疫治療敏感性不同，可以解釋部分肺癌患者免疫治療為何預后不良[21]。根據抗CTLA-4，PD-L1和PD-1抗體在臨床治療中應用，臨床試驗中正在探索其他共抑制受體靶標包括Lag-3[22]、細胞免疫球蛋白黏蛋白3[23]與TIGIT[24]，其毒性較小，安全性較高。

對于抗PD-1抗體初期治療有效，后期耐藥的一部分患者，其與另一個免疫檢查點TIM3上調相關，癌癥患者在使用抗TIM3抗體治療可更多獲益[25-26]。最近在抗PD-1抗體治療響應者與非響應者間進行比較研究發現，經納武單抗治療有效的黑色素瘤患者活檢或者手術組織中，PD-L2，GZMA和HLA-A表達水平升高，因此癌組織除PD-L1外，在治療后可能出現新的潛在生物標志物，可用于預測CPI治療的臨床反應[27-29]。激活免疫系統的同時也存在臨床風險，免疫CPI治療對腫瘤免疫系統的干預引起3/4級免疫相關不良事件[30-31]。不同CPI抗體治療免疫相關不良事件的發生比例不同，伊匹單抗占15%～25%，帕博利珠單抗約13%，而納武單抗占14%。在臨床治療過程中綜合考慮與免疫CPI相關的療效預測、預后或免疫相關不良事件風險的生物標志物，可能有助于確定治療的最佳獲益人群。Gros等[32]研究顯示，4例黑色素瘤患者中3例血液可分離能特異性識別腫瘤突變的T細胞。這些能夠特異性識別腫瘤突變的T細胞可以作為癌癥免疫療法或新免疫療法的液體活檢材料，通過其了解腫瘤新抗原的信息。目前，免疫療法可用于不同類型實體腫瘤的治療[33]，如肺癌。

3 針對肺癌新抗原的T細胞受體改造T細胞過繼療法

癌癥免疫循環是人體對抗腫瘤的重要機能，免疫療法可加強機體對腫瘤細胞的免疫攻擊：一種是CPI，另一種是TCR改造T細胞過繼治療[34]。Rizvi等[35]研究表明，對抗PD-1治療的反應與吸煙特征和腫瘤中的新抗原相關。此外，腫瘤消退與特異性新抗原CD8+T細胞的應答相關[36]，這表明基于腫瘤基因組特征選擇和定制免疫療法成為可能。研究人員還可根據這些數據識別同源和異質早期NSCLC患者中與克隆性新抗原反應的腫瘤浸潤性CD8+T細胞。腫瘤過繼T細胞療法是基于目前的發現以幾種方式進一步發展而來，基本過程為將從外周血中分離和擴增的CD8+PD-1+T細胞亞群重新注入腫瘤患者體內。PD-1+T細胞中的新抗原特異性T細胞可以通過高通量篩選平臺來鑒定，如二代測序，液相色譜-質譜聯用技術等。Khodadoust等[37]針對癌癥組織相容性復合體配體-表位，通過液相色譜-質譜聯用技術進行蛋白質組學分析的研究，而不是簡單地對DNA進行全外顯子組測序來鑒定腫瘤相關的非同義體細胞突變。分析這些數據，將篩選出的T細胞或其TCR用于免疫療法的應用。此外，還可將液相色譜-質譜聯用技術和測序相結合鑒定新的腫瘤抗原。新抗原是完全個性化的抗原，其包括致癌基因特異性抗原如KRAS，每個患者情況存在差異，對腫瘤組織或循環腫瘤細胞的深度測序可確定潛在的新抗原和TCR特異的PD-1+T細胞亞群內最主要TCR克隆的序列[38]。循環腫瘤細胞是常用的液態活檢材料，可以通過一系列方法從血液中富集，如基于上皮細胞黏附分子表達的微流體分離[39]。這將是從基于二代測序技術的循環腫瘤細胞獲得新抗原的另一種好方法，因其可提供鑒別原發性或轉移性腫瘤部位的更多信息。

4 結語

免疫療法如抗CTLA4/PD-1單抗治療，正在改善晚期NSCLC患者的預后[40]。由于難以獲得組織樣品，腫瘤的異質性和缺乏用于免疫組織化學染色的金標準抗體，導致免疫療法的生物標志物應用具有很大的挑戰性。液態活檢中有多種潛在的免疫治療生物標志物，但目前尚未確定哪些標志物比較可靠。盡管新抗原是免疫治療的良好指標或靶點，但所選亞組中腫瘤特異性T細胞的低頻率可能會限制此類T細胞產物的治療效果，針對肺癌新抗原的TCR改造T細胞過繼療法成為一種新的選擇。闡明組織相容性復合體Ⅰ類和Ⅱ類限制性新抗原的發展過程可有助于理解腫瘤發展變化期間的免疫監視，更深入地闡明體內免疫療法的作用機制，進一步發現新的其他生物標志物。