腦膠質瘤免疫檢查點抑制劑及其臨床研究進展

丁驍杰 陳弟 唐超 姚瑜

腦膠質瘤是臨床最為常見的原發性顱內惡性腫瘤，具有生存期短、復發率高、病殘率高和病死率高等特點［1］。目前膠質瘤的治療方法主要是通過手術最大程度安全切除，術后輔助放射治療聯合同步化療或單純輔以化療，但絕大多數患者仍不可避免復發，其中以膠質母細胞瘤患者預后最差，為5年生存率最低的腫瘤之一，中位生存期僅14.7個月［2］。多項研究顯示，膠質瘤發病率呈逐漸升高趨勢，因此更有效的抗腫瘤治療方法是臨床醫師和科研工作者致力追求的目標［3?4］。近年來，關于免疫檢查點及其抑制劑的研究日益增多，為惡性腫瘤的治療提供一條新的思路［5］。免疫檢查點對自身反應性T淋巴細胞（以下簡稱T細胞）的抑制是生理狀態下機體對自身免疫的防御措施，而在病理狀態下，免疫檢查點則通過類似方式保護腫瘤細胞免于機體的免疫反應。不同于傳統化療藥物的細胞毒性作用和傳統靶向治療，免疫檢查點靶向治療旨在調節檢查點分子，改變其功能，從而誘導腫瘤細胞死亡［6］。本文擬對主要免疫檢查點分子及其抑制劑的研究進展以及在膠質瘤領域的應用進行回顧（圖1），并簡要介紹部分免疫檢查點抑制劑相關臨床試驗。

一、主要免疫檢查點分子

圖1 免疫檢查點分子在腫瘤微環境中的作用機制Figure 1 Schema of the interactions within immune checkpoint molecules and tumor microenvironment.

1.細胞程序性死亡蛋白1/細胞程序性死亡蛋白配體1 細胞程序性死亡蛋白1（PD1）是一種通過淋巴細胞和單核細胞激活而表達但與細胞凋亡無關的蛋白質，由Honjo教授團隊于1992年發現，因其通常表達于死亡的胸腺細胞故而得名［7］。其后，Freeman 等［8］和 Latchman 等［9］相繼發現編碼細胞程序性死亡蛋白配體（PDL）的基因，屬于B7家族，這些配體絕大多數是PDL1，小部分是PDL2。T細胞表面的PD1及其抗原呈遞細胞（APC）和腫瘤細胞表面的PDL1，是目前研究最透徹的免疫檢查點分子。PDL1/2與PD1結合可下調由T細胞受體（TCR）介導的信號轉導通路，抑制早期T細胞激活，阻止其細胞毒性作用，并阻礙炎性因子的生成，導致T細胞在功能上無應答。PDL1表達于腫瘤細胞，既可由某些內源性機制所致，如同源性磷酸酶?張力蛋白（PTEN）缺失激活磷脂酰肌醇3?激酶（PI3K）信號轉導通路，也可由外源性機制引起，如周圍激活T細胞分泌的干擾素?γ（IFN?γ）［10?11］。腫瘤細胞表面的 PDL1 可使腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）不再具有免疫功能，而PD1/PDL1信號轉導通路則使腫瘤細胞對T細胞介導的細胞凋亡不再敏感，提示PDL1是腫瘤細胞中普遍存在的抗凋亡分子［12］，故靶向PD1/PDL1的抗體可增強腫瘤浸潤淋巴細胞的細胞毒性作用［13?15］。目 前，有 2種抗 PD1抗 體（Nivolumab、Pembrolizumab）和 3種抗 PDL1抗體（Atezolizumab、Avelumab、Durvalumab）應用于臨床。轉移性黑色素瘤患者的腫瘤浸潤淋巴細胞常高表達PD1，尤其是腫瘤反應性 T 細胞［16?17］，故在此類患者中 PD1 可以作為生物學標志物標記腫瘤反應性T細胞［18］。在膠質瘤研究領域，PDL1主要表達于膠質瘤細胞和小膠質細胞、PD1表達于腫瘤浸潤淋巴細胞，PDL1表達變化與膠質瘤病理級別有關，研究顯示，膠質母細胞瘤中的IDH野生型患者PDL1表達水平明顯高于IDH突變型患者［19］，而且PDL1表達變化與膠質瘤患者預后呈負相關［20］，更多的功能學研究尚待深入探討。對其他腫瘤患者的研究，PDL1表達變化與預后間的關系尚不能確定，有待進一步研究［21?23］。

2.細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4 細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（CTLA?4）是首個被發現的免疫球蛋白超家族成員，也是首個應用于靶向治療的免疫調節分子，表達于T細胞［激活T細胞或調節性T細胞（Treg）］，主要表達于激活T細胞［24］，與抗原呈遞細胞表面的CTLA?4配體CD80和CD86結合，抑制T細胞的共刺激信號轉導通路［25］。膠質母細胞瘤患者外周血CD4+和CD8+T細胞表面的CTLA?4表達變化與預后呈負相關［26］。與CD28類似，CTLA?4與B細胞和抗原呈遞細胞表面相同的蛋白配體結合，但不引起T細胞的激活，而是參與T細胞介導的抑制性抗體生成，具有抗移植物免疫的功能［27?28］。PD1和CTLA?4均為免疫檢查點分子，參與機體預防自身免疫反應的過程，但各自的作用機制和作用部位有所不同。CTLA?4信號轉導通路發生于T細胞激活的早期，且主要分布于淋巴結T細胞區；PD1信號轉導通路則發生于效應器官，如慢性炎癥區域和腫瘤；臨床前研究業已證實，二者對B16黑色素瘤動物模型的治療具有協同效應，二者聯合治療可使腫瘤浸潤淋巴細胞數目增加，導致效應性T細胞（Teff）與Treg細胞比例發生變化，進而增強Teff細胞之功能［29］。2013 年，Wolchok 等［30］首次報告 Ipilimumab聯合Nivolumab治療惡性黑色素瘤的Ⅰ期臨床試驗結果，客觀緩解率（ORR）為40.33%（21/52），且大部分緩解發生于聯合治療早期；然而，治療相關不良反應發生率也較高，其中黑色素瘤Ⅲ級和Ⅳ級患者的不良反應發生率為52.83%（28/53），主要包括血清脂肪酶（13.21%，7/53）、天冬氨酸轉氨酶（13.21%，7/53）和丙氨酸轉氨酶（11.32%，6/53）水平升高。

3.B7?H4 近年來，關于B7家族免疫檢查點的研究日益增多，除 PDL1（B7?H1）外，其他主要研究還包括 B7?H3、B7?H4、B7?H5（VISTA）等。B7?H4 在正常組織中幾乎不表達，而在多種惡性腫瘤如膠質瘤、腎癌、前列腺癌、乳腺癌中呈高表達［31?34］，可抑制T細胞增殖、細胞因子分泌和激活T細胞的細胞毒性作用［35?36］。我們課題組通過對 B7?H4 的長期研究發現，膠質瘤干細胞（GSCs）樣細胞可以通過白細胞介素?6（IL?6）/Janus激酶（JAK）和信號傳導與轉錄激活因子3（STAT3）信號轉導通路，誘導膠質瘤相關小膠質細胞表達B7?H4，而表達B7?H4的巨噬細胞和小膠質細胞是通過抑制T細胞功能和降低自身吞噬能力，形成免疫抑制的腫瘤微環境（TME）［37］。Jeon等［38］的研究顯示，阻斷B7?H4可阻止結腸和直腸腫瘤的生長，減少肺轉移，并可增加CD8+T細胞的浸潤。我們課題組的前期研究顯示，低表達B7?H4的膠質母細胞瘤患者更容易從免疫治療中獲益，提示B7?H4對膠質瘤患者的預后具有預測作用［37］。目前僅有一種抗B7?H4抗體藥物FPA150獲得美國食品與藥品管理局（FDA）批準用于乳腺癌等腫瘤的臨床試驗（試驗編號：NCT03514121），尚無該藥用于膠質瘤的臨床試驗。

4.吲哚胺?2，3?雙加氧酶 吲哚胺?2，3?雙加氧酶（IDO）是一種色氨酸分解代謝酶，主要表達于多種腫瘤細胞和樹突狀細胞（DC），雖非典型的免疫檢查點分子，但具有抑制T細胞激活和抑制自然殺傷（NK）細胞功能的特點［39］。IDO通過犬尿氨酸（Kyn）信號轉導通路參與色氨酸的降解［40?42］，可在不同腫瘤中介導多種抑制性信號轉導通路并抑制抗腫瘤免疫反應［39］。腫瘤細胞表面的IDO可將色氨酸分解為大量代謝產物，包括犬尿氨酸、3?羥基犬尿氨酸（3?HK）和3?羥基氨基苯甲酸（3?HAA），而T細胞發揮功能需色氨酸的參與，因此，由IDO介導的色氨酸降解機制可間接抑制T細胞激活；色氨酸的代謝產物也可誘導T細胞凋亡［43］；此外，犬尿氨酸與轉化生長因子?β（TGF?β）聯合作用，可誘導T細胞表達FoxP3 蛋白，從而導致 Treg 細胞生成［44?46］；同時，腫瘤細胞表面的IDO也具有誘導Treg細胞在腫瘤微環境中浸潤的作用。研究結果顯示，IDO尚在抑制膠質瘤患者T細胞功能和Treg細胞聚集中扮演重要角色［47?48］。在生理狀態下，腦實質不表達 IDO［49］，而大多數膠質母細胞瘤和低級別膠質瘤患者均表達IDO［47，50］，IDO 表達變化與膠質母細胞瘤患者預后呈負相關［47］。動物模型觀察顯示，靶向IDO藥物治療膠質瘤有效［51］。

5.T細胞免疫球蛋白和黏蛋白分子?3 T細胞免疫球蛋白和黏蛋白分子?3（TIM?3）既表達于CD4+和CD8+T細胞，也表達于巨噬細胞和單核細胞，通過與其配體半乳凝素?9（Gal?9）結合，耗竭T細胞，從而參與腫瘤的免疫抑制和免疫逃逸［52］；此外，TIM?3還存在其他配體，如磷脂酰絲氨酸（PS）［53］和高遷移率族蛋白 1（HMGB1）［54］。TIM?3 在包括膠質母細胞瘤在內的多種惡性腫瘤細胞中均呈高表達，抗TIM?3抗體可以降低Treg細胞比例，并增強CD8+T細胞分泌干擾素的能力。臨床研究顯示，過表達TIM?3的膠質母細胞瘤患者，腫瘤惡性程度更高、生活質量更低（KPS 評分）、預后更差［55?56］。

6.淋巴細胞活化基因?3 淋巴細胞活化基因?3（LAG?3）主要表達于CD4+T細胞、CD8+T細胞、自然殺傷T細胞（NKT）、NK細胞、樹突狀細胞和Treg細胞［57?58］，但在樹突狀細胞和 Treg細胞中呈持續表達，而在其他細胞中經激活后方表達［59?60］。與 CD4 類似，LAG?3具有4個細胞外免疫球蛋白超家族樣結構域，與主要組織相容性復合物Ⅱ（MHCⅡ）結合，傳遞抑制信號，但具體信號轉導機制尚不十分清楚。LAG?3細胞內部分由多個結構域組成，其中KIEELE結構域與下調T細胞功能有關［61］。腫瘤微環境的持續抗原刺激可導致LAG?3表達，并與CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞的耗竭有關［62］。小鼠腫瘤模型研究顯示，LAG?3和PD1共表達于腫瘤組織T細胞，可通過雙重阻斷機制限制腫瘤細胞的生長，這一抑制作用明顯優于單一阻斷機制［63?64］。除MHCⅡ外，Gal?3也是LAG?3的配體，參與CD8+T細胞的抑制過程［65］。目前關于LAG?3的研究尚處于動物實驗階段，僅有少量臨床研究正在進行中，如Relatimab聯合Nivolumab治療多種實體腫瘤（試驗編號：NCT01968109），已在黑色素瘤患者中顯示出較好的治療效果［66］。

7.殺傷免疫球蛋白樣受體 殺傷免疫球蛋白樣受體（KIR）是減弱NK細胞毒性且抑制其分泌細胞因子的抑制性受體［67］，表達于T細胞和抗原呈遞細胞。KIR可表達于各種腫瘤細胞，并且提示預后不良［68?69］，其中，CD94/NKG2A 表達于大多數星形細胞瘤T細胞［70］，T細胞KIR的激活可以抑制其細胞毒性作用。目前多種抗KIR抗體正處于臨床試驗階段（ 試 驗 編 號 ：NCT02331875，NCT01714739，NCT01750580），主要通過同步抗KIR抗體的固有免疫和抗PD1或CTLA?4等抗體的獲得性免疫以綜合評價其抗腫瘤效應。

二、免疫檢查點抑制劑臨床研究進展

在生理狀態下，免疫檢查點分子作為一種免疫調節機制具有抑制細胞毒性T細胞功能的作用；在腫瘤微環境中，變異的免疫檢查點信號轉導通路則是一種重要的免疫逃逸機制。目前，針對免疫檢查點的單克隆抗體已獲得較好的臨床前期結果，如PD1、CTLA?4；關于免疫檢查點抑制劑治療膠質母細胞瘤的臨床試驗正在進行。免疫檢查點抑制劑臨床試驗主要分為以下幾類：免疫檢查點抑制劑單藥治療、聯合用藥，以及免疫檢查點抑制劑聯合化療、立體定向放射外科（SRS）治療、靶向其他免疫靶點。

膠質瘤免疫檢查點抑制劑的臨床試驗尚處于早期階段，大多數試驗尚在招募或進行中（表1），僅少量試驗公布初步結果。Schalper等［71］對30例膠質母細胞瘤患者（3例原發、27例復發）術前和術后均施以Nivolumab治療（試驗編號：NCT02550249），對這些患者腫瘤微環境的觀察結果顯示，輔助Nivolumab治療可使趨化因子轉錄增強、免疫細胞浸潤增多、腫瘤微環境中T細胞受體克隆多樣性增加。然而，該項試驗在27例復發膠質母細胞瘤患者中未獲得顯著的生存獲益，但3例原發患者中2例生存期達33和28個月，隨訪至今仍生存［71］。

在常春藤基金會早期臨床試驗聯盟開展的一項多中心隨機對照臨床試驗中，觀察免疫治療對復發膠質母細胞瘤患者的療效，所納入的35例患者被隨機分為兩組，一組手術切除+術前和術后Pembrolizumab輔助治療，另一組手術切除+術后Pembrolizumab輔助治療。結果顯示，手術前后均接受Pembrolizumab免疫治療者總生存期（OS）明顯優于僅術后接受Pembrolizumab免疫治療者［72］。

CheckMate?143試驗（試驗編號：NCT02017717）Ⅰ期階段共納入40例復發膠質母細胞瘤患者，隨機分為Nivolumab組和Nivolumab+Ipilimumab組，結果顯示，Nivolumab組患者耐受性良好，而Nivolumab+Ipilimumab組因Ipilimumab劑量過大而影響患者的耐受性［73］。隨后的 CheckMate?143Ⅲ期試驗顯示，Nivolumab并未較貝伐單抗顯示出更顯著的生存獲益（中位總生存期9.8個月對10個月）［74］，推測該項試驗的失敗原因可能與所納入的膠質瘤病列PDL1表達水平過低有關［75］。晚近開展的兩項針對原發膠質母細胞瘤患者的臨床試驗分別為CheckMate?498（ 試 驗 編 號 ：NCT02617589）和CheckMate?548（試驗編號：NCT02667587）。與放射治療聯合替莫唑胺化療相比，CheckMate?498試驗所納入的MGMT非甲基化膠質母細胞瘤患者經放射治療聯合Nivolumab免疫治療后，并未獲得更長的總生存期［76］；而與術后同步放化療繼而輔助化療相比，CheckMate?548試驗中的MGMT甲基化膠質母細胞瘤患者在Nivolumab輔助治療后無進展生存期（PFS）并未明顯延長，總生存期未到達觀察終點［77］。

Lukas等［78］進行的抗 PDL1抗體 Atezolizumab 臨床試驗（試驗編號：NCT01375842）共納入16例復發膠質母細胞瘤患者，結果顯示，Atezolizumab安全性和耐受性均較好；進一步研究顯示，外周CD4+T細胞增多和IDH基因突變等可能提示更好的療效。

三、免疫檢查點抑制劑治療過程中的難點

術后同步放化療繼而輔助化療可以顯著減少外周CD4+T細胞數目，且與總生存期縮短有關［79］，從而減少腫瘤Teff細胞，導致免疫治療的失敗。針對膠質瘤小鼠模型的研究顯示，抗PD1抗體聯合全身替莫唑胺或卡莫司汀（BCNU）化療組總生存期并未優于單純替莫唑胺或卡莫司汀化療組［80］。值得注意的是，局部應用化療藥物聯合抗PD1抗體可以有效避免全身免疫抑制。提示在聯合免疫治療的情況下，局部化療可能優于全身化療。放射治療同樣可以引起全身淋巴細胞減少，因此，低分割放射治療和立體定向放射治療（SRT）是潛在的可以聯合免疫治療的手段［81］。晚近研究顯示，低照射劑量的放射治療或立體定向放射治療可以導致免疫系統的應答和激活，改善腫瘤微環境，為放射治療聯合免疫治療建立了基礎并值得進一步探索［82?83］。此外，血?腦屏障也是造成膠質瘤免疫治療效果欠佳的原因之一，改變給藥方式（如對流增強給藥）或新型治療方式［如腫瘤治療電場（TTF）］均為潛在方法，這些方法是否對免疫系統有影響，能否將“冷腫瘤”轉變為“熱腫瘤”，能否改善免疫檢查點抑制劑的療效，尚待進一步研究。

表1 近年開展的免疫檢查點抑制劑相關臨床試驗*Table 1. Currently ongoing clinical trials concerning immune checkpoint inhibitors*

續表1

免疫治療后的影像學改變可能有別于傳統的實體瘤療效評價標準（RECIST）和神經腫瘤反應評價（RANO）標準。研究顯示，某些進展性惡性黑色素瘤患者接受Ipilimumab治療后腫瘤負荷短暫性增加（原發腫瘤灶體積增加或新發腫瘤灶）后再病情緩解［84］。為了避免將此類改變評價為“腫瘤進展”，神經腫瘤免疫治療反應評價（iRANO）標準在RANO標準基礎上增加了對“腫瘤進展”的進一步鑒別，以資與“治療反應”相鑒別。如果影像學提示腫瘤進展而臨床癥狀6個月內無惡化，則建議繼續免疫治療，3個月后復查MRI，若仍提示腫瘤進展，則3個月前的評價即定義為“腫瘤進展”；如果提示疾病穩定或疾病緩解，則建議繼續免疫治療。

綜上所述，免疫檢查點抑制劑的問世改善了許多既往預后不良的實體腫瘤患者，如惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌等，但在膠質母細胞瘤治療方面尚未顯示出顯著療效。本文對免疫檢查點分子及其抑制劑相關研究進展進行回顧，相信現有的臨床前研究和臨床試驗能夠積累大量的免疫治療經驗，為后續的治療研究提供借鑒和參考。

利益沖突無