PD-1/PD-L1免疫抑制劑在肺癌臨床治療和病理檢測中的研究進展

黃育剛，王 莉，湯顯斌

肺癌是全球發病率、病死率最高的惡性腫瘤。隨著對肺癌治療研究的深入，繼靶向治療之后免疫治療成為近些年的研究熱點。以PD-1/PD-L1抑制劑為代表的免疫治療，不僅在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的治療上有突出的表現，在小細胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)的治療上也有突破性進展。研究表明，可能預測PD-1/PD-L1抑制劑療效的相關病理檢測指標包括：微衛星不穩定或錯配修復蛋白表達缺失(microsatellite instability-high or different mismatch repair, MSI-H/dMMR)、腫瘤細胞中PD-L1表達、腫瘤突變負荷(tumor mutational burden, TMB)及腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocyte, TIL)。該文就近些年來對PD-1/PD-L1免疫治療在肺癌的治療和病理檢測中的研究進展綜述如下。

1 PD-1/PD-L1免疫抑制劑在肺癌臨床治療中的興起

目前，在全球范圍內，肺癌的發病率和病死率居高不下。在中國，肺癌占據癌癥相關死亡的首位[1-2]。按照病理分類，肺癌大致分為NSCLC和SCLC。其中，NSCLC占肺癌總病例數的85%，SCLC占肺癌總病例數的15%。NSCLC患者的預后較差，5年總生存率僅15%～20%；SCLC更容易發生浸潤和轉移，預后更差[3]。

我國現階段治療晚期NSCLC的方法主要是通過化療或靶向治療直接抑制腫瘤細胞的生長。基于鉑類的化療僅20%～35%的應答率，總生存期的中位數為10～12個月，使用表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor, EGFR-TKI)的靶向治療能顯著延長患者生存期[4]。而SCLC則只能通過化療來延長患者的總生存期。但是，最終肺癌的復發或進展是無法避免的。因此，迫切需要尋找新的治療策略。

免疫治療是近幾年興起的治療方法，包括腫瘤疫苗、單克隆抗體、腫瘤過繼免疫治療及免疫增強劑等[5]。在肺癌的免疫治療中研究最多的是PD-1/PD-L1單克隆抗體。PD-1分子是從凋亡的小鼠T細胞雜交瘤2B4.11中利用削減雜交法首次獲得的，由于與細胞凋亡相關而被命名為Programmed death-1，即PD-1。PD-1是一種重要的免疫抑制分子，表達在活化的T/B細胞、巨噬細胞、自然殺傷性細胞、樹突狀細胞上等。PD-1有兩個配體PD-L1與PD-L2，兩者均是I型跨膜蛋白。在健康機體中，PD-L1高表達于胎盤組織、扁桃體，低表達于脾臟、淋巴結、胸腺(皮質)；PD-L1高表達于部分癌組織(胃癌、肺癌、乳腺癌、結直腸癌、食管癌、白血病、霍奇金淋巴瘤等)。而PD-L2僅表達于活化的巨噬細胞、樹突狀細胞及一些腫瘤細胞上。由于PD-L2表達部位的局限性，研究較少。

PD-1/PD-L1作為靶點的免疫治療在近年的研究中備受矚目。研究表明，PD-1與其配體PD-L1的結合會下調T細胞的活性，阻斷體內免疫系統對腫瘤細胞的攻擊。當阻斷PD-1與PD-L1結合時，負調控信號被阻斷，T細胞恢復活性，可殺死腫瘤細胞。因此，臨床上使用PD-1/PD-L1抑制劑阻斷PD-1/PD-L1信號通路，有效抑制腫瘤生長，消滅腫瘤細胞[6]。

2 PD-1/PD-L1免疫抑制劑在肺癌臨床治療中的研究進展

2015年2月，美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批準默沙東的Pembrolizumab用于二線治療鉑類藥物化療后疾病進展的PD-L1陽性的轉移性NSCLC，拉開了PD-1/PD-L1免疫抑制對肺癌進行臨床治療的序幕。

早期在細胞實驗研究中發現，轉染PD-L1基因的小鼠肥大細胞瘤細胞系P815在體外可抵抗特異性細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)的裂解，將PD-L1接種在小鼠體內后，具有更強的致瘤性和侵襲性[7]。在動物實驗研究中發現，敲除PD-1基因的小鼠接種腫瘤后，基本不能形成腫瘤[8]。基于上述研究支持，學者們針對PD-L1/PD-1表達在臨床試驗中展開了研究。

目前，針對PD-1/PD-L1的靶點抑制劑主要有5種：Nivolumb(商品名Opdivo，簡稱O藥)、Durvalumab(商品名Imfinzi，簡稱I藥)、Atezolizumab(商品名Tecentriq，簡稱T藥)、Pembrolizumab(商品名Keytruda，簡稱K藥)、Avelumb(商品名Bavencio，簡稱B藥)，已在黑色素瘤、腎癌、肺癌等惡性腫瘤的臨床治療中取得了良好效果[9]。現對已批準應用于臨床的4種PD-1/PD-L1靶點抑制劑的臨床研究進展及美國FDA批準的適應癥總結如下(表1)。而關于B藥，在2018年12月NSCLC的Ⅱ期臨床試驗宣告失敗。目前B藥對于肺癌進一步的臨床研究尚在進行中。

3 PD-1/PD-L1免疫抑制劑在肺癌臨床治療中需要進行的病理檢測

目前研究顯示，PD-1/PD-L1免疫抑制劑療效預測的病理檢測需要考慮4個方面的指標：MSI-H/dMMR、腫瘤細胞PD-L1表達、TMB、TIL。

3.1 MSI-H/dMMR作為腫瘤細胞的分子標志物，MSI-H/dMMR對PD-1/PD-L1單抗的抗腫瘤效果有重要的預測作用[10]。2017年5月美國FDA批準凡具有MSI-H/dMMR變異的實體瘤患者，無關腫瘤原發部位及組織類型，都可以采用K藥進行治療。

研究顯示，MSI-H/dMMR在子宮內膜癌、腸腺癌、胃腺癌等腫瘤中的發生率較高，MSI-H在NSCLC中的發生率很低，占比小于1.5%[11]，在SCLC中的比例也小于1%[10]。由于MSI-H與dMMR在NSCLC和SCLC中所占比例很低，一般不作為主要檢測對象。但又因為MSI-H/dMMR檢測的費用相對不高，對懷疑有林奇綜合征相關的肺癌患者，可嘗試進行MSI-H/dMMR檢測，以確定是否可用K藥進行治療。

2019年5月發布的《結直腸癌及其他相關實體瘤微衛星不穩定性檢測中國專家共識》[12]推薦，實體瘤(如肺癌)MSI的檢測方法為多重熒光PCR毛細管電泳法，dMMR檢測方法為免疫組織化學(immunohistochemistry, IHC)法，這兩種檢測方法在林奇綜合征篩查中也有重要的應用。此外，共識還指出二代測序(next generation sequencing, NGS)檢測MSI的方法(表2)，雖然其平臺及算法尚不夠成熟，還未在病理檢測中普及，但該方法檢測是將來的重要發展方向，值得臨床工作者關注。

3.2 PD-1/PD-L1表達在當前免疫抑制劑的研究中，免疫抑制劑在NSCLC中的療效與腫瘤細胞PD-L1表達狀態密切相關[13]。在NSCLC中有35%～50%腫瘤細胞PD-L1陽性[14]。

雖然目前關于PD-1/PD-L1的臨床藥物已用于治療癌癥，但其檢測方法目前仍未指定統一的操作標準[15]。根據文獻報道的檢測腫瘤細胞PD-L1的方法主要是IHC，亦有報道使用RNA原位雜交技術 — RNAScope[16]。對于PD-L1的IHC檢測，每種藥物對應的檢測抗體、樣本檢測平臺有差異(表3)，但也有不少單位根據免疫組化經驗，自建平臺檢測。

目前PD-L1檢測主要還是基于腫瘤組織。另有文獻報道外泌體中的PD-L1蛋白也可以作為檢測對象[17]。PD-1/PD-L1單抗在抗癌中的大量使用是大勢所趨，目前PD-L1表達檢測仍存在一些問題，具體包括：檢測技術方面，如不同的檢測抗體、平臺以及不同的閾值等問題；生物學方面，如腫瘤內和腫瘤間的異質性；組織來源方面，如細胞學標本、存檔標本與新鮮標本、原發部位與轉移灶等，對PD-L1表達檢測方法的優化、統一、規范化工作仍然任重道遠。

表1 美國FDA批準的PD-1/PD-L1單抗適應癥的時間及相關信息匯總

表2 《結直腸癌及其他相關實體瘤微衛星不穩定性檢測中國專家共識》(2019版)推薦的MSI檢測方法匯總

表3 美國FDA批準的5種PD-1/PD-L1抑制劑對應的免疫組化檢測用抗體及檢測平臺

3.3 TMBTMB是指在一個特定的腫瘤組織中相對的基因突變數量，即一份腫瘤樣本中，所評估基因的外顯子編碼區每兆堿基序列中發生突變的總數。計算公式：TMB(突變數/每兆堿基，mut/Mb)=總突變數量(包括同義、非同義點突變、置換、插入及缺失突變)/目標區域編碼區大小。既往，在肺癌、結直腸癌、黑色素瘤、血液腫瘤等多個腫瘤類型中的臨床研究表明，TMB與現有PD-1/PD-L1抑制劑的療效均有很好的相關性。腫瘤突變負荷高，則從免疫治療中獲益的概率較大[18]。

臨床試驗CheckMate-227研究結果表明：在TMB≥10 mut/Mb的晚期NSCLC中，與鉑類雙聯化療相比，O藥加低劑量Ipilimumab單抗治療明顯延長了患者的1年無進展生存率(42.6%vs13.2%)；無進展生存期也顯著延長(7.2個月vs5.4個月)[19]。此研究結果在全球范圍內首次在III期臨床試驗中證實：無論PD-L1表達水平如何，只要NSCLC患者的TMB高，聯合免疫治療都能夠顯著提高他們的無進展生存期。這也是首個證實TMB可以作為免疫治療效果預測伴隨診斷方法的前瞻性臨床研究。與此同時，另一項并列開展中的CheckMate-568也表明，在接受O藥加Ipilimumab單抗治療的NSCLC中，無論PD-L1表達水平如何，TMB≥10 mut/Mb的患者中位無進展生存期幾乎是TMB<10 mut/Mb患者的3倍(7.1個月vs2.6個月)。基于上述研究成果，2019年TMB被收入美國NSCLC的NCCN指南中，成為NSCLC患者接受免疫治療的推薦檢測方法。

SCLC是一種高侵襲性神經內分泌腫瘤，90%以上的SCLC患者有吸煙史，發病危險性與吸煙時間及強度相關。近幾年來SCLC的治療因免疫抑制劑的出現而產生變革。IMpower133研究表明，SCLC的TMB較高，且SCLC中含有較多的效應T細胞，這些都提示免疫檢查點抑制劑可能會產生較好的療效[20]。

目前的研究證實，NGS檢測TMB的方法具有很高的準確度[11]。目前TMB檢測主要還是基于腫瘤組織。然而，已有研究表明在NSCLC中就有近30%的患者無法獲得組織樣本，可考慮使外周血檢測TMB，具有較好的準確性[21]。

TMB作為獨立于PD-L1水平之外的另一個免疫療效影響因素，其水平與免疫療效之間呈現出線性正相關性，同時其適用范圍不受病理類型限制，無論在NSCLC還是SCLC人群中都證實了其預測價值，未來在其他更多癌種中亦可能證明其臨床指導意義。相信我國在不久的將來，很可能會將TMB的檢測納入診療指南，為晚期肺癌的免疫治療提供更有效、更安全的用藥依據。

3.4 TILTIL是指那些離開血流進入到腫瘤中的白細胞。當存在大量的TIL時，表明機體啟動了對抗腫瘤的免疫反應。研究顯示，腫瘤中浸潤的淋巴細胞越多，免疫抑制劑的有效率越高[22]。

以PD-L1表達和淋巴細胞浸潤為例，兩者可能在腫瘤細胞呈現相反的情況，僅以PD-L1表達或TIL密度作為生物標志物，可能會產生錯誤的預測。腫瘤中存在淋巴細胞浸潤，這被認為是進行免疫療法的先決條件之一。此外，腫瘤微環境中還存在多種并發免疫抑制機制，包括CTLA-4、PD-L2、LAG3、IDO1和IL-10，隨著新的聯合治療策略的出現，這些都可能成為重要的識別靶點。

4 PD-1/PD-L1抑制劑的副作用及藥物反應

以上臨床研究顯示，不論一線免疫單藥治療還是免疫聯合治療，均能為患者帶來生存獲益。同時，PD-1/PD-L1抑制劑的副作用及藥物反應也引起了科學家的高度關注。相較于放、化療而言，PD-1/PD-L1免疫抑制劑的副反應發生幾率要小很多，安全性更好[23]。最為常見的不良反應如疲勞、咳嗽、惡心、皮疹、瘙癢、食欲減低、便秘、關節痛或腹瀉等癥狀，基本在患者耐受范圍內。目前的研究結果顯示，PD-1/PD-L1抑制劑的不良反應可累及多種器官，如皮膚、胃腸道、肝、內分泌，及其他少見炎癥反應，以皮膚毒性最常見。皮膚反應通常在用藥后2～3周開始出現，胃腸道反應通常在用藥后5周左右出現，肝臟和內分泌副反應通常用藥后6～7周出現(僅為一般出現時間，存在個體差異)[24]。其罕見毒副作用包括心肌炎、腦炎、毒性表皮壞死松解樣反應等[25]。故PD-1/PD-L1抑制劑的合理、有效用藥是現在臨床治療上面臨的重要問題。

5 結語

對于肺癌而言，僅少部分患者存在驅動基因突變可接受靶向用藥，且后期依舊容易出現耐藥；另外大部分患者的主要治療方案仍為化療，無法從靶向治療中獲益，而免疫治療將為患者提供更多的可能。目前，已上市的4種PD-1/PD-L1抑制劑O藥、I藥、T藥、K藥均獲批用于NSCLC和SCLC的治療，且有多種病理檢測指標(如腫瘤細胞PD-L1表達、TMB、TIL等)來預測PD-1/PD-L1抑制劑的療效。隨著理論研究和轉化醫學研究的深入發展，將會有更多的檢測標志物及免疫藥物來匹配肺癌的精準治療，PD-1/PD-L1免疫抑制劑會在肺癌的精準治療、個性化用藥方面發揮更出色的表現。當然，對于PD-1/PD-L1免疫治療的研究也存在許多需要解決的問題，如免疫治療用藥的起始時間、聯合用藥的方式、優先人群的確定和抗體耐藥性的克服，及其與EGFR/ALK/ROS1/KRAS等驅動基因突變的相關性等[26]，都有待進一步的研究來證實。