程序性死亡受體1及其配體在腫瘤微環境中的作用及其抑制劑在晚期胃癌治療中的研究進展

李昊，穆林松，呂亮宏，呂忠船#

1濱州醫學院臨床醫學院，山東 煙臺 264003

2煙臺毓璜頂醫院普外兒外科，山東 煙臺 264000

3濰坊醫學院臨床醫學院，山東 濰坊 261053

胃癌是亞洲常見的惡性腫瘤，特別是在中國[1-2]。盡管胃癌的診斷和治療方面取得了重大進展，但胃癌患者的總生存率仍較低[2]。目前，手術治療是可切除胃癌的最佳治療方法，但復發率高，而對于晚期及不適合行手術切除的胃癌，化療和靶向治療是其主要治療方法，但治療效果不佳[3-4]。目前，免疫治療在包括胃癌在內的各種腫瘤中具有很大的治療前景[5]。程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）/程序性死亡受體配 體 1（programmed celldeath 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）是預測腫瘤患者生存情況的重要生物標志物。已在多種惡性腫瘤中對PD-L1抑制劑的臨床療效進行了研究，包括非小細胞肺癌、黑色素瘤和膀胱癌[6-8]。迄今為止，PD-1/PD-L1抑制劑已被批準用于治療9種以上的惡性腫瘤[9]。研究發現，PD-L1與腫瘤微環境相互作用能夠促進胃癌發生免疫逃逸[10]。腫瘤相關成纖維細胞（tumor-associated fibroblast，TAF）是微環境間質中最主要的細胞，參與細胞外基質的構建及腫瘤的克隆性增殖[11-12]。TAF通過分泌生長因子和趨化因子影響腫瘤生長[13-14]。因此，研究PD-1/PD-L1信號通路和TAF在腫瘤免疫逃逸中的作用機制，為腫瘤的免疫治療提供可靠依據，具有重要的臨床意義。

1 概述

1.1 PD-1/PD-L1信號通路在腫瘤中的作用機制

PD-1的表達是T細胞發揮免疫功能的信號[15]，PD-1在活化的樹突狀細胞（dendritic cell，DC）中表達，并在抑制炎性細胞因子的產生中發揮作用[16]。在一個肝細胞癌老鼠實驗模型中，與PD-1野生型的DC相比，PD-1缺陷型的DC能激活CD8+T細胞并分泌白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）和干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ），并能抑制腫瘤的生長[17]。此外，PD-1和T細胞免疫球蛋白黏液素3（T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing 3，TIM-3）介導的通路在調節CD8+T細胞功能方面具有重要作用[18-19]。有研究證實，在動脈粥樣硬化患者中，PD-1和TIM-3在CD8+T細胞上的共表達與抗動脈粥樣硬化細胞因子的增加及促動脈粥樣硬化細胞因子的減少有關[20]。

PD-1與PD-L1的相互作用可作為一個免疫檢查點來維持自身耐受[5]。PD-1與PD-L1的相互作用可調節自然殺傷（natural killer，NK）T細胞的功能，抑制乙型肝炎病毒復制[21]。T細胞表面的PD-1與腫瘤細胞表面的PD-L1結合可減弱抗腫瘤T細胞反應，使腫瘤發生免疫逃逸[22-23]。

PD-1/PD-L1免疫抑制信號通路在各種免疫系統疾病中發揮作用。關于PD-1/PD-L1信號通路參與腫瘤免疫逃逸的主要機制存在兩種假說：①異常激活腫瘤內在的信號轉導和轉錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）-磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也稱AKT）信號通路，導致PD-L1高表達，誘導細胞毒性T細胞活化[5]；②IFN-γ作為PD-L1表達的重要驅動因子，促進了腫瘤中PD-L1的表達[24]。

1.2 PD-1和PD-L1在胃癌中的表達

既往研究結果顯示，PD-1、PD-L1的表達與胃癌的不良預后有關。研究發現，術后，胃癌患者CD4+、CD8+T細胞上的淋巴細胞活化基因3（lymphocyte-activation gene 3，LAG-3）和PD-1的表達呈上調趨勢[25]。進一步研究發現，幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）與 EB 病毒（Epstein-Barr virus，EBV）感染者胃癌組織中PD-1/PD-L1mRNA的表達呈正相關，并且PD-1和PD-L1的共表達是一個不良的預后指標[26]。另一項研究中，多因素分析結果顯示，與胃癌患者不良預后相關的PD-1和PDL1在T細胞中的表達上調，是胃癌的獨立預后指標[27]。Oki等[28]發現，PD-1在人胃癌細胞中的表達與低生存率有關，PD-1的過表達與胃癌的侵襲性明顯相關；另外，人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）基因的敲除可直接下調胃癌細胞中PD-1蛋白的表達。潛伏膜蛋白2A（latent membrane protein 2A，LMP2A）在多數EBV相關的胃癌患者中表達[29-30]。有研究發現，PD-1在LMP2A特異性T細胞中的表達上調，將LMP2A作為一個靶向分子可使接受PD-1/PDL1免疫治療的EBV相關胃癌患者受益[31-32]。Wang等[33]發現，微小 RNA-152（microRNA-152，miRNA-152）能夠調節胃癌的免疫應答。在機制上，miRNA-152通過抑制PD-1通路恢復T細胞的功能。與上述關于PD-1和miRNA-152的發現一致，Xie等[34]研究發現，以B7-H1/PD-1mRNA為靶點的miRNA-152和miRNA-200b抑制了Hp感染胃癌患者中B7-H1的表達。由此可見，抑制PD-1通路可增加抗腫瘤T細胞的免疫反應，防止胃癌細胞發生免疫逃逸，從而抑制胃癌的發生與發展。

2 TAF 與腫瘤微環境的關系

2.1 FAP 在腫瘤微環境中的作用

TAF是腫瘤微環境中的重要細胞成分，與正常成纖維細胞不同，其具有特殊的理化性質，可抑制人體的免疫功能[35]。成纖維細胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP）-α是一種在成纖維細胞中表達的蛋白質，是腫瘤微環境的主要成分[36]，也是參與細胞外基質重塑的絲氨酸蛋白酶，在TAF中強表達，但在正常成人組織中未檢測到[37]。FAP表達于結直腸癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌等多種人類惡性腫瘤中[35]。Wen等[36]研究發現，高表達的FAP是胃癌患者生存率低的獨立預測因子，FAP表達陽性的TAF能夠促進胃癌細胞系在體外的存活、增殖和轉移，還能夠誘導胃癌細胞株的耐藥性，抑制T細胞在胃癌腫瘤微環境中的抗腫瘤作用。說明FAP是胃癌的潛在預后因子，是協同其他治療的靶點。吲哚胺-2，3-雙加氧酶（indolamine 2，3-dioxygenase，IDO）是腫瘤免疫耐受的關鍵介質，是必需氨基酸色氨酸代謝通路的第一限速酶，通過局部消耗色氨酸和產生毒性色氨酸分解代謝產物，誘導T淋巴細胞和NK細胞生長停滯、失活和凋亡，誘導免疫耐受。因此，抑制IDO的表達和活性被認為是一種潛在有效的治療策略[37]。考慮到腫瘤細胞和TAF在腫瘤微環境中的相互作用，TAF靶向治療策略對于腫瘤免疫治療也具有重要貢獻[38]。近年來，FAP由于在腫瘤新生血管形成、侵襲和轉移中具有多重作用而被作為腫瘤的治療靶點。在T細胞參與抗腫瘤免疫的背景下，一個針對FAP陽性表達的細胞的某種因子可能會提高對實體瘤和轉移癌的治療效果[37]。去除FAP的成纖維細胞不會引起腫瘤浸潤T細胞數量或亞型的變化，但會使Th1、NK細胞活化并分泌IFN-γ和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），進而增強抗腫瘤免疫反應[39]。因此，抑制FAP的表達可促進某些抗腫瘤因子的分泌，抑制腫瘤的血管生成、侵襲及轉移，明顯提高抗腫瘤效果，延長腫瘤患者的生存期。

2.2 PD-L1的表達與TAF的關系

PD-L1的表達與胃癌的預后有關，但不同研究所得出的結論并不相同。一項研究收集了478例胃癌患者的胃癌組織、70例與胃癌患者相匹配的鄰近組織及32例良性胃部病變患者的良性胃組織，結果發現，與鄰近組織（20.00%）、良性胃組織（31.25%）比較，PD-L1在胃癌組織中的表達率（40.37%）增加，且胃癌組織中PD-L1的表達與胃癌的遠處轉移情況有關，而與胃癌患者的預后無關[40]。但有研究發現，PD-L1的表達與胃癌的預后不良有關，胃癌細胞中PD-L1陽性表達者的總生存期（overall survival，OS）為14.2個月，短于PD-L1陰性表達者的18.6個月（P＜0.05）[41]。何海洋等[35]以與TAF非接觸式共培養的肺癌細胞作為實驗組，以單獨培養的肺癌細胞作為對照組，觀察肺癌細胞的生長情況和PD-L1的表達水平，結果發現，在其他培養條件相同的情況下，實驗組的肺癌細胞計數和PD-L1的表達水平均高于對照組（P＜0.05），提示TAF可促進肺癌細胞的生長和PD-L1的表達。一項關于胃癌細胞與TAF及胃癌細胞與正常成纖維細胞體外非接觸共培養的基礎實驗結果顯示，PD-L1 mRNA和蛋白的表達在胃癌細胞與TAF共培養組中明顯升高，PD-L1的表達與腫瘤內TAF的密度呈正相關（P＜0.05），提示TAF能通過促進PD-L1的表達進而促進胃癌細胞的生長[42]。據此推斷，TAF可能通過分泌某些種類的細胞因子對胃癌細胞中PD-L1的表達發揮重要作用，但具體機制需后續實驗進一步研究。因此，阻斷PD-L1有利于增強腫瘤免疫治療的效果。

3 免疫抑制劑在胃癌中的應用

近年來，免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）已徹底改變了晚期惡性腫瘤的治療方法。ATTRACTION-2（ONO-4538-12）是第一個隨機Ⅲ期臨床試驗，旨在調查納武單抗（Nivolumab）的療效和安全性。Nivolumab是一種以PD-1為靶點的免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）4型人源化單克隆抗體抑制劑，在日本已被批準用于不可切除或復發胃癌及胃食管交界癌的治療。此外，帕博利珠單抗（Pembrolizumab）是另一種靶向PD-1的IgG4型人源化單克隆抗體抑制劑；阿維單抗（Avelumab）是一種以PD-L1為靶點的IgG1型人源化單克隆抗體抑制劑。關于Avelumab的臨床試驗正在進行中[43]。目前，關于晚期胃癌免疫檢查點抑制劑的研究主要包括PD-1抑制劑Nivolumab、Pembrolizumab以及PD-L1抑制劑Avelumab等[44]。

3.1 Nivolumab

一項關于胃癌的Ⅰ/Ⅱ期臨床隊列研究（CheckMate-032試驗）顯示，單獨使用Nivolumab或與伊匹單抗（Ipilimumab）（CTLA-4抑制劑）聯合使用對化療難治性晚期胃癌、胃食管交界處癌有臨床益處[45-46]，該研究將入組的160例患者分為3個亞組，主要觀察終點是客觀緩解率（objective response rate，ORR）。亞組1患者單用Nivolumab 3 mg/kg，ORR 為 12%（95%CI：5%～23%），中位OS為 6.2個月（95%CI：3.4～12.4）。不同劑量的Nivolumab與Ipilimumab聯合治療的效果也被評估。亞組2患者給予Nivolumab 1 mg/kg加Ipilimumab 3 mg/kg。亞組3患者給予Nivolumab 3 mg/kg加Ipilimumab 1 mg/kg。亞組2和亞組3患者的ORR分別為24%（95%CI：13%～39%）和8%（95%CI：2%～19%），與單一治療環境中的ORR相似。中位OS分別為 6.9個月（95%CI：3.7～11.5）和4.8個月（95%CI：3.0～8.4）。在亞組1、亞組2、亞組3中，分別有17%、47%和27%的患者報告了3級或4級免疫相關不良事件（immune-related adverse event，IRAE）。觀察各組的治療效果，結果顯示，盡管Nivolumab與Ipilimumab聯合的治療效果并不優于Nivolumab單藥治療，但單一治療和聯合治療已被證實具有臨床療效及可控的安全性。在這些結果的基礎上，進行了第三階段試驗ATTRACTION-2，納入了接受過2個周期化療方案預處理的晚期胃癌或胃食管交界處癌患者。在這個隨機、雙盲、安慰劑對照的試驗中，493例亞洲患者被隨機分為Nivolumab治療組和安慰劑對照組，比例為2∶1，每2周靜脈注射3 mg/kg的Nivolumab或安慰劑，主要終點是OS，隨訪時間為2年。結果顯示，Nivolumab治療組和安慰劑對照組患者的中位OS分別為5.3和4.1個月（HR=0.63，95%CI：0.49～0.75），ORR分別為11%和0，兩組患者的中位OS和ORR比較，差異均有統計學意義（P＜0.01）。值得注意的是，隨著時間的推移，Nivolumab治療組和安慰劑對照組患者的OS曲線發生了明顯分離，并持續了1年以上[47]，表明Nivolumab有利于延長胃癌患者的OS。

免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）與IRAE的獨特炎性不良反應有關，這些不良反應主要累及皮膚、結腸、肺部、內分泌腺和肝臟等系統[48]。有研究發現，在接受Nivolumab治療的患者中，有10%的患者出現了3級或4級IRAE。其中，安慰劑組僅有4%的患者出現了3級或4級治療相關不良事件（P＞0.05），Nivolumab治療組中有超過5%的患者出現了瘙癢、腹瀉、皮疹和疲勞的不良反應。安全性概況與之前針對其他腫瘤類型的臨床試驗有相似之處[43]。未觀察到胃癌特異性不良事件。

3.2 Pembrolizumab

Pembrolizumab是另一種以PD-1為靶點的IgG4型人源化單克隆抗體抑制劑。在Ⅰ期臨床試驗KEYNOTE-012中，39例PD-L1表達陽性的胃癌患者及化療難治性轉移胃癌患者接受了Pembrolizumab治療，其中，有8例（22%）患者在復查時被認為有效[49]。Ⅲ期臨床試驗KEYNOTE-061比較了Pembrolizumab與紫杉醇單一治療對PD-L1陽性表達的非亞洲進展期胃癌患者的療效[50]。符合條件的患者被隨機（1∶1）接受每3周200 mg Pembrolizumab或標準劑量的紫杉醇治療，療程長達2年；主要終點為PD-L1陽性表達且綜合陽性分數（combined positive score，CPS）＞1的患者的OS和無進展生存期（progression-free survival，PFS）。共有592例患者入組，395例PD-L1陽性表達患者的CPS＞1，其中，196例患者接受Pembrolizumab治療，199例患者接受紫杉醇治療。接受Pembrolizumab、紫杉醇治療患者的中位OS分別為9.1、8.3個月（HR=0.82，95%CI：0.66～1.03，P=0.042）。接受Pembrolizumab、紫杉醇治療患者的中位PFS分別為 1.5、4.1 個月（HR=1.27，95%CI：1.03～1.57，P＞0.05）。294例接受Pembrolizumab治療的患者中，有42例患者出現3級或3級以上的IRAE；276例接受紫杉醇治療的患者中，有96例患者出現3級或3級以上的治療相關不良事件。因此，與作為二線治療的紫杉醇相比，Pembrolizumab并未明顯改善患者的OS情況。以上數據支持進一步的研究，以確定可能從Pembrolizumab治療中獲益的患者類型。

3.3 Avelumab

Avelumab是一種抗PD-L1的IgG1型單克隆抗體。有研究比較了Avelumab與紫杉醇或伊立替康化療對371例晚期胃癌或胃食管交界處癌患者的療效，結果顯示，與接受化療的患者比較，單獨應用Avelumab治療的胃癌或胃食管交界處癌患者的主要終點OS（4.6 個月vs5.0 個月，HR=1.1，95%CI：0.9～1.4，P=0.81）和次要終點PFS（1.4 個月vs2.7個月，HR=1.73，95%CI：1.4～2.2，P＞0.99）均未得到改善。Avelumab組中的17例和化療組的56例患者出現了3級或3級以上的不良事件，兩組比較，差異有統計學意義（P＜0.05）[51]。JAVELIN Gastric 100（NCT02625610）試驗比較了Avelumab和一線化療在奧沙利鉑聯合氟尿嘧啶化療12周后未進展的晚期胃癌或胃食管交界處癌患者中的維持治療效果，主要終點是OS和PFS，認為在一線化療誘導的腫瘤縮小后，Avelumab為患者獲得了持久的抗腫瘤反應，同時避免了其他化療及聯合治療引起的不良反應[52]。

4 小結與展望

免疫治療已逐漸成為一種針對晚期惡性腫瘤的新的治療方法。隨著對PD-1/PD-L1信號通路與腫瘤微環境通過相互作用抑制T細胞的功能進而導致胃癌發生免疫逃逸機制的發現以來，關于PD-1、PD-L1抑制劑在胃癌中療效及安全性的諸多臨床試驗相繼開展。目前，盡管關于PD-1、PD-L1抑制劑在晚期胃癌中的研究尚處于早期階段，但隨著相關研究的逐漸成熟，相信在不久的將來，PD-1、PD-L1抑制劑會在臨床中大規模使用，使進展期胃癌患者獲益。