PD-1/PD-L1相關免疫逃逸機制在頭頸部鱗狀細胞癌中的研究進展

季一鳴 孫樂剛 王岳 張凌楠 馬向瑞

【摘要】 腫瘤細胞利用免疫檢查點逃避免疫監視是腫瘤發生發展的重要步驟之一。程序性細胞死亡受體-1（programmed cell death protein 1， PD-1）/程序性細胞死亡配體-1（programmed cell death ligand 1， PD-L1）是參與腫瘤免疫逃逸過程重要的調節因子，與腫瘤的發生發展及預后密切相關。以PD-1/PD-L1為主要靶點的免疫療法近年來在臨床上取得了顯著療效。本文就PD-1/PD-L1參與腫瘤細胞免疫逃逸的機制及其在頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）免疫治療中的應用現狀及前景進行綜述。

【關鍵詞】 頭頸部鱗狀細胞癌 程序性細胞死亡受體-1 程序性細胞死亡配體-1 免疫逃逸 預后

[Abstract] Escape of immune surveillance using immune checkpoints by tumor cells is one of the important steps in tumorigenesis and development. Programmed cell death protein-1 （PD-1） and programmed cell death ligand-1 （PD-L1） are important regulators involved in tumor immune escape， and closely related to the occurrence， development and prognosis of tumors. Immunotherapy with PD-1 and PD-L1 as the main target has yielded significant therapeutic effects in recent years. This article reviews the PD-1 and PD-L1 mechanism involved in tumor cell immune escape and its current applications and prospects in immunotherapy of head and neck squamous cell carcinoma.

[Key words] Head and neck squamous cell carcinoma Programmed cell death protein 1 Programmed cell death ligand 1 Immune escape Prognosis

First-author’s address： Binzhou Medical University Hospital， Binzhou 256603， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.17.044

頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）在頭頸部惡性腫瘤中的占比達90%以上，其發病率位居所有癌癥種類的第六位，全球每年約有60萬新增病例，目前治療方法以個體化的綜合序列為主[1-3]。近年來，HNSCC治療中，以PD-1/PD-L1為主的免疫治療成為研究熱點，其可通過協助免疫系統發揮抗腫瘤功效，影響腫瘤的發生發展，以期達到治愈的目的，具有安全性較高、不良反應少等優勢。

1 PD-1/PD-L1概述

PD-1及其配體PD-L1屬于B7-CD28家族成員。從結構上來說，PD-1作為一種Ⅰ型跨膜單體糖蛋白，其分子量的大小為50～55 kD[4]。屬于Ig超家族（IgSF），共含288個氨基酸殘基，由三個區域構成，分別為類似免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）V樣的胞外區結構域、疏水性跨膜區以及胞內區。其胞內區有2個酪氨酸殘基，近N端為免疫受體酪氨酸抑制基序、近C端為免疫受體酪氨酸轉換基序（immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM）。PD-1以單體的形式存在于細胞表層，可由CD4-、CD8-的胸腺細胞，外周活化的CD4+、CD8+ T細胞、B細胞、單核細胞和一些樹突狀細胞等表達，在T細胞抑制和衰竭中起重要作用[4]。

PD-L1是一種跨膜蛋白，共含290個氨基酸殘基，由三個區域構成，分別為胞外區結構域、疏水性跨膜區及胞內區，其中胞外區各有一個IgC和IgV樣結構域[4]。PD-L1廣泛存在于成熟的CD4+、CD8+ T細胞、B細胞、NK細胞、樹突狀細胞等細胞表面，在腫瘤微環境（包括癌細胞和腫瘤侵襲性巨噬細胞）中也有該受體的表達[5]。

2 PD-1/PD-L1參與腫瘤免疫逃逸的分子機制

PD-1與其配體的結合主要通過T細胞受體（T cell receptor，TCR）傳導信號，使PD-1胞內區ITSM中的酪氨酸磷酸化，而后募集Src同源區結構域中的蛋白酪氨酸磷酸酶1（SHP-1）與蛋白酪氨酸磷酸酶2（SHP-2）。SHP-2可使TCR相關的CD3ζ及ζ鏈相關的蛋白激酶（ZAP70）去磷酸化，進而抑制T細胞活化信號的傳導，包括磷酸肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）及其下游蛋白激酶Akt的活性，擾亂葡萄糖代謝以及抑制白細胞介素-2的分泌[6]。該過程介導的負性信號能夠有效阻礙T淋巴細胞的增殖、活化及細胞因子的分泌，負向調控免疫應答，使已激活的T細胞呈“耗竭（hyper exhaustion）”狀態，降低效應T細胞的活性并終止免疫反應，在正常情況下可防止發生過度的炎癥反應或自身免疫反應[7]。在HNSCC細胞表面PD-L1顯著表達，同時在其結合淋巴細胞表面的PD-1分子之后，會削弱機體抗腫瘤免疫功能，形成利于腫瘤存活的免疫微環境，促進腫瘤免疫逃逸，以此參與腫瘤的發生、發展過程[8]。最近研究表明PD-1/PD-L1均可通過多種分子信號通路參與腫瘤免疫逃逸[9-12]。

2.1 缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）及血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）信號通路 在低氧酸性腫瘤微環境下，HIF-1α的分泌增強，利于VEGF的表達。VEGF基因調控區內包含多個HIF-1結合位點，且VEGF轉錄需要HIF-1的參與。HIF-1α在體外條件下具有激活血管內皮生長因子啟動子的功能。Barsoum等[9]通過研究發現低氧環境下HIF-1α可促進腫瘤細胞中PD-L1的表達，VEGF亦可上調PD-L1表達。而PD-L1可與激活的細胞毒性T淋巴細胞的（CTLs）上的PD-1相互作用，誘導CTLs凋亡，抑制免疫反應從而導致腫瘤細胞免疫逃逸。見圖1。

2.2 腫瘤源性轉化生長因子β（TGF-β）信號通路 腫瘤誘導樹突狀細胞及常規和調節性T細胞（regulatory T cell，Tregs）分泌TGF-β，通過Foxp1介導的轉錄、抑制等多種機制損害效應性T細胞的活性[10]。Stephen等[11]通過研究發現，在成熟T細胞活化過程中，TGF-β可抑制SATB1的產生，從而促進PD-1的表達。TGF-β通過SATB1啟動子與Smad蛋白結合，抑制SATB1的表達。在腫瘤浸潤性T細胞中，這種途徑的失調導致抗腫瘤免疫功能降低。而SATB1可向PD-1增強子招募NuRD復合物，在調節PD-1表達的基因組區域CR-C、CR-B處推動組蛋白去乙酰化，抑制PD-1轉錄進而影響PD-1的表達。TGF-β通過抑制TCR激活介導的SATB1表達，在SATB1介導的組蛋白去乙酰化過程中釋放PD-1轉錄機制，解除SATB1介導的PD-1抑制，促進PD-1表達。TGF-β對SATB1缺陷T細胞中PD-1的表達沒有影響，表明TGF-β介導的PD-1升高完全依賴于SATB1。

2.3 糖原合成酶激酶-3（GSK-3）信號通路 GSK-3是調節CD8+ T細胞和PD-1表達的關鍵上游激酶。TCR信號活化使GSK-3失活，增加CD8+ CTLs中TbX21的轉錄，促進T-bet的活化，而T-bet可抑制Pdcd1的轉錄進而抑制PD-1的表達，還可增強CTLs的功能。Taylor等[12]通過微陣列分析等，證明GSK-3失活還可增加T-bet與Pdcd1啟動子的結合，并用siRNAs干擾實驗證實了T-bet負調控Pdcd1轉錄，通過體內實驗證實GSK-3是PD-1表達的調節因子，并證明了GSK-3抑制劑在免疫治療中調節PD-1的適用性。在體內使用GSK-3抑制劑可抑制PD-1的表達，增強T細胞清除病毒感染的能力，進而提高身體免疫力。

3 PD-1/PD-L1免疫治療與HNSCC

近年來PD-1/PD-L1抑制劑逐步應用于多種惡性腫瘤的治療，在HNSCC患者中也取得了顯著療效。國外多項單藥或聯合用藥臨床試驗證實，PD-1/PD-L1抑制劑可有效延長HNSCC患者的生存時間，且較傳統治療方案不良反應發生率更低[13-15]。目前應用PD-1/PD-L1抑制劑是HNSCC治療的有效手段，但該免疫療法仍存在導致免疫相關不良事件及耐藥等問題[5，16-19]。

3.1 PD-1/PD-L1與HNSCC預后的相關性 PD-1、PD-L1在HNSCC中呈高表達，且其表達與患者的總生存期（overall survival，OS）呈強相關[20-21]。腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocytes，TILs）中PD-1高表達可顯著提升HNSCC患者的OS[21]。但患者自身免疫反應較強時可誘導PD-1/PD-L1分泌，反而限制TILs在無治療干預時的抗腫瘤能力[22]。PD-L1的表達與患者性別、腫瘤的分化程度、是否合并人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染、腫瘤復發、淋巴結受累、臨床分期、OS、Treg浸潤程度密切相關，但與腫瘤組織大小、頸淋巴結轉移無明顯關聯性[4，23]。PD-L1在腫瘤細胞中的定位也與預后相關，其在HNSCC中主要表達于淋巴細胞浸潤處[22]。在HNSCC中，PD-L1的過度表達通常提示患者免疫應答削弱，預后不良[24]。Yearley等[25]研究發現，腫瘤相關PD-L1的表達可以預測PD-1導向免疫治療的臨床效果。但部分PD-L1陰性患者對PD-1阻斷治療也有反應，提示PD-1的其他配體可能與免疫治療的效果相關。

3.2 抗PD-1和抗PD-L1免疫治療在HNSCC中的應用 腫瘤免疫治療主要用于挽救呈耗竭狀態的T細胞、調控免疫抑制細胞，喚醒受損的免疫系統。近年來，腫瘤免疫治療在HNSCC等惡性腫瘤的治療中獲得顯著性進展[26]。阻斷PD-1可復蘇耗竭的T細胞，并使其恢復細胞毒性作用[27]。而對于PD-L1來說，其表達水平的高低與其抑制劑的療效及HNSCC間質表型有關[28]。阻斷PD-L1可增強TILs對腫瘤細胞的作用，將阻斷PD-L1的活化T細胞移植入患者體內，與僅移植活化T細胞的患者相比，其生存率顯著提高，提示使用PD-L1阻斷劑可延緩HNSCC的發展[23]。

Nivolumab是PD-1抑制性抗體之一，其應用可提高晚期非小細胞肺癌（NSCLC）患者5年OS，且12例5年生存者（75%）沒有接受后續治療，在最后一次隨訪中也沒有出現疾病進展的跡象（CA209-003）[29]。經鉑類化療后病情進展的復發或轉移性（R/M）HNSCC患者，改行Nivolumab治療者比接受傳統治療者有更長的OS及更高的生活質量[13]。

作為高度特異性的PD-1阻斷性單克隆抗體，Pembrolizumab可以抑制PD-1和PD-L1的結合，解除由PD-1引發的免疫應答抑制機制。FDA已批準應用該兩種藥物治療鉑類抵抗的復發或轉移性HNSCC，美國國家綜合癌癥網絡（national comprehensive cancer network，NCCN）已在治療HNSCC的指南中納入這兩種藥物[14]。

作為高特異性、親和性的PD-L1抑制性抗體，Durvalumab可以抑制PD-L1和PD-1的結合。其Ⅲ期臨床試驗最新結論表明，應用Durvalumab單藥治療的R/M HNSCC患者較對照組有更高的OS，其中HPV陽性者的OS較陰性者高[15，30]。

應用PD-1/PD-L1抑制劑的免疫療法會導致一系列免疫相關不良事件（immune-related adverse events， irAEs），常見的包括皮膚癥狀如瘙癢、皮疹、反應性毛細血管瘤（reactive capillary hemangiomas，RCH）[16];胃腸道和肝臟癥狀如惡心、腹瀉、結腸炎、肝炎;呼吸道癥狀如肺炎[17];內分泌癥狀如甲亢、甲減、垂體炎、腎上腺功能不足等[5];心腦血管癥狀如心肌炎、腦炎等[18]。是否合并irAEs患者的OS比較，差異有統計學意義（P≤0.001），在報告3次及以上irAEs事件的患者中，OS顯著提高（P≤0.001）。HNSCC中PD-1/PD-L1的表達是否與irAEs的發生的相關性仍待進一步研究[5]。因免疫檢查點抑制劑針對的是免疫系統而不是腫瘤組織本身，故應考慮患者自身免疫反應能力，兼顧治療的安全性和有效性，監測患者自身免疫性疾病惡化導致的潛在風險。此外，應鼓勵患者在出現irAEs癥狀早期及時就診。2級及以上irAEs患者可應用皮質類固醇治療，具體適應證和應用劑量取決于irAEs的類型[5]。

4 總結與展望

綜上所述，PD-1/PD-L1參與組成多種腫瘤免疫逃逸的分子信號通路，在HNSCC腫瘤細胞免疫逃逸過程中起到關鍵作用。對PD-1/PD-L1參與腫瘤免疫逃逸機制的深入研究有助于發現HNSCC免疫治療新的靶點并開發針對性藥物，制定新的治療方案。目前采用定向抗體阻斷PD-1/PD-L1信號通路的治療方法已經取得較為持久的抗癌應答效果，并逐步應用于HNSCC的治療且可有效改善患者預后[14，31]。然而現有PD-1/PD-L1抑制劑仍可能導致不同程度的免疫不良事件，且表現出部分耐藥、免疫原性高、成本高、穩定性差、產量低等缺點[32]。待未來解決這些問題后，可為患者提供更加安全、高效的免疫抑制劑，達到治療HNSCC的目的，使患者收獲更好的預后。

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（收稿日期：2021-01-26） （本文編輯：張明瀾）