免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑耐藥機制與治療策略的研究進展

李典

中南大學湘雅醫學院，湖南長沙 410013

免疫治療是指人為激活或調整機體的免疫功能，達到治療疾病的目的。程序性死亡受體1（PD-1）與其配體1（PD-L1）結合，是人體的一種自我保護措施，避免過度免疫，而癌細胞鉆了這個空子，自我生成PD-L1配體，實現免疫逃逸。免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑可以阻斷PD-1受體與PD-L1配體的結合，幫助免疫細胞識別癌細胞，從而發揮人體自身的免疫功能，達到治療癌癥的效果。自首個PD-1/PD-L1抑制劑納武利尤單抗于2014年12月上市以來，針對該靶點的抑制劑品種日益增多。目前，PD-1/PD-L1抑制劑耐藥困擾著醫學工作者，該治療方法只對部分患者有效，9%～29%的患者甚至于治療后出現腫瘤“超進展”[1]。因此，臨床迫切需要掌握免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑耐藥機制，然后采取針對性干預措施，為癌癥患者帶來長期、安全、有效的生存獲益。

1 免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑概述

1.1 PD-1/PD-L1抑制劑種類

免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑已被驗證對多種惡性腫瘤有效，有助于延長患者的生存期。目前已獲批用于治療腫瘤的免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑分為兩類：①PD-1抑制劑。包括納武利尤單抗、帕博利珠單抗、西米普利單抗、特瑞普利單抗、信迪利單抗、卡瑞麗珠單抗、替雷利珠單抗等。②PD-L抑制劑。包括阿特珠單抗、阿維單抗、度伐魯單抗等。

1.2 PD-1/PD-L1抑制劑作用

人體免疫系統能夠清除細菌、病毒、腫瘤等“異己分子”，來防止疾病的發生和發展。免疫T細胞表面存在一種PD-1受體，這是一種重要的免疫抑制分子，其通過T細胞受體TCR識別抗原，調節T細胞的活性，最終殺滅癌細胞。而癌細胞在進化的過程中可根據PD-1受體進化出PD-L1配體，一旦PD-1與PD-L1結合，就會發出抑制免疫的信號，強烈干擾TCR的信號傳導，導致免疫細胞無法識別癌細胞。免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑是針對這種結合而設計合成的特定蛋白質抗體，可阻斷PD-1受體與PD-L1配體的結合，確保免疫細胞能夠識別癌細胞，并恢復T細胞的活性，有效殺死腫瘤細胞。

1.3 PD-1/PD-L1抑制劑的應用效果與優勢

PD-1/PD-L1抑制劑在多種腫瘤治療中取得了顯著效果，例如臨床研究發現，帕博利珠單抗治療黑色素瘤的2年總生存率是55%[2]；納武利尤單抗治療黑色素瘤的3年無進展生存率是32%，中位總生存期是37.6個月[3]。臨床研究系列報道表明，帕博利珠單抗治療乳腺癌的總體有效率是18.5%，頭頸癌是19%，胃癌是22%，而治療經典型霍奇金淋巴瘤的有效率超過80%[4]。雖然相比于靶向藥，腫瘤免疫治療的有效率并不高，但是PD-1/PD-L1抑制劑依然廣受推崇，原因在于其安全性高，常見的不良反應只是頭暈、乏力、發熱、嗜睡、發炎、肌肉酸痛等，不會像傳統化療那種殺滅正常細胞，而且其對多種癌癥具有良好的治療效果。

2 免疫治療的耐藥現象與類型

2.1 免疫治療的耐藥現象

自2014年至今，以PD-1/PD-L1為靶點的免疫治療顯示出前所未有的臨床效果，可是，其耐藥現象也日益突出，成為癌癥患者生存獲益的最大障礙。該療法只對部分患者有效，有的腫瘤甚至60%的患者耐藥[5]。而且，一些初始反應良好的患者因獲得性耐藥而病情復發或進展。研究發現，其耐藥機制非常復雜，與個體情況、遺傳因素、腫瘤微環境、既往治療方法都有關聯。

2.2 免疫治療的耐藥類型

總體來看，免疫應答是動態的、演變的，PD-1/PDL1抑制劑免疫治療的耐藥可在不同環節、不同情況下出現，從發生時間來看，具體可以分為3種類型：①原發性耐藥：腫瘤患者對初次免疫治療并無反應；②適應性耐藥：雖然腫瘤已被免疫系統識別出來，但是其通過適應免疫殺傷來保護自身；③獲得性耐藥：最初腫瘤對PD-1/PD-L1抑制劑治療有反應，但后天性獲得了某種抵抗本領，在一段時間后表現出耐藥，結果疾病復發或進展。臨床治療發現，以上3種類型存在交叉，令人難以分辨。

3 免疫治療耐藥的腫瘤細胞內在機制

免疫治療是一個復雜的過程，受到腫瘤細胞、免疫微環境、宿主相關因素的影響。事實上，在免疫細胞滅傷癌細胞的過程中，PD-1/PD-L1抑制劑只是在效應T細胞識別腫瘤細胞這一環節發揮了作用，若其他環節出現問題，該抑制劑的作用就會受限。

3.1 原發性和適應性耐藥的腫瘤細胞內在機制

在腫瘤細胞中特定的通路或基因會阻止免疫細胞浸潤，或者抑制免疫微環境，使PD-1/PD-L1抑制劑免疫治療難以發揮作用：①PTEN表達缺失與MAPK通路激活：PTEN表達缺失會使得PI3K通路增強，結果出現免疫治療耐藥。而MAPK致癌信號通路激活會使得VEGF、IL-8表達，進而拮抗T細胞的募集及功能。②WNT信號通路持續激活：β-連環蛋白是WNT信號通路的重要調節蛋白，腫瘤蛋白穩定β-連環蛋白，從而持續激活WNT信號通路，把T細胞排除在腫瘤的外面。③IFN-γ信號通路缺失：持續的IFN-γ暴露可能導致腫瘤細胞免疫編輯，IFN-γ通路相關蛋白突變與缺失，結果出現免疫耐藥。④PD-L1表達上調：多種機制可能導致腫瘤細胞高表達PD-L1，結果抑制抗腫瘤T細胞的活化，使得免疫治療缺少治療反應。⑤其他內在的腫瘤耐藥機制：一些特定基因呈現出固有的抗PD-1耐藥特征，會優先表達在胰腺癌等對免疫治療很少起反應的腫瘤上。癌細胞DNA的表觀遺傳學改變會影響抗原加工、呈遞、免疫逃逸，導致免疫治療耐藥[6]。

3.2 獲得性耐藥的腫瘤細胞內在機制

（1）腫瘤抗原提呈出現缺陷：在抗原加工過程中，蛋白酶體成員可能出現功能缺陷，結果抗原提呈機制失效，無法把腫瘤抗原有效地提呈到細胞表面。在HLAI家族折疊與轉運到細胞膜的過程中，β-2-微球蛋白發揮了重要作用，如果B2M存在遺傳缺陷，就會使得CD8+T細胞缺失識別功能[7]。（2）T細胞功能缺乏：在治療過程中，T細胞往往改變自身的功能表型，結果喪失了殺傷活性。（3）腫瘤發生各種逃逸突變：①新抗原導致MHC分子提呈突變：MHC分子亞型具有多樣性，新抗原前后氨基酸序列形成的表位也具有多樣性，結果抗原提呈細胞難以有效遞呈新抗原，導致出現免疫逃逸。②JAK突變和B2M突變：B2M編碼基因突變，涉及到細胞毒性T細胞的逃逸機制；JAK1、JAK2編碼基因的功能缺失突變，結果腫瘤細胞缺乏對IFNγ的響應。

4 免疫治療耐藥的腫瘤外部機制

4.1 TIM-3表達升高

根據老鼠腫瘤模型，耐藥后腫瘤浸潤T細胞上的TIM-3表達量顯著升高，并且TIM-3配體Galectin-9的表達量也顯著上調。此外，針對NSCLC患者采用anti-PD-1療法獲得性耐藥，也檢測到TIM-3的表達量顯著上調[8]。

4.2 其他免疫檢查點

T細胞上有著眾多的抑制性免疫檢查點，包括PD-1、CLTA-4、VISTA、LAG-3、BTLA、TIM-3、TIGIT等。在腫瘤微環境里，LAG-3、TIGIT、TIM-3高表達于衰竭或者失去功能的T細胞表面，聯合受體阻滯具有明顯的協同效應。在阻斷后可以改善NK、CD8+T細胞的功能，減弱Treg細胞的抑制。

4.3 T細胞衰竭及表型改變

根據老鼠腫瘤模型，如果阻斷CD28-B7共刺激通路，腫瘤特異性CD8+T細胞的活化、增殖就會受到影響，結果對于anti-PD-1/PD-L1治療的應答變低[9]。

4.4 免疫抑制細胞

①Treg即調節性T細胞，可借助直接的細胞接觸或分泌抑制性細胞因子來阻滯T細胞的應答。因為CTLA-4高表達于Tregs上，所以anti-CTLA-4可以明顯增加Teffs/Tregs的比例，使得腫瘤對于免疫治療的應答升高。②腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）可分化為M1、M2，M1巨噬細胞可抑制腫瘤細胞的生長，M2巨噬細胞則會促進腫瘤細胞的生長。由于M2的占比遠超M1，一般TAMs數目越多，提示預后越差。③MDSCs在腫瘤中相當于免疫調節因子，能促進血管生長，也能促進腫瘤侵襲和轉移。在腫瘤微環境中，生存率降低、免疫檢查點抑制劑療法的響應率都與MDSCs存在有關[10]。

4.5 免疫抑制分子和免疫抑制細胞因子

為了減弱局部的抗腫瘤免疫反應，腫瘤或巨噬細胞會釋放一些免疫抑制分子或免疫抑制細胞因子：①巨噬細胞集落刺激因子-1（CSF-1），可促進巨噬細胞的存活、增殖、遷移，CSF-1刺激的巨噬細胞群與癌癥有關，導致病情惡化。②色氨酸為淋巴細胞內的主要養分，IDO-1酶如果過高，就會把色氨酸分解消耗掉，結果淋巴細胞失去作用，無法攻擊癌細胞。③TGF-β可調節細胞生長和分化，刺激Tregs發揮免疫抑制作用，TGFβ高水平往往提示預后很差。④CD39、CD73都為核苷酸酶，CD39在細胞外把具有免疫激活作用的單磷酸腺苷（AMP）轉化為具有免疫抑制作用的腺苷，再被CD73加工成免疫抑制分子腺苷酸。腺苷酸可借助A2B受體促進腫瘤轉移，也可借助A2A受體抑制細胞毒活性和T細胞的增殖[11]。

4.6 趨化因子及趨化因子受體

有的特異性趨化因子及其受體對趨化MDSCs和Tregs到腫瘤微環境中發揮著重要作用。例如CXCR4的受體CXCL12可影響Tregs定位，從而達到免疫抑制的效果。

4.7 宿主相關因素

宿主的身體情況、腸道菌群分布、免疫狀況、抗生素或激素藥物使用情況等都會影響PD-1/PD-L1抑制劑的治療效果。

5 免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑耐藥的治療策略

5.1 優選人群策略

在臨床治療中，首先初步篩選患者，發現優勢人群、劣勢人群的標記物。當前，PD-1/PD-L1抑制劑免疫治療最佳獲益患者有如下特點：PD-L1高表達，而且腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）存在；高腫瘤突變負荷（TMB）；錯配基因修復缺失（dMMR）；微衛星高度不穩定（MSIH）。還可監測CD8+T細胞中CD39的表達情況，來預測PD-1/PD-L1抑制劑的預后。隨著精準醫療的推行，利用生物標記來預測PD-1/PD-L1抑制劑的響應與耐藥顯得很有意義，免疫調節基因表達量、基因組標記、浸潤CD8+T細胞的密度與分布等都可用作免疫治療的生物標記[12]。

5.2 聯合治療策略

多數腫瘤治療情況顯示，單獨使用PD-1/PD-L1抑制劑的有效率僅在10%～30%，而聯合治療可以顯著提高有效率[13]，因此聯合治療已是大勢所趨：①聯合化療：化療聯用PD-1/PD-L1抑制劑，已在晚期非鱗非小細胞肺癌一線治療中應用，針對胃癌、腸癌、三陰性乳腺癌等也有較好的結果。②聯合放療：放療聯用PD-1/PDL1抑制劑，用于治療肺癌，已經收到較好的療效。PD-1/PD-L1抑制劑聯合放、化療能夠釋放抗原，協同增效，提升免疫治療的響應率，便于圍剿腫瘤細胞。③聯合另外一種免疫治療藥物：當前，CTLA-4抗體聯用PD-1/PD-L1抑制劑，已被用于治療惡性黑色素瘤。TIM-3抑制劑、IDO抑制劑等正在研發中，目前的臨床樣本說明，PD-1/PD-L1抑制劑聯用TIM-3抑制劑，對于anti-PD-1療法獲得性耐藥患者是一種較好的解決途徑[14]。針對PD-1/PD-L1抑制劑被自身巨噬細胞吃掉的情況，可以開發人體使用的Fcγ受體抑制劑，并與PD-1/PD-L1抑制劑聯用，從而提高PD-1/PD-L1的響應率。④聯合靶向藥：貝伐、阿西替尼、帕唑帕尼等抗血管生成藥物聯用PD-1/PD-L1抑制劑，已有較好結果，不過需避免不良反應[7]。⑤聯合免疫細胞、溶瘤疫苗(T-VEC)、腫瘤免疫疫苗、表觀遺傳修飾因子、共刺激因子激動劑：正在探索中，技術尚未成熟。

5.3 個體化免疫治療策略

根據個體化免疫微環境特征，研發活化T細胞、解除局部抑制性微環境、針對腫瘤細胞新抗原產生與遞呈的藥物，例如個體化腫瘤疫苗、溶瘤病毒、過繼性免疫細胞治療等，改善免疫抑制劑治療效果，這些是腫瘤免疫治療的未來發展方向[15]。

6 結語

免疫治療改變了腫瘤治療的傳統格局，把治療實體瘤引入了激動人心的時代，特別是免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑具有治療多種腫瘤的潛力，可以有效延長患者的總生存期，因此潛力巨大，備受矚目，成為新一類抗癌療法。可是，耐藥性限制了PD-1/PD-L1抑制劑的療效與應用，臨床需要深入研究免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑治療耐藥的內在機制和外在機制，通過合適的生物標記來優選患者人群，指導聯合用藥和個性化用藥，提高免疫治療的響應率，使更多的腫瘤患者獲益。未來希望免疫檢查點PD-1/PD-L1抑制劑治療取得突破性的進展，帶動整個免疫治療的發展和進步，成為有效性好、安全性高的一線廣譜抗癌療法。