腫瘤免疫檢查點抑制劑治療相關標志物的研究進展

顧文慧 周麗云 韓雙印

【摘要】腫瘤免疫療法的出現為腫瘤患者帶來了希望，其中免疫檢查點抑制劑（ICI）療法使惡性腫瘤的治療有了極大進步。靶向細胞毒性T淋巴細胞抗原4（CTLA-4）或程序性細胞死亡受體1（PD-1）途徑的檢驗點抑制劑的免疫療法在治療不同類型癌癥治療中取得了令人矚目的成功，其以更低的副作用使患者的生存期得到延長。然而只有部分患者受益，同時也伴有副作用和高成本等問題。預測生物標志物的開發有助于精確選擇最可能受益于ICI的患者。本文將對免疫檢查點抑制劑的作用機制，治療現狀以及療效相關的預測標志物進行綜述。

【關鍵詞】免疫檢查點抑制劑；生物標志物；PD-L1；微衛星不穩定；腫瘤突變負荷

[中圖分類號]R737.11 [文獻標識碼]A [文章編號]2096-5249（2021）09-0218-03

腫瘤的傳統治療方法有三種：手術、放療和化療。對于晚期惡性腫瘤，傳統治療通常難以達到根治，而且副作用大。隨著免疫學、分子生物學等的發展，腫瘤微環境以及腫瘤的免疫機制逐漸清晰，腫瘤免疫治療飛速發展。研究者發現免疫系統既可以約束又可以促進腫瘤發展，即腫瘤免疫編輯，包括消除，平衡和逃逸三個階段[1]。在這些階段中，腫瘤細胞通過不同機制逃避免疫監視并繼續擴散，包括腫瘤自身抗原性和免疫原性的改變、腫瘤信號轉導通路的改變，主要組織相容性復合體（Major Histocompatibility Complex， MHC）分子的改變，腫瘤代謝重編程，腫瘤細胞表達抑制性配體以及免疫抑制細胞大量存在等。免疫逃逸機制的逐漸清晰促進了腫瘤免疫療法的發展。目前，免疫療法已經成為第四種腫瘤治療方法。相對于傳統療法，腫瘤免疫療法有更持久的臨床反應和更少的副作用[2]。

腫瘤免疫療法包括免疫檢查點抑制劑療法（Immune checkpoint inhibitors， ICI）、過繼性免疫細胞療法（Adoptive Cell Transfer Therapy， ACT）、腫瘤疫苗和非特異性免疫刺激[2]。其中，ICI療法最引人注目，在過去的幾年中，靶向T細胞上的抑制性受體并重新激活抗腫瘤免疫反應的ICI轉變為腫瘤臨床關注點，并于2018年獲得諾貝爾獎。盡管ICI可改善癌癥治療效果，由于腫瘤有多種逃避免疫手段，治療效力仍然有限并且在許多癌癥患者中尚未獲得腫瘤消退[3]。為選出真正能從中受益的患者，需要能夠準確預測療效的生物標志物。

1 免疫檢查點抑制劑的作用機制

在人體內，癌細胞主要通過免疫系統清除。腫瘤免疫周期包括以下步驟：癌癥抗原釋放和樹突細胞呈遞；外周免疫細胞的引發和活化；T細胞向腫瘤區室的轉運和滲透；以及腫瘤細胞識別和免疫介導的細胞死亡[4]。在T細胞的啟動和激活過程中，T細胞的活化依賴兩個信號：①第一信號，抗原提呈細胞（APC）上的抗原肽-MHC分子復合物與T細胞受體特異性識別結合；②第二信號，APC表面的共刺激分子與T細胞表面相應的受體或配體相結合（如：APC表面的B7分子與T細胞表面的CD28結合）。除了刺激分子，細胞表面也存在抑制分子，既免疫檢查點，包括PD-1、程序性細胞死亡受體配體1（PD-L1）、 CTLA-4等[5]。

腫瘤通過免疫檢查點逃脫免疫系統的監視，以CTLA-4和PD-1/PD-L1為例。T細胞的活化誘導CTLA-4的表達，CTLA-4 與CD28競爭結合B7分子，且親和力更高。CTLA-4在T細胞和APC界面的T細胞中積累，阻止共刺激并消除T細胞活化。與CTLA-4完全不同，PD-1不會干擾共刺激。PD-1在外周的NK，B和T細胞上表達，它有2個配體PD-L1和PD-L2。當PD-1與PD-L1或PD-L2連接時，T細胞受體信號被抑制。CTLA-4與B7的結合及PD-L1與PD-1 的結合限制了T細胞的活化和增殖，并削弱了它們對腫瘤細胞的細胞毒性，導致腫瘤細胞的增殖和轉移。ICI可逆轉這一過程從而增強T細胞的功能以恢復腫瘤細胞殺傷功能。

2 免疫檢查點抑制劑的治療現狀

經過多年的研究和探索，ICI療法已經取得了顯著的成功。迄今為止，已有7種ICI被美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration， FDA）批準用于多種惡性腫瘤的單藥一線或二線治療，包括一種CTLA-4抑制劑（伊匹單抗），三種PD-1抑制劑（派姆單抗、納武單抗和西米普利單抗）和三種PD-L1抑制劑（阿特朱單抗、阿維魯單抗和德瓦魯單抗）。伊匹單抗聯合納武單抗、阿特朱單抗聯合化療以及派姆單抗聯合化療也被FDA批準用于多種惡性腫瘤的一線治療。

盡管基于ICI的免疫療法取得了巨大成功，但在治療結果方面卻顯示出巨大的個體差異。用伊匹單抗治療的患者在轉移性黑色素瘤中的反應率僅為10%～15%。PD-1/PD-L1阻滯治療的反應率很少超過40%，這表明大多數接受ICI治療的患者未能充分應答。更糟糕的是，一些患者甚至出現治療后疾病過度進展。這使人們對識別和開發ICI反應的預測性生物標志物產生了濃厚的興趣，精確的預測生物標志物對于臨床上個性化患者免疫療法至關重要。

3 免疫檢查點抑制劑療效的潛在預測標志物

3.1 PD-L1免疫檢查點分子中，PD-L1是抗PD-1/ PD-L1治療有希望的標志物，并已被廣泛研究。在一項305例未曾接受過轉移性NSCLC預先治療且腫瘤中PD-L1表達高的患者的試驗中，與鉑類化療的患者相比，接受派姆單抗治療的患者有更長的中位無進展生存期。根據這一結果，2016年10月24日，FDA批準派姆單抗用于高PD-L1表達的轉移性NSCLC的一線治療。這是FDA首次批準PD-L1作為ICI腫瘤一線治療的伴隨診斷。此后，隨著多種腫瘤的臨床試驗結果公布，派姆單抗被FDA批準用于越來越多PD-L1陽性腫瘤的治療，包括胃癌、非小細胞肺癌、頭頸部鱗狀細胞癌等。PD-L1抑制劑阿特珠單抗在PD-L1表達的尿路上皮癌和三陰性乳腺癌患者中也顯示有好的療效。目前，針對多種惡性腫瘤的多項臨床試驗正在進行，未來，PD-L1的表達將越來越多的用作ICI治療適應癥患者的選擇標準。

3.2微衛星不穩定性微衛星序列，也稱為簡單重復序列，是通常包含1～6個核苷酸的短且重復的DNA序列。錯配修復基因的突變或沉默導致錯配修復缺陷，導致多個突變和微衛星不穩定性（Microsatellite Instability， MSI）的積累。有研究表明，無論原發于何種組織，具有MSI的腫瘤均對ICI治療高度敏感。這引發了研究者對各種腫瘤ICI治療效果與MSI之間相關性的研究興趣。針對多種類型腫瘤的Keynote 016， 164， 158， 012， 028五項試驗綜合結果表明，149名高位衛星不穩定（MSI-H）惡性腫瘤患者的客觀反映率為39.6%。綜上表明，腫瘤組織中MSI-H是有用的生物標志物，其是對ICI的更好的抗腫瘤反應的指標。

3.3腫瘤突變負荷ICI通過增強預先存在的抗腫瘤免疫反應來發揮作用，腫瘤細胞乘客基因中的體細胞突變產生的新抗原是抗腫瘤適應性免疫應答的主要驅動因素。有理由假設腫瘤中非同義單核苷酸變體的數量，也就是腫瘤突變負荷（Tumor mutational burden， TMB）是潛在的標志物。雖然TMB可能在科學上有希望作為預測ICI反應的工具，但仍需要進一步研究以確認其臨床效用。

3.4新抗原負荷據推測，TMB升高會增加產生免疫原性新抗原的產生。但并非所有的突變都產生新抗原。由此可見，真正的新抗原負荷，即T細胞實際靶向的突變數量，與TMB相比可能與ICI反應具有更強的關系。具有這些特定體細胞新表位的患者與沒有這些特征的患者相比，存活率顯著提高。免疫原性可以解釋新抗原克隆性與檢查點封鎖反應之間的這種相關性，其中免疫原性新抗原觸發抗腫瘤免疫反應，然后消除這些新抗原。因此，與沒有反應的腫瘤相比，新抗原的克隆性可以鑒定出免疫逃逸策略不那么復雜的腫瘤。總體而言，新抗原負荷需要進一步驗證才能用作臨床生物標志物。

3.5腫瘤免疫浸潤淋巴細胞腫瘤浸潤淋巴細胞（TumorInfiltrating Lymphocyte， TIL）作為抗腫瘤免疫的主力，腫瘤內淋巴細胞的存在是癌癥中的利預后因素。淋巴細胞浸潤似乎也是對ICI反應的預測因素。在用伊匹單抗治療的轉移性黑素瘤患者中，治療開始后3周時腫瘤中淋巴細胞浸潤的增加與臨床反應相關。用阿特朱單抗治療的轉移性乳腺癌患者也顯示與基質TIL相關的客觀緩解率（Objective Response Rat， ORR）增加。對各種ICI的進一步研究將有助于驗證腫瘤浸潤免疫細胞的預測作用。

3.6臨床相關標志物除以上標志物，一些研究發現ICI的療效還與患者的臨床因素（性別，年齡，飲食，腫瘤大小和病毒感染等）相關。一項對ICI治療的患者的療效和性別之間關系的系統評價表明，在所有研究的癌癥類型中男性患者的益處更大。雖然大多數ICI的臨床試驗顯示年輕和年長患者的生存獲益沒有統計學上的顯著差異，但大型薈萃分析表明，對于75歲以上的患者，抗PD-1藥物沒有使其有明顯的生存獲益。臨床相關生物標志物的特異性較低，且影響因素較多，其預測效能有待進一步證實。

4 挑戰與對策

標志物動態表達，單個標志物不能完全預測，檢測技術準確度低，標志物閾值不同是免疫檢查點相關預測標志物研究需要面臨的挑戰。標志物的動態變化是阻礙預測標志物研究的一個難題。研究表明，PD-L1可能隨時間變化。當前批準的以標志物的基線表達水平為準。此外，單一生物標志物可能無法有效地找到優勢患者。一些有微衛星穩定的患者仍然可以從ICI治療中受益。單一生物標志物排除了部分可能從治療中受益的患者，這也有悖倫理。標志物的檢測技術也需要改進與更新。不同的標志物有不同的檢測方法檢測。PD-L1 IHC檢測技術多樣，無標準檢測準則。全外顯子基因測序價格昂貴，且結果提供了太多候選突變肽，致使新抗原預測的驗證率非常低。

對于以上問題，研究者也正在尋求解決方法。對于標志物的動態表達，一些研究者正在嘗試在多個時間點在多個部位檢測標志物的表達。由于多組織活檢存在一定的困難，液體活檢被認為是一種可行的方法。單個標志物預測效率低，一些研究表明標志物的聯合檢測可以提高預測效能。為提高新抗原的預測準確性，有研究者開發了一種新抗原預測程序，稱為Neopepsee。在獨立的黑素瘤和慢性淋巴細胞白血病隊列中，與傳統方法相比，Neopepsee在預測新抗原的準確性方面有所改善。

5 結語

免疫檢查點抑制劑越來越多的用于臨床，使腫瘤治療領域向前邁進了一大步。PD-L1、MSI等療效預測標志物的開發，研究及臨床應用進一步推進了ICI的精準臨床應用。ICI相關標志物的研究仍面臨許多問題，全面、準確的找到預測生物標志物、篩選優勢人群需要在以下領域取得進展：①開展更大規模的前瞻性臨床試驗驗證已開發標志物預測的準確性；②探索新的有效的標志物；③開發針對于已發現標志物的更經濟準確的檢測技術；④開發適合聯合應用多種標志物的模型；⑤尋求創傷更小的標志物動態監測方法并開展更多的臨床試驗探索標志物的動態表達與臨床療效之間的相關性。相信，隨著預測標志物的不斷開發，ICI將以更低的醫療成本，使惡性腫瘤的治療更加有效。

參考文獻

[1] 陳影， 葛海良. 腫瘤的免疫監視和免疫編輯[J]. 現代免疫學， 2005， 25（6）： 84-7.

[2] 王貝茹， 張思遠， 魏陳秋. 腫瘤免疫治療的研究現狀及應用[J].中外醫學研究， 2019， 17（22）： 184-6.

[3] 匡正， 應明真. 免疫檢查點抑制劑治療相關超進展的研究現狀[J].臨床腫瘤學雜志， 2020， 25（2）： 176-81.

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[5] 薛雯， 賈宇， 江一帆， 等. 免疫檢查點抑制劑在腫瘤治療中的研究進展[J]. 生物技術進展， 2019， 9（4）： 341， 9.

作者簡介：顧文慧，大學本科，2019在讀碩士生，鄭州大學人民醫院，研究方向：腫瘤免疫治療；

*通信作者：韓雙印，博士，主任醫師，研究方向：腫瘤免疫治療。