晚期非小細胞肺癌免疫治療中面臨的問題

杜靜怡 徐興祥

作者單位：1. 225001 江蘇 揚州，揚州大學醫學院

2. 225001 江蘇 揚州，江蘇省蘇北人民醫院呼吸內科

肺癌是全世界最常見的癌癥死亡原因，每年大約有160萬人死亡[1]，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占所有肺癌的85%至90%。肺腺癌是NSCLC中最常見的亞型，鱗癌是第二常見亞型[2]。化學療法、放射療法和外科技術的進步導致晚期NSCLC的無進展生存期(progression-freesurvival,PFS)和總生存期(overall survival,OS)顯著提高，但OS仍然很低。針對程序性死亡蛋白1(programmed death-1, PD-1)/程序性死亡配體1(programmed death-ligand 1, PD-L1)的免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICIs)的出現，拓寬了晚期NSCLC患者的治療選擇范圍，且它們具有毒性小、療效佳的特點。但是并非所有的NSCLC患者都能從ICIs治療中獲益，這可能是由于缺乏理想的療效預測標志物和不可避免的臨床耐藥所致。本文將就ICIs在晚期NSCLC治療方面面臨的問題進行綜述。

ICIs療效預測標志物

ICIs是一類新的癌癥治療藥物，靶向抑制性免疫檢查點分子，如PD-1、PD-L1或細胞毒性T淋巴細胞抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4, CTLA-4)，可以增強免疫系統的激活及抗腫瘤活性，在特定的患者中產生持久的應答[3-4]。近年來，ICIs在無陽性驅動基因突變的NSCLC中的研究取得了重大進展。ICIs單藥的療效從二線到一線治療均得到了證實。盡管如此，接受PD-1/PD-L1抑制劑治療的晚期NSCLC患者中，應答率僅約為30%，仍有相當一部分患者獲益很小或沒有獲益。因此，研究預測ICIs療效的生物標志物是必要的。

一、PD-L1

PD-L1是一種跨膜糖蛋白，也被稱為B7-H1，在人類中由CD274基因編碼，并與其受體PD-1結合。PD-L1不僅在T細胞上表達，在腫瘤細胞表面也有表達，可以直接抑制抗腫瘤細胞毒性T細胞的活性[5]。在前瞻性臨床試驗中，腫瘤細胞上PD-L1的表達，被證實是NSCLC患者ICIs療效的預測因素。PD-L1表達≥50%的NSCLC患者對Pembrolizumab一線治療有明顯的反應，但仍有一些PD-L1低表達甚至陰性的患者在ICIs二線治療中延長了PFS和OS[6]。肺鱗癌患者對Nivolumab的臨床應答與PD-L1的表達水平無關，這可能是因為應答是由突變負荷和突變特征介導的，或僅僅因為肺鱗癌是一種高免疫浸潤性腫瘤[7]。在大多數PD-1和PD-L1抑制劑的Ⅲ期試驗中，評估了PD-L1表達的預測作用[8]。但是由于腫瘤微環境中PD-L1動態、異質性表達，檢測評估方法的差異，使其并不是預測ICIs療效的良好生物標志物。

二、TMB

腫瘤突變負荷(tumor mutation burden, TMB)已成為ICIs療效預測的另一生物標志物。TMB是指對腫瘤標本進行DNA測序時發現的體細胞突變的數目。有兩種最常用的方法來測量TMB。一是全外顯子組測序(wholeexome sequencing, WES)，由于成本高、檢測時間長，在臨床實踐中不可行。另一種是綜合基因組圖譜(comprehensive genomic profiling,CGP)，在臨床試驗和常規實踐中更常用。Rizvi等人進行的一項回顧性研究表明，在接受Pembrolizumab治療的34例晚期NSCLC患者中，高TMB(WES定義為≥178個非同義突變)與更好、更持久的客觀反應(objective responses,OR)相關，并且在PFS方面獲益[9]。在Checkmate227 Ⅲ期研究中，聯合應用Nivolumab和Ipilimumab治療高TMB的晚期NSCLC，與化療相比，顯示出更長的PFS和更高的客觀緩解率(objective response rate,ORR)，且療效與PD-L1的表達無關[10]。高TMB可誘導腫瘤內新抗原的產生，并增加腫瘤的免疫原性。但是新抗原對腫瘤免疫原性的影響并不相同，其高度異質性可能與ICIs較短的PFS有關[11]。因此，需要對TMB進行前瞻性驗證，開發探索新的生物標志物。

除PD-L1、TMB外，大量實驗表明，微衛星不穩定、腫瘤淋巴浸潤、腫瘤組織免疫表型、腸道微生物組也可作為預測ICIs療效的生物標志物。無論是根據現有的療效預測生物標志物進行聯合預測，還是探索更多新的潛在生物標志物，都需要進行大量臨床研究。

ICIs耐藥性

ICIs在癌癥治療中顯示出巨大的潛力，與傳統方法治療晚期NSCLC相比，有更顯著的療效。到目前為止，美國食品藥品監督管理局(Food and DrugAdministration, FDA)已批準了幾種抗PD-1/PD-L1或CTLA-4的單克隆抗體用于癌癥的治療。然而，臨床數據顯示，只有20%～50%不同類型的癌癥患者可以從抗PD-1/PD-L1治療中獲益[12-14]。隨著ICIs的廣泛應用，越來越多的晚期NSCLC患者出現耐藥問題，進而導致治療失敗或預后不良。目前ICIs治療導致的耐藥可分為原發性、適應性和獲得性耐藥。由于對與臨床應答相關的免疫學、分子學和臨床因素的了解不足，以及對ICIs治療長期優勢的認識不足，ICIs的耐藥機制尚不明確。因此，為了使晚期腫瘤患者獲得更大的生存獲益，深入探索與了解耐藥機制，具有深遠的臨床意義。

一、原發性、適應性耐藥機制

原發性耐藥是指患者對免疫治療無反應的臨床情況。適應性耐藥是一種免疫系統能夠識別腫瘤，但腫瘤可通過適應免疫攻擊來保護自身的抵抗機制。在臨床上可表現為原發性耐藥、混合反應或獲得性耐藥。腫瘤不對ICIs產生反應的最直接原因可能是缺乏足夠的免疫原性腫瘤抗原[15]，或者，癌細胞可能具有腫瘤抗原，但抗原提呈機制的改變使其提呈至主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)表面及MHC本身受限[16]，進而導致耐藥的發生。

1 腫瘤細胞內源性機制：腫瘤細胞內源性機制包括腫瘤細胞中某些基因和通路的表達或抑制，從而阻止免疫細胞浸潤或在腫瘤微環境中發揮作用。其中包括①通過MAPK通路的信號傳導和/或PTEN表達缺失，增強PI3K信號傳導；②WNT/β-catenin信號通路表達；③干擾素-γ(interferon gamma, IFN-γ)信號通路缺失；④腫瘤抗原表達缺失導致缺乏T細胞應答。

2 腫瘤細胞外源性機制：腫瘤細胞外源性機制涉及腫瘤微環境中除腫瘤細胞以外的其他成分，包括調節性T細胞(Tregs細胞)，髓樣衍生抑制細胞(myeloid- derived suppressor cell, MDSC)，腫瘤相關巨噬細胞和其他抑制性免疫檢查點。上述成分均可能有助于抑制抗腫瘤免疫反應。

二、獲得性耐藥

癌癥免疫治療的一個標志是誘導持久的腫瘤反應。盡管約20%的NSCLC患者對ICIs有持久的反應，但中位反應時間為1～2年，大多數患者會產生耐藥性，從而疾病進展[17]。這種最初對免疫療法有反應，但一段時間后腫瘤復發并進展的臨床情況稱為獲得性耐藥。由于ICIs在臨床應用的時間有限，缺乏分析耐藥機制的患者樣本，導致這些藥物獲得性耐藥的分子機制尚未明確，可能包括T細胞功能喪失(由于表觀遺傳功能障礙或獲得其他免疫抑制信號)，腫瘤抗原提呈下調導致T細胞識別腫瘤能力降低以及IFN-γ抵抗。

1 T細胞功能喪失：在持續的抗原刺激下，PD-1在CD8+T細胞上表達，但刺激會導致T細胞衰竭。嚴重的T細胞衰竭，使得CD8+T細胞重新獲得持久的免疫記憶具有挑戰性，尤其是在腫瘤抗原持續存在的情況下。PD-1/PD-L1阻斷可使衰竭的CD8+T細胞恢復抗腫瘤功能[18]。一項使用慢性淋巴細胞脈絡從腦膜炎病毒感染小鼠模型的研究，分析了與PD-1通路阻斷相關的細胞、轉錄和表觀遺傳學變化。研究表明，CD8+T細胞的表觀遺傳穩定性可能會導致ICIs的獲得性耐藥[19]。

獨立于PD-1/PD-L1軸的其他抑制性免疫檢查點蛋白也可以破壞抗腫瘤T細胞的功能，包括CTLA-4、T細胞免疫球蛋白3(T cellimmunoglobulin 3, TIM-3)、淋巴細胞激活基因3(lymphocyte activation gene 3, LAG-3)和T細胞活化的V結構域Ig抑制因子(V-domain Ig suppressorof T-cell activation, VISTA)等[20-21]。Koyama等人使用兩種具有完全免疫活性的肺腺癌小鼠模型，觀察到PD-1抗體結合的T細胞中TIM-3的上調[22]。此外，該研究還發現，在PD-1阻斷治療失敗后，用TIM-3阻斷抗體治療的小鼠具有生存優勢。為了證實這一理論，進一步分析了來自人類患者的腫瘤標本，結果顯示，在抗PD-1治療失敗時，TIM-3在阻斷抗體結合的T細胞方面也出現了類似的上調。這表明，下調TIM-3的表達可能會提高腫瘤細胞對PD-1阻斷的敏感性。腫瘤浸潤淋巴細胞上VISTA表達的上調也在對PD-1阻斷劑產生獲得性耐藥的病例中得到證實[23]。

2 腫瘤抗原提呈下調：抗原/新抗原的表達和提呈，對于T細胞識別腫瘤和結合T細胞受體是至關重要的。β2-微球蛋白(β2-microglobulin, β2M)同源缺失或下調，導致人類白細胞抗原(human leukocyte antigen,HLA) I類抗原加工和提呈受損，被發現是肺癌患者對ICIs產生獲得性耐藥的機制之一[24-25]。在具有免疫活性的肺癌小鼠模型中，基因編輯技術(clustered regularly interspaced shortpalindromicrepeats,CRISPR)介導的β2M基因敲除，在體內產生了對PD-1阻斷的抵抗[25]，這證明了β2M的缺失與ICIs耐藥性之間的存在因果關系。

在免疫治療中，突變的新抗原也被證明對T細胞識別腫瘤較為重要。Anagnostou等人最近的一項研究檢測了NSCLC患者在使用抗PD-1抗體對免疫檢查點阻斷產生初步反應后，出現獲得性耐藥期間腫瘤新抗原的演變情況[26]。研究表明，對PD-1/PD-L1軸阻斷的獲得性耐藥可能是腫瘤突變演變的結果，其中一些突變，編碼了免疫原性新抗原，這可能會導致新抗原的丟失。這種丟失使腫瘤微環境中的T細胞失去了識別惡性腫瘤細胞為異物的能力，從而使得PD-1軸阻斷治療無效。

3 IFN-γ：IFN-γ是由識別和結合適當腫瘤抗原的CD8+T細胞產生的，主要通過識別腫瘤細胞或抗原提呈細胞表面的抗原蛋白，來激活免疫細胞毒性，是增加MHC表達/抗原呈遞，向腫瘤募集更多的T細胞，誘導癌細胞直接抗增殖和凋亡的主要手段[27]。然而持續的IFN-γ刺激會導致癌細胞免疫編輯，從而產生免疫逃逸[28]。IFN-γ與IFN-γ受體結合，激活JAK1和JAK2，隨后募集和磷酸化轉錄激活因子STAT1和STAT3[29]。然后該復合物轉運至細胞核，激活IFN調節因子1。該因子的轉錄活性最終導致IFN-γ的抗腫瘤作用，以及PD-L1表達[30]。JAK1和JAK2功能缺失的突變，會破壞IFN-γ信號傳導通路，使得IFN-γ抗腫瘤作用喪失以及腫瘤細胞上PD-L1表達減少或缺失[31]。盡管腫瘤細胞仍能被T細胞識別和結合，但其JAK1/2突變使它們對IFN-γ刺激具有抗性。腫瘤細胞在IFN-γ信號傳導通路中缺乏活性，對IFN-γ的抗增殖作用不敏感，且缺乏IFN-γ誘導的PD-L1和MHCI類分子的表面表達，從而導致免疫抵抗。

ICIs聯合治療

由于ICIs在治療中出現耐藥，大大限制了其療效，且缺乏明確的生物標記物來選擇可能受益于ICIs單藥治療的患者，我們可以通過將ICIs與化療、放射治療、靶向治療和其他免疫療法相結合，最大限度地發揮其臨床效益。目前已有大量臨床試驗正在進行中。

一、ICIs與化學療法

化學療法，特別是以鉑類為基礎的雙藥化療(platinum-based doubletchemotherapy, PT-DC)，是晚期NSCLC患者的一線治療方案。細胞毒性藥物不僅會殺傷腫瘤細胞，釋放癌癥相關抗原，以啟動T細胞的激活，而且還會干擾一系列免疫活性細胞的功能。例如，蒽環類藥物可促進樹突狀細胞活化，環磷酰胺可提高抗腫瘤CD4+細胞活性，順鉑可抑制Tregs細胞和MDSC的活性。ICIs與化學療法結合可以通過多種機制發揮協同抗腫瘤作用，包括改善T細胞的抗原提呈和消除腫瘤免疫微環境中的免疫抑制因子[32]。大量臨床研究表明，Pembrolizumab、Nivolumab和Atezolizumab這三種已獲FDA批準的抗PD-1/PD-L1藥物與化療聯合治療NSCLC均取得了令人鼓舞的結果。在一項名為Keynote 021的Ⅱ期隨機試驗中，與單獨使用化療相比，Pembrolizumab、卡鉑和培美曲塞的聯合使用可以改善ORR。前者ORR為29%，而后者ORR為55%[33]。對于晚期非鱗狀NSCLC患者而言，這種聯合治療可能是一種有效且可耐受的一線治療方案。Checkmate 012 Ⅰ期試驗顯示，Nivolumab聯合鉑類化療對晚期NSCLC一線治療的ORR范圍為33%～47%，可以改善晚期NSCLC患者的預后，并延長其生存期[34]。Atezolizumab聯合PT-DC作為局部進展或轉移性NSCLC的一線治療，具有良好的療效，ORR范圍為60%～75%[35]。然而，由于上述研究的樣本量較小、隨訪時間短，導致缺乏改善PFS和OS的數據。此外，由于這些藥物可以調節免疫應答，且功效具有協同作用，聯合使用可能使它們的毒性成倍增加，從而導致不良反應的產生。因此，需要設計出精確的給藥方案以便在毒性可耐受的情況下發揮出最大的抗腫瘤活性。

二、ICIs與放射治療

與化學療法類似，放射治療是NSCLC的另一種常見的非手術治療手段。放療除了具有直接殺死腫瘤細胞的能力外，還能夠觸發局部免疫反應，使腫瘤微環境能夠募集到有效的T細胞[36]。但是放療觸發的局部免疫反應遠不能產生全身性的抗腫瘤免疫。然而，ICIs能夠增強放療引發的局部免疫對全身抗腫瘤作用的反應，即非局部效應。大量研究數據表明，添加ICIs可提高放療或單純免疫治療的效果[37-38]。更為重要的是，在放療前或放療期間使用PD-1/PD-L1抑制劑，比放療后使用更能產生長期的抗腫瘤作用。因為放療可以調節腫瘤的免疫應答，并使腫瘤細胞上PD-L1表達上調[39-40]。此外，放療和免疫療法有著相對不重疊的毒性特征。

三、ICIs與靶向治療

一些研究表明，PD-L1的表達與NSCLC中EGFR突變、ALK重排或KRAS突變有關[41-45]。通過上調NSCLC中PD-L1的表達，癌基因驅動因子可以增強腫瘤細胞的免疫逃逸。EGFR突變型肺癌在體外可以通過激活PD-1/PD-L1通路來抑制T細胞功能，增強PD-L1的表達，從而抑制腫瘤免疫[46]。這些研究表明，抗PD-1/PD-L1與表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)聯合應用可提高NSCLC的治療效果。

ICIs不良反應

任何一種藥物均有不良反應或副作用，ICIs同樣不能避免。ICIs不良反應通常分為一般性不良反應和免疫相關不良事件(immune-related adverse events,irAEs)。前者主要包括皮膚瘙癢、發熱、食欲下降、惡心和乏力等[47]。PD-1/PD-L1通路是平衡T細胞活化和耐受性的關鍵調控因子[48]。阻斷PD-1/PD-L1通路即阻斷T細胞上PD-1和腫瘤細胞上PD-L1的相互作用，使腫瘤細胞對T細胞介導的凋亡產生額外的抵抗力，從而阻止其抵抗抗腫瘤免疫反應[49]。然而，阻斷上述通路可能會誘發自身免疫性疾病和全身性炎癥，從而出現一系列irAEs。irAEs可累及全身器官系統，產生廣泛的臨床表現。根據器官系統分類的irAEs包括皮膚疾病(如皮炎、自身免疫性大皰性天皰瘡)、胃腸疾病(如腹瀉、結腸炎、肝炎)、內分泌疾病(如垂體炎、甲狀腺炎、甲狀腺功能亢進、甲狀腺功能減退)、呼吸系統疾病(如肺炎)、神經系統疾病(如重癥肌無力、腦炎)等[50]。據報道，在針對亞洲人群的多項PD-1/PD-L1臨床試驗中，irAEs發病率有低至12%，也有高達90%以上[51-52]。對于某些PD-1抑制劑而言，irAEs的發病率可能會隨著劑量的增加而增加[53]。然而，大多數irAEs可以使用皮質類固醇和其他輔助藥物成功治療，只有不到10%出現嚴重irAEs的患者，需要永久停用ICIs[54]。

總結與展望

在過去二十年中，常規的肺癌治療手段包括手術、放化療、靶向治療等。ICIs的出現改進了肺癌的治療方式，極大提高了晚期NSCLC患者的生存率。盡管有諸多優勢，但不可否認，有許多問題亟待解決。臨床上有一部分接受ICIs治療的患者已產生耐藥性，導致治療失敗、甚至死亡，我們需要對相關耐藥機制進行研究，識別出最有可能從ICIs治療中獲益的患者，開發出能預測ICIs療效的生物標記物。使用ICIs治療，可能會因為過度免疫反應刺激或其他原因導致irAEs的發生，如何減少甚至消除ICIs治療導致的不良反應，以及控制irAEs與維持ICIs的抗腫瘤作用之間的平衡，值得我們進一步探索。此外，ICIs與常規治療的聯合治療必須根據具體情況進行優化，爭取早日實現晚期NSCLC的個體化、精準化治療。在今后的免疫治療發展中，我們需要綜合考慮患者的臨床特點、腫瘤表型和腫瘤微環境等因素，最大限度地發揮免疫治療對晚期NSCLC患者的作用。