抗腫瘤PD-1和PD-L1治療現狀與免疫相關不良反應的機制探索

楊蕾伊，林桑，謝其冰，尹耕

程序性細胞死亡蛋白-1（PD-1）在免疫細胞和腫瘤細胞中表達，并通過與配體結合誘導免疫耐受。PD-1及程序性細胞死亡配體1（PD-L1）抑制劑作為重要的免疫檢查點抑制劑，目前已成為多種類型腫瘤的一線治療方案。盡管抗PD-1/PD-L1單克隆抗體對治療某些腫瘤顯示出良好的效果，但是仍存在很多局限性，尤其是免疫相關不良反應（irAEs）限制了其臨床應用。本綜述討論了幾種抗PD-1/PD-L1單克隆抗體的作用機制，列舉部分臨床試驗中出現的irAEs，旨在提醒臨床抗腫瘤治療的同時可能出現的重要不良反應。本綜述也對今后PD-1/PD-L1抑制劑的研究方向提出了幾點建議，以期未來能獲得更優的臨床干預方案。

1 PD-1和PD-L1的結構

PD-1是CD28/細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（CTLA-4）家族的Ⅰ型跨膜蛋白，其結構包含細胞外免疫球蛋白樣可變區（IgV）、疏水跨膜區和細胞內區[1-2]。細胞內區有兩個重要結構：免疫受體酪氨酸抑制基序（ITIM）和免疫受體酪氨酸轉換基序（ITSM）[3-4]。PD-1在免疫細胞（T淋巴細胞、B淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞、某些類型的樹突狀細胞等）和腫瘤細胞中廣泛表達，通過與配體結合，抑制抗原刺激的淋巴細胞增殖，下調細胞因子產生，誘導免疫耐受[5-6]。

程序性細胞死亡配體1（Programmed death ligands 1，PDL1）和程序性細胞死亡配體2（Programmed death ligands 2，PD-L2）是PD-1的兩個免疫調節配體，PD-L1在淋巴組織、抗原提呈細胞（巨噬細胞、樹突狀細胞）、非淋巴組織和腫瘤細胞上表達，而PD-L2主要在單核細胞上表達[6-8]。

2 PD-1/PD-L1信號通路的機制

PD-1/PD-L1信號通路主要發揮免疫抑制作用。含Src同源2結構域蛋白酪氨酸磷酸酶（SHP2）是蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）家族的成員，具有促進增殖及抗凋亡的作用，其結構包括一個C端的蛋白磷酸酶催化結構域（C-SH2）和N端的兩個SH2結構域（N-SH2）[9]。PD-1與PD-L1結合后促進ITSM結構域中的酪氨酸發生磷酸化并募集SHP2，抑制下游PI3K-AKT等信號通路活化，最終抑制T淋巴細胞激活[10-11]。有研究發現，N-SH2是激活SHP2的關鍵，且當ITIM和ITSM結構域均與SHP2的結構域之一結合時，SHP2的磷酸酶活性才被完全激活[9]。

腫瘤微環境中，腫瘤免疫逃逸與PD-1/PD-L1和T淋巴細胞的作用相關。PD-L1常在腫瘤細胞上過表達，通過與活化T淋巴細胞上的PD-1受體結合，發揮抑制細胞毒性T淋巴細胞的作用，從而使標記PD-L1的腫瘤細胞免受T淋巴細胞攻擊[12]?；罨腡淋巴細胞與抗原提呈細胞上表達的B7-1（CD80）蛋白，在與腫瘤細胞表面的PD-L1結合后會抑制效應T淋巴細胞激活[13]。調節性T淋巴細胞（Treg，CD4+Foxp3+）通過維持其表面PD-1的表達發揮免疫抑制作用[1]。有研究稱，Treg細胞表面的PD-1受體在CD3和轉化生長因子β（TGF-β）存在時會促進原始CD4+T淋巴細胞向Treg細胞再轉化；此外，PD-1還可抑制B淋巴細胞介導的T淋巴細胞活化[14]。

3 抗PD-1/PD-L1抗體使用現狀

基于PD-1/PD-L1這一信號通路在腫瘤免疫逃逸中發揮的作用，自2006年5月起，已經有10種靶向PD-1/PD-L1的免疫檢查點抑制劑用于腫瘤治療，包括7種PD-1抑制劑（Pembrolizumab、Nivolumab、Cemiplimab、Toripalimab、Sintilimab、Tislelizumab 、Camrelizumab）和 3種 PD-L1抑制劑（Atezolizumab、Avelumab、Durvalumab）。

3.1 抗PD-1單克隆抗體 Pembrolizumab（派姆單抗，MK3475，Keytruda）是Merck公司開發的針對PD-1的高親和力人源化IgG4-kappa單克隆抗體[15]。Pembrolizumab阻斷PD-1與PD-L1的結合，使生理學效應向免疫激活轉化，恢復了T淋巴細胞的抗腫瘤效應[15]。按Pembrolizumab每3周200 mg的劑量可獲得完全生物利用度，18周可達到穩定狀態[16]。Pembrolizumab目前被批準用于黑色素瘤、非小細胞肺癌（NSCLC）、尿路上皮癌、頭頸部鱗癌（HNSCC）、高度微衛星不穩定/錯配修復缺陷（MSI-H/dMMR）腫瘤、宮頸癌、肝細胞癌等腫瘤的免疫治療。Pembrolizumab聯合鉑類化療被認為是晚期NSCLC最合適的一線免疫檢查點抑制劑方案。對于未經治療的無表皮生長因子受體（EGFR）或間變性淋巴瘤激酶（ALK）突變的轉移性非鱗狀NSCLC患者和未經治療的轉移性鱗狀NSCLC患者，在標準的化療方案中加用Pembrolizumab相較單獨化療可顯著延長總體生存期和無進展生存期[17-18]。此外，還有研究顯示Pembrolizumab作為一線單藥治療可提高PD-L1腫瘤比例評分（TPS）≥50%的未治療過的已轉移的NSCLC患者的總生存期和無進展生存期，還可作為一線療法用于無EGFR或ALK變異和低PD-L1 TPS的局部晚期或轉移的NSCLC患者[19]。Ⅲ期隨機對照試驗顯示，Pembrolizumab加鉑類藥物和5-氟尿嘧啶是復發或已轉移HNSCC患者有效的一線治療方案，Pembrolizumab單藥治療是PD-L1陽性的復發或已轉移HNSCC的一線治療方案[20]。

Nivolumab（納武單抗，ONO4538，Opdivo）是一種首次基于人源小鼠研究得到的、針對PD-1的全人源化IgG4單克隆抗體[21]。Nivolumab通過阻止PD-1與其配體PD-Ls結合，將補體活性或抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用（ADCC）降至最低[22]。抗CTLA-4的單克隆抗體Ipilimumab用于治療晚期黑色素瘤，盡管Ⅲ期隨機對照試驗證實Ipilimumab可延長總體生存期，但隨著靶向PD-1藥物的出現，其地位有所降低，Pembrolizumab和Nivolumab活性更高而毒性較低，已成為晚期黑色素瘤免疫治療的首選方法[23-25]。多項隨機對照試驗表明，Nivolumab聯合Ipilimumab方案較單藥治療方案對晚期NSCLC、腎細胞癌、MSI-H/dMMR腫瘤等顯示出更高的臨床效益[26-29]。

Cemiplimab（西米普利單抗，REGN2810，Libtayo）是使用重組DNA技術開發的針對PD-1的人源化IgG4單克隆抗體。Cemiplimab通過阻斷PD-1與PD-L1結合，上調了細胞毒性T淋巴細胞并增強了免疫系統的抗腫瘤活性。Cemiplimab可以用于治療轉移性皮膚鱗狀細胞癌或不能接受治愈性手術或放療的局部晚期轉移性皮膚鱗狀細胞癌[30-31]。Cemiplimab目前也應用于其余腫瘤治療的療效評估，包括轉移性胰腺癌、惡性神經膠質瘤、肝細胞癌、多發性骨髓瘤等[32]。

Toripalimab（特瑞普利單抗，JS001）是重組人源化抗PD-1單克隆抗體，其通過結合PD-1來阻止PD-1與其配體相互作用?；冖蚱谠囼灥慕Y果和多項臨床研究的安全性數據，Toripalimab成為首個獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）突破性療法認定的國產抗PD-1單克隆抗體[33]，主要適用于既往接受全身系統治療失敗的不可切除或轉移性的黑色素瘤，和既往接受過二線及以上系統治療失敗的復發或轉移性鼻咽癌。對于以肢端和黏膜亞型為主的晚期黑色素瘤，目前最大的前瞻性抗PD-1臨床研究顯示，Toripalimab對中國系統治療無效的轉移性黑色素瘤患者具有可控的安全性和持久的臨床緩解[34]。同樣，Ⅱ期臨床試驗（POLARIS-02）也顯示，Toripalimab對化療耐藥的轉移性中國鼻咽癌顯示出有前景的臨床療效和可管理的安全性[35]。此外還有研究顯示，Toripalimab有望用于治療胃癌、神經內分泌腫瘤等[36-37]。

Sintilimab（信迪利單抗，IBI308）是人源化IgG4單克隆抗體，能特異性結合T淋巴細胞表面的PD-1受體，從而激活T淋巴細胞的抗腫瘤活性[38]。較其他單抗而言，Sintilimab主要適用于至少經過二線系統化療的復發或難治性經典型霍奇金淋巴瘤，2020年3月FDA授予Sintilimab治療T淋巴細胞淋巴瘤的孤兒藥資格[39]。此外有研究發現，Sintilimab對非鱗狀NSCLC、結直腸癌、肝細胞癌、其他實體腫瘤/惡性腫瘤等也有一定療效[40-41]。

Tislelizumab（替雷利珠單抗，BGB-A317）是國產人源化抗PD-1的IgG4單克隆抗體，在臨床上作為免疫治療及抗腫瘤藥物。2019年12月，Tislelizumab被批準用于至少經過二線系統化療的復發或難治性經典型霍奇金淋巴瘤[42]。Tislelizumab目前已在15項臨床試驗中被進行療效評估，腫瘤種類包括NSCLC、肝細胞癌、食管鱗狀細胞癌、胃癌和鼻咽癌。

Camrelizumab（卡瑞利珠單抗，SHR-1210）是我國自主研發的人源化抗PD-1單克隆抗體，目前已獲批用于治療復發或難治性霍奇金淋巴瘤、晚期肝細胞癌、聯合培美曲塞和卡鉑一線治療晚期或轉移性非鱗狀NSCLC和單藥二線治療晚期食管鱗癌[43-45]。此外，有研究發現Camrelizumab聯合阿帕替尼治療宮頸癌有一定療效，其表現出的抗腫瘤活性和可控的毒性顯示了該藥的獨特之處，未來可進行更大規模的隨機對照試驗進行驗證[46]。

3.2 抗PD-L1單克隆抗體 Atezolizumab（阿替利珠單抗，MPDL3280A，Tecentriq）和Avelumab（阿維魯單抗，MSB0010718C，Bavencio）均是針對PD-L1的全人源化IgG1單克隆抗體[47-48]。Atezolizumab通過結合PD-L1阻斷其與PD-1或CD80受體（B7-1）結合，減弱了對細胞毒性T淋巴細胞的抑制，且Atezolizumab的抗腫瘤效應受到腫瘤浸潤細胞表面PD-L1表達水平的影響[32，47]。Atezolizumab目前已被批準用于治療局部晚期或轉移性尿路上皮癌、三陰性乳腺癌、晚期小細胞肺癌及轉移性NSCLC。Avelumab因為存在Fc結構域，保留了在體外誘導NK介導的ADCC的能力，能夠同時擁有免疫檢查點抑制作用和ADCC介導的腫瘤細胞殺傷作用[49]。Durvalumab（度伐利尤單抗，MEDI4736，Imfinzi）是一種人源化抗PD-L1的人免疫球蛋白G1 kappa（IgG1κ）單克隆抗體，主要用于不可手術切除的Ⅲ期NSCLC患者放化療后的鞏固治療和晚期尿路上皮癌的治療[50-51]。

3.3 小分子、肽和大環化合物 盡管抗PD-1/PD-L1單克隆抗體對治療腫瘤顯示出良好的效果，但仍有費用高、應答率低、不良反應多、給藥方式有限等缺陷存在[52]。因此，目前已有研究將目光轉到了針對PD-1/PD-L1軸的小分子、肽和大環化合物，以期能進一步提高臨床效果和安全性。從2015年起，印度 Aurigene公司已經研發了多種能抑制PD-1/PD-L1通路的肽和肽類化合物。美國Bristol-Myers Squibb公司在2017年和2018年分別公布了兩種新的大環化合物，其抑制了PD-1與PD-L1和CD80的相互作用。

4 免疫相關不良反應

免疫檢查點抑制療法會影響自身免疫與免疫之間的平衡，增強免疫系統活性、攻擊腫瘤細胞的同時，某些不良反應也會隨之而來，包括輸注相關反應及irAEs?？筆D-1/PD-L1治療后最常見的不良反應包括瘙癢、腹瀉、乏力、惡心、皮疹、肌痛等，嚴重不良反應包括暈厥、急性腎損傷、心律失常、心肌梗死、感染等。表1列出了部分抗PD-1/PD-L1單克隆抗體在最近一些臨床試驗[36，53-59]中發生irAEs的風險，由于藥物的適應證、臨床試驗的納入標準和病例數均不同，導致數據在一定程度上缺乏可比性。

表1 抗PD-1/PD-L1單克隆抗體治療后誘發的部分免疫相關不良反應Table 1 Some immune-related adverse events induced by PD-1/PD-L1 monoclonal antibody therapy

有一個根本性的問題是，irAEs到底是原發性自身免疫性疾病的新面孔還是單獨的新病種。臨床通常認為，當存在T淋巴細胞或B淋巴細胞介導的針對自身抗原的證據時，疾病是自身免疫性。但是有研究發現某些疾病具有自身炎癥成分，提示先天免疫細胞的激活也發揮作用[60-61]。這些發現提示irAEs的病因要比原有設想更加復雜。遺憾的是，目前針對irAEs的發現大多基于臨床研究，且以經驗性治療為主，采用了治療原發性自身免疫性疾病的方案[62]。

為了今后能提出針對不同irAEs的合理治療策略，本文簡略闡述irAEs發病機制中涉及的不同細胞和可溶性免疫因子。

4.1 固有免疫 固有免疫是人體的天然免疫防御系統，是抵抗病原體入侵及環境威脅的第一道防線。近年來，越來越多研究發現固有免疫細胞的功能受到免疫檢查點的調節[63-65]。有研究顯示，嗜酸粒細胞的絕對和相對數目是發生irAEs的標志，也是用來預測irAEs發生的早期生物指標[66-67]。宿主微生物屏障，尤其是腸道菌群，在irAEs的調節中也發揮著作用。在過去幾年，腸道菌群已被證實可調節免疫檢查點治療的反應及irAEs的誘導，且最常見的irAEs也發生在富集共生微生物的部位，如皮膚和結腸[68-70]。這些發現表明，腸道微生物組可用于irAEs的預測與治療。

4.2 適應性免疫反應 T淋巴細胞與irAEs的發生密切相關，T淋巴細胞免疫耐受喪失可致自身免疫性疾病。有研究發現，Ipilimumab與CD4+T淋巴細胞、CD8+T淋巴細胞快速分化及產生自身反應性克隆型有關，進一步加速irAEs的出現[71]。臨床上常選擇皮質類固醇治療T淋巴細胞失耐受導致的irAEs，其可通過抑制T淋巴細胞功能和活性來發揮作用[72]。

CTLA-4和PD-1是目前腫瘤免疫治療最重要的靶點，是B淋巴細胞活化、增殖和調節功能的重要參與者[72-73]。成熟B淋巴細胞在腫瘤微環境中的免疫監視作用也逐漸被重視，漿細胞通過在體外阻斷抗PD-1效應，促進PD-1+T淋巴細胞活化和炎性細胞因子分泌[73]。此外，2018年一項研究顯示，在使用抗CTLA-4單克隆抗體治療后，CD21loB淋巴細胞數量增加的患者更可能患有irAEs[74]。針對B淋巴細胞靶向的irAEs，臨床中常使用rituximab（利妥昔單抗，CD20單抗）治療。4.3 循環細胞因子 循環細胞因子是免疫系統的重要組成部分，參與免疫功能的調節。與irAEs相關的細胞因子包括腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素（IL）-1、IL-6、IL-17、IL-12和IL-23，目前已有多個靶向這些細胞因子的藥物用于治療 irAEs[75]。

5 總結與展望

PD-1/PD-L1抑制劑作為一組重要的免疫檢查點抑制劑，目前已用于多種類型腫瘤的一線治療。自從2006年5月以來，已經有10種免疫檢查點抑制劑用于治療黑色素瘤、肺癌、宮頸癌、尿路上皮癌等。盡管抗PD-1/PD-L1單克隆抗體對治療某些腫瘤顯示出良好的效果，但是輸注相關反應及irAEs的風險限制了其臨床應用。使用抗PD-1/PD-L1單克隆抗體后出現irAEs的具體機制尚未完全闡明，但基本過程涉及固有免疫和適應性免疫反應，某些循環因子也參與其中。針對上述發病過程，目前已經發現了一些可以預測和治療irAEs的方法。

臨床醫生在使用PD-1/PD-L1抑制劑時，除了需要關注抗腫瘤的療效，還需警惕irAEs的發生。對于今后PD-1/PD-L1抑制劑的研究方向，認為應注重以下幾個方面：針對藥物，應注重開發靶向PD-1/PD-L1軸的新型制劑，以期在療效等同時有更少的臨床應用局限；針對治療，應注重預測患者應答及預后的生物標志物，達到提前干預的目的；針對irAEs，應注重不良反應分級并制定不同分級治療策略，為個性化治療提供依據。

作者貢獻：楊蕾伊進行文章的構思與設計、資料整理、撰寫論文；林桑進行資料收集、論文的修訂；謝其冰負責文章的質量控制及審校；尹耕對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。