腫瘤免疫治療的難點與困惑

梁曉華，復旦大學附屬華山醫院腫瘤科主任，中國醫藥教育協會腫瘤轉移專委會主任委員，中華醫學會上海分會腫瘤內科副主任委員，上海市抗癌協會腦轉移瘤專委會主任委員，上海市抗癌協會腫瘤生物治療、淋巴瘤、疑難腫瘤、惡性黑色素瘤、腫瘤藥物臨床研究專委會副主任委員，中國臨床腫瘤學會血管靶向專家委員會委員、腫瘤支持與康復治療專家委員會委員。

摘要：以免疫檢查點抑制劑程序性死亡受體1（PD—1）／程序性死亡配體1（PD—L1）為代表的藥物開啟了癌癥治療的新時代，但如何進一步提高其有效性和安全性仍待進一步研究。

關鍵詞：免疫治療 腫瘤

中圖分類號：R730.51文獻標志碼：A文章編號：1006—1533（2022）S2—0034—07引用本文梁曉華．腫瘤免疫治療的難點與困惑［J］．上海醫藥，2022，43（S2）：34—40．

Immunotherapy of human cancer： difficulties and perplexities

LIANG Xiaohua

（Department of Oncology，HuashanHospital，FudanUniversity，Shanghai 200040，China）

ABSTRACT The immune checkpoint inhibitor programmed death-1（PD-1）/programmed death ligand-1（PD-L1）has represented a new era of cancer treatment， but how to further improve its efficacy and safety remains to be further studied.

KEY WORDS immunotherapy;cancer

William B．Coley在19世紀末最早嘗試利用免疫系統治療惡性腫瘤。他是一位骨科醫生，在為骨肉瘤患者做手術的過程中，注意到一些術后傷口感染嚴重的患者，其未切除的腫瘤會自發消退。從1891年開始，Coley給1000多位患者注射了化膿性鏈球菌和黏質沙雷菌等活菌和滅菌的混合物，希望能引起膿毒癥，并產生強大的免疫和抗腫瘤反應。這種細菌混合物被稱為“Coley毒素”，這是第一個有記錄的通過積極的免疫干預治療癌癥的方法。Coley在包括肉瘤、淋巴瘤和睪丸癌等在內的多種惡性腫瘤治療中使患者獲得了持久的完全緩解。然而，由于缺乏對已知的Coley毒素作用機制的認識，以及故意用致病菌感染癌癥患者所存在的風險，腫瘤學家在20世紀早期放棄了用Coley毒素治療惡性腫瘤。時至今日，腫瘤免疫學領域已經取得了長足進步，并且深深改變了腫瘤患者的治療。Coley則被稱為腫瘤免疫療法之父。

在研究Coley毒素作用機制的過程中，發現了一些與敗血癥相關的關鍵介質，這些介質組成了一個細胞因子家族，包括白細胞介素、干擾素和趨化因子。研究人員和臨床腫瘤學家將這些細胞因子用于癌癥治療，并且取得了一定的成功，如在轉移性腎細胞癌中使用大劑量的白細胞介素2（interleukin-2，IL-2）可以誘導臨床緩解[2]，在II期和IV期黑色素瘤中使用干擾素也有部分療效（3]。但是這些細胞因子治療的療效通常很微小且不可預測，而不良反應則比較明顯。因此僅有一小部分特別篩選的患者可能獲益。

最近20多年對免疫監視過程有了更好的理解，特別是發現了T細胞免疫檢查點，如細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4， CTLA-4）和程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）／程序性死亡配體1（programmed cell death ligand 1，PD-L1），得以通過先天免疫細胞來消滅癌細胞，推動了腫瘤免疫學的進步，從此腫瘤治療進入了免疫治療時代。James Allison和TasukuHonjo博士分別因發現了CTLA-4和PD-1而獲得2018年諾貝爾生理學或醫學獎。

與此同時，細胞免疫治療的研究和臨床應用也一直在艱難探索中。Ralph Steinman于1973年發現樹突狀細胞（dendritic cells，DC）。作為目前發現的功能最強的抗原提呈細胞，DC能夠誘導特異性的細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）生成。應用腫瘤相關抗原或抗原多肽體外沖擊致敏DC，回輸或免疫接種于荷瘤宿主，可誘發特異性CTL的抗腫瘤免疫反應。Steinman因此于2011年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。圍繞DC-細胞因子誘導的殺傷細胞（cytokine-induced killer，CIK）以及自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）輸注治療腫瘤也做了大量臨床研究。但是因為臨床療效不確切，適用人群不明確，這些細胞治療尚未能成為主流療法。嵌合抗原受體T細胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR- T）療法是一種精準的治療腫瘤的新型靶向細胞免疫療法，最先在CD19陽性急性淋巴細胞白血病治療中取得成功，近幾年針對CAR-T細胞治療實體瘤也展開了大量研究工作，并取得了一定進展。

本文側重討論免疫檢查點抑制劑（immunecheckpoint inhibitors，ICIs）治療的難點和在臨床應用中的困惑。

1 ICIs治療的難點

免疫檢查點是控制免疫反應激活或抑制的免疫細胞表面受體。免疫系統的激活，一方面可以控制腫瘤，但另一方面又會引起自身免疫性疾病。一些ICIs，如CTLA-4和PD-1單克隆抗體的發現和發展，通過上調免疫激活，在免疫周期的不同階段產生顯著的抗腫瘤反應]。

目前，ICIs已經廣泛應用于多種癌癥治療中，包括惡性黑色素瘤、肺癌、胃癌、食管癌、鼻咽癌、淋巴瘤、尿路上皮癌等。主要的ICIs包括CTLA-4單克隆抗體和PD-1／PD-L1單克隆抗體，其中，國內外已經有多款PD-1／PD-L1抗體上市。不同的免疫檢查點的潛力并不相等。例如，激動劑OX40抗體具有輕微的臨床活性，但CD28抗體即使在非常低的治療劑量下也會導致嚴重的細胞因子綜合征，并且已有接受治療的健康志愿者因此而入住重癥監護病房[5]。因此，尋找ICIs療法的正確組合來誘導最佳的免疫激活能力仍然是臨床研究的一個活躍領域。

1.1 ICIs的單藥療效有限

針對PD-1／PD-L1軸的ICIs已經改變了晚期非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者的一線治療。對于PD-L1表達≥50％的患者，單藥帕博利珠單抗（PD-1抑制劑）是目前的標準治療，當PD-L1表達低于50％時，可以單獨或聯合化療。阿特利珠單抗（PD-L1抑制劑）也已被批準與化療和貝伐珠單抗（抗血管生成藥物）聯合用于一線NSCLC的治療，無論PD-L1表達如何。與以鉑類為基礎的化療相比，一線PD-1／PD-L1抑制劑與抗CTLA-4抗體的組合也被證明可以提高晚期NSCLC的生存率，特別是在具有高腫瘤突變負荷的患者中。伊匹單抗（一種抗CTLA-4單抗）和納武利尤單抗（PD-1抑制劑）已被美國FDA批準用于治療PD-L1表達≥1％的NSCLC患者。

Keynote-042研究納入PD-L1腫瘤比例評分（tumor proportion score，TPS）≥1％的先前未經治療的局部晚期或轉移性NSCLC患者，隨機分配接受帕博利珠或者含鉑化療，TPS≥50％的患者中位總體生存（overall survival， OS）分別為20.0個月和12.2個月；TPS≥20％的患者中位OS分別為17.7個月和13.0個月；TPS≥1％的患者中位OS分別為16.7個月和12.1個月。TPS≥50％、TPS≥20％、TPS≥1％的3個亞組中帕博利珠單抗組vs化療組的中位無進展生存（progression-free survival，PFS）分別為7.1個月vs6.4個月、6.2個月vs6.6個月和5.4個月vs6.5個月，緩解率分別為39％vs 32％、33％vs 29％和27％vs27％[6]。總體趨勢來看，隨著PD-L1表達的降低，ICIs的療效逐漸下降。

抗PD-（L）1單抗單獨用藥時，針對細分患者群，如PD-L1陽性、腫瘤突變負荷高、微衛星不穩定性高等，療效較好，但是在大多數不加區分的實體瘤中的有效率較低。

一項系統性分析研究發現，在PD-L1表達≥50％的NSCLC中，與以鉑類為基礎的化療相比，ICIs單藥可能改善OS[風險比（hazard ratio，HR）0.68，95％置信區間（confidence interval，CI）0.60～0.76，納入6項隨機對照試驗（randomized controlled trial，RCT），2111名受試者，中等確定性證據）。ICIs單劑也可能改善PFS（HR0.68，95％CI 0.52～0.88，納入5項RCT，1886名受試者，低確定性證據）和客觀緩解率（objective response rate，ORR）[相對危險度（relative risk，RR）1.40，95％CI 1.12～1.75，4項RCT，1672名受試者，低確定性證據]。

有研究者分析了截至2019年7月關于國外6種抗PD-（L）1單抗單藥治療的前瞻性臨床試驗，來自針對26種癌癥的160項試驗的22165例患者的總體平均ORR只有20.21％，抗PD-（L）1單抗單藥治療的ORR因腫瘤類型而顯著不同，最高的抗癌活性出現在致癌物質誘導的腫瘤或由病毒感染驅動的惡性腫瘤，如經典霍奇金淋巴瘤（classical Hodgkin lymphoma，cHL）、纖維增生性黑色素瘤和病毒誘導的皮膚默克爾細胞癌。ORR第二高的腫瘤群組是免疫原性較高的腫瘤，如黑色素瘤、肺癌、肝癌和腎癌。另外一些腫瘤，如前列腺癌、結直腸癌和卵巢癌只有有限的T細胞浸潤，PD-（L）1單抗單藥治療這些腫瘤的ORR相對較低[8]。

1.2 ICIs的最佳聯合方案

研究發現，免疫治療與化療聯合應用在腫瘤治療中有協同效應，一些標準劑量和標準方案的化療藥物可以通過加強免疫反應增強免疫治療療效。化療促進抗腫瘤免疫反應的主要途徑有二：一是化療藥物誘導免疫原性細胞死亡，并進而激活特異性針對腫瘤的適應性免疫反應；二是化療藥物通過一些輔助或者尚未完全明確的作用機制，作用于腫瘤微環境中的惡性和正常宿主細胞，進而激活抗腫瘤免疫反應。如何提高已在臨床實踐中建立起來的聯合療法的療效正變得越來越具有挑戰性。

KEYNOTE-062研究顯示，帕博利珠單抗聯合化療對比單純化療用于晚期胃癌或胃食管接合部癌的一線治療，雖未觀察到PFS或OS的改善，但免疫治療聯合化療用于晚期胃癌一線治療的希望并未就此破滅。ATTRACTION-4研究第一部分的療效分析顯示：納武利尤單抗＋SOX組和納武利尤單抗＋CapeOX組均取得較高ORR和較長的緩解持續時間，且無論PD-L1表達均可以從聯合方案中獲益[10]。CheckMate 649研究入組了既往未接受過系統治療的不可手術的晚期或轉移性胃癌或胃食管接合部癌，對PD-L1水平不做限定。納武利尤單抗＋化療與單純化療組的OS分別為13.1個月和11.1個月。在PD-L1綜合陽性評分（combined positive score， CPS）≥5的病例中，納武利尤單抗＋化療與單純化療組OS的HR為0.71（P＜0.0001），PFS的HR為0.68（P＜0.0001）。由此確立了納武利尤單抗＋化療在不可手術的晚期或轉移性胃癌或胃食管接合部癌中的一線治療地位。

在轉移性黑色素瘤中，聯合CTLA-4和PD-1阻斷劑的5年總生存率達到了前所未有的50％以上「2]。在轉移性腎細胞癌的意向治療人群中，相同組合的3年總生存率超過60％[13-4]。在正在進行的早期臨床試驗中，很少有新的組合達到與這些新的治療標準相媲美的療效水平。當然還需要改進的是它們的安全性。

在黑色素瘤治療中，批準的聯合ICIs誘導和方案劑量（伊匹單抗3mg／kg和納武利尤單抗1mg／kg每3周）的3～4級毒性達到59％[15]。CheckMate 511的初步結果顯示，調整劑量（伊匹單抗1mg／kg，納武利尤單抗3mg／kg，每3周1次）后，毒性顯著改善，但療效未受影響[16]。鑒于免疫相關不良事件（immune-related adverse event，irAEs）有時與死亡和重大的終身疾病有關（例如，新發的胰島素依賴型糖尿病、持續性垂體功能障礙或免疫相關炎性關節病），迫切需要一些預測因子和新策略來降低這些毒性。

對于ICIs原發耐藥或者繼發耐藥的患者，需要尋找新的治療方法。早期研究表明，暴露于ICIs可能會影響疾病進展后接受的標準治療的療效。例如，ICIs治療失敗后，偶爾可以見到對化療特別高的療效[17-18]。這些觀察結果可能繼發于免疫治療已經消除了最初由腫瘤細胞或其他免疫細胞施加的抑制，然后是細胞毒性化療介導殺死腫瘤細胞。另一方面，無進展生存期和與暴露于靶向治療相關的不良事件（如黑色素瘤中的BRAF抑制劑）可能會受到一線使用ICIs的不利影響19。

1.3同類ICls之間的比較

目前多種PD-（L）1單抗獲批用于多種適應證，而且不同的PD-（L）1單抗還可能有相同的適應證，但是這些不同的PD-（L）1單抗之間并沒有進行過高質量的頭對頭的對照研究，因此，這些具有相同適應證的藥物如何選擇就成了醫生和患者共同面臨的難題。

CTONG1901是全球首個直接對比PD-1單抗治療NSCLC的II期臨床研究，主要研究終點是ORR，結果顯示，信迪利單抗組與帕博利珠單抗組分別為52.9％與32.4％，中位PFS分別為8.0個月和7.5個月，中位OS分別為未達到和17.5個月。亞組分析顯示，單藥治療與聯合化療組之間沒有顯著差異。

基于12項II期研究9236例轉移性NSCLC患者的網狀meta分析顯示，化療聯合帕博利珠單抗或者阿特珠單抗要比單獨化療或者其他任何ICIs藥物聯合或者單獨使用的有效率更高，尤其是非鱗NSCLC[20]。

1.4 ICIs的雙特異性抗體

盡管免疫療法在癌癥患者中顯示出了顯著和長期的療效，但由于有效率低和繼發耐藥等局限性和挑戰，其在整體人群中的臨床獲益仍然較低[21-22]。與單藥相比，聯合治療似乎有更好的療效，但也更有可能誘導自身免疫樣毒性，如增加的irAE[23]。

隨著蛋白質工程技術的發展，以單一分子靶向多種抗原的多種雙特異性抗體（bispecific antibodies，BsAbs）得以產生。基于BsAbs的免疫療法可能有提高臨床療效和安全性的潛力。因此，對BsAbs發展的興趣大大增加，臨床和臨床前階段有各種類型的BsAbs[24]。由于BsAbs可以直接針對免疫細胞或腫瘤上的兩種不同抗原（腫瘤相關抗原）；與單抗相比，BsAbs具有協同抑制兩種不同抗原或增加細胞毒活性的優勢。

最成熟的BsAbs是同時結合PD-（L）1和其他免疫抑制分子，如CTLA-4、LAG-3、Tim-3、TIGIT、TGF-β和CD73。這種類型的BsAbs被設計為：①通過阻斷多個共抑制受體或改變免疫抑制的腫瘤微環境（tumormicroenvironment，TME）來最大化T細胞的抗腫瘤活性；②減少兩種不同ICIs聯合使用時偶爾觀察到的irAE。雙免疫檢查點（immune checkpoint，IC）阻斷的BsAbs在臨床前研究中顯示了優于聯合治療的活性。例如，MEDI5752（PD-1xCTLA-4）是一種單價BsAbs，可抑制 PD-1和CTLA-4，降低Fc段功能，旨在阻斷CTLA-4介導的對PD-1T細胞的抑制。與靶標結合后，MEDI5752迅速內化，導致PD-1隨后降解，在單克隆抗體中沒有觀察到這種現象[25-26]。PD-（L）1靶向LAG-3、Tim-3和TIGIT的BsAbs也在積極開發中，臨床前研究顯示其與聯合用藥相比療效更好[27]。

ICIs與TME調節劑如轉化生長因子β（transforming growth factor-beta，TGF-β）和CD73的結合，也是藥物研發的一個方向。M7824（PD-L1xTGF-β，Bintrafusp Alfa）是一種雙功能融合蛋白，作為TGF-β“陷阱”對所有3種TGF-β亞型起作用。由于TGF-β信號相關基因的上調與轉移性黑色素瘤抗PD-1耐藥有關，M7824在臨床前研究中表現出更好的療效[28]。CD73通過A2A受體催化AMP分解為腺苷并抑制免疫激活（29]。因此，PD-（L）1阻斷可能與抑制CD73等一系列核苷酸酶調控的嘌呤能信號通路相結合。

目前已有2種FDA批準的BsAbs（blinatumomab 和 catumaxomab）以及國內剛剛獲批的卡度尼利單抗（PD-1xCTLA-4雙抗），但大多數BsAbs都處于臨床前和早期臨床階段。BsAbs要想在臨床中取得成功，就必須克服目前免疫治療的局限性，提供更好的療效和安全性。安全性問題如細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）和神經毒性，以及在實體腫瘤中的低效性，仍然是關鍵的挑戰。

雙免疫調節劑通過同時調節兩種不同的免疫調節通路的活動而表現出協同效應。這些BsAbs以ICIs為主，靶向PD-1／PD-L1通路和其他免疫抑制靶點，如LAG-3、Tim-3、TGF-β和嘌呤能通路。由于PD-1／PD-L1阻斷的臨床成功，ICIs引起了廣泛關注。因此，多種雙免疫刺激劑的開發有望增加。然而，由于強烈的免疫激活，需要監測毒性的風險。未來的臨床試驗將提高我們對BsAbs的潛力和安全性的認識。

1.5腫瘤微環境對ICIs療效的影響

免疫細胞浸潤腫瘤微環境與ICIs治療產生的強烈免疫反應相關，甚至比微衛星不穩定性的相關性更好。除了存在腫瘤浸潤淋巴細胞外，其他特征如抗PD-L1在腫瘤相關免疫細胞上的表達、基因組不穩定性和預先存在的抗腫瘤免疫反應被描述為“熱”腫瘤的特征，這些特征與ICIs的良好療效有關。將“冷”腫瘤轉化為對ICIs反應的“熱”腫瘤是一個活躍的研究領域。

放療和化療聯合ICIs能增加腫瘤的抗原性和啟動潛能，可將“冷”腫瘤轉變為“熱”腫瘤。電離輻射誘導的免疫原性細胞死亡和抗原釋放可能會使腫瘤細胞變成原位疫苗30]。這種方法的結果不僅是局部腫瘤的控制，而且可能通過遠隔效應對遠處腫瘤部位起作用3。此外，化療可誘導突變，導致新表位的產生，從而增加腫瘤的抗原性（2]。在瘤床局部注射溶瘤病毒也已證實有益。這些原生或基因改造的病毒有選擇地感染并在腫瘤細胞內復制，最終導致腫瘤細胞裂解和抗原釋放33]。同樣，這個過程導致了免疫系統的局部啟動，局部和系統都有反應。當這些療法與ICIs聯合使用時，效果更明顯[4]。

“冷”腫瘤還強烈表達間充質和膠原屏障分子，阻止腫瘤浸潤淋巴細胞遷移到瘤床[35-36]，抑制在間充質屏障形成中起關鍵作用的TGF-β，聯合ICIs時，在小鼠模型中產生強烈的抗腫瘤反應[37]。

PI3K／AKT通路、糖原合成酶激酶3α／β以及Mnk1和Mnk2在腫瘤中經常被異常激活。這些致癌激酶的抑制劑可以將“冷”腫瘤轉化為“熱”腫瘤的微環境[38]。腫瘤微環境支持不適當的代謝重編程，對T細胞功能產生負面影響，導致抗腫瘤免疫應答減弱[39-40]。同時針對腫瘤和T細胞代謝可以在不適宜的微環境中增強免疫力，顯著提高免疫療法的成功率。腫瘤微環境中的腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TIL）具有顯著的預后和預測意義，其功能不僅受到免疫檢查點的限制，而且受到越來越多的“代謝檢查點”的限制[＃1]。

ICIs可能直接塑造腫瘤微環境中的代謝景觀，從而影響效應T細胞的功能。一方面，CTLA-4和PD-1結合各自的配體，通過抑制糖酵解作用，破壞代謝性TIL細胞表型，從而減少細胞因子分泌，導致效應T細胞表型耗竭。另一方面，ICIs對癌細胞的代謝重編程也有相反的作用。PD-L1的結合直接上調癌細胞的糖酵解，從而促進腫瘤的生長和轉移[42]。已經有多種治療策略來解決這種不平衡。

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）抑制劑雷帕霉素影響PI3K／AKT／ mTOR通路，聯合ICIs可增強細胞毒性和記憶T細胞功能

（43-4]。二甲雙胍以線粒體呼吸復合體I為靶點，并激活AMPK信號轉導通路，這是T細胞調節和代謝功能的關鍵通路。在一組接受二甲雙胍聯合ICIs治療的轉移性黑色素瘤患者中，觀察到有利的治療相關結果（ORR、疾病控制率、中位PFS和中位OS）[45]。這些發現有待更大規模的隨機研究進一步驗證。

氨基酸分解代謝產物如L-精氨酸、色氨酸（tryptophan，Trp）和谷氨酰胺在腫瘤進展和免疫中起著重要作用4]。因此，靶向這些氨基酸及其代謝途徑在癌癥治療中成為開發新型治療藥物的一個有前景的策略。Trp-Kyn-AhR代謝途徑中的分解代謝IDO1酶成為一個有趣的治療靶點。但是一項關于IDO1選擇性抑制劑epacadostat聯合帕博利珠單抗治療轉移性黑色素瘤的III期研究顯示epacadostat組和安慰劑組之間沒有差異（7]。盡管IDOI抑制存在不確定性，但充分的臨床前證據支持繼續開發Trp-Kyn-AhR通路抑制劑來增強ICIs的療效。

癌癥免疫治療的未來可能依賴于檢查點抑制劑的聯合治療，但不是與其他新穎的檢查點抑制劑，而是個性化的癌癥疫苗和針對腫瘤微環境、腫瘤糖基化等的新型靶向治療。這些領域的進展將使目前廣泛的“霰彈槍”方法（即讓所有患者暴露在已批準適應證范圍內的ICIs）轉向針對每種癌癥并具有獨特匹配因素的量身定制的治療。

2 ICIs治療的困惑

PD-1／PD-L1阻斷治療將是未來幾年主要的癌癥免疫治療方法，但對這一信號通路仍有很多需要了解的地方，這些有待解決的關鍵問題包括：

1）如何選擇PD-1／PD-L1陽性的患者群體？這些患者的特點是什么，應該采用什么有效的臨床檢測方法？

2）TME中腫瘤浸潤CD8T細胞的豐度如何增加？特別是CD8＇T細胞識別腫瘤反應性的瘤內T細胞受體（TCR）抗原決定簇，而不是不能殺死腫瘤細胞的旁觀者CD8 TIL。

3）PD-1調控CTLs和Tregs的機制是什么？PD-L1作用于TME中的腫瘤細胞和APC細胞的機制是什么？我們能根據這一機制找到更有效的抑制劑嗎？

4）對于PD-1／PD-L1陰性的患者，我們有沒有好的治療方法？隨著對個人基因組信息的深入了解，個性化標志物單獨指導抗PD-1／PD-L1治療或與其他靶點一起將是實現這類患者治療效果的關鍵，需要進行更多的工作來明確這些關鍵問題。

綜上，PD-1／PD-L1阻斷抗腫瘤免疫治療類似于冰山一角，開啟了癌癥治療的新時代，安全性和有效性有待進一步研究。

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（收稿日期：2022-08-29）