免疫檢查點抑制劑在膠質母細胞瘤中應用的研究進展

李忠敏，劉曉東，苗 旺，李晉虎，范益民

膠質母細胞瘤(gliobliastoma，GBM)是成人最常見的、最具有侵襲性的原發性腦腫瘤，占膠質瘤的50%以上。在GBM標準治療方案即手術切除和Stupp方案的治療下，中位總生存率僅為14.6個月[1]。當前，免疫治療已在許多實體瘤的治療上取得了一定進展，特別是免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor，ICIs)在治療黑色素瘤、非小細胞肺癌、頭頸癌和乳腺等實體瘤方面取得了良好的效果[2]。免疫檢查點分子如細胞毒性T淋巴細胞抗原-4(cytolytic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA-4)和程序性死亡受體-1(programed death 1，PD-1)的阻斷劑已逐步應用于臨床病人并使其受益。但這種方法在GBM臨床使用時卻沒有取得預期的效果。本研究綜述ICIs在GBM中應用的障礙和臨床試驗的發展現狀，以期為尋找更合適的治療策略提供依據。

1 血腦屏障

血腦屏障具有保護大腦不受病原體侵襲、控制免疫調節和與循環系統相互滲透的功能。這道天然屏障在保護大腦的同時，也會阻礙治療藥物和免疫效應細胞進入顱內。ICIs的療效取決于藥物對免疫檢查點的阻斷和后續免疫效應細胞對腫瘤及其靶點的浸潤，血腦屏障的存在會大大影響ICIs作用的發揮[3]。為解決這一問題，目前已有幾種可行的設計方案：設計一種更易于通過血腦屏障的藥物，通過使ICIs分子更親脂、降低極性或降低形成氫鍵的能力可實現。一般情況下，小于400 Da的非極性親脂化合物即可動通過血腦屏障，通過與血腦屏障上相關跨膜受體的單克隆抗體相結合，進而激活轉運通道進入大腦，目前發現使用具有靶向轉鐵蛋白的脂質體可以攜帶藥物穿過血腦屏障浸潤腫瘤[4]。利用靶向肽穿過血腦屏障到達腫瘤并激活治療性分子，且不會損傷正常腦組織[5]。Pep-1L是一種只表達在GBM細胞表面的針對白細胞介素-13(IL-13)受體的多肽，使用Actinium-225偶聯Pep-1L的小鼠較對照組生存期可明顯提高，通過與納米顆粒結合后可直接浸潤小鼠GBM細胞，同時具有良好的耐受性[6-7]。在GBM立體定向放療時，電離輻射可增加血腦屏障的通透性，允許藥物進入大腦，手術時治療性瘤內給藥也可以繞過血腦屏障直接輸送藥物至腫瘤部位，此外，對流增強輸送(convection enhanced delivery，CED)是一種很早就被提出并用于瘤內給藥的方式，通過導管將藥物輸送至瘤內，相比其他治療方式，繞過血腦屏障直接給藥，可以避免很多副作用[8]。

2 異質性

GBM被認為是一種異質性腫瘤，其異質性導致了免疫治療耐藥性[9]。現階段對GBM異質性的研究仍不成熟。目前，將GBM的異質性分為神經元型、前神經元型、經典型和間質型4種，不同分型的病人對免疫治療的反應不一樣，其中經典型GBM的治療效果最佳[10]。一項研究表明，55%的GBM病人在復發時亞型發生改變，同一GBM腫瘤標本可同時存在多種亞型[11]。GBM的異質性使其對包括免疫治療在內的治療模式產生更容易耐藥性，這是ICIs一個較大的難點，目前尚無突破性的研究進展[12]。

3 低腫瘤突變負荷

腫瘤突變負荷(TMB)是GBM相較其他腫瘤更突出的一個特點。在腫瘤發展過程中，隨著體細胞的突變會導致新抗原的產生或新的腫瘤特異性突變抗原被免疫系統識別，二者都可引發CD8+T細胞介導的抗腫瘤反應[13]。GBM中堿基對發生突變的概率較其他腫瘤低，說明GBM中可用于觸發免疫反應的新抗原很少[10]。Goodman等[14]研究發現，高TMB是非中樞神經系統腫瘤的獨立預測因素。此外，研究發現錯配修復(mismatch repair，MMR)蛋白缺失或部分表達的GBM病人，其復發可能性更高，MMR缺失具有增加TMB的效果[15]。盡管ICIs作為單一療法治療非選擇性復發性GBM病人并沒有顯示出明顯的臨床效果，但選擇腫瘤中有MMR缺陷的病人可能是ICIs治療的一個突破口。

4 免疫抑制

GBM獨特的局部和系統免疫抑制機制影響了ICIs在GBM中的應用。了解免疫抑制的機制對于設計免疫治療方法攻克這一疾病至關重要。

4.1 局部免疫抑制 GBM的局部免疫抑制是由腫瘤內在因素、腫瘤微環境中的免疫細胞以及GBM細胞與免疫細胞之間的相互作用共同引起的。

4.1.1 腫瘤內在因素 GBM細胞可以過表達PD-L1，PD-L1的上調與GBM中MAPK通路的激活有關，PD-L1在GBM中表達高于低級別膠質瘤，提示膠質瘤分級可能與腫瘤產生的免疫抑制程度有關[16]。在其他實體癌中，針對過表達PD-L1的腫瘤使用抗PD -1/PD-L1免疫治療效果更好，并對其預后有改善作用[17]。但PD-L1的過表達與GBM中PD-1/PD-L1阻斷的相關性尚需進一步試驗驗證。此外，抗原遞呈缺陷會導致GBM細胞免疫逃逸。人類白細胞抗原Ⅰ(HLA Ⅰ)類肽復合物向活化的T細胞遞呈腫瘤抗原是免疫系統識別和破壞癌細胞必需的環節，但HLA Ⅰ類的雜合性缺失在成人GBM中很常見，且與總生存率縮短相關[18]。

4.1.2 腫瘤微環境 GBM腫瘤微環境最顯著的特征是腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocytes，TILs)和自然殺傷細胞(natural killer cell，NK Cell)的缺失，以及骨髓來源的抑制性細胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)和巨噬細胞的增多[18]。腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages，TAMs)是浸潤膠質瘤的主要炎性細胞，腫瘤來源的巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)可以誘導小膠質細胞/巨噬細胞向抗炎表型(M2)轉移，有助于免疫抑制環境的形成[19]。除了TAMs外，GBM中調節性T細胞(regulatory T cells，Tregs)通常起著維持自身耐受和避免免疫反應過度損傷機體的作用，也參與腫瘤細胞逃避機體免疫監視和慢性感染過程[12]。此外，小膠質細胞作為顱內最主要的APC，在GBM中表達MHC分子的能力被抑制[19]。

4.1.3 GBM細胞和免疫細胞之間的相互作用 GBM細胞和免疫細胞之間直接和間接相互作用進一步導致局部免疫抑制，如T淋巴細胞上表達的凋亡相關因子Fas和GBM細胞上表達的對應配體FasL相互作用誘導T細胞凋亡、GBM細胞和NK細胞通過非典型HLA分子直接相互作用抑制NK細胞活性等[20]。此外，多種免疫抑制因子的釋放通過間接相互作用導致GBM的局部免疫抑制，已知的免疫抑制因子如TGF-cads、IL-10和前列腺素由GBM細胞分泌[16,21-22]。值得注意的是，GBM細胞不是這種免疫抑制可溶性因子的唯一生產者。異質GBM抗原被TAMs、樹突狀細胞(dendritic cell，DC)和小膠質細胞攝取時，這些細胞也會向微環境釋放類似的免疫抑制細胞因子[23]。目前，尚不清楚上述哪種免疫抑制機制是GBM細胞逃避中樞神經系統免疫監視的主要機制。現階段已有一些針對使用自體DCs、骨髓激活佐劑和TAM抗炎反應抑制劑[即集落刺激因子受體1(CSF-1R)]的疫苗試驗，但這些試驗無不需要克服GBM嚴重的免疫抑制[24]。

4.2 全身免疫抑制 GBM會引起明顯的全身免疫抑制。與正常人相比，GBM病人外周血化驗中單核細胞群發生改變，導致T細胞增殖的抑制和DC的不完全成熟[25]。且經過標準治療后，GBM病人CD4+T細胞出現明顯減少，其數目快速而持續的下降與GBM較差的生存率有關[20]。

5 安全性和耐受性

ICIs的安全性和耐受性是一個不可忽視的問題。在cheakmate143試驗中，已發現ICIs單獨治療和聯合治療時會對病人產生一定的毒性作用，主要表現為瘙癢、皮疹、胃腸道疾病、內分泌疾病、肝臟事件、疲勞和注射部位反應等[10]。現有試驗數據表明，ICIs治療效果越好，所帶來的毒性可能越大[26]。糖皮質激素可有效逆轉這些免疫副作用，同時也可緩解腫瘤相關腦水腫[27]。糖皮質激素對ICIs治療GBM病人的影響目前尚未得到充分研究。已有證據表明，糖皮質激素不會降低免疫治療的效果，但在治療前給藥可能會與免疫抑制有關，同時其對生存期的影響仍存在爭論[28]。因此，臨床上對使用免疫治療的病人應慎重考慮類固醇的使用。

6 研究現狀

盡管ICIs在許多實體瘤的治療中具有良好的效果，但在GBM中的表現卻不樂觀。在最早的cheakmate143試驗中，對ICIs單一和聯合治療GBM效果進行了比較，Ⅰ期試驗發現，單獨使用抗PD-1抑制劑Nivolumab比聯合使用抗CTLA-4抑制劑Ipilimumab治療病人耐受性更好。在Ⅲ期試驗中使用Nivolumab聯合貝伐珠單抗治療復發性GBM，但試驗未能達到臨床終點，因為接受Nivolumab治療的病人生存期并沒有比接受貝伐珠單抗的病人長[27，29]。這一試驗失敗的原因可能在于血腦屏障對藥物或藥物所結合的外周T細胞的阻隔、T細胞不能穿越腫瘤微環境或保持活性以及單一阻斷免疫檢查點并不能有效提高CTL的活性[30]。在抗PD-1抑制劑Pembrolizumab治療復發性中樞神經系統腫瘤(包括GBM)的回顧性評價中，接受Pembrolizumab治療的病人生存率也并未改善，推測復發性GBM巨噬細胞的大量存在可能會干擾ICIs的療效[31]。該試驗說明在GBM的免疫治療中必須選擇合適的浸潤時機和方法。

GlitIpNi試驗(NCT03233152)在手術切除腫瘤時直接將ICIs注入瘤腔治療GBM，并比較了Ipilimumab單藥治療和Ipilimumab聯合Nivolumab治療的療效差異，結果顯示兩組病人的耐受性良好，但其中位無進展生存期比采用放化療治療的GBM病人明顯較短[32]。該試驗結果并不理想，這可能是ICIs從瘤腔到達周圍浸潤腫瘤組織受到免疫浸潤的阻礙所致。

在一項聯合ICIs治療小鼠的研究中，抗CTLA-4和抗PD-1單藥治療小鼠存活率分別為40%和60%，而二者聯合治療時90%小鼠可存活90 d，其存活率可達78%[33]。該研究還測試了抗IDO藥物1- MT聯合ICIs治療的效果。吲哚胺2，3雙加氧酶1(indoleamine 2，3 dioxygenase 1，IDO1)是另一種免疫檢查點，在正常大腦中不表達，其在GBM腫瘤的免疫逃避中發揮作用[18]。單獨給予時，20%接受1-MT治療的小鼠長期存活，但聯合ICIs療法時100%的小鼠長期存活。在更成熟的腫瘤中，無論是否添加1-MT，聯合ICIs都能使小鼠的長期存活率達到78%[33]。這表明在GBM中針對多個免疫檢查點使用ICIs聯合治療可行。

目前，使用ICIs治療GBM的臨床試驗大多涉及聯合治療，即ICIs與其他免疫治療方法相結合，如放射治療、溶瘤病毒、嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptor，CAR)T細胞治療、疫苗、針對TAMs等。放療被認為在誘發腫瘤壞死和抗原釋放的同時，可能增加GBM的突變負擔，產生更多可被免疫系統識別的新抗原[34]。NCT02313272是一項評估立體定向放射治療聯合ICIs和貝伐珠單抗治療復發性GBM的Ⅰ期試驗。GBM微環境中有大量的TAMs，使用針對TAMs的組合免疫療法有巨大的潛力[15]。在一項Ⅰ期試驗中，評估了抗CSF-1R單克隆抗體聯合抗PD-1對GBM等腫瘤的治療效果[35]。CSF-1R是髓系細胞上表達的受體，可將TAMs招募到腫瘤微環境中[34]。

新輔助和輔助抗PD-1單藥治療與手術切除相結合是一種新的治療GBM的免疫治療策略。新輔助治療就是在腫瘤術前通過化療、放療、介入治療等方法達到使腫瘤縮小、降低腫瘤分期、提高腫瘤根治率的效果[19]。Cloughesy等[36]的研究發現，在復發性GBM中接受新輔助和輔助PD-1治療的病人總生存率高于僅接受輔助抗PD-1治療的病人，提示其為一種可行的治療方法。

7 小 結

免疫檢查點抑制劑的出現給GBM的治療帶來了新希望，但其現階段的研究仍不容樂觀。目前主要難點在于其“冷腫瘤”的特性，比其他腫瘤具有更強的異質性、低腫瘤突變負荷和免疫抑制微環境。目前，仍在積極尋找與GBM有關的新的免疫檢查點分子，如CD47、IDO、TIM-3、LAG-3等。新的免疫檢查分子及其抑制劑的加入，提供了不同機制的抑制途徑，同時在多免疫檢查點抑制劑聯合應用提供了更多的可能。通過針對不同GBM類型和特定的靶點，有望獲得較好的免疫治療效果。但其中最重要的仍是加深對GBM免疫抑制的認識。免疫治療終點、個性化治療的生物標志物、可靠的治療評價標準也是未來免疫治療需要克服的難點。

綜上所述，免疫檢查點抑制劑治療GBM具有多重挑戰和潛力，需要進行更深入的研究和臨床試驗。