PD-1/PD-L1抑制劑在未分化甲狀腺癌中的研究進展

鮑欣，劉爽綜述 張弘審校

甲狀腺癌是內分泌系統惡性腫瘤中最常見的癌癥類型，全球發病率迅速增長，嚴重威脅著國民健康[1-2]。未分化甲狀腺癌(anaplastic thyroid carcinoma, ATC)是甲狀腺癌中致死率最高的病理類型。ATC患者的中位生存期僅為3～6個月[3- 4]。ATC傳統的治療方法主要包括手術、放射治療、化療和分子靶向治療，但療效均欠佳。

近幾年，針對免疫檢查點程序性死亡受體-1(programmed death-1, PD-1)和程序性死亡-配體1/2(programmed death-ligand 1/2, PD-L1/L2)之間相互作用的免疫檢查點抑制劑在PD-L1表達的腫瘤治療中具有顯著的臨床療效[5-8]。Brown等報道了PD-L1在甲狀腺癌中的表達后，一系列研究證實了大多數ATC腫瘤細胞上PD-L1表達[9]。因此，PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑治療給ATC患者帶來了新的希望。

1 PD-1/PD-L1的生物結構

1.1 PD-1分子結構及表達 PD-1又稱CD279，于1992年在白介素-3(interleukin-3, IL-3)缺失的LyD9(小鼠造血祖細胞)和2B4-11(小鼠T細胞雜交瘤)細胞系中首次發現。PD-1是一種在經歷程序性細胞死亡的T細胞雜交瘤中上調的基因。PD-1作為CD28/B7家族成員之一，是一種相對分子質量為55 000的跨膜蛋白，由小鼠1號染色體和人類2號染色體上的Pdcd1基因編碼的具有288個氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白。PD-1在結構上包含一個v型結構域的細胞外區、膜滲透結構域和位于N端和C端的具有2個酪氨酸堿基的細胞質尾，其中靠近N端的為位于免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif, ITIM)，靠近C端的為位于免疫受體酪氨酸轉化基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif, ITSM)[10]。PD-1主要表達于活化的T細胞、B細胞、自然殺傷T細胞、巨噬細胞、活化的單核細胞和樹突狀細胞[11]。

1.2 PD-L1/PD-L2的分子結構及表達 PD-1主要有2個配體，包括PD-L1(B7-H1, CD274)和PD-L2(B7-DC, CD273)[12-13]。在結構上，PD-L1和PD-L2具有34%的同源性氨基酸。PD-L1是由小鼠第19號染色體和人類第9號染色體上的Cd274基因編碼的具有290個氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白。PD-L1在多種實體腫瘤(乳腺癌、黑色素瘤、肺癌、卵巢癌、肝癌、甲狀腺癌和結腸癌等)中表達[14]。干擾素γ(interferon-γ, IFN-γ)可上調PD-L1的表達。其機制可能為IFN-γ誘導蛋白激酶D2(protein kinase D2, PKD2)的表達從而調控PD-L1的表達。在卵巢癌細胞中IFN-γ導致PD-L1的上調是疾病進展的主要原因。IFN-γ和TLR配體通過JAK/STAT/IRF-1、MEK/ERK和MYD88/TRAF6等途徑誘導PD-L1。抑制IFN-γ受體1可以通過MEK/ERK和MYD88/TRAF6通路降低急性髓系白血病小鼠模型中PD-L1的表達[15]。對黑色素瘤細胞的研究表明，T細胞通過JAK1/JAK2-STAT1/STAT2/STAT3-IRF1途徑分泌的IFN-γ調節PD-L1的表達。免疫反應并不是誘導PD-L1表達的唯一途徑，致癌性的c-Jun(AP-1)和STAT3及缺氧誘導因子HIF-1α轉錄也可上調PD-L1的表達[16-17]；腫瘤表觀遺傳學中的EZH2和BET4可上調PD-L1；組蛋白去乙酰化酶可下調PD-L1表達[18-20]。此外，PTEN功能的喪失和PI3K/AKT/mTOR通路的激活增加了PD-L1的轉錄后表達[21]。PD-L2是由Pdcd1lg2基因編碼的Ⅰ型跨膜蛋白。PD-L2主要表達在樹突細胞和單核細胞。PD-L2對PD-1的親和力高于PD-L1，PD-1與PD-L2的親和力比PD-1與PD-L1高2～6倍[21-23]。然而，由于PD-L2的低表達，PD-1與PD-L2相互作用在功能上遠不如PD-1與PD-L1相互作用，而且PD-1只有在PD-L2水平非常高時才對PD-L2存在競爭的敏感性[21]。PD-1與PD-L1的結合可誘導T細胞耐受和凋亡，防止自身/同種免疫反應[24]。因此，在介導PD-1陽性淋巴細胞抗腫瘤免疫應答過程中，發揮抑制作用的主要為腫瘤細胞表面的PD-L1配體。

2 PD-1/PD-L1在腫瘤微環境中的作用機制

2.1 促使腫瘤細胞發生免疫逃逸 有效的抗腫瘤免疫反應是一個復雜的過程[25-26]。免疫系統中的T細胞必須能夠識別腫瘤細胞，產生細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)。這些CTL細胞進入并滲透到腫瘤，與腫瘤細胞結合，殺傷腫瘤細胞。在腫瘤微環境中，免疫檢查點PD-1/PD-L1對抗腫瘤的免疫發揮著抑制作用。腫瘤抑制宿主抗腫瘤相關的免疫反應的一個重要機制是腫瘤微環境中上調的免疫檢查點PD-L1與CTL細胞上的PD-1結合，從而促進了腫瘤的生長、增殖和侵襲[27]。腫瘤細胞利用表面表達的PD-L1來逃避宿主的免疫監視，從而發生免疫逃逸。

2.2 增強調節性T細胞功能 調節性T細胞(regulatory T cell, Treg)是一類具有高度免疫抑制的CD4+T細胞亞群，其在維持免疫耐受和減弱免疫反應中發揮著至關重要的作用。Tregs通過表面表達PD-1形成了一個高度免疫抑制的腫瘤環境[28]。研究發現，在CD3和TGF-β存在時，Treg細胞上表達的PD-1受體與配體的結合增加了初始CD4+T細胞向Treg細胞的轉化[29]。

2.3 其他 研究表明，PD-L1除了具有促進腫瘤始發細胞的生成、腫瘤干細胞的維持、上皮細胞的間質化及腫瘤細胞的轉移等功能外，還具有與化療耐藥和預后不良等相關的臨床特征[30]。此外，在B細胞上阻斷PD-1已被證明可以增加抗原特異性抗體的應答，這表明PD-1在抑制B細胞克隆中也發揮著重要的作用[31]。

3 PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑在ATC中的應用

第一個PD-1免疫檢查點抑制劑應用于實體腫瘤的臨床研究始于2006年，這引起了全世界對PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑在腫瘤治療方面的關注。近幾年來，PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑已成為腫瘤免疫治療中有效的藥物，主要包括抗PD-1抗體和抗PD-L1抗體。PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑通過抑制活化的T細胞上表達的PD-1與腫瘤細胞上的PD-L1結合，阻斷PD-1與PD-L1之間的相互作用，解除腫瘤微環境的免疫抑制，進而使機體的免疫系統有效的殺傷腫瘤細胞。PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑已在多種腫瘤中顯示出較好的療效，其在ATC的治療也顯現出一定的療效。

3.1 單獨應用抗PD-1/PD-L1抗體治療ATC Capdevila等[32]開展了一項關于PD-1抑制劑應用于局部晚期和/或轉移性ATC的Ⅱ期臨床試驗，評估了人源化抗PD-1的單克隆抗體spartalizumab治療ATC的療效和耐受性。42例ATC患者給予spartalizumab 400 mg，每4周1次，治療的總反應率(overall response rate, ORR)為19%，其中3例完全緩解(complete remission, CR) (7%)、5例部分緩解(partial response, PR) (12%)。此試驗結果顯示，PD-L1陽性(PD-L1≥1%)患者應答率為29%，同時PD-L1陽性患者1年總生存期(overall survival,OS)達到52.1%。最常見的治療相關不良事件是腹瀉(12%)、瘙癢(12%)、疲勞(7%)和發熱(7%)。該項研究中PD-1免疫檢查點抑制劑在局部晚期和/或轉移性ATC患者中顯示了良好的抗腫瘤活性，可考慮作為PD-L1陽性ATC患者治療的選擇。同時，應用PD-1免疫檢查點抑制劑的相關不良反應較為輕微，充分說明了抗PD-1/PD-L1抗體治療ATC的安全性。

3.2 基于抗PD-1/PD-L1抗體的聯合治療

3.2.1 抗PD-1/PD-L1抗體與分子靶向治療聯合：靶向藥物利用正常細胞與腫瘤細胞在酶、基因及信號轉導等方面的不同，選擇性抑制腫瘤細胞的生長、增殖，到達治療腫瘤的目的。目前開展了一系列PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑與分子靶向治療中抑制腫瘤血管生成的酪氨酸酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors, TKI)及抑制腫瘤細胞增殖的BRAF抑制劑聯合治療ATC的相關研究。

Gunda等[33]在原位ATC的新型免疫活性小鼠模型中應用PD-1/PD-L1抑制劑聯合多靶點酪氨酸激酶抑制劑Lenvatinib。Lenvatinib單藥治療增加了腫瘤內浸潤的巨噬細胞、CD8+T細胞、Treg、多形核骨髓源性抑制細胞(數量增加與治療中產生的耐藥性密切相關)。PD-1/PD-L1抑制劑聯合多靶點酪氨酸激酶抑制劑使CD8+T細胞進一步增加，同時聯合治療降低了多形核骨髓源性抑制細胞。聯合治療使荷瘤小鼠的腫瘤明顯縮小，顯著提高了荷瘤小鼠的總體生存率。PD-1/PD-L1抑制劑聯合多靶點酪氨酸激酶抑制劑在小鼠ATC中顯現出顯著療效。Iyer等[34]開展了一項在酪氨酸激酶抑制劑治療ATC進展時給予抗PD-1抗體Pembrolizumab聯合激酶抑制劑治療的臨床試驗，12例ATC患者中PR 5例，疾病穩定(stable disease, SD)4例，疾病進展(progressive disease, PD)3例，9例患者達到臨床獲益(PR+SD)。此研究中大多數ATC患者在疾病進展時，酪氨酸激酶抑制劑中加入抗PD-1抗體獲得了臨床益處。為此，基于抗PD-1抗體治療的聯合治療可以作為激酶抑制劑治療ATC患者進展情況下的一種安全有效的挽救性措施。目前，一項應用酪氨酸激酶抑制劑Lenvatinib聯合Pembrolizumab治療局部晚期和不可切除或轉移性ATC的Ⅱ期臨床試驗(NCT04171622)正在進行中[35]。此項研究的目的是為了驗證Lenvatinib聯合Pembrolizumab在治療初發ATC患者中的有效性。

一項關于BRAF抑制劑和抗PD-L1抗體聯合治療小鼠ATC的實驗中[36]，在2周時與單獨使用BRAF抑制劑PLX4720(439.3 mm3±188.4 mm3,P=0.023)或抗PD-L1抗體(716.7 mm3±62.1 mm3,P=0.001)比較，聯合治療使腫瘤體積顯著減小(147.3 mm3±60.8 mm3)。同時，與單獨治療相比，聯合治療增加了腫瘤內的CD8+CTL的浸潤和CD8+T與Treg的比率。此實驗表明,抗PD-1/PD-L1抗體與BRAF抑制劑聯合治療可顯著改善ATC荷瘤小鼠的免疫功能，增強抗腫瘤免疫和腫瘤的消退。另一項關于BRAF抑制劑和抗PD-1抗體/抗PD-L1抗體聯合治療小鼠原位ATC的實驗中[37]，與單獨應用PLX4720(259 mm3±65 mm3, 腫瘤抑制率41%)相比，PLX4720+抗PD-1抗體(160 mm3±47 mm3, 腫瘤抑制率61%)及PLX4720+抗PD-L1抗體(170 mm3±67 mm3, 腫瘤抑制率64%)可顯著抑制腫瘤增長。PLX4720+抗PD-1抗體組[(28.0±2.5)d ]及PLX4720+抗PD-L1抗體組[(28.0±0.9) d ]小鼠的中位生存時間顯著長于對照組[(13.0±0.5) d]。此項研究表明,聯合治療顯著增加了腫瘤內CD8+T細胞數量和細胞毒性,以及增加了腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophage, TAM)向M1的極化和減少骨髓源性抑制細胞。因此，抗PD-1/PD-L1抗體與BRAF抑制劑的聯合治療可提高荷ATC腫瘤小鼠的生存率和抗腫瘤的免疫能力。

Wang等[38]報道了1例BRAF V600E基因突變的有遠處轉移無法行手術切除的ATC患者應用BRAF抑制劑dabrafenib和trametinib(DT方案)聯合抗PD-1抗體Pembrolizumab(DTP方案)進行治療。患者在接受5個療程治療后，頸部腫物顯著減小，吞咽及呼吸困難等癥狀改善，成功完成了甲狀腺全切除術和中央頸部清掃術。BRAF基因位于7q34染色體上，調控細胞生長、分化和凋亡等。突變后的BRAF基因活性比突變前提高上百倍，導致細胞異常分化、增殖。在ATC患者中約有45%的患者存在BRAF基因的突變。為此，PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑聯合BRAF抑制劑可為局部進展或轉移性晚期ATC的治療提供新的選擇。

3.2.2 抗PD-1/PD-L1抗體與放化療的聯合：在一項關于抗PD-1抗體Pembrolizumab聯合放化療作為不可切除ATC的初始治療的Ⅱ期臨床研究(NCT03211117)中[39]，3例ATC患者在接受放化療加Pembrolizumab治療后頸部腫瘤減小。這種聯合治療潛在的作用機制為放療可誘導腫瘤細胞的免疫原性死亡，釋放的腫瘤抗原通過抗原提呈細胞遞呈給腫瘤抗原的特異性T淋巴細胞，使其活化、增殖為CTL。CTL上高表達的PD-1抑制其殺傷腫瘤的功能，抗PD-1抗體可有效解除PD-1對CTL的免疫抑制。為此，PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑與放射治療聯合具有協同作用。

3.2.3 抗PD-1/PD-L1抗體與T細胞共刺激分子激動劑的聯合：一項Ⅰb期的臨床研究應用抗PD-1抗體Pembrolizumab和T細胞共刺激分子4-1BB激動劑Utomilumab在實體腫瘤患者中驗證其安全性和早期有效性。該研究中包括2例ATC患者，經過治療其中1例ATC患者達到PR。4-1BB激動劑促使T細胞激活和細胞因子產生(如IFN-γ)，可誘導腫瘤細胞上PD-1或腫瘤微環境中其他免疫細胞上PD-L1的表達增加。4-1BB激動劑與PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑的聯合在抗腫瘤免疫反應中起到協同抗腫瘤作用[40]。PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑和T細胞共刺激激動劑對ATC患者治療的成功最終將取決于患者固有的抗腫瘤T細胞的反應。

4 總結與展望

因ATC的去分化表型和高度的侵襲性，其治療在臨床上仍然是一個巨大的挑戰。在臨床上很多患者在確診ATC時已無法行手術切除，且放化療的療效并不理想。一般情況下ATC對放射性131I治療也不敏感。為此，尋求有效治療ATC的方法迫在眉睫。越來越多的證據表明PD-1及其配體是T細胞激活和誘導及維持外周免疫耐受的關鍵調控因子。PD-1通路在自身免疫、移植免疫、感染及腫瘤免疫的調控中發揮著重要的作用。在基礎和臨床研究中，越來越多的研究者總結了PD-1/PD-L1抑制劑在多種腫瘤治療中持久而穩定的抗腫瘤作用。然而研究中發現一部分患者對PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑治療無效。在應用PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑治療前通過免疫成像技術檢測ATC患者體內CD8+T細胞的陽性成像可預測治療的陽性反應。充分地研究PD-1/PD-L1在ATC發生、發展中的作用，在臨床上可有效地指導ATC的治療。基于PD-1/PD-L1抑制劑的聯合治療，包括單抗+單抗、單抗+化療、單抗+放療、單抗+分子靶向治療等在ATC的治療上是極具希望的，然而，還需要大規模的臨床試驗來更好地評估其有效率和長期療效。細胞間黏附分子1被確定為ATC中一個潛在的嵌合抗原受體T(chimeric antigen receptor-T, CAR-T)細胞靶點[41-42]，未來可將CAR-T細胞療法聯合PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑用于ATC的治療，給ATC患者帶來新的希望。