免疫檢查點抑制劑毒性預測生物標志物的研究進展

鄧俊 王均 高嫦娥 陳曉 史明霞

昆明醫科大學第一附屬醫院（昆明 650000）

免疫檢查點抑制劑（Immune-checkpoint inhibitors，ICIs）是免疫系統當中的某些抑制性途徑受體拮抗劑，如CTLA-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4）/PD-1（programmed cell death protein-1）和其配體PD-L1（programmed cell death protein-ligand 1），其在癌癥治療中應用越來越廣泛。通過封鎖某些抑制性途徑，ICIs提高T細胞活性和抗腫瘤活性，同時也增加了免疫相關不良事件（immune-related adverse events，irAEs），其發生率大約40%，10%患者會經歷3 ～ 4級irAEs［1］，且發病存在一定隱匿性，嚴重影響患者預后及生存質量，因此早期識別irAEs成為改善患者生存質量的關鍵環節，而生物標志物是早期識別irAEs的重要指標。本文將對irAEs預測生物標志物進行綜述。

1 預測生物標志物

1.1 自身抗體自身抗體作為irAEs潛在預測標志物的研究逐漸增多，但目前沒有任何指南或專家共識推薦ICIs治療前對每一例患者進行自身抗體的檢測來預測irAEs。基線存在的器官特異性和非器官特異性抗體在預測irAEs和判斷療效存在一定的重疊效應，如甲狀腺抗體可預測甲狀腺炎的風險，也可預測其他irAEs，還可預測腫瘤的預后［2］；而ANAs、RF對非特異性irAEs有預測作用［3］。

近幾年，自身抗體作為irAEs的預測因子的研究逐漸演變成前瞻性研究，且大部分研究有相似的結果。ICIs治療前自身抗體的存在與irAEs無關，反而基線低的自身抗體滴度和ICIs啟動后自身抗體更大倍數的變化可作為irAEs的獨立危險因素。DE MOEL等［4］研究發現，任何抗體的血清學轉化均與irAEs之間存在關聯，特別是與抗體譜有關的特異性irAEs，而ICIs治療啟動前自身抗體的存在與irAEs無關。ALSEWARAN等［5］也發現治療前ANAs陽性與irAEs的發生沒有關聯，且在83%的嚴重irAEs患者中，ANAs的改變先于irAEs的發生。這種以ANAs血清轉化形成出現的體液反應可能與ICIs誘導的早期B細胞變化有關，表現為循環B細胞的減少、CD21 B細胞和漿母細胞的增加，與更高頻率的irAEs有關。

1.2 血細胞計數和比值血細胞計數用于irAEs早期預測更易引起臨床研究者的興趣，因為其可及性強、成本低且容易理解。基線血細胞計數及隨訪期間白細胞、淋巴細胞和嗜酸性粒細胞絕對值的增加與irAEs高風險有關。在一項納入1 187例患者的前瞻性研究中，ICIs治療開始時高NLR預示高級別irAEs（4級和5級）［6］。同樣，在一個包括來自25項研究、6 696例ICIs患者的Meta分析中，高NLR被確定為發生irAEs的獨立危險因素［7］。NLR和衍生NLR可以幫助預測ICIs啟動后的irAEs，同時也可預測療效［8］。

有研究表明，Ipilimumab治療啟動后外周血CD8+T細胞擴增和多樣性能夠敏感地預測irAEs的發生［9］，其誘導的結腸炎患者表現出基線時更高的外周血CD8+T細胞及Treg細胞。另一項研究中，一種在腫瘤微環境中負責調解免疫耐受的細胞亞群外周CD4+CD25+Foxp3+調節性T細胞，其百分比的變化可能預示著irAEs的發生［10］。在一組非小細胞肺癌患者中，循環低密度中性粒細胞，一種具有免疫抑制特性的髓系細胞的升高，可參與T細胞毒性下調，從而導致對Pembrolizumab的反應降低［11］。

1.3 血清蛋白促甲狀腺激素（TSH）的基線水平可以預測ICIs誘發免疫相關性甲狀腺炎，同時也是檢測甲狀腺功能障礙的最有效的生物標志物［12］。BNP、心肌酶、新發的心電圖異常，可預測心血管irAEs［13］。糞乳鐵蛋白和鈣保護蛋白可用于ICIs誘導結腸炎的篩查［14］，同時也可避免重復內鏡檢查。CRP升高與irAEs風險密切相關且與IL-6水平變化平行［15］。高的白蛋白水平也與irAEs相關［16］。LDH升高更易發生高級irAEs［17］。但這些蛋白常常是急性反應期或者腫瘤負荷指標，在輔助治療適應癥的患者中可以參考，但在惡性腫瘤晚期患者中解釋相對困難。

1.4 細胞因子

1.4.1 腫瘤壞死因子-α（TNF-α）TNF-α是irAEs預測領域中研究最多的生物標志物之一。低基線TNF-α水平患者可能更易于獲得更好的抗腫瘤免疫活性［18］。目前，TNF-α阻斷劑已被用作ICIs誘導的結腸炎、關節炎和肺炎的類固醇難治性病例的挽救治療，但TNF-α拮抗藥物可能降低抗腫瘤免疫和促瘤發生，其結果取決于劑量和使用時間。目前普遍觀點認為，短期給予常規劑量的TNF-α抑制劑對接受ICIs治療的患者來講是安全的［19］，甚至有一些臨床前研究采用ICIs和TNF-α抑制劑的聯合對小鼠進行抗腫瘤活性的測試［20］。

1.4.2 白細胞介素-6（IL-6）IL-6是一種促炎細胞因子，低基線水平IL-6與irAEs密切相關［21］。由于SARS-CoV-2大流行期間Tocilizumab的廣泛使用，使IL-6成為一個irAEs治療靶點，即使在CRP升高的患者中，無論IL-6水平如何，Tocilizumab已被指南推薦作為治療irAEs的首選藥物［22］。近期有研究通過在小鼠模型中阻斷IL-6來分離免疫治療的抗腫瘤和毒性免疫，但Tocilizumab在接受ICIs治療患者中的療效，仍需證據級別更高的臨床試驗來驗證［23］。

1.4.3 白細胞介素-17（IL-17）與TNF-α和IL-6不同，基線高IL-17水平與使用Ipilimumab患者的嚴重結腸炎相關［24］。在使用Ipilimumab后發生結腸炎的患者中，IL-17水平明顯升高，這與CTLA-4抑制17型輔助性T細胞（Th17）產生IL-17相一致。這些研究結果支持IL-17在涉及Th17細胞組織富集的irAEs發病機制中的核心作用［25］。而IL-17拮抗劑在IL-17依賴的irAEs中也顯現出臨床獲益，為新的抗細胞因子治療提供了依據［26］。

1.4.4 白細胞介素-1（IL-1）IL-1可能成為irAEs治療的一個新靶點。有證據表明，IL-1β基線水平升高與甲狀腺功能異常有關，且IL-1β已被確定為使用PD-（L）1抑制劑的患者發生irAEs的獨立危險因素［27］。值得注意的是，使用抗CTLA-4和抗PD-1藥物聯合治療的患者發生ICIs誘導的結腸炎，過表達黏膜IL-1β和IL-17，而不是TNF-α，這可能與對TNF-α阻滯劑治療無效有關［28］。在一項回顧性研究中，IL-1α在ICIs誘導的肌炎患者中顯著升高［29］。

1.4.5 白細胞介素-12和白細胞介素-23（IL-12和IL-23）IL-12和IL-23屬于IL-12家族，共享一個p40亞基。使用Ustekinumab阻斷IL-12和IL-23已被證明對ICIs誘導的難治性結腸炎有效［30］。而IL-12依賴途徑的改變可能對ICIs治療相關的抗腫瘤效應產生影響。Guselkumab是一種抗IL-23的特異性抗體，可以抑制IL-23的促腫瘤和促炎作用而不影響IL-12途徑，當然這一理論仍需相應的臨床試驗來驗證。

1.4.6 白細胞介素-10（IL-10）IL-10是一種具有穩態特性的抗炎細胞因子。一項回顧性研究顯示，ICIs第一個周期后IL-10水平的升高是預測irAEs的獨立因素［31］。

1.4.7 其他趨化因子配體15（CXCL15）和可溶性分化蛋白簇163（sCD163）分別作為Th17細胞和腫瘤相關巨噬細胞活化的替代指標，已被提出其irAEs預測的能力［32］。粒細胞集落刺激因子（G-csf）的早期下降與多種irAEs相關，其基線水平較低的患者更易患結腸炎；高基線生長調節癌基因-1（G-rog1）和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子（Gmcsf）水平與irAEs相關，特別是與甲狀腺功能障礙和皮炎相關［27］。其他器官特異性的irAEs與干細胞因子（SCF）、白血病抑制因子（Lkif）和胎盤生長因子（Pgf）減少相關。此外，IL-2、IL-4、IL-5、IL-15、IL-27、IL-35、α干擾素、γ干擾素等的致病作用和預測價值仍需要更多證據證實。

1.5 遺傳變異和基因表達

1.5.1 基因突變單基因突變與irAEs的關系的研究越來越多，如某些種系CTLA-4和PDCD1（編碼PD-1蛋白）的基因多聚態性與ICIs誘導的內分泌irAEs的易感性有關［33-39］。兩種不同的PDCD1基因單核苷酸多態性（SNPs），即rs2227981和rs10204525，分別被認為是irAEs的保護和易感標志物［33-34］，它決定了PD-1的表達水平（即rs2227981低，rs10204525高）。ABDEL-WAHAB等［35］也描述了30個與irAEs相關的SNPs，其中12個導致較高的irAEs風險，18個導致較低的irAEs風險，這些SNPs也被描述為irAEs的獨立危險因素或聯合預測因子。

除了SNPs，還有一些小序列和拷貝數變異（重復和缺失）已被發現在16個基因與irAEs累及不同的器官和系統有關［36］。此外，在ICIs啟動前cTDNA中檢測到CEBPA、FGFR4、MET或KMT2B基因修飾的患者更易發生irAEs［37］。

特異性基因譜的表達也與ICIs誘導的毒性有關。例如，FRIEDLANDER等［38］提出一個16個基因的基因譜來區分由Tremelimumab誘導的低級別和高級別腹瀉。ICIs通過過表達5型和6型鳥苷酸結合蛋白、CD177、CEACAM1基因來誘導心肌炎的炎癥效應或胃腸道反應中的中性粒細胞級聯激活效應［39］。

1.5.2 人類白細胞抗原基因影響irAEs患者最多的基因是主要組織相容性復合體（MHC），即人類白細胞抗原（HLA）系統，編碼參與抗原呈遞的表面糖蛋白，與免疫介導的疾病和癌癥的易感性相關。目前HLA基因型和多態性與免疫相關毒性的潛在聯系主要在內分泌irAEs背景下進行評估，如ICIs誘導的1型糖尿病、甲狀腺炎、自身免疫性多腺綜合征2型等在HLA-DR4患者中發生頻率高于另外一種HLA單倍型［40］。DELIVANIS等［41］發現Pembrolizumab治療可增加活化單核細胞的HLA-DR表型表達，從而誘導甲狀腺炎。

其他報道的與irAEs相關的HLA等位基因如HLA-DRB1*04：05與炎癥性關節炎，HLA-B27*05與自身免疫性腦炎，HLA-Cw12與垂體炎，HLA-DQB1*03：01與結腸炎，HLA-DRB3*01：01與血小板減少，HLA-A03與肺炎，HLA DRB*04：01、HLA-DRB1*15：01和HLA-DQB1*06：02肝炎。然而，也有研究發現irAEs和HLA系統之間的關系是陰性的［42］。

1.5.3 Micro-RNAs與CTLA-4和PD-1一樣，某些miRs，如miR-146a，其修飾表達參與多種自身免疫性疾病的發病，下調先天和適應性免疫反應，通過抵消腫瘤微環境中的細胞逃逸來影響ICIs治療患者的生存［43］。此外，特異性miR-146a SNPs，如rs2910164，使ICIs患者更易發生嚴重irAEs，并降低無進展生存期［44］。另一種名為miR-34a-5p的miR，與阿霉素引起的心肌損傷和心衰有關，通過下調趨化因子信號通路來調節M1巨噬細胞、CD4+T細胞和CD8+T細胞的反應，特別是CXCR3及其配體CXCL10和CXCL11［45］。

1.6 胃腸道微生物組群糞桿菌屬和其他厚壁菌屬成員的微生物群的富集與ICIs誘導的結腸炎風險升高有關。在一項前瞻性隊列研究中，CHAU等［46］發現Non-irAEs患者的腸道微生物群中雙歧桿菌屬和脫硫弧菌屬相對富集。

有許多潛在機制可以解釋胃腸道微生物群對免疫治療毒性的作用：局部和遠處組織中促炎和抗炎失調；腸道黏膜Th17細胞的分化、擴增和遷移、調節性T細胞失活、效應T細胞活性增強、微生物組代謝物如短鏈脂肪酸、微生物片段如多糖A的作用等。這些研究發現讓我們打開通過調控胃腸道微生物來控制irAEs的大門，如抗生素的使用、益生菌的使用，或糞便微生物群的移植，以及特殊irAEs細胞因子靶向治療。

1.7 其他生物標志物腫瘤新抗原的檢測，促成一種基于T細胞介導的細胞毒性作用且低irAEs率的靶向治療的方法，其中一種新抗原Napsin A，已經被確定存在于肺惡性細胞表面和ICIs誘導的肺炎性病變中的肺腫瘤自身抗原［47］。此外，TAHIR等［48］對重組cDNA的表達進行了血清學分析，一種識別腫瘤抗原的技術，可檢測到與肺炎相關的特異性抗CD74自身抗體和垂體炎相關的抗GNAL和抗ITM2B的自身抗體。

2 總結與展望

ICIs治療相關毒性以及預測irAEs生物標志物的研究越來越多，生物標志物也存在其優缺點，如血細胞計數、細胞因子、血清蛋白、自身抗體等易于獲取，且在預測irAEs類型上存在廣譜性，但容易受到機體狀態和自身疾病的影響。遺傳學預測標志物不易受機體狀態及自身疾病影響，但常常受限于檢測條件，導致臨床可及性不高。

IrAEs致病機制的多樣性和異質性使其預測生物標志物的識別也變得更加復雜。如將患者基線特征與血細胞計數和比值、自身抗體、細胞因子等結合起來的預測模型，基線情況可視為靜態預測模型，而這些數據在ICIs治療后的血清學轉化的動態預測模型可能為個體經歷irAEs的風險提供另一種方法。此外，將更加復雜的檢測技術納入預測模型，如HLA基因分型、微RNA表達、遺傳變異、基因表達以及腸道微生物組特征等，但由于受臨床可及性的局限，可能需要更多的努力。

目前已有一些臨床前研究在免疫藥物與靶器官之間的相互作用、靶器官毒理探索的基礎上而將免疫檢查點抑制劑藥物聯合細胞因子阻斷劑應用于臨床，在降低irAEs的同時卻不破壞抗腫瘤效，為此免疫藥物毒性機制的深入探索和持續研發是開發ICIs毒性預測生物標志物的關鍵，所以需要我們在基礎和臨床中進行更多的努力。