PD-1/PD-L1信号通路在实体瘤中的研究进展

施敬瑶 张海洋 陈公琰▲

1.哈尔滨医科大学附属肿瘤医院内一科，黑龙江哈尔滨150081；

2.哈尔滨医科大学附属肿瘤医院泌尿外科，黑龙江哈尔滨150081

PD-1/PD-L1信号通路在实体瘤中的研究进展

施敬瑶1张海洋2陈公琰1▲

1.哈尔滨医科大学附属肿瘤医院内一科，黑龙江哈尔滨150081；

2.哈尔滨医科大学附属肿瘤医院泌尿外科，黑龙江哈尔滨150081

近年来，PD-1/PD-L1信号通路因参与肿瘤免疫逃逸而成为研究热点，PD-1/PD-L1信号通路的激活有助于肿瘤细胞的免疫逃逸。体内外实验证实，阻断该通路可增强机体内源性抗肿瘤免疫效应。PD-1及其配体PDL1的表达不仅与患者的临床分期及预后相关，还有可能成为临床生物标志物，而成为肿瘤免疫治疗的新靶点。目前，PD-1/PD-L1信号通路抑制剂已进入临床试验阶段，并且在治疗多种实体瘤中具有良好的疗效和安全性。

PD-1/PD-L1信号通路；实体瘤；研究进展

程序性死亡因子1及其配体（PD-1/PD-L1）是一对免疫共刺激因子。正常情况下，PD-1通过其配体PD-L1发挥免疫调控作用。近年来，PD-1及其配体PD-L1因其参与肿瘤免疫逃逸机制而受到关注。PD-1/ PD-L1信号通路的激活可导致免疫抑制性肿瘤微环境形成，使肿瘤细胞逃避机体免疫监视和杀伤，而阻断PD-1/PD-L1信号通路可逆转肿瘤免疫微环境，增强内源性抗肿瘤免疫效应［1］。也有研究认为，肿瘤细胞是通过上调PD-L1的表达来逃避T细胞的识别［2］。国内外多项研究证明，PD-1及PD-L1的表达不仅能反映患者的临床分期和生存率，并有望成为肿瘤免疫治疗的新靶点。本文就其在实体肿瘤中的研究进展进行综述。

1 PD-1/PD-L1的信号通路及其生物学功能

PD-1又称CD279，是一种相对分子量为55 000～60 000的Ⅰ型跨膜蛋白，属免疫球蛋白超家族成员。PD-1主要表达于活化的CD4+T细胞、CD8+T细胞、B细胞、NK细胞、单核细胞和树突状细胞等免疫细胞上，促进T细胞的成熟［3］。PD-1的配体属B7家族成员，包括PD-L1（又名B7-H1，CD274）和PD-L2（又名B7-DC），两者均高表达于胎盘组织；低表达于脾脏、淋巴结、胸腺；脑组织中无表达。其中，PD-L1同是Ⅰ型跨膜蛋白，主要表达于抗原提呈细胞、B细胞、T细胞、上皮细胞、肌细胞、内皮细胞及各种肿瘤细胞，并参与肿瘤相关的免疫反应。PD-1及PD-L1共同组成PD-1/PD-L1信号通路，抑制生长因子的生成和细胞增殖，并对T细胞的活化及调控免疫应答起到重要作用。PD-L1不仅对T细胞的活化起到重要作用，而且还可抑制T细胞介导的免疫应答，有助于肿瘤细胞逃避机体免疫系统的识别和杀伤［4］。在健康的机体中，PD-1/PD-L1信号通路的激活可减少免疫反应对周围组织的损伤，避免发生自身免疫疾病［3-5］。另一方面，该通路的激活又可降低肿瘤局部微环境T细胞的免疫效应，从而介导肿瘤免疫逃逸，促进癌症的进展［1］。

2 作用机制

目前公认的肿瘤的免疫逃避机制主要包括以下几个方面：①抗原调变和抗原缺失；②肿瘤细胞的漏逸；③肿瘤细胞表面的MHCI类分子表达低下；④肿瘤细胞导致的免疫抑制；⑤肿瘤细胞表面缺乏共刺激信号；⑥肿瘤细胞具有抗凋亡作用；⑦宿主免疫力低下等情况。而PD-1及其配体PD-L1作为一对共刺激信号主要通过以下机制产生作用：①PD-1与PD-L1可抑制TCR介导的停止信号，导致T细胞的耐受［6］。②肿瘤细胞表达PD-L1可增加抗原特异性T细胞的调亡，因而阻断PD-L1后可减少T细胞凋亡［7］。③最新研究表明，肿瘤微环境中的TILs的耗竭与肿瘤细胞，肿瘤来源的髓系细胞分泌的PD-L1相关，阻断PD-1/PD-L1信号通路可增加效应性CD8+T细胞的功能，抑制Treg细胞和髓系来源抑制细胞的功能，增加抗肿瘤免疫效应［8］。④PD-1通过下调mTOR、AKT、S6和ERK2的磷酸化及上调PTEN等基因，促进诱发性Treg的产生和维持，从而发挥抑制效应性T细胞的活性［9］。⑤选择性抑制RAS/MEK/ERKh和PI3K/AKT信号通路，进而抑制T细胞调亡［10］。⑥ICOS与PD-1的失衡导致T细胞功能异常［11］。

3 PD-1及PD-L1在实体肿瘤中的表达

PD-L1高表达于各种实体恶性肿瘤，包括非小细胞肺癌、黑色素瘤、肾细胞癌、前列腺癌、乳腺癌、胶质瘤等，其表达水平因肿瘤类型不同而不同，不仅能促进肿瘤细胞的生长，还可诱导T淋巴细胞的凋亡［12］。

4 PD-1/PD-L1信号通路的研究进展

4.1 肺癌

近十年，PD-1/PD-L1信号通路在非小细胞肺癌中的研究不断取得突破性进展。但在体外实验中，PD-L1的作用尚无定论，各个实验结果相互矛盾。蒋涛等［13］应用脂质体转染法将pGPU6/PD-L1（PD-L1shRNA重组质粒）转入A549细胞，结果显示PD-L1的基因及蛋白表达水平均降低，不仅抑制A549细胞增殖，并可诱导细胞凋亡。在非小细胞肺癌中，肿瘤细胞过表达PD-L1提示侵袭性高，预后差［14-15］。而在PD-L1过表达的Ⅰ期肺腺癌患者无复发生存时间更长，与患者年龄、分期、组织类型无关［16-18］。在小细胞肺癌中，PD-L1阳性的患者总生存率高于PD-L1阴性的患者［19］。因此，PD-L1的表达如何预测患者预后尚需进一步研究。

尽管各实验结果相互矛盾，但PD-1/PD-L1信号通路抑制剂作为肺癌免疫治疗的新方法，其抗肿瘤疗效已经得到证实。国外临床研究结果显示，PD-1/PDL1信号通路抑制剂将成为癌症免疫治疗的新靶点［20］。Ⅰ期临床试验提示仅有少数非小细胞肺癌患者对于抗PD-1抗体有效，PD-L1阳性、阴性患者的客观缓解率分别为36%、10%，因此，PD-L1的表达可能与非小细胞肺癌免疫治疗的效果相关［21］。目前，抗PD-L1抗体（Nivolumab，pembrolizumab）及抗PD-1抗体（BMS-936559、MPDL3280a、MEDI-4736）在治疗非小细胞肺癌中的良好效果和安全性已得到越来越多的证实［22-23］。其中，Nivolumab和pembrolizumab已进行Ⅲ期临床试验。尽管单一应用PD-1/PD-L1信号通路抑制剂疗效确切，但动物实验提示联合用药疗效更加显著［20］。近期研究显示，PD-L1阳性与EGFR基因突变相关。EGFR基因突变且服用厄洛替尼或吉非替尼治疗的晚期非小细胞肺癌患者中，PD-L1阳性与PD-L1阴性对比，无疾病进展时间明显延长。并推测EGFR信号通路的活化可能是产生PD-L1介导的肿瘤免疫逃避的原因之一。由于EGFR抑制剂导致PD-L1下调，EGFR突变且PD-L1高表达的患者在应用EGFR抑制剂后对吉西他滨和厄洛替尼更加敏感［24］。因此PD-L1阳性被认为可能是潜在的抗PD-1抗体治疗有效的生物学靶标。

4.2 肾细胞癌

因肾细胞癌对传统化疗和放射治疗均不敏感，靶向治疗药物费用昂贵，难以在全国普及，免疫治疗仍为研究热点。白介素-2是近年来临床应用较多的细胞因子制剂。在肾细胞癌的免疫治疗研究中，CTLA-4因其抑制T细胞增殖及其相应功能而较早被研究。近十年，PD-1/PD-L1信号通路作为肿瘤免疫逃避机制的又一发现而成为研究热点。Jilaveanu等［25］对34例肾透明细胞癌患者术后的组织进行分析，发现PD-L1高表达的患者预后差；在原发病灶中，肿瘤浸润淋巴细胞中也表达PD-L1；在肿瘤细胞或肿瘤浸润淋巴细胞中，PD-L1的高表达与患者分期晚、生存率低、转移快呈正相关；由于原发灶和转移灶的PD-L1表达不具有明显的相关性，因此，在切除的肾癌组织中，PDL1的表达不能作为转移性肾癌患者选择PD-L1和PD-1抑制剂的理论依据，且肿瘤组织内外异质性的存在，单部位穿刺活检不能确定PD-L1的表达。

在治疗方面，PD-1抑制剂BMS-936558因其毒性低而应用于肾细胞癌，并取得良好效果。PD-L1抑制剂MPDL-3280A也被证明在肾细胞癌中有效［25］，且PD-L1抑制剂较PD-1抑制剂疗效更加明显［26］。在非透明细胞性肾癌中，PD-L1阳性与分期晚、分级高、生存时间短相关，与性别和肿瘤大小无关［27］，可作为潜在的生物标志物应用于临床［28］。

4.3 肝癌

目前，PD-L1在肝癌中的研究相对较少。有学者回顾性分析显示，乙肝病毒导致的肝细胞癌的机制可能是通过X蛋白（HBV基因组翻译蛋白）刺激肝细胞PD-L1的表达，导致T细胞调亡，形成免疫抑制微环境，最终诱发肝细胞癌的形成［29］。Shi等［30］应用流式细胞术、免疫组化等实验技术分别检测58例HBV相关性肝细胞癌患者外周血及肝肿瘤组织中CD8+T淋巴细胞上PD-1的表达，证明PD-1在CD8+T淋巴细胞上的表达具有负性调节CD8+T淋巴细胞活化增殖作用，其表达水平对肝细胞癌患者的病情具有预测作用，PD-1阳性且CD8+的T细胞与患者预后差及术后复发呈正相关。Qin等［31］发现在H22细胞中，化疗药物顺铂可使H22细胞的PD-L1表达上调，其机制可能是通过Erk1/2磷酸化途径来实现，该学着提出化学治疗与免疫治疗可能共同通过ERK/MARK通路来实现抗肿瘤作用。

4.4 乳腺癌

在乳腺肿瘤中，因肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）中存在高表达的PD-1分子，故推测PD-1/PD-L1信号通路可能参与负性调控抗肿瘤相关的免疫反应。国外学者Muenst等［32］证实，PD-1阳性高表达的肿瘤浸润淋巴细胞不仅与肿瘤的大小、分期、淋巴转移相关，还与乳腺癌患者预后差相关。在luminal B HER2阴性、luminal B HER2阳性、ER阴性或PR阳性且HER2阳性的乳腺癌患者中，PD-L1的高表达与患者预后呈负相关，此试验进一步证明PD-1/PD-L1信号通路的激活可促进肿瘤细胞逃避免疫监视，使得肿瘤细胞继续增殖并发生远处转移［33］。多项临床试验证明，PD-1和PD-L1的表达可作为评估乳腺癌预后的独立因素，并将成为乳腺癌治疗的新靶点［32-33］。

4.5 胃癌

在胃癌的研究中，PD-1在胃癌患者外周血CD8+T淋巴细胞表面呈高表达状态，表达率与恶性程度呈正比［34］。汤代彬［35］应用免疫组化等技术对68例胃癌及癌周正常组织中PD-1的表达进行检测，并结合临床资料进行回顾性分析，结果显示PD-1的表达与肿瘤浸润深度、TNM分期、淋巴结和远处转移相关，而与患者性别、年龄、肿瘤大小、部位和病理分型无关。

但与其他部位肿瘤不同的是，PD-L1高表达的胃癌患者临床分期较早，而临床分期较晚的患者低表达PD-L1分子，肿瘤浸润更深，这可能是由于长期的慢性炎症及进展期肿瘤的免疫逃避导致的，但这种猜想尚无胃癌相关的实验证实［36］。Sun等［37］发现，抗人PD-L1单克隆抗体10E10可抑制与肿瘤相关的的T淋巴细胞凋亡，此项研究为胃癌的免疫治疗提供新的理论依据。

5 展望

肿瘤的免疫治疗是通过激发和增强机体的免疫功能，以达到控制和杀灭肿瘤细胞的目的。免疫疗法作为一种辅助疗法与手术、化疗、放疗等常规疗法联合应用。目前PD-1/PD-L1信号通路抑制剂在抗恶性肿瘤的重要作用得到广泛重视。实验证明，在多种实体肿瘤中，阻滞PD-1/PD-L1信号通路均具有抗肿瘤效应。PD-1/PD-L1抑制剂作为实体瘤免疫治疗的新药已显示出其优势作用，并且也有实验证实联合化疗药物使得疗效更加显著。因此，如何最大化利用PD-1/ PD-L1抑制剂抑制该信号通路股将成为未来肿瘤免疫治疗的研究热点。

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Research progress of PD-1/PD-L1 pathway in solid tumors

SHI Jingyao1ZHANG Haiyang2CHEN Gongyan1▲
1.The First Department of Internal Medicine,Cancer Hospital Affiliated to Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China;2.Department of Urology Surgery,Cancer Hospital Affiliated to Harbin Medical U-niversity,Heilongjiang Province,Harbin150081,China

In recent years,PD-1/PD-L1 pathway involves the mechanism of immune escape for tumor and become a hot pot.The activation of this pathway contribute to immune escape.Experiments confirm that blocking this pathway may enhance endogenous anti-tumor immune response.The express of PD-1 and its ligand PD-L1 not only reflect the clinical stage and prognosis,but also expect to become a clinical biomarker and then it will become a new target for cancer immunotherapy.Currently,drugs blocking PD-1 and PD-L1 have entered the stage of clinical trials,which have good efficacy and safety in treatment of various solid tumors.

PD-1/PD-L1 pathway;Solid tumors;Research progress

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2014-12-18本文编辑：张瑜杰）

▲通讯作者