肿瘤免疫检查点靶向治疗的研究进展

李建华　朱　迎　杨　菁(综述)　钦伦秀,3△ (审校)

(1复旦大学附属华山医院普外科　上海　200040; 2复旦大学肿瘤转移研究所　上海　200040; 3复旦大学生物医学研究院　上海　200032)



肿瘤免疫检查点靶向治疗的研究进展

李建华1,2朱迎1,2杨菁1,2(综述)钦伦秀1,2,3△(审校)

(1复旦大学附属华山医院普外科上海200040;2复旦大学肿瘤转移研究所上海200040;3复旦大学生物医学研究院上海200032)

【摘要】靶向免疫检查点的治疗是众多抗肿瘤免疫的有效策略之一,在抗肿瘤免疫治疗中诱发持续的肿瘤缓解。抗CTLA-4单抗,抗PD-1单抗以及抗PD-L1单抗的安全性及临床疗效研究为肿瘤治疗带来了新突破,针对免疫检查点的靶向治疗已成为肿瘤治疗的新方向。本文对近年来与肿瘤免疫靶向治疗的研究进展进行综述。

【关键词】肿瘤;免疫检查点;免疫治疗

目前,肿瘤免疫治疗被称为肿瘤治疗的第四大方式,与传统的手术、放疗和化疗等联合使用,成为临床治疗肿瘤的重要手段,明显提高了恶性肿瘤患者的生存率。肿瘤免疫治疗从1891年纽约的外科医师William Coley用链球菌和金黄色葡萄球菌毒素来治疗肿瘤的试验开始,经历了漫长的探索,遭遇过重大挫折[1-2]。直到1984年,美国国立癌症研究院Steve Rosenberg成功地应用淋巴因子激活杀伤细胞 (lymphokine-activated killer cells,LAK)联合大剂量白细胞介素2 (interleukin,IL-2)治愈第1例肿瘤患者,给肿瘤免疫治疗带来一线曙光[3-4]。此后,新技术新治疗方案包括单克隆抗体、肿瘤疫苗不断涌现,虽然对一些患者有效,但没有被大规模应用。直到近年,针对免疫检查点的抗体和表达嵌合抗原受体的自体T细胞疗法的飞速发展,使得免疫治疗成为高度关注的新兴热点[5-8]。

靶向免疫检查点的单抗

抗肿瘤免疫反应机制2002年,美国肿瘤学家Schreiber提出了肿瘤免疫编辑学说[9]。根据该理论,免疫系统不但具有清除肿瘤的能力,而且还具有促进肿瘤生长的作用。癌细胞可以对免疫细胞的生物学特性进行重塑,即免疫编辑,从而逃脱免疫监视,癌细胞对免疫系统的抵抗力越来越强,造成自身免疫系统不能发挥作用,使得肿瘤逃逸并进一步生长。

起初,肿瘤的突变发生在免疫系统的监视之下,绝大部分早期的肿瘤突变确实被免疫监视所清除。但是,当免疫系统自身减弱或肿瘤细胞自身表达一些免疫抑制分子来对抗机体对其的免疫监视时,便为肿瘤的发生提供了有利条件[10]。免疫系统识别与杀伤肿瘤细胞的过程包括:肿瘤特异性抗原的暴露和释放,树突状细胞将肿瘤抗原呈递给T细胞;T细胞在淋巴结活化激活,然后在趋化因子作用下趋化到肿瘤周围,激活的T细胞通过识别肿瘤特异性抗原杀死肿瘤[11-12]。肿瘤的免疫疗法即打破上述肿瘤的免疫逃逸,加强免疫系统对肿瘤细胞的识别与杀伤,使机体再度对肿瘤细胞产生有效的免疫反应。

随着对肿瘤抗原呈递过程的深入研究,T细胞的激活需要两个信号:MHC-抗原抗体复合物和TCR结合只提供第一信号,还需要共刺激分子提供第二信号。正向共刺激因子主要有CD28、OX40和CD137通路等,正常情况下为了维持生理学稳态,保证T细胞不被过度激活,还有调节T细胞不被过度激活的共抑制分子,包括CTLA-4通路、PD-1/PD-L1通路和TIM-3通路等。但是在肿瘤微环境中,这种抑制性的免疫被过分强调和扩大,导致T细胞的失能。通过结合负向共刺激因子的抑制剂,肿瘤细胞对T细胞的抑制就被大大减弱,杀伤性T细胞得以活化杀伤肿瘤细胞[5,13-15]。

临床应用Ipilimumab (Yervoy)是靶向作用于CTLA-4的全人源化单克隆抗体,是首个被美国FDA批准的靶向免疫检查点的治疗药物。通过作用于抗原呈递细胞与T细胞的活化途径而去除免疫抑制从而调动特异性抗肿瘤免疫反应,达到增强免疫反应的目的。Ipilimumab已广泛用于治疗晚期黑色素瘤、肾癌、前列腺癌和肺癌等。前期的临床研究结果表明这种抗体无论是单药还是联合IL-2,gp100疫苗或化疗均显示安全有效。O′Day等[16]关于Ipilimumab的Ⅲ期研究包含了Ipilimumab组,Ipilimumab +gp100疫苗组和单纯gp100疫苗组,入组患者均为反复治疗失败的晚期黑色素瘤患者,按3∶1∶1分组,总数达676例,最终结果显示3组的中位OS分别为10.1个月、10.0个月和6.4个月,Ipilimumab单药组较单纯gp100疫苗组延长了3.7个月 (P=0.000 4)。

PD-1/PD-L1单抗比CTLA-4单抗有更强的抗肿瘤作用,可抑制PD-1 与 PD-L1 和 PD-L2 的结合,解除T细胞的免疫抑制状态恢复抗肿瘤免疫应答[12,17-18]。Pembrolizumab是首个被美国FDA批准的靶向PD-1的单抗,Ribas等[19]在2014年ASCO报道了一项有411例晚期黑色素瘤患者参加的Ⅱ期临床研究,这项研究招募了221名经Ipilimumab治疗的患者和190名未接受Ipilimumab治疗的患者。目前的结果显示:在72%的患者中观察到肿瘤缩小,总体客观缓解率达34%,其中未经Ipilimumab治疗患者的客观缓解率为40%,用过Ipilimumab治疗患者的客观缓解率为28%。

MPDL3280A 是一种工程化抗PD-L1单克隆抗体,主要阻断PD-L1和PD-1 及B7.1 (CD80) 结合,保留了PD-1/PD-L2的相互作用,提高了疗效和安全性[12,18]。Powles等[20]报道了一项关于MPDL3280A的Ⅰ期临床试验,结果表明MPDL3280A对晚期膀胱癌具有明显的抗肿瘤活性,起效快。该研究共入组68例患者,用药前进行PD-L1蛋白检测,有大约30%的患者确定为PD-L1阳性,在治疗6周后,43%的PD-L1阳性患者肿瘤缩小,随访12周后比例提高到52%。目前,有关MPDL3280A单药及联合用药的临床试验正在进行中[21-23]。

免疫靶向治疗策略

抗PD-1联合抗CTLA-4由于抗 PD-1单抗主要在肿瘤微环境中发挥改善效应T细胞功能,而抗CTLA-4单抗主要是在外周淋巴结中抑制T细胞的活化。抗CTLA-4和抗PD-1在不同的环节发挥抗肿瘤的作用，二者合用的效果值得期待。一项关于晚期黑色素瘤的Ⅲ期随机试验表明,单药Nivolumab 或Nivolumab 联合Ipilimumab初始的治疗疗效显著优于单药Ipilimumab[24-26]。该研究入组了945例晚期黑色素瘤患者,随机接受Ipilimumab、Nivolumab 或两药联合治疗。结果显示:Ipilimumab、Nivolumab 或两药联合组中位无进展生存期分别为2.9个月、6.9个月和11.5个月,两药联合组与Ipilimumab组、Ipilimumab组与Nivolumab组之间的差异具有统计学意义。同样Ipilimumab和Nivolumab两药联合治疗使患者获得的缓解率也得到了极大地提高,为57.6%,单药Nivolumab为43.7%,而单药Ipilimumab的缓解率仅为19%。

联合化疗越来越多的研究表明,化疗可能通过降低瘤负荷暴露新抗原,改变肿瘤微环境的免疫抑制状态,恢复免疫监视并增加对肿瘤的免疫反应,提高免疫靶向治疗的临床疗效[27]。Ipilimumab与紫杉醇以及铂类联用治疗肺癌的作用成为抗CTLA-4单抗与化疗药物联用的临床研究的关注重点。Lynch等[28]报道了一项随机双盲Ⅱ期临床试验,旨在研究Ipilimumab联合PC方案 (紫杉醇+卡铂)治疗晚期非小细胞肺癌的疗效。该研究共纳入204例初次化疗的晚期非小细胞肺癌患者,按1∶1∶1随机分配至同步诱导组 (4次PC联用IPI后2次PC联用安慰剂),序贯治疗组 (2次PC联用安慰剂后4次PC联用IPI)和对照组 (PC联用安慰剂),结果显示序贯治疗组、同步诱导组和对照组的免疫相关的无疾病生存期 (irPFS)分别为5.7个月、5.5个月和4.6个月,序贯治疗组较对照组irPFS差异有统计学意义 (5.7个月vs.4.6个月,P=0.05),但序贯治疗组较同步诱导组irPFS差异无统计学意义 (5.7个月vs.5.5个月,P=0.13)。序贯治疗组,同步诱导组和对照组中位OS分别为12.2个月、9.7个月和8.3个月;无疾病生存期 (PFS)分别为5.1个月、4.1个月和4.2个月。研究结果提示抗CTLA-4的免疫靶向药Ipilimumab联合PC方案可提高晚期非小细胞肺癌的标准化疗疗效。

联合靶向治疗关于靶向药物与免疫治疗联合应用的研究正在进行,有研究表明,非小细胞肺癌中EGFR突变会激活肿瘤细胞PD-L1的高表达,肿瘤细胞通过PD-1/PD-L1通路实现免疫逃逸[29]。因此,对于 EGFR 突变的肿瘤患者,抗PD-1 单抗联合抗EGFR抗体是一个可行的治疗策略。Rizvi等[31]在2014年ASCO会议上报道一项前瞻性研究,入组了21例未经化疗的晚期非小细胞肺癌患者,其中20例是接受过EGFR抑制剂 (Erlotinib)的治疗且顽固耐药。联合抗PD-1单抗Nivolumab+Erlotinib治疗后,客观应答率为19%,24周无进展生存率为47%。对于20例Erlotinib耐药型患者,3例部分应答,9例疾病稳定,1例未接受过EGFR抑制剂治疗的患者部分应答,持续应答24周以上。该研究显示 Nivolumab联合Erlotinib是克服靶向耐药的一种选择,可提供持续的临床获益。

疗效预测因子靶向免疫检测点的抗体,尽管靶点明确,但基于目前的前期临床结果,即使在研究较为成熟的晚期黑色素瘤和肺癌中,其药物有效率也参差不齐[30]。

一般说来,肿瘤抗原的数量和类型与免疫治疗的耐药性相关,高突变负荷的肿瘤通过释放大量的肿瘤特异性新抗原,使得免疫系统更容易识别,故被认为对免疫治疗的反应性更好,如晚期黑色素瘤、肺癌和泌尿系肿瘤等。Rizvi等[31]研究表明,抗PD-1单抗 (Pembrolizumab)有效的非小细胞肺癌患者基因突变的比例远远高于无效的患者。Le等[32]在结直肠癌中发现,MMR (Mis-Match Repair)缺陷的患者接受抗PD-1单抗 (Pembrolizumab)治疗的有效率为62%,而没有MMR缺陷的患者有效率为0%,且MMR在肿瘤中与PD-L1和肿瘤浸润淋巴细胞的表达呈正相关。

Garon等[33]将495例接受抗PD-1单抗 (Pembrolizumab)的晚期非小细胞肺癌患者分为182例训练队列和313例验证队列,以PD-L1细胞50%阳性为分界值,PD-L1细胞阳性的患者,抗PD-1单抗治疗的有效率为19.4%,>50%阳性的治疗有效率提高到45.2%;PD-L1细胞>50%阳性患者的PFS为6.3个月,远高于<50%者的3.7个月。这项研究表明,以PD-L1阳性>50%来选择晚期非小细胞肺癌患者,可以提高抗PD-1单抗的治疗效果。Herbst等[34]关于抗PD-L1 (MPDL3280A)的疗效预测标志物的研究表明,表达PD-L1的肿瘤相关巨噬细胞,淋巴细胞和树突状细胞等肿瘤浸润免疫细胞,可以预测对抗PD-L1单抗的治疗反应,而不表达PD-L1的肿瘤浸润免疫细胞对PD-L1单抗的治疗反应较差。然而,目前探究较多的PD-L1作为抗PD-1治疗的生物标记物仍然存在较大争议,在不同肿瘤中其相应的阈值报道不一[33,35-39],需要更多的研究寻找疗效预测或原发耐药的标志物来筛选出靶向免疫治疗的最佳获益人群,这将对指导临床用药具有重大意义。

结语对免疫系统中肿瘤监控的认识增加有助于新的免疫制剂的研发。现有的靶向CTLA-4、PD-1和PD-L1等免疫检查点单抗的研究前景光明,会为肿瘤治疗带来新的曙光,也有望成为肿瘤转移复发防治的希望所在[33,35-40]。然而,对肿瘤免疫检查点的靶向治疗的研究目前尚未完全成熟，还有许多问题有待解决：首先，免疫检查点靶向治疗并非所有的实体瘤都适用或者疗效确切，尤其是卵巢癌、结直肠癌、胃癌和胰腺癌等实体瘤[40]；其次，即使是疗效确切的黑色素瘤、肺癌，如何找到有效的生物标记物依然是一大挑战，而目前探究较多的PD-L1作为抗PD-1治疗的生物标记物仍然存在较大争议，在不同肿瘤中其相应的阈值报道不一[30,35-39],因此需要更多的研究寻找疗效预测或原发耐药的标志物，来筛选出靶向免疫治疗的最佳获益人群。未来的免疫靶向治疗的挑战包括不同免疫治疗药物间的联合应用,或免疫治疗药物与细胞毒性化疗药物和分子靶向药物的联合应用,以及其在疾病早期的应用疗效和预测性生物标记物的发现。

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The progress in tumor immune checkpoint-targeted immunotherapy

LI Jian-hua1，2, ZHU Ying1，2, YANG Jing1，2, QIN Lun-xiu1，2，3△

(1DepartmentofSurgery,HuashanHospital,Shanghai200040,China;2CancerMetastasisInstitute,FudanUniversity,Shanghai200040,China;3InstituteofBiomedicalSciences,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

【Abstract】Cancer therapy targeting immune checkpoints such as programmed cell death protein 1 (PD-1),programmed cell death 1 ligand 1 (PD-L-1) and cytotoxic T lymphocyte antigen 4 (CTLA-4) has achieved noteworthy benefit in multiple cancers by blocking immune-inhibitory signals and enabling patients to produce an effective antitumor immune response.The Cancer therapy of the monoclonal antibodies against CTLA-4,PD-1 and PD-L-1 has brought a promising future for cancer treatment.In this review,we mainly discuss the progress in the tumor immune checkpoint-targeted immunotherapy in recent years.

【Key words】cancer;immune checkpoint;immunotherapy

【中图分类号】R 730.3

【文献标识码】B

doi:10.3969/j.issn.1672-8467.2016.01.020

(收稿日期:2015-11-06;编辑:王蔚)

△Corresponding authorE-mail:qinlx@fudan.edu.cn