阻断T细胞活化抑制通路治疗恶性肿瘤新进展

综述 审校

手术、放疗和化疗一直是癌症治疗最主要的手段，随着肿瘤的免疫治疗不断取得进展，目前免疫疗法已成为多种恶性肿瘤的有效治疗方法。其主要方式包括：肿瘤疫苗、过继输注体外激活的免疫细胞、溶瘤病毒以及针对免疫检查点的抗体［1］。其中，免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICPIs）的临床应用取得了较大成功。与通过直接的细胞毒性来发挥抗肿瘤作用的传统治疗相比，ICPIs在多种癌症中表现出更高的缓解率和总体生存率。然而，在取得较好临床疗效的同时，ICPIs诱发的相关不良事件限制了其临床应用。本文就ICPIs的作用机制、临床研究现状、免疫相关不良事件的最新进展进行综述，并分析当前面临的问题及可能的解决方案。

1 ICPIs的作用机制

T细胞的活化，首先需要通过T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）与抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）表面的主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）-抗原肽复合物相互作用，从而接受抗原信号的刺激并识别抗原，然后接受共刺激信号的作用。共刺激信号由CD28-CD80/CD86、CD154-CD40、OX40-OX40L、ICOS-ICOSL 等共刺激分子与其配体间的相互作用提供。此外，肿瘤微环境中存在的细胞因子和趋化因子等参与T细胞功能的调节。共刺激分子（也称为共受体），多属于免疫球蛋白超家族［包括CD28和ICOS、细胞毒性T淋巴细胞抗原-4（cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4）、程序性死亡受体-1（programmed death-1，PD-1）、淋巴细胞活化基因3（lymphocyte-activation gene 3，LAG3）、T细胞免疫球蛋白黏蛋白分子3（T cell immunoglobulin and mucin-containing protein-3，TIM-3）、B、T淋巴细胞衰减因子（B and T lymphocyte attenuator，BTLA）和TIGIT］和肿瘤坏死因子受体超家族（包括GITR、OX40、CD40和4-1BB等）［2］。由于其在T细胞活化过程中发挥关键性调节作用，因而被称为免疫检查点。在这些通路中，有一些向T细胞内传递活化信号，而另一些传递抑制信号。理论上讲，阻断抑制性信号通路会促进T细胞活化，从而促进抗肿瘤免疫反应，由此产生免疫检查点阻断这一治疗方式。

1.1 CTLA-4

CTLA-4是在CD4+、CD8+T细胞和调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）表面表达的同源二聚体糖蛋白，是T细胞活化调控的关键分子。CTLA-4竞争性抑制CD28，从而抑制白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）、干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）、IL-4的合成，减少IL-2受体的表达和阻滞细胞周期进程，最终抑制T细胞活化和增殖，促进活化的T细胞凋亡。CTLA-4对免疫应答的负性调节作用还包括细胞外机制，如通过分泌免疫抑制性细胞因子诱导Treg［3］和促进APC中吲哚胺2，3-双加氧酶的表达及活性。CTLA-4可能是Treg维持自身免疫耐受和免疫稳态的关键，缺乏CTLA-4的小鼠会自发发生全身性淋巴组织增生。小鼠结肠腺癌模型中，通过抗CTLA-4抗体阻断效应性T细胞和Treg上的CTLA-4信号通路，导致肿瘤部位Treg的快速减少与CD8+T细胞增多［4］。

1.2 PD-1/PD-L1

PD-1主要表达于活化的CD4+和CD8+T细胞。其细胞外结构域由单个IgV样结构域组成，其胞内结构域包含免疫受体酪氨酸抑制序列结构（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）和免疫受体酪氨酸转换序列结构（immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM）。在与其生理性配体PD-L1（B7-H1）/PD-L2（B7-DC）结合后，PD-1通过募集磷酸酶SHP-2，使TCR介导的信号传导的主要整合子Zap70去磷酸化并失活［5］，从而抑制T细胞增殖及其效应功能（如分泌IFN-γ和细胞毒活性）。某些肿瘤抗原可持续上调T细胞PD-1的表达，从而引起T细胞凋亡和功能抑制，这一机制被称为同源抗原特异性T细胞耗竭。由此，PD-L1+细胞（APC和肿瘤细胞）引起PD-1+T细胞的凋亡、无应答、耗竭以及促进IL-10等抑制性细胞因子的表达，最终介导肿瘤免疫逃逸。此外，PD-L1还能够与活化的T细胞及APC表达的CD80分子相互作用传递抑制信号；PD-L1可能作为受体回传信号，影响T细胞和肿瘤细胞的存活，但此机制有待进一步研究。因此，PD-L1可以同时充当配体和受体来执行免疫调节功能［6］。

1.3 TIGIT及其他检查点分子

TIGIT是一种新型共抑制性受体，在自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）、活化的T细胞、记忆性T细胞和Treg上表达，并通过影响T细胞和APC来抑制免疫应答。TIGIT与PVR（poliovirus receptor）及PVRL2相互作用，可迅速触发PVR、丝裂原活化蛋白激酶Erk和p38的磷酸化，进一步促进树突状细胞（dendritic cell，DC）合成IL-10，并抑制炎症性细胞因子（如IL-12）的生成。分离培养的CD4+T细胞功能不受TIGIT的影响，当DC存在时，添加重组TIGIT或抗TIGIT抗体，则引发CD4+T细胞活性的抑制或增强［7］。由此可见，上述效应依赖TIGIT诱导PVR阳性DC产生IL-10的能力。

其次，TIGIT通过 ITT（immunoglobulin tyrosine tail）和ITIM在NK细胞中发挥作用，导致NK细胞效应功能降低。其可以抑制原代NK细胞和永生化YTS NK细胞杀伤表达PVR的靶细胞。研究证实TIGIT还能抑制NK细胞分泌IFN-γ［8］。此外，TIGIT可能通过破坏TCR复合物抑制T细胞活化和效应功能。最后，TIGIT、CD226、CD96竞争性结合PVR，其中CD226具有最低的亲和力，因此TIGIT和CD96具备一定竞争优势［9］，TIGIT的第3种作用即是竞争并干扰CD226结合及其信号传导。综上所述，TIGIT有望成为新的肿瘤免疫治疗靶点。其他检查点分子还包括TIM-3、LAG3、BTLA等。

2 ICPIs的临床研究

2.1 CTLA-4抑制剂

ipilimumab是一种人源化抗CTLA-4的IgG1单克隆抗体。临床试验中，ipilimumab单药治疗恶性黑色素瘤患者的缓解率为11.7%。随后的Ⅱ期研究显示，疾病治疗缓解率与ipilimumab的药物浓度呈正相关，但是随着药物浓度的升高其毒性也随之增加［10］。由于在两项Ⅲ期临床试验中为患者带来显著的生存获益，美国食品药品监督管理局（FDA）批准ipilimumab用于治疗晚期黑色素瘤。此后，一项Ⅲ期研究评估了高危Ⅲ期黑色素瘤患者肿瘤完全切除术后ipilimumab辅助治疗的效果，与安慰剂相比，其显著改善患者的无复发生存率（46.5%vs.34.8%）［11］。据此，FDA批准ipilimumab用于这一适应证，随后的研究显示作为辅助治疗，ipilimumab在10 mg/kg的剂量下，无复发生存期、总生存期（overall survival，OS）和无远处转移生存期均得到显著改善［12］。tremelimumab是另一种人源化抗CTLA-4的IgG2单抗。其在转移性恶性黑色素瘤患者的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中显示出抗肿瘤活性，然而在Ⅲ期试验中未能达到主要终点（OS）并导致7例患者死亡［13］。另外，tremelimumab与重组干扰素α2b联合治疗Ⅳ期恶性黑色素瘤的结果也较差。因此tremelimumab已被排除于晚期黑色素瘤的治疗。

多项临床试验评估了ipilimumab在其他癌症中的疗效，然而结果均不尽人意。在前列腺癌中，ipilimumab的早期研究结果表现出一定的临床获益，少数患者的前列腺特异抗原下降。然而，ipilimumab与安慰剂分别治疗放疗后的转移性前列腺癌患者的Ⅲ期研究却未能达到主要终点（OS）［14］。CTLA-4阻断剂单药治疗非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者仅显示出较小的治疗活性。ipilimumab联合紫杉醇和卡铂治疗NSCLC的Ⅱ期研究显示，相比于单纯化疗，阶段性ipilimumab联合化疗组改善了无进展生存期（progression free survival，PFS）。在此基础上开展了Ⅲ期试验，该研究评估了ipilimumab或安慰剂联合紫杉醇和卡铂治疗晚期肺鳞癌的疗效，结果表明ipilimumab联合一线化疗并不能延长OS［15］。最近公布的Ⅱb期临床试验结果表明，与安慰剂相比，tremelimumab作为复发恶性间皮瘤的二/三线治疗，并未显著延长患者的OS［16］，目前正在研究联合免疫治疗是否可以提供更好的疗效。此外，还有Ⅱ期和Ⅲ期试验正在评估tremelimumab在胃癌、NSCLC、膀胱癌和前列腺癌中的表现。

2.2 PD-1/PD-L1抑制剂

nivolumab是一种全人源抗PD-1的IgG4抗体。2014年，FDA批准nivolumab用于治疗晚期黑色素瘤。两项Ⅲ期临床试验表明nivolumab在晚期黑色素瘤治疗中有临床获益。一项研究比较了nivolumab与达卡巴嗪在BRAF野生型黑色素瘤中的作用，结果表明nivolumab的疗效优于化疗，因其表现出更好的1年生存率（72.9%vs.42.1%）和缓解率（40.0%vs.13.9%）［17］。另一项研究比较了nivolumab与化疗（达卡巴嗪或紫杉醇加卡铂）对ipilimumab难治性恶性黑色素瘤患者的治疗情况，结果显示nivolumab组有更高的客观有效率（objective response rate，ORR）（31.7%vs.10.6%）［18］。近期发布的临床试验结果证实，相比于ipilimumab单药治疗，nivolumab联合ipilimumab能够显著改善恶性黑色素瘤患者的ORR（61%vs.11%）、PFS（未达到vs.4.4个月）和OS（63.8%vs.53.6%）［19］。

pembrolizumab是人源化抗PD-1的IgG1抗体。早期研究证明，对于ipilimumab难治性恶性黑色素瘤，pembrolizumab可能是有效治疗手段。2014年，FDA批准pembrolizumab治疗晚期黑色素瘤。一项Ⅱ期研究比较不同剂量pembrolizumab（2 mg/kg和10 mg/kg）与化疗治疗ipilimumab难治性恶性黑色素瘤的效果，证实pembrolizumab疗效更好，3组患者PFS达到6个月的比例分别为34%、38%和16%［20］。此外，不同给药时间的pembrolizumab（每2周或3周）与ipilimumab分别治疗恶性黑色素瘤的Ⅲ期研究表明，pembrolizumab组的1年生存率更高（74.1%，68.4%vs.58.2%），该组患者也受益于较低的不良反应发生率［21］。2015年，欧洲药品管理局批准pembrolizumab治疗ipilimumab难治性恶性黑色素瘤。近期，作为高危Ⅲ期黑素瘤患者肿瘤完全切除术后的辅助治疗，pembrolizumab显著提高患者的无复发生存率［22］。

在nivolumab治疗NSCLC的前期研究基础上，进行了两项Ⅲ期临床试验。第一项研究比较了nivolumab和多西他赛在晚期肺鳞癌中的疗效，结果显示nivolumab组明显优于化疗（OS：9.2个月vs.6.0个月；RR：20%vs.9%），而疗效与PD-L1表达水平无关［23］。2015年，FDA批准nivolumab用于治疗鳞状NSCLC。第二项研究比较了nivolumab和多西他赛在晚期非鳞状NSCLC中的疗效，nivolumab组表现出生存获益（12.2个月vs.9.4个月），缓解率为19%，并且PD-L1+患者比PD-L1-者RR更高（37%vs.11%）［24］。此外，一项pembrolizumab治疗495例NSCLC的Ⅰ期研究中，患者ORR为19.4%，其中PDL1+患者的ORR更高（45.2%）［25］。因此，pembrolizumab获准用于PD-L1+NSCLC，同时PD-L1免疫组织化学检测被批准作为伴随诊断试验。另外两种抗PD-L1抗体，atezolizumab［26］（对比多西他赛）和durvalumab［27］（对比安慰剂）均在Ⅲ期临床试验中为NSCLC患者提供临床获益。其他用于NSCLC的PD-1/PD-L1抑制剂正在开发中，包括抗PD-L1抗体avelumab和抗PD-1抗体PDR001。

一项Ⅲ期研究比较了nivolumab与依维莫司治疗晚期肾癌的疗效，nivolumab组表现出更长的OS（25.0个月vs.19.6个月）、更高的ORR（25%vs.5%）及更低的3/4级不良事件发生率（19%vs.37%）［28］。2015年底，FDA批准nivolumab用于一线血管内皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂治疗后进展的转移性肾透明细胞癌患者。

在膀胱癌中，具有抗癌活性的PD-L1抑制剂atezolizumab已获准用于治疗局部晚期或转移性尿路上皮癌患者，同样获准的还有durvalumab［29］。近期nivolumab治疗DNA错配修复缺陷型/微卫星不稳定型转移性结直肠癌的Ⅱ期研究显示，nivolumab为患者提供持久的应答和疾病控制，69%的患者疾病控制≥12个周，反应的中位持续时间＞12个月［30］。在卵巢癌、小细胞肺癌、默克尔细胞癌和肝癌中的前期研究显示，PD-1/PD-L1阻断具有早期活性。

3 免疫相关不良事件及其管理

ICPIs应用过程中表现出一类与免疫激活相关的新毒性，被称为免疫相关不良事件（immune-related adverse events，irAEs），这是T细胞抑制丧失导致自身免疫耐受受损的结果。irAEs可能会波及每个器官和系统，皮肤、胃肠道、内分泌和肝毒性占主导地位。

3.1 抗CTLA-4抗体

常见的ipilimumab相关皮肤毒性包括皮疹（15%～33%）和瘙痒（25%～35%）［21，31］，更常见于恶性黑色素瘤患者。腹泻在ipilimumab治疗患者中的发生率为23%～33%。当ipilimumab以10 mg/kg剂量应用时可能引起患者因结肠炎导致肠穿孔死亡［11］，因此对于中重度腹泻病例必须进行紧急评估和管理。最常见的内分泌不良反应是垂体炎和甲状腺功能减退症。ipilimumab诱发的垂体炎平均发病率为13%，常见于男性和高龄患者［32］。ipilimumab相关肝炎常表现为肝酶的无症状升高，重者可诱发暴发性肝炎。一些少见的不良反应包括葡萄膜炎、结膜炎、炎症性肠病、肌病、淋巴结病、胰腺炎和肾炎。据报道，大部分ipilimumab相关irAEs在最初给药后12周内发生，并在发病12周内消退［33］。

ipilimumab相关毒性较为普遍，有超过30%的患者需要全身性皮质类固醇或其他免疫抑制剂治疗。早诊早治有利于降低严重irAEs的发生率。尽管皮肤毒性常表现轻微，但仍有中毒性表皮坏死松解症和史-约综合征的罕见报道，治疗时需应用皮质类固醇并停用ICPIs。腹泻和结肠炎的治疗取决于患者症状的严重程度，如为中度或符合2级标准，则应中断ICPIs；对于伴有腹痛或腹泻频率＞6次/d的患者，须开始应用激素；手术证实的结肠炎经积极治疗48～72 h后仍无法改善者，须应用英夫利昔单抗［34］。垂体炎可表现为头痛、复视、眩晕等非特异性症状，可通过实验室检查和脑部MRI确认，确诊患者需长期激素替代治疗，如激素无效，则应口服霉酚酸酯。

3.2 PD-1/PD-L1抑制剂

PD-1/PD-L1抑制剂的irAEs与抗CTLA-4抗体类似。据报道，单用抗CTLA-4抗体治疗的患者中3/4级不良事件的发生率为10%～18%，而单用PD-1/PD-L1抑制剂者仅为7%～12%［35］。PD-1/PD-L1抑制剂的器官特异性不良事件主要包括皮肤毒性、腹泻/结肠炎、肝毒性、内分泌毒性和肺炎。免疫相关性肺炎虽然罕见但最严重，其在肺癌中比其他癌症更常见。对于无症状的1级肺炎，应延迟使用ICPIs，并且1次/2～3 d监测患者是否出现症状；对于有症状者，激素是主要治疗手段，需辅以经验性抗生素治疗直至去除感染；对于2级肺炎，应停用ICPIs，直至降到1级；对于3～4级肺炎，应永久停药。

ICPIs可能引发高度irAEs，尤其是联合治疗。近期研究结果显示ICPIs治疗后出现101例严重心肌炎病例，同时观察到症状早期发作，多数患者合并肌炎和重症肌无力等，病死率高达46%。而且抗PD-1联合抗CTLA-4与抗PD-1单药治疗相比，免疫相关性心肌炎的发病率与死亡率更高［36］。有报道2例恶性黑色素瘤患者经ipilimumab和nivolumab联合治疗后发生致死性心肌炎，接受联合治疗和nivolumab单药治疗者出现严重心肌炎的概率分别为0.27%和0.06%［37］。

4 结语

调节免疫抑制通路是癌症治疗的一项重大突破。但CTLA-4抑制剂除了获准用于治疗恶性黑色素瘤之外，在其他癌症类型中的疗效均不尽人意，同时突出的毒性以及激素治疗irAEs的相关不良反应限制了其临床发展的进程。PD-1/PD-L1抑制剂在多种癌症类型中表现出良好的临床疗效，毒性在可接受范围。然而，由于肿瘤免疫原性较低及免疫抑制性肿瘤微环境的影响，患者会对ICPIs产生耐药。对此，联合疗法可以降低肿瘤负荷并增加肿瘤抗原暴露，提高免疫原性的同时改变肿瘤微环境，是当前改善耐药的合理手段。虽然联合疗法为患者带来生存获益，但是显著增加的毒性仍然限制其临床应用。为此，可以通过调节给药剂量、时间和顺序等降低毒性。工程化药物递送系统能够改善药物在靶细胞和组织中的积聚，增强疗效的同时减少非靶组织的药物暴露，也有利于降低毒性。此外，寻找有效的预测性生物标志物，从而选择恰当的患者群体进行治疗，是当前的重点与难点。目前正在探讨的用于ICPIs疗效预测的主要指标包括PD-L1表达水平、肿瘤浸润淋巴细胞与肿瘤突变负荷等。其均与应用ICPIs的有效性之间存在一定程度的关系，但均具有明显的局限性，因此需进一步研究以确定评估各项指标的最佳标准。综上所述，明确耐药机制，寻找提高疗效的联合疗法同时降低毒性，以及优化预测性生物标志物仍然是该领域的研究重点。