PD-1/PD-L1抑制剂在结直肠癌中的研究进展

魏友芬 综述 李桂香 审校

目前结直肠癌（colorectal cancer，CRC）的发病率在男性恶性肿瘤中居第3位，女性居第2位。在诊断时，超过20%的患者已存在转移病灶，有淋巴结转移的CRC患者的生存率约为12%。虽然手术、化疗和生物治疗的显著进步使晚期患者的平均生存期接近30个月，转移性结直肠癌（mCRC）死亡率在恶性肿瘤中仍居第4位［1-4］。基于免疫检查点抑制剂所取得的成功，以调节免疫系统为重点的治疗近来已广泛应用于临床。虽然在多种肿瘤中已经初步证实其疗效，但CRC仍然是一个例外。早期研究结果表明，CRC并未受益于免疫治疗。近期研究表明，高突变的CRC可以从免疫检查点抑制剂中获益。此外，不同联合治疗方案正在探索中，这可能最终克服CRC的相对耐药性。

1 CRC相关的分子学和免疫学概况

1.1 CRC的分子学改变

基于对结直肠癌癌前病变的研究，20余年前研究者对CRC发生发展过程中的遗传学改变有了详细的认识［5］。结肠癌的发生大部分是因为Wnt/βcatenin信号通路的激活，还有一部分是由于APC抑癌基因的失活。目前适合行靶向治疗的mCRC患者中50%以上具有RAS基因突变，5%～10%的患者存在BRAF基因突变［6-7］。具有错配修复基因缺陷，高度微卫星不稳定型（microsatellite instability high，MSI-H）的CRC突变率显著升高，因此MSI-H型CRC在肿瘤靶向治疗中可能更能获益。MSI-H型肿瘤在CRC患者中所占比例较小，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期CRC中所占的比例分别为22%、12%和3%［8-9］。这些超突变的肿瘤与目前所知的CRC分子亚型及免疫治疗有显著的相关性。

1.2 CRC的分子亚型

CRC的共识分子亚型（consensus molecular subtypes，CMS）近期在既往分类标准的基础上达成了统一［10］。最近的数据表明，这些分子亚型可以通过免疫组织化学分析被准确的测定［11］。CMS1型占14%，CMS2型占37%，CMS3型占13%，CMS4型占23%，其中CMS1患者群体以高度突变、微卫星不稳定以及免疫激活为主要特点，是免疫检测点抑制剂的目标人群。不同亚型的CRC具有不同的临床特点，因此，为提高治疗疗效需要不同的治疗策略。最近的一项研究分析了几个CRC的独立队列，其目的是更好地描述肿瘤微环境，不同的肿瘤微环境与结直肠癌的分子分型密切相关［12］。

1.3 微卫星不稳定性

MSI-H型CRC是CMS1 CRC的重要组成部分，是在免疫治疗中获益的唯一的一个亚型，然而只有15% CRC为MSI-H型［13-14］。微卫星不稳定（microsatellite instability，MSI）是肿瘤内错配修复蛋白功能失调的一个标志，主要通过PCR法进行测定，通常对5个微卫星灶进行不稳定性评估；根据不稳定微卫星的数量不同分为MSI-H、低频率微卫星不稳定（microsatellite instability low，MSI-L）、微卫星稳定（microsatellite stability，MSS）。另一种利用免疫组织化学方法检测将CRC分为dMMR型（MSI-H型）和pMMR型（MSIL/MSS型）。MSI-H型肿瘤一直被认为是早期CRC中预后较好的［15］，该型大多数为黏液癌并且分化程度低。MSI-H型肿瘤“Crohn式”淋巴细胞浸润更常见［16］，这可能是疾病预后较好的原因。由于其突变率较高，故强烈的免疫反应在之前被假定与肿瘤的免疫原性及高的新抗原负荷有关，深入基因组分析研究支持了这一概念［17］。Lipson等［18］对接受了nivolumab（PD-1抑制剂）治疗的CRC患者进行了临床调查，发现大部分患者完全没有从中获益，但有1例在治疗结束后达到完全缓解（complete response，CR），并且持续超过3年。深入分析显示该患者为MSI-H型CRC，并且有PD-L1阳性的淋巴细胞和巨噬细胞浸润。该研究中仅发现1例MSI-H型CRC在接受免疫检查点抑制剂治疗后显示出较好的疗效，推测MSI-H型CRC患者或许是PD-1抑制剂的靶目标。

2 CRC相关的关键免疫治疗试验

tremelimumab（CTLA-4抑制剂）在CRC中的Ⅱ期临床试验结果显示，1例患者在接受治疗后达部分缓解（partial response，PR），且持续时间达6个月，此结果证明免疫检测点抑制剂对CRC的疗效［19］。一项关于PD-1抑制剂的Ⅰ期临床试验结果显示PD-1抑制剂在不同类型肿瘤中的疗效，其中也包括MSI-H型CRC，该研究结果提示，不同分子分型结直肠癌可在免疫抑制剂治疗中获益［20］。以下将对免疫检查点抑制剂在CRC中的相关研究进行总结。

2.1 pembrolizumab

基于对MSI-H型肿瘤免疫原性肿瘤微环境的认识以及1例患者在接受抗PD-1治疗后的良好结局被观察到后［17-18］，一项关于pembrolizumab的研究正在进行，该研究将患者分为MSI-H型CRC组、MSI-H型非CRC组、MSS型CRC组3组［21］。该研究的初步结果显示，10例MSI-H型CRC患者中有4例（40%）出现了与免疫相关的客观反应，持续20周与免疫相关的无进展生存期（progress free survival，PFS）为78%。疗效评估参照的是RECIST 1.1评估原则［22］。Le等［21］研究显示，25例患者中有16例（57%）出现了与治疗相关的客观反应，另有9例患者（32%）达疾病稳定（stable disease，SD）。pembrolizumab为在美国获批的首个抗PD-1药物，目前美国食品药品监督管理局（FDA）已经批准该药物用于黑色素瘤治疗，在EGFR及ALK阴性的非小细胞肺癌患者中疗效显著。目前研究数据显示在MSI-H型CRC患者中pembrolizumab单抗的疗效值得肯定，进一步的临床研究结果将持续关注。

2.2 nivolumab

nivolumab是一种全人源化的IgG4、抗PD-1单克隆抗体，能够抑制PD-1与PD-L1和PD-L2的结合，阻断PD-1与其配体的相互作用，使T细胞恢复抗肿瘤免疫应答。nivolumab在MSI-H型CRC中的研究显示出较好的疗效，CheckMate 142研究是一项多中心的Ⅱ期临床试验，评估了nivolumab单药或nivolumab与ipilimumab联用在mCRC中的疗效。评估nivolumab单药疗效的亚组纳入了70例MSI-H型肿瘤［23］。对可评估的47例随访至少12周后，在12例患者中（26%）观察到了客观缓解，另有14例患者（30%）达SD，截至报道时观察到的疾病控制率（disease control rate，DCR）为55%。在2017年美国临床肿瘤学会（ASCO）对上述研究结果进行了深入报道，截至报道时，研究者观察到了31%的客观反应率（objective reaction rate，ORR），69%的患者达SD［24］。同时，在2017年美国临床肿瘤学会（ASCO）会议上对nivolumab联合ipilimumab治疗MSI-H型CRC疗效的最新进展进行了报道，该研究共纳入84例患者，研究者观察到2例患者实现CR（2%），44例达PR（52%），26例出现SD（31%），仅有9例患者出现疾病进展（11%）；观察到的ORR为46%，而大于12周的DCR为79%；9个月的PFS达77%，总生存期（overall survival，OS）达88%。从以上研究结果可以看出两种不同的免疫检测点抑制剂联合在MSI-H型mCRC中的疗效较好，然而在MSS型CRC患者中的疗效有限。

2017年修改后的NCCN指南对CRC的免疫治疗中指出：pembrolizumab和nivolumab可作为转移性和不可切除的MSI-H型CRC患者治疗的选择。

2.3 atezolizumab

PD-1抑制剂逐渐被证明在MSI-H型CRC中具有疗效，但是对于MSS型CRC患者而言，其他可替代的治疗方法需要进一步的探讨。CTLA-4抑制剂联合PD-1/L1抑制剂可能使MSS型CRC中的某些子集获益。一些临床前数据表明，在黑色素瘤、CRC、乳腺癌模型中，丝裂原活化蛋白激酶激酶（mitogen-activated ERK-regulating kinase，MEK）抑制剂可以上调IFN-γ介导的HLA分子及PD-L1的表达［25］，MEK抑制剂和PD-1抑制剂被证明具有协同作用。在这些数据的基础上，一个atezolizumab联合cobimetinib（MEK抑制剂）的Ⅰ期临床试验在KRAS突变阳性的CRC患者中展开［26］。中期结果表明，被纳入研究的23例mCRC患者中4例患者（17%）达PR，研究进行到6个月时OS达72%。达PR的4例患者其中3例被确认为MSS型。从以往的研究数据看MSS型CRC并未从PD-1抑制剂单药或联合CTLA-4抑制剂的治疗中获益，然而在该项研究中MSS型CRC从联合治疗中获益，其原因是否是由于MEK抑制剂上调HLA分子的表达从而增加了PD-1抑制剂的作用靶点，使得更多的肿瘤细胞被杀死值得进一步研究验证。

3 PD-1/PD-L1抑制剂与放化疗联合相关研究

3.1 联合化疗

经典的细胞毒性疗法被认为对肿瘤微环境有影响。治疗诱导死亡的肿瘤细胞具有免疫原性，可促进肿瘤抗原的表达，从而引起适应性免疫应答。化疗已经被认为具有这种特性，但诱导免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death，ICD）的最佳方式需进一步探索。5-FU和奥沙利铂都被认为具有良好诱导ICD的效应［27］。基于这一原理，评估FOLFOX方案联合pembrolizumab在CRC患者中疗效的相关研究正在进行，NCT02375672研究目前共纳入了30例CRC患者，其中3例为dMMR型CRC，22例为MSI-H型CRC。2017年ASCO公布了最新研究进展，结果显示1例患者出现CR，15例患者达PR，14例患者处于SD，在治疗第8周时观察到的DCR为100%，并且有1例dMMR型CRC在接受治疗2周后出现了病理的完全缓解。以上数据显示出化疗联合免疫检查点抑制剂在CRC患者治疗时的优势。当FOLFOX方案和贝伐单抗联合时，可能减少粒样骨髓来源的抑制性细胞并增加促炎性辅助性T细胞（Th17）的数量，这为免疫检查点抑制剂发挥治疗作用提供了一个良好的微环境［28］。Bendell等［29］报道了FOLFOX方案联合贝伐单抗、Atezolizumab在mCRC患者中的研究结果，结果显示11例（48%）患者达PR，肿瘤活检和外周血检测均显示机体处于免疫激活状态。目前尚不清楚这些结果与单独接受化疗的结果是否存在差异。以上研究结果均显示化疗联合免疫检查点抑制剂时可以提高治疗疗效，并且在dMMR型CRC患者中初见成效。这可能与化疗改变肿瘤的微环境，从而使得免疫检查点抑制剂能够更好地发挥作用相关。

3.2 联合放疗

热疗和放疗同样被认为具有免疫原性。多年来放疗旁效应在多项研究中被观察到，最近的临床前模型表明一些小分子物质如PD-1可以阻止这种旁效应的产生［30］。2016年ASCO会议上公布了一项立体定向放射治疗联合PD-1抑制剂（AMP224）在肝脏转移CRC患者中的研究（nct02298946），结果显示22例接受了几次短程放疗的患者中有1例（4.5%）患者被观察到疗效，而射频消融组至今无患者呈现疗效。虽然该项研究结果显示出有限的疗效，但放疗联合免疫检查点抑制剂在CRC中的疗效值得进一步研究探索。

4 结语

随着免疫治疗的疗效逐渐被公认，肿瘤免疫治疗已迈入新的时代。越来越多的临床证据显示PD-1抑制剂可提高高突变MSI-H型CRC患者的OS，但能否延长PFS还需要进一步研究数据的验证。此外PD-1/PD-L1抑制剂与化疗方案的联合应用结果提示可提高患者的整体预后，其中的机制有待进一步探究。随着研究的深入，免疫检查点抑制剂在CRC中的治疗有望取得实质性的突破，为晚期结直肠癌患者带来更多获益。

[1] Torre LA,Bray F,Siegel RL,et al.Global cancer statistics,2012[J]. CA Cancer J Clin,2015,65(2):87-108.

[2] Siegel R,Naishadham D,Jemal A.Cancer statistics,2013[J].CA Cancer J Clin,2013,63(1):11-30.

[3] Kerr D.Clinical development of gene therapy for colorectal cancer [J].Nat Rev Cancer,2003,3(8):615-622.

[4] Cunningham D,Atkin W,Lenz HJ,et al.Colorectal cancer[J].Lancet, 2010,375(9719):1030-1047.

[5] Cancer Genome Atlas Network.Comprehensive molecular characterization of human colon and rectal cancer[J].Nature,2012,487 (7407):330-337.

[6] Peeters M,Kafatos G,Taylor A,et al.Prevalence of RAS mutations and individual variation patterns among patients with metastatic colorectal cancer:A pooled analysis of randomised controlled trials [J].Eur J Cancer,2015,51(13):1704-1713.

[7] Cremolini C,Loupakis F,Antoniotti C,et al.FOLFOXIRI plus bevacizumab versus FOLFIRI plus bevacizumab as first-line treatment of patients with metastatic colorectal cancer:Updated overall survival and molecular subgroup analyses of the open-label,phase 3 TRIBE study[J].Lancet Oncol,2015,16(13):1306-1315.

[8] Klingbiel D,Saridaki Z,Roth AD,et al.Prognosis of stage II and III colon cancer treated with adjuvant 5-fluorouracil or FOLFIRI in relation to microsatellite status:results of the PETACC-3 trial[J].Ann Oncol,2015,26(1):126-132.

[9]Koopman M,Kortman GA,Mekenkamp L,et al.Deficient mismatch repair system in patients with sporadic advanced colorectal cancer [J].Br J Cancer,2009,100(2):266-273.

[10]Guinney J,Dienstmann R,Wang X,et al.The consensus molecular subtypes of colorectal cancer[J].Nat Med,2015,21(11):1350-1356.

[11]Trinh A,Trumpi K,De Sousa E,et al.Practical and Robust Identification of Molecular Subtypes in Colorectal Cancer by Immunohistochemistry[J].Clin Cancer Res,2017,23(2):387-398.

[12]Becht E,de Reynies A,Giraldo NA,et al.Immune and stromal classification of colorectal cancer is associated with molecular subtypes and relevant for precision immunotherapy[J].Clin Cancer Res, 2016,22(16):4057-4066.

[13]Jenkins MA,Hayashi S,O'Shea AM,et al.Pathology features in Bethesda guidelines predict colorectal cancer microsatellite instability:a population-based study[J].Gastroenterology,2007,133(1): 48-56.

[14]Yurgelun MB,Kulke MH,Fuchs CS,et al.Cancer susceptibility gene mutations in individuals with colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2017, 35(10):1086-1095.

[15]Popat S,Hubner R,Houlston RS.Systematic review of microsatellite instability and colorectal cancer prognosis[J].J Clin Oncol,2005,23 (3):609-618.

[16]Boland CR,Goel A.Microsatellite instability in colorectal cancer[J]. Gastroenterology,2010,138(6):2073-2087.

[17]Giannakis M,Mu XJ,Shukla SA,et al.Genomic correlates of immune-cell infiltrates in colorectal carcinoma[J].Cell Rep,2016,15 (14):857-865.

[18]Lipson EJ,Sharfman WH,Drake CG,et al.Durable cancer regression off-treatment and effective reinduction therapy with an anti-PD-1 antibody[J].Clin Cancer Res,2013,19(2):462-468.

[19]Chung KY,Gore I,Fong L,et al.Phase II study of the anti-cytotoxic tlymphocyte-associated antigen 4 monoclonal antibody,tremelimumab,in patients with refractory metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2010,28(21):3485-3490.

[20]Brahmer JR,Drake CG,Wollner I,et al.Phase I study of single-agent anti-programmed death-1(MDX-1106)in refractory solid tumors: Safety,clinical activity,pharmacodynamics,and immunologic correlates[J].J Clin Oncol,2010,28(19):3167-3175.

[21]Le DT,UramJN,Wang H,et al.PD-1 blockade in tumors with mismatchrepair deficiency[J].N Engl J Med,2015,372(26):2509-2520.

[22]Wolchok JD,Hoos A,O'Day S,et al.Guidelines for the evaluation of immune therapy activity in solid tumors:Immune-related response criteria[J].Clin Cancer Res,2009,15(23):7412-7420.

[23]Overman MJ,Kopetz S,McDermott RS,et al.Nivolumab±ipilimumab in treatment(tx)of patients(pts)with metastatic colorectal cancer(mCRC)with and without high microsatellite instability(MSI-H): CheckMate-142 interim results[J].J Clin Oncol,2016,34:3501.

[24]Overman MJ,Lonardi S,Leone F,et al.Nivolumab in patients with DNA mismatch repair deficient/microsatellite instability high metastatic colorectal cancer:update from checkmate 142[J].J Clin Oncol,2017,35(Suppl 4):519-519.

[25]Liu L,Mayes PA,Eastman S,et al.The BRAF and MEK Inhibitors dabrafenib and trametinib:effects on immune function and in combination with immunomodulatory antibodies targeting PD-1,PD-L1, and CTLA-4[J].Clin Cancer Res,2015,21(7):1639-1651.

[26]Bendell JC,Kim TW,Goh BC,et al.Clinical activity and safety of cobimetinib(cobi)and atezolizumab in colorectal cancer(CRC)[J].J Clin Oncol,2016,34:3502.

[27]Tesniere A,Schlemmer F,Boige V,et al.Immunogenic death of colon cancer cells treated with oxaliplatin[J].Oncogene,2010,29(4): 482-491.

[28]Limagne E,Euvrard R,Thibaudin M,et al.Accumulation of MDSC and Th17 cells in patients with metastatic colorectal cancer predicts the efficacy of a FOLFOX-bevacizumab drug treatment regimen[J].Cancer Res,2016,76(18):5241-5252.

[29]Bendell JC,Powderly JD,Lieu CH,et al.Safety and efficacy of MPDL3280A(anti-PDL1)in combination with bevacizumab(bev)and/or FOLFOX in patients(pts)with metastatic colorectal cancer(mCRC)[J]. J Clin Oncol,2015,33(Suppl 3):704.

[30]Park SS,Dong H,Liu X,et al.PD-1 restrains radiotherapy-induced abscopal effect[J].Cancer Immunol Res,2015,3(6):610-619.