吲哚胺-2 3-双加氧酶对血液系统肿瘤治疗与预后的意义

综述 审校

血液系统肿瘤来源于淋巴造血系统干、祖细胞的恶性克隆性增生，与其相伴的为多种肿瘤监视和免疫功能的抑制。自1980年无关供者异基因造血干细胞移植开启血液系统肿瘤免疫治疗的新时代始，到近年来各种单克隆抗体、CAR-T治疗等的应用，目前国内外对血液系统肿瘤的免疫治疗主要集中在以下4个方面：1）通过利妥昔、奥法木等单克隆抗体靶向抑制肿瘤细胞表面抗原；2）通过供者淋巴细胞输注和CAR-T细胞治疗增强免疫效应；3）通过多肽疫苗等激活肿瘤抗原特异性免疫反应；4）通过程序性死亡受体1（programmed cell death protein 1，PD-1）、毒性T淋巴细胞相关抗原-4等的抑制剂克服免疫抑制效应［1］。吲哚胺-2，3-双加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）通过分解色氨酸（tryptophan，Trp）抑制免疫功能，因此IDO抑制剂的应用能克服肿瘤微环境中的免疫抑制效应，达到抗肿瘤的治疗目的。目前，IDO及其抑制剂在血液系统肿瘤的治疗和预后价值正在成为血液系统肿瘤免疫治疗研究的热点之一。本文就IDO的免疫抑制机制及其抑制剂在血液系统肿瘤治疗和预后的意义进行综述。

1 IDO与肿瘤免疫抑制

IDO为体内催化色氨酸沿犬尿氨酸（kynurenine，KYN）代谢途径分解的关键酶之一，其催化活性导致体内色氨酸这一必需氨基酸水平降低，而影响各种细胞的生存、增殖［2］。IDO作为体内正常存在具有酶解活性的分子，在巨噬细胞、树突状细胞、内皮细胞和肿瘤细胞中均有表达［3］。IDO抑制免疫、促进肿瘤生存的作用机制主要为两种：1）“Trp饥饿学说”，即IDO降低Trp水平，通过激活一般性调控阻遏蛋白激酶 2（general control nonderepresible 2 kinase，GCN2）而抑制mTORC2复合物，进一步抑制下游的AKT-mTOR信号通路，引起效应性T细胞的细胞周期静止或细胞无能或直接导致细胞的凋亡［4］；2）“Trp代谢产物理论”，认为Trp的代谢产物如KYN、3羟基KYN、3-羟基邻氨基苯甲酸等能结合并活化多环芳烃受体，抑制效应性T细胞和树突细胞功能或诱导调节性T细胞（regulatory T-cell，Treg）的产生［5］。此外，T细胞表面有PD-1表达，当PD-1表达水平增加时效应T细胞内重要的脂质磷酸酶PTEN的活化水平增加，PTEN通过抑制PI3K-AKT-mTOR信号途径对活化效应T细胞的生存、增殖产生抑制作用［6］。在其作用途径下，IDO直接或间接地参与其中，即通过降低Trp水平激活GCN2，GCN2再抑制mTORC2复合物，使AKT不能于第473位丝氨酸磷酸化活化，从而抑制AKT-mTOR信号途径，并解除对转录因子FOXO3a的抑制，导致PD-1表达水平上调及PTEN活化增加，PI3KAKT途径的抑制增强［7］。在Treg细胞中，IDO-GCN2和PD-1-PTEN对于AKT-mTOR信号途径的抑制作用能稳定Treg细胞，阻止其向炎症性T细胞转变，并维持其功能［8］。总之，IDO通过分解Trp使NK细胞、效应性T细胞的细胞周期静止，功能分子表达缺失，细胞分泌改变或直接诱导上述细胞凋亡以及诱导Treg细胞的形成并维持Treg细胞的功能，从而对机体的抗肿瘤免疫产生抑制作用［9］。

2 IDO在血液系统肿瘤中的预后意义

2.1 IDO在急性髓细胞白血病中的预后意义

IDO蛋白在部分急性髓细胞白血病（acute myeloid lymphoma，AML）细胞中呈阳性表达［10］。IDO基因与蛋白的表达均与AML患者的预后关系紧密。Chamuleau等［11］通过检测286例AML患者原始细胞中IDO mRNA的表达水平，并与患者生存预后进行相关性分析，发现高表达IDO患者的总生存期（overall survival，OS）和无复发生存期（relapse-free survival，RFS）均差于低表达者。Fukuno等［12］基于62例AML患者的研究表明IDO mRNA的阳性表达与较差的OS相关，3年OS率仅为39%，远低于IDO阴性表达者的74%。在另一项研究中，Mangaonkar等［13］通过免疫组织化学检测了AML患者骨髓活检标本中IDO的表达情况，并用复合IDO得分进行评分，再与患者生存进行相关性分析，其结果表明高表达的IDO mRNA、IDO蛋白和高复合IDO得分均与较差的OS相关。IDO分解Trp的产物KYN对于AML患者的预后具有提示作用。Mabuchi等［14］研究显示在所有48例研究对象中，KYN浓度高者与低者的3年OS率差异显著，分别为11%和76%。Hara等［15］将29例AML患者血浆KYN浓度和IDO表达水平与患者的治疗反应及预后进行了相关性分析，该研究发现血浆KYN浓度高者（＞2.4 mM）与低者（＜2.4 mM）首次治疗的完全缓解率（complete response，CR）分别为57%和86%，3年OS率分别为0和76%；IDO阳性表达者和阴性表达者首次治疗CR率分别为67%和88%，3年OS率分别为37%和77%，KYN浓度和IDO水平高者治疗反应和OS均差于低者。

2.2 IDO在B细胞非霍奇金淋巴瘤中的预后意义

在B细胞淋巴瘤组织中，巨噬细胞、树突状细胞和部分淋巴瘤细胞均能表达IDO。IDO可以塑造淋巴瘤细胞所处的微环境，增加Treg细胞的浸润［16］。IDO、Trp、KYN等在B细胞淋巴瘤的治疗反应和预后中均具有提示意义。在R-CHOP方案治疗的119例弥漫大B细胞淋巴瘤（diffuse large B-cell lymphoma，DLBCL）患者中，Ninomiya等［17］研究发现，IDO阳性表达者与阴性表达者的CR率分别为55.3%和79.0%，3年OS率分别为49.8%和79.8%，IDO阳性表达者治疗反应和预后均差于阴性表达者。Yoshikawa等［18］的研究则表明，在DLBCL患者中血浆KYN浓度高者（＞1.5 mM）较低者（＜1.5 mM）对于R-CHOP方案治疗的CR率和3年OS率均较差，分别为61%、83%和58%、89%。Yoshikawa等［18］与 Ninomiya等［19］的研究结果相似，DLBCL患者中KYN浓度高者（＞1.5 mM）与低者（＜1.5 mM）的CR率分别为58%、72%，3年OS率分别为55%、78%；IDO阳性表达者与阴性表达者的CR率分别为42%、75%，3年OS率分别为44%、75%，KYN浓度和IDO表达水平与治疗反应及患者预后呈负相关。

2.3 IDO在T细胞非霍奇金淋巴瘤和T细胞白血病中的预后意义

在T细胞肿瘤中，恶性肿瘤细胞、骨髓来源的抑制性细胞、肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞等均能表达IDO［20］。KYN、KYN/Trp比值等对T细胞肿瘤的治疗反应和预后均具有影响。Shibata等［21］的研究表明，在外周T细胞淋巴瘤中，KYN浓度高者（＞3.07 mM）与低者（＜3.07 mM）的CR率分别为51%、69%，5年OS率分别为23.4%、80.2%，KYN浓度低者治疗反应和生存优势明显。Masaki等［22］在T细胞白血病/淋巴瘤患者的研究中发现血浆中高浓度的KYN、低浓度的Trp、高比值的KYN/Trp与较差的OS均相关。虽然血浆中KYN的水平能一定程度上反映肿瘤组织内IDO的表达水平和活性，但IDO对血液系统T细胞肿瘤的预后提示意义并不明确。Wartewig等［23］研究发现，在T细胞肿瘤细胞中，存在与正常T细胞类似的PDCD1基因过表达，引起T细胞肿瘤细胞内PD-1的表达水平增加，PD-1通过激活PTEN阻断T细胞肿瘤细胞内的PI3K-AKT信号途径，抑制肿瘤细胞生存、增殖，从而产生抗肿瘤的作用。而IDO能通过GCN2和FOXO3a间接上调PD-1的表达水平和PTEN的活化程度，间接地参与了抗肿瘤的作用，使得IDO在T细胞肿瘤的治疗反应和预后中均具有积极的意义。因此，IDO对T细胞肿瘤治疗反应和预后的影响亟需更多的研究加以详细阐明。

2.4 IDO在霍奇金淋巴瘤中的预后意义

在霍奇金淋巴瘤（Hodgkin's lymphoma，HL）中，IDO主要通过巨噬细胞、树突状细胞等大量表达而呈高表达状态。IDO与KYN均与HL的预后密切相关。Choe等［24］在包含121例患者的回顾性研究中发现，IDO是HL的独立预后因素，IDO阳性表达与阴性表达者的5年OS率差异明显，分别为67.8%和91.7%。Masaki等［25］的研究则表明，在 HL 患者中KYN/Trp的比值与患者预后呈负相关，KYN/Trp比值高者与低者的5年OS率分别为60.0%和92.2%。此外，该研究证实在多发性骨髓瘤、慢性髓细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病中均存在IDO的阳性表达，然而IDO在上述几种疾病治疗反应和预后中的意义并不明确，仍有待于进一步深入的研究。

3 IDO抑制剂

3.1 第一代IDO抑制剂1-甲基色氨酸

1-甲基色氨酸（1-methyl-Trp，1-MT）属于吲哚类似物，在1项Ⅰ期临床试验结果中，口服1-MT最大耐受剂量可达2 000 mg 2次/d；在口服1-MT 200 mg 1次/d的受试者中，7例可供评价疗效，其中4例疾病稳定（stable disease，SD），3例疾病进展（progression of disease，PD），显示出初步的治疗效果［26］。另一项Ⅰ期临床试验则表明1-MT（300～1 200 mg 2次/d）联合多西他赛治疗乳腺癌、非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）等实体肿瘤有效，22例可供评价疗效的受试者中4例获得部分缓解（partial response，PR），不良反应多为1～2级，显示了较好的耐受性［27］。2016年美国临床肿瘤学会（ASCO）报道的1项1-MT联合ipilimumab的Ⅰb期临床试验结果显示，在不发生剂量限制性不良反应的9例受试者中，1例获得CR，6例在入组后9～14个月仍然生存［28］。目前，1-MT联合多西他赛的随机、双盲、安慰剂对照的Ⅱ期临床试验（NCT01792050）和1-MT联合一种免疫检查点单克隆抗体的临床试验（NCT02073123）均在开展中，其结果将为1-MT应用于实体肿瘤的治疗提供更多参考。而正在开展的1-MT联合7+3方案治疗AML的Ⅰ/Ⅱ期临床试验（NCT02835729）则将为1-MT用于治疗白血病提供重要依据。

3.2 第二代IDO抑制剂

epacadostat为一种羟基咪唑类似物，在1项纳入52例晚期实体肿瘤患者的Ⅰ期研究中，受试者分别接受50 mg 1次/d、50 mg 2次/d、100 mg 2次/d、300 mg 2次/d、400mg2次/d、500mg2次/d、600mg2次/d、700mg2次/d的口服剂量epacadostat。结果治疗56 d后15例患者评效为SD，7例SD状态持续112 d以上；当给药剂量≥300 mg 2次/d时，IDO的活性被抑制达90%以上，受试者血浆中KYN/Trp比值和KYN浓度均明显降低；3～4级不良反应主要为腹痛、低血钾和乏力［29］。在1项epacadostat与ipilimumab联合的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，epacadostat给药分为300 mg 2次/d和25 mg 2次/d两组，300 mg 2次/d组因受试者谷丙转氨酶显著升高而提前终止，7例受试者中6例可供评价疗效，并且根据免疫相关应答标准，6例均被评效为SD。25 mg 2次/d组纳入8例受试者，其中6例在9周后的首次评效中显示肿瘤负荷减少，并且根据免疫相关应答标准，3例被评效为PR；此项研究最终的治疗反应率为31.3%，疾病控制率（disease control rate，DCR）为62.5%，随访≥13个月后仍有6例未发生PD［30］。此外，另一项临床试验研究了epacadostat在骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome，MDS）/AML中的治疗效果，共纳入15例受试者，epacadostat给药剂量为600 mg 2次/d，最终12例患者评效为SD，3例患者评效为PD，表明epacadostat在血液肿瘤中具有治疗效果［31］。目前，仍有大量关于epacadostat的临床研究正在开展中，其中epacadostat联合pembrolizumab（NCT02178722）、nivolumab（NCT02327 078）的临床研究纳入不同类型的淋巴瘤患者，其研究结果将为epacadostat在淋巴瘤治疗中的应用提供参考。

NLG919属于芳基咪唑类似物，在1项针对晚期实体肿瘤的Ⅰ期临床研究中，19例受试者中16例因PD终止治疗，3例继续完成了后续试验，不良反应主要为乏力、咳嗽、食欲下降和瘙痒等，表明其耐受性良好［32］。更多的NLG919临床试验尚在开展中（NCT02471846）或已经结束等待研究结果报道中（NCT02048709）。

3.3 IDO多肽疫苗

近年来，人工开发的IDO多肽疫苗也在肿瘤治疗领域得到了大量研究。在1项Ⅰ期临床研究中，15例HLA-A2阳性的NSCLC患者接受了IDO多肽疫苗的治疗，其中1例患者达到PR，15例受试者的OS为25.9个月，治疗中未出现严重的不良反应［33］。随后又1项Ⅰ/Ⅱ期临床试验研究了IDO多肽疫苗联合ipilimumab对转移性黑色素瘤的治疗作用，在治疗12周后的首次评效中，10例受试者中1例获得PR，4例达到SD，所有患者均对IDO多肽疫苗耐受良好［34］。

4 结语

多项回顾性或前瞻性的研究表明，组织内IDO的表达水平、血浆中KYN的浓度、KYN/Trp的比值均与血液系统肿瘤的治疗效果和预后有关，这为IDO抑制剂应用于血液系统肿瘤的治疗提供了依据。目前，IDO抑制剂尚处于开发和临床研究阶段，各种实体肿瘤的临床研究已表明IDO抑制剂单独和联合应用均具有一定治疗效果，而且多数耐受良好，IDO抑制剂在血液系统肿瘤中的临床研究仍在不断开展中。已有研究结果表明，IDO抑制剂在血液系统肿瘤中同样具有治疗效果，因此正在开展的临床研究值得关注。基于上述临床研究结果设计的给药方式、药物剂量和联合治疗方案将为血液肿瘤的治疗提供新的手段。

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