程序性细胞死亡受体1抑制剂nivolumab治疗黑色素瘤研究进展

楚璐萌，刘雪玲，常圣雅，李若梅，于海川

(新乡医学院医学检验学院 河南省分子诊断与医学检验技术协同创新中心，河南 新乡 453003)

黑色素瘤是15～29岁人群好发的第2大常见恶性肿瘤，约占该年龄组所有恶性肿瘤的11%[1]。黑色素瘤是由黑色素细胞形成的恶性肿瘤[2]。当肿瘤侵袭并转移至淋巴结和其他器官时，患者的中位总生存期短于1 a[3]。黑色素瘤对化学治疗不敏感，肿瘤免疫疗法已经成为继手术治疗、化学治疗，放射治疗及靶向药物治疗后的一种新兴疗法，并已应用于临床[4]。肿瘤免疫逃逸是恶性肿瘤的重要特征[5]，即肿瘤细胞可以通过降低肿瘤抗原或主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex class,MHC)Ⅰ的易感性而直接逃避免疫识别，或者可以通过机体的负反馈机制来逃避免疫反应[6]。有研究显示，在免疫治疗中，肿瘤细胞通过程序性细胞死亡受体1(programmed cell death 1，PD-1)/程序性细胞死亡受体-配体1/2(programmed death-ligand 1/2，PD-L1/2)信号通路逃避免疫细胞的攻击[7]，所以，增强抗肿瘤免疫力已成为治疗恶性肿瘤的重要目标[8]。目前的抗癌疫苗接种后产生的抗肿瘤免疫性在很大程度上是无效的，不足以让大多数患者从临床治疗中获益，所以，近年来出现了另一种治疗恶性肿瘤的方法，即利用免疫检查点抑制剂来削弱抑制性的免疫应答。治疗转移性黑色素瘤的主要机制是通过阻断免疫检查点如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)和PD-1来增强抗肿瘤免疫力，且因为免疫检查点抑制剂治疗黑色素瘤疗效显著，所以免疫检查点受体CTLA-4和PD-1在恶性肿瘤免疫治疗中的作用已被广泛研究[9]。PD-1 抑制剂nivolumab具有高度持久的应答率和长期的安全性，其在血清中的半衰期为12～20 d[3]，被认为是潜在有效的抗癌药物。目前为止，多个实验室已经完成了PD-1抑制剂治疗不同肿瘤的基础研究，但是其相关的临床试验仍在进行中[10]。本文重点介绍PD-1抑制剂nivolumab治疗黑色素瘤的相关研究进展。

1 肿瘤免疫的研究现状

肿瘤细胞在遗传上不稳定，这导致肿瘤细胞增殖和可被免疫系统识别的抗原的表达也不稳定。长期以来，免疫系统被认为是控制恶性肿瘤的主导力量，免疫力缺陷可导致细胞癌变[11]。

恶性肿瘤的治疗尽管在不断发展中，但仍希望尽快找到毒性最小且最有效的药物。19世纪末，有学者采用注射化脓性链球菌的方式治疗恶性肿瘤患者，这是肿瘤免疫治疗的开端[12]。目前，恶性肿瘤的治疗方法主要有手术治疗、放射治疗、化学治疗、靶向治疗[13]及肿瘤免疫疗法，且2013年肿瘤免疫疗法被《Science》杂志评为年度十大科技突破之首[14]。肿瘤免疫疗法是一种激活机体免疫系统，依靠自身免疫机制杀伤癌细胞和肿瘤组织的新兴抗癌疗法[15]，这种疗法针对的靶标不是肿瘤细胞和组织，而是人体自身的免疫系统[6]。肿瘤免疫疗法包括主动免疫治疗、被动免疫治疗和过继性免疫治疗。主动免疫治疗主要是注射恶性肿瘤疫苗，刺激机体产生抗肿瘤免疫；被动免疫治疗主要是通过对机体注射外源性免疫物质(如单克隆抗体)，并由这些外源性物质引起免疫反应，抑制信号通路并输送药物至病灶来发挥抗肿瘤作用；过继性免疫治疗主要是将供体的淋巴细胞移植到受体体内，以增强受体免疫功能。目前，肿瘤免疫疗法涉及的3个关键点是：功能失调的T细胞信号转导、抑制性调节细胞、调节淋巴细胞与抗原呈递细胞(antigen presenting cell,APC)和肿瘤细胞结合的免疫检查点。尤其是免疫检查点可用于调节适应性免疫反应的强度并保护正常组织免受损伤，从而为肿瘤免疫治疗提供了一系列潜在的新靶点[16]。

2 免疫检查点受体研究现状

2.1抑制性受体的分类及表达免疫检查点或共抑制受体是治疗恶性肿瘤的有效靶点，抑制性受体可以在免疫激活状态下和持续免疫反应期间发挥作用。抑制性受体包括PD-1、 CTLA-4、T细胞免疫球蛋白黏蛋白-3(T-cell immunoglobulin and mucindomain containing-3，TIM-3)、淋巴细胞活化蛋白-3(lymphocyte-activation protein-3，LAG-3)和具有免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)和基于免疫受体酪氨酸依赖抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)结构域的T细胞免疫受体(T-cell immunoreceptor with Ig And ITIM domains，TIGIT)[6]。PD-1 表达于CD4细胞、CD8细胞、B细胞、树突状细胞(dendritic cells，DC)、单核细胞、肥大细胞和朗格汉斯细胞，其配体是PD-L1；CTLA-4表达于CD4细胞、CD8细胞和某些肿瘤细胞，其配体是CD80、CD86；TIM-3表达于CD4细胞、CD8细胞、DC、自然杀伤(natural killer，NK)细胞、单核细胞、巨噬细胞，其配体是半乳糖凝集素9、磷脂酰丝氨酸、高迁移率族蛋白B1，其配体是磷脂酰丝氨酸、半乳凝素等；LAG-3表达于CD4细胞、CD8细胞、NK细胞，其配体是MHC Ⅱ；TIGIT表达于CD4细胞、CD8细胞及NK细胞，其配体是CD155和CD122。

2.2黑色素瘤细胞中的抑制性受体PD-1及其配体PD-L1PD-1/PD-L1/2轴是降低自身免疫力和促进免疫耐受的天然信号通路[10]。PD-1来源于凋亡的小鼠T细胞杂交瘤2B4.11细胞和造血祖细胞LyD9，是CD28家族成员中的一种免疫球蛋白超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白[17]，此免疫检查点由胞外区、跨膜区、胞质区组成，分布于T细胞、B细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等多种免疫细胞表面[18-19]。PD-1蛋白可以向激活的T细胞传递抑制信号[17-18]，下调免疫应答[19]，具有和CTLA-4类似的作用[20]。PD-L是B7家族成员中的一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，胞外区含有IgV样和IgC样功能区[20]；其在正常组织中少量表达，但在肿瘤细胞膜表面的表达量上调[21]。PD-L1主要表达于APC、CD4+细胞、非淋巴组织和某些肿瘤细胞；PD-L2主要表达于DC和巨噬细胞[22]。PD-L蛋白可以避免炎症的扩散并且限制损伤范围[4]；也可以与肿瘤微环境中的T细胞结合，阻断免疫应答发生肿瘤免疫逃逸，甚至减弱自身免疫反应[17，23]，PD-L1高表达肿瘤患者的总体生存率低于低表达患者[24]。PD-1与PD-L相互作用可抑制淋巴细胞的增殖和活化，在B/T细胞中，磷酸化的免疫受体酪氨酸转化基序(immunereceptor tyrosine transformation motif，ITSM)募集含Src同源区1/2蛋白酪氨酸磷酸酶(src-homology domain 1,2 containing protein-tyrosine phosphatase，SHP-1，2)，抑制B/T细胞活化信号通路[20]，从而促进自身免疫耐受[22]，诱导抗原特异性T细胞凋亡[25]，促进CD4+T细胞向Foxp3+调节性T细胞分化。

3 PD-1抑制剂nivolumab治疗黑色素瘤的研究现状

PD-1是适应性免疫应答的基本调节因子，主要参与抑制性免疫信号传导。Nivolumab是靶向于PD-1的一种人源化IgG4型单克隆抗体的免疫检查点抑制剂，研究显示，nivolumab在黑色素瘤和非小细胞肺癌的临床试验中所产生的不良反应是可控的[26]。T7细胞上B7分子与T细胞的共同受体CD28结合从而共刺激APC，进而激活T细胞[27]，T细胞活化后，PD-1与其配体PD-L1、PD-L2结合，导致PD-1胞内区段上SHP-2去磷酸化，从而阻碍其与T细胞受体相关的近端信号传导激酶结合，致使T细胞-肿瘤细胞无反应；但是阻断配体和受体结合的药物可以使T细胞重新产生抗肿瘤活性。Nivolumab是第1个针对PD-1受体的单克隆抗体，与T细胞上的PD-1结合，特异性阻断PD-1与肿瘤细胞上PD-L的结合，激活免疫细胞，从而激活免疫途径，杀伤肿瘤细胞，即反转了肿瘤免疫的抑制状态；同时，因为阻断了PD-1/PD-L1/2信号通路，使相关器官组织的免疫反应被放大而发生自身免疫损伤；但nivolumab有较高的安全性和较长久的肿瘤缓解作用[27-28]。

2014年12月22日，基于CheckMate 037试验，nivolumab首次被批准为不可切除或转移性黑色素瘤患者的二线治疗药物[29]，且其治疗晚期黑色素瘤的客观缓解率(objective response rate,ORR)达30%。通过CheckMate 066实验表明，与传统药物达卡巴嗪比较，nivolumab治疗临床Ⅲ期黑色素瘤患者的生存率、完全缓解率及中位无进展生存期(median progression-free survival,mPFS)均显著提高，不良反应发生率也有所降低[30]。

目前，使用免疫疗法治疗黑色素瘤有单独用药和联合用药2种方法。在Ⅲ期CheckMate 067试验中，使用nivolumab单药、ipilimumab单药以及nivolumab联合ipilimumab治疗黑色素瘤，nivolumab组患者的ORR为43.7%，mPFS为7.0个月；ipilimumab组患者的ORR为19.0%，mPFS为2.9个月；联合组患者ORR为57.6%，mPFS为11.5个月[31]。单独使用nivolumab治疗的黑色素瘤患者的临床获益率为43%，nivolumab和ipilimumab联合治疗的黑色素瘤患者的临床获益率为65%[32]；但是，nivolumab联合ipilimumab组患者3～4级不良事件(adverse event，AE)发生率为55.0%，ipivimumab组、nivolumab组患者3～4级AE发生率分别为27.3%和16.3%；其中最常见的AE是腹泻和结肠炎，但大多数AE可以通过给予皮质类固醇、英夫利昔单抗及霉酚酸等免疫调节剂缓解[33]。另外，PD-1抑制剂的使用顺序对黑色素瘤的治疗效果也有影响，先用ipilimumab、后用nivolumab治疗的患者的AE发生率为63%，先用nivolumab、后用ipilimumab治疗的患者的AE发生率为50%，但是，应用先ipilimumab后nivolumab方案机体的应答率较高[34-35]。目前，nivolumab对黑色素瘤的复治效果也在进行临床验证，研究发现，第1次使用nivolumab治疗的黑色素瘤患者所表现出来的无进展生存期可能会影响其再次治疗时对PD-1抑制剂的选择。第1次使用nivolumab而没有发生早期疾病进展的患者可能会再次接受nivolumab治疗，而对于第1次使用nivolumab既发生早期疾病进展的患者，pembrolizumab或其他药物可能作为其再次治疗的选择[34]。临床研究结果显示，nivolumab治疗黑色素瘤的疗效具有个体差异性，即不同个体对于同一靶向药物的敏感性不同[36]。作为治疗黑色素瘤的PD-1抑制剂，nivolumab具有致命的自身免疫介导的器官毒性，故应注意妊娠期和哺乳期妇女、有生殖潜能的女性和男性、儿童和老年人等特殊人群用药的安全性。

治疗临床Ⅱ期黑色素瘤的研究表明，鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌基因同源体B1(v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1，BRAF)抑制剂联合丝裂原活化的细胞外信号调节激酶(mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase，MEK)抑制剂治疗BRAF阳性的晚期黑色素瘤患者，可延长患者的无进展生存期，AE发生率有所下降；nivolumab联合ipilimumab治疗可使BRAF野生型和BRAF阳性的晚期黑色素瘤患者的持久反应率和客观反应率提高至61%[37]；所以，无论BRAF基因是否突变，PD-1抑制剂在黑色素瘤的治疗中均有效，而且是靶向治疗进展后唯一有效的药物[34]。

综上所述，免疫检查点受体抑制剂具有良好的应用前景，但不是所有患者都能从单一制剂中受益。肿瘤微环境中所存在的免疫应答与调节多重免疫检查点受体及其配体表达的复杂性，都揭示了依赖任何一种单一免疫疗法都很难从中获得更佳的临床效果。

4 展望

PD-1/PD-L1途径在抗肿瘤免疫中的作用已在临床研究中得到验证。用阻断PD-1[38]或其主要配体PD-L1[39]的免疫检查点受体抑制剂治疗晚期难治性恶性肿瘤患者，可使其实体瘤快速持久消退，这些研究结果表明，PD-1/PD-L1途径已被确立为肿瘤学新的治疗重点[19]。但是，停药后nivolumab介导的肿瘤消退持续存在的机制、肿瘤长期消退后复发的原因尚需进一步研究。

Nivolumab是美国食品药品监督管理局批准用于非小细胞肺癌患者的首个免疫治疗药物[40]，这类药物能够利用人体自身的免疫系统抵抗恶性肿瘤，具有治疗多种类型肿瘤的潜力，目前，在Ⅲ期试验(NCT01844505)中正在进一步研究nivolumab联合ipilimumab方案相对于任一单药治疗恶性肿瘤的潜在优势。临床数据表明，基于PD-1通路的药物协同治疗组合可能具有更好的效果[41]。现今，临床试验已经纳入分子分析，进一步探讨PD-L1表达与临床疗效的关联，以其找到合理的治疗方案，发掘PD-1所在信号通路的全部治疗潜力[42]。PD-1抑制剂可以与其他免疫抑制剂共同对肿瘤的免疫反应产生强大的促进作用，但同时需要避免患者产生危害自身的免疫反应。目前，已知的PD-1抑制剂不良反应包括Ⅰ型糖尿病、皮疹、重症肌无力、肠道炎症和间质性肺炎[38,43-44]。

自2014年美国食品药品监督管理局批准首批PD-1抑制剂pembrolizumab和nivolumab以来，PD-1/PD-L1抑制剂作为恶性肿瘤免疫疗法的应用呈现出前所未有的增长趋势。目前，有5种PD-1/PD-L1抑制剂被批准用于治疗包括血液系统恶性肿瘤在内的一系列肿瘤[33]。PD-1抑制剂的使用数量未来仍会增加，因此，仍有几个关键问题如：预测性生物标志物、耐药机制、免疫相关毒性、治疗持续时间等有待进一步研究，以最大限度地降低PD-1/PD-L1信号通路阻滞所带来的风险，进而优化这类药物的抗癌潜力。