非小细胞肺癌免疫检查点抑制剂治疗进展

李慧婷 莫冉冉 宋 鹏 李明娴

肺癌是当前全球男性、发达国家女性死亡率最高的恶性肿瘤疾病，是我国恶性肿瘤第一位死因。在所有的肺癌亚型中，非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer, NSCLC)占肺癌总数的85%[1]。尽管肺癌的治疗方法在不断进展，但肺癌的预后仍不乐观，据报道NSCLC患者 的5 年生存率不足20%[2]。癌症免疫治疗是一种通过动员自身免疫系统识别和破坏癌细胞的治疗方式，尽管T细胞受体(T cell receptors, TCRs)具有识别和根除肿瘤细胞的能力，但癌细胞能够表达检查点阻断分子，从而破坏免疫识别途径并诱导抵抗机制。随着研究的不断深入，免疫检查点抑制剂已成为NSCLC患者的治疗新方法。本文针对NSCLC免疫检查点抑制剂研究进展及免疫相关不良事件进行总结，希望能为NSCLC治疗提供理论依据。

一、免疫检查点

当T淋巴细胞识别肿瘤抗原后，会迅速增殖和分化，最终成为效应T细胞，从而实现杀灭肿瘤的作用。 临床上研究最多的免疫检查点途径是靶向程序性细胞死亡-1/程序性细胞死亡- 配体1(PD-1/PD-L1)和细胞毒性T-淋巴细胞抗原4(cytotoxic t-lymphocyte antigen 4, CTLA-4)途径。CTLA-4和PD-L1在晚期肺癌患者抗原提呈细胞(antigen presenting cell, APC)和T细胞表面以及包括血管内皮细胞和胰岛细胞[3]等多种不同细胞中表达。CTLA-4又称CD152，它与共刺激性T细胞受体CD28同源，竞争性结合其配体B7-1 (CD80)和B7-2 (CD86)，从而阻断刺激t细胞扩增所需的“第二信号”。PD-1也在T细胞激活过程中表达，作为抑制T细胞扩张的负反馈机制。PD-1通过其配体PD-L1或PD-L2的连接启动抑制信号，其导致由TCR和CD28连接诱导的刺激效应分子的去磷酸化(失活)，从而下调针对癌细胞的免疫应答[4-5]。

二、免疫检查点抑制剂

免疫检查点抑制剂通过调节T细胞功能，增强宿主对肿瘤细胞免疫应答潜力。通过结合PD-1/PD-L1和/或CTLA-4，免疫检查点抑制剂可以阻止免疫抑制和促进免疫刺激。 免疫检查点抑制剂治疗非小细胞肺癌取得了比较好的长期疗效，正在成为当前的研究热点[6-7]。迄今为止，美国食品和药物管理局(FDA)已批准四种免疫检查点途径抑制剂用于NSCLC患者：Nivolumab、Pembrolizumab、Atezolizumab、Durvalumab，前两种制剂针对程序性细胞死亡受体-1(programmed cell death receptor-1, PD-1)。后两者均针对程序性死亡因子配体1(programmed death factor ligand 1, PD-L1)。

1. 抗PD-1/PD-L1途径: Nivolumab是一种完全人源化的抗PD-1的IgG4单克隆抗体，是FDA批准的第一个免疫检查点抑制剂，并于2018年6月15日获得批准在中国上市。在大型国际III临床试验(Checkmate 017)中[8]，与多西紫杉醇治疗组相比，Nivolumab改善了272例先前治疗的晚期鳞状NSCLC患者的中位总生存期(median overall survival, mOS)(OS：9.2对6.0个月；风险比[HR]=0.59；P<0.001)。此外，在这两组中，客观缓解率(objective response rate, ORR)分别为20%和9%(P=0.008)，中位无进展生存期(median progression-free survival, mPFS)分别为3.5和2.8个月(HR=0.62，P<0.001)，不良反应率分别为7%和55%，表明Nivolumab与多西紫杉醇相比，能改善患者的ORR、mPFS、OR，并且有更低的不良反应发生率。在checkmate-057试验中[9]，582例非鳞状NSCLC患者应用Nivolumab和多西紫杉醇治疗OS分别为12.2个月和9.4个月(HR=0.73；P=0.002)。值得注意的是，在PD-L1阴性患者中，Nivolumab和多西紫杉醇组相比OS无统计学差异，但随着PD-L1表达水平的增加，nivolumab的治疗效果越好，表明Nivolumab改善患者预后与PD-L1表达水平呈正相关。亚组分析表明表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)突变阳性的患者应用nivolumab无明显获益。在这两项试验中，Nivolumab治疗组患者发生≥3分治疗相关免疫不良事件的概率≤10%，而多西紫杉醇治疗组约为55%。基于以上研究的有效性及安全性评价，Nivolumab被FDA批准用于难治或复发的晚期鳞状细胞癌(2015年3月)和难治或复发的非鳞状细胞癌的二线治疗(2015年10月)[10]。随后，FDA批准了Nivolumab治疗的标准剂量方案，即480 mg每4周静脉注射。关于Nivolumab的联合治疗的大量临床试验正在进行中，Ⅰ期多中心临床试验(Checkmate-012)[11]纳入56例晚期NSCLC患者，每3周同时接受Nivolumab+不同化疗方案进行4个周期，然后单独使用nivolumab直至进展或不可接受的毒性。不同治疗组中ORR范围为33%至47%，中位PFS时间从4.8到7.1个月不等，1年和2年的OS率分别为50%～87%和25%～62%，并且ORR、PFS或OS与PD-L1表达没有明显的联系，但此研究样本量小，需要大量样本临床试验针对不同PD-L1表达水平进一步研究。然而第3阶段研究的checkmate-026[12]，对未接受治疗的晚期PD-L1阳性(≥5%)的NSCLC患者，Nivolumab与以铂类为基础的化疗相比无进展生存期(progression-free survival, PFS)和OS都没有改善。 在PD-L1表达水平≥5%的患者中，nivolumab的中位mPFS为4.2个月，化疗为5.9个月[风险比(HR)，1.15; 95%置信区间(confidence interval, CI)，0.91～1.45；P=0.25]，mOS为14.4对13.2个月(HR，1.02; 95%CI，0.80～1.30)。该实验结果有些令人遗憾，但Nivolumab的大量临床试验正在进行中，最终结果有待观察。Nivolumab单药治疗的优势已被认可，那么能将Nivolumab与化疗或其他途径免疫抑制剂连用的效果如何引起了研究者的兴趣，来自CheckMate 227 Ⅲ期临床试验[13]对晚期NSCLC和高肿瘤突变负荷(tumor Mutation Burden, TMB)的患者使用Nivolumab+Ipilimuma联合治疗和化疗相比，PFS增加，该结果与 PD-L1表达无关。该研究最近提供的数据还表明，与单独使用化疗的患者相比，使用nivolumab+化疗治疗的晚期NSCLC患者的中位PFS也有增加(分别为5.6和4.7 个月)。此外，比较组采用Nivolumab+Ipilimuma与Nivolumab单药治疗疗效的试验也正在进行中，人们正拭目以待[14]。目前FDA对Nivolumab+Ipilimumab和Nivolumab+化疗联合治疗晚期NSCLC尚未批准。

Pembrolizumab是一种完全人源化的抗PD-1的IgG4单克隆抗体，与PD-1受体结合后，阻止其与PD-L1和PD-L2的相互作用。KEYNOTE-001[15]是I期临床试验，纳入495例既往接受或未接受治疗的NSCLC患者，该研究显示，Pembrolizumab单药治疗的ORR和缓解持续时间(duration of response, DOR)分别为19.4%和12.5个月，而中位PFS和OS分别为3.7和12个月。 亚组分析显示，PD-L1过表达(≥50%)具有更好的效果，PFS超过1年(12.5个月)，且应用Pembrolizumab治疗后发生3-5级不良事件概率低。基于此药有效性及安全性评估，FDA在2015年10月2日批准Pembrolizumab用于治疗PD-L1阳性(TPS≥1%，由FDA确定批准的试验)及在应用铂类化疗后疾病进展的转移性NSCLC。KEYNOTE-010[16]是一项随机对照研究，纳入PD-L1表达≥1%的晚期NSCLC患者，比较Pembrolizumab 2 mg/kg，Pembrolizumab 10 mg/kg和多西紫杉醇75 mg/m2的疗效，结果提示PD-L1表达水平与患者获益呈正相关，PD-L1≥1%的患者(mOS，10.4对12.7对 8.5个月；mPFS，3.9对4.0与4.0个月)；PD-L1≥50%的患者(mOS，14.9对17.3对8.2个月；mPFS，5.0对5.2对4.1个月)。提示PD-L1表达水平可作为预测性生物标记物评估Pembrolizumab疗效。KEYNOTE 024[17]研究比较了在PD-L1 表达≥50%的晚期NSCLC患者中Pembrolizumab和铂类为基础的化疗组的疗效，入组305例未经治疗的晚期EGFR或ALK突变阴性的NSCLC患者，随机分为Pembrolizumab组和铂类为基础的化疗组。结果显示，Pembrolizumab组PFS及6个月的总生存率均优于化疗组(PFS 10.3和6.0个月; OS 80.2%，72.4%)。基于Pembrolizumab的疗效，2017年10月24日，FDA扩大了Pembrolizumab的批准，包括对PD-L1表达≥50%且EGFR或ALK基因突变阴性的转移性NSCLC患者的一线治疗。

与Nivolumab类似，目前研究Pembrolizumab联合治疗的临床试验也是层出不穷，其中一项随机Ⅱ期临床研究Keynote-021[18]，Pembrolizumab联合化疗(卡铂和培美曲塞)，与单纯化疗相比，结果显示联合治疗对于晚期非鳞状NSCLC患者可能是一种有效且可耐受的第一线治疗选择(ORR，55%对29%; mPFS，13.0对8.9个;3/4级治疗相关不良事件39%对26%)。同样的结果在Ⅲ期临床试验KEYNOTE-407[19]中得到证实，与单独使用化疗的患者相比，由Pembrolizumab+化疗联合的OS增加，且与肿瘤PD-L1表达水平无关。在2017年5月，Pembrolizumab联合卡铂和培美曲塞被批准联合用于不依赖PD-L1状态的非鳞状NSCLC患者的一线治疗。然而对于非鳞状，晚期伴有基因突变的NSCLC的患者，FDA建议使用靶向治疗而不是Pembrolizumab+化疗治疗。继Nivolumab之后，Pembrolizumab于2018年7月获批在中国上市，用于治疗一线治疗失败的不可切除或转移性黑色素瘤，相信不远的将来会被批准应用于治疗NSCLC的患者。

Atezolizumab是一种抗PD-L1的人源化单克隆IgG1。可抑制PD-L1和PD-1以及使PD-L1和B7-1的相互作用，解除T细胞免疫失活，是FDA批准的第一种抗PD-L1药物。POPLAR是针对Atezolizumab的一项2期临床研究[20]，评估Atezolizumab用于二线肺癌治疗的疗效和安全性。结果显示Atezolizumab组和多西紫杉醇组的OS分别为12.6和9.7个月，Atezolizumab组的患者反应持续时间比多西紫杉醇组更长，中位持续时间为14.3个月对7.2个月。PD-L1低表达患者的总体存活率与多西紫杉醇组无统计学差异。亚组分析显示在PD-L1表达≥50%的亚组中，Atezolizumab组和多西紫杉醇组的PFS分别为7.8个月对3.9个月，但是在PD-L1低表达的患者，两组PFS及客观缓解率均未见统计学差异。表明单药Atezolizumab用于肺癌治疗的有效性，并且这种作用在PD-L1高表达患者中更明显。OAK一项3期临床试验，在POPLAR的基础上[21]，研究284例先前接受过铂类联合化疗方案治疗ⅢB期或Ⅳ期NSCLC的患者。这项研究的最大意义在于无论PD-L1表达如何，接受Atezolizumab治疗的患者的与多西紫衫醇治疗组相比OS均所改善(PD-L1≥1%mOS，15.7对10.3个月; PD-L1<1%mOS，12.6对8.9个月)。基于以上研究结果，2016年10 月FDA批准Atezolizumab用于既往接受过治疗的转移性NSCLC患者，无论PD-L1表达如何[22]。IMpower-150是一项Ⅲ期试验，用于一种或多种靶向治疗不耐受或进展的晚期非鳞状NSCLC患者，用Atezolizumab，双联化疗(卡铂/紫杉醇)和贝伐单抗(一种VEGF抑制剂)四联疗法治疗，与接受贝伐单抗+化疗联合治疗的患者相比，接受四联治疗的患者PFS的中位数分别为6.8个月和8.3个月，并且PFS的益处与患者肿瘤PD-L1状态无关。来自Ⅲ期ⅠMpower 131试验的最新数据表明[23]，与化疗双联体相比，Atezolizumab 联合化疗(卡铂和紫杉醇)可增加晚期鳞状NSCLC患者的PFS(分别为6.3 个月和5.6 个月;HR=0.71 [95%CI]：0.60～0.85]，P<0.0001),然而该实验仅在高PD-L1表达中观察到OS受益，尚未在PD-L1表达阴性的患者中发现受益，该实验尚在进行中，虽然多项Ⅲ期临床试验证明Atezolizumab联合双联化疗可改善患者预后，但目前该治疗方案尚没有通过FDA批准用于治疗晚期NSCLC患者。未来需要更多的临床试验评估免疫抑制治疗的疗效及安全性，以更快的扩大受益人群。

Durvalumab是一种选择性，高亲和力的抗PD-L1的人IgG1单克隆抗体，可阻断PD-L1与PD-1和CD80的结合，但不与程序性细胞死亡配体2(PD-L2)结合。ARCTIC (NCT02352948)是一项全球性、Ⅲ期、随机、开放的多中心研究[24]，在该研究中，713例晚期NSCLC患者在化放疗后随机接受Durvalumab(n=476)或安慰剂(n=237)作为巩固治疗。结果显示接受Durvalumab治疗的患者具有更长的中位PFS(16.8vs. 5.6个月;HR0.52; 95%CI：0.42～0.65;P<0.001)，18个月PFS率持续的优势表现(44.2%vs. 27.0%；P<0.0001)，且该结果与PD-L1表达水平无关。在2018年2月Durvalumab获批用于局部晚期化放疗后疾病尚未进展且无法手术的NSCLC患者。目前有大量临床试验正在探索Durvalumab和化疗或靶向药物的组合。其中Ⅰb期临床试验NCT02000947，Durvalumab 20 mg/kg加Tremelimumab 1 mg/kg每四周为一周期，结果显示缓解率高、不良反应发生率低，且无论PD-L1状态如何都具有抗肿瘤活性[25]，基于此研究，正在进行的Ⅲ期研究的剂量继续延续此用药剂量，该组合的抗肿瘤活性较其他免疫检查点抑制剂单药治疗的要高，最可能的原因是该药影响了免疫抑制中涉及的不同靶标而作用于抗肿瘤免疫应答的不同方面。目前大量的Durvalumab联合治疗的Ⅲ期临床与试验(NCT03003962、MYSTIC、NEPTUNE、POSEIDON)仍在进行中，如果成功，将为NSCLC免疫疗法开劈新的途径。

Avelumab是另一种靶向PD-L1的人Ig-G1单克隆抗体，针对该药物临床试验相对较少，Ⅰ期临床试验NCT01772004[26]，纳入184例患有铂抵抗的转移性或复发性NSCLC的患者，结果提示客观反应率为12%, mOS为8.4个月，12个月生存率为36%，且与 PD-L1表达水平无关。NCT02576574是针对PD-L1表达阳性NSCLC患者Ⅲ期临床试验。该临床试验根据不同的病理类型设计了多种含铂化疗方案与Avelumab比较，目前研究正在进行中。

2. 抗CTLA-4途径： Ipilimumab是一种完全人源化的IgG1单克隆抗体，可特异性阻断CTLA-4与其配体(CD80 / CD86)的结合。一项2期随机双盲多中心研究NCT00527735结果表明，化疗序贯Ipilimumab，同步Ipilimumab和对照治疗的中位PFS分别为5.1,4.1和4.2个月，因此化疗序贯Ipilimumab方案与对照组相比显着改善了PFS(HR，0.69；P=0.02)，而同步Ipilimumab方案与安慰剂对照组相比未见明显差异[27]。在这些结果的基础上，一项名为NCT01285609的随机，双盲，Ⅲ期试验[28]用于评估Ipilimumab治疗Ⅳ期或化疗后复发性鳞状NSCLC的有效性及安全性。化疗加Ipilimumab组与化疗加安慰剂组的中位OS分别为13.4个月(95%CI，11.8个月至14.8个月)和12.4个月(95%CI，11.6个月至13.6个月)，中位PFS分别为5.6个月(95%CI，5.4个月至5.9个月)和5.6个月(95%CI，5.5个月至5.7个月)，1年OS率分别为54%和53%; 2年OS率分别为24%和18%。两组治疗方案有效性未见明显差异，而化疗加Ipilimumab组3级或4级治疗相关不良事件(treatment-related adverse events,TRAEs)发生率高于化疗加安慰剂。同样，在SCLC的研究(NCT01450761)中，ipilimumab联合化疗与安慰剂联合化疗相比也未能改善患者OS[29]， 因此尚未获得批准用于晚期NSCLC的临床治疗。尽管如此，Ipilimumab与Nivolumab相结合仍可能是一种非常有前景的治疗方法，目前关于两者联合的临床试验正在进行中。

Tremelimumab是一种选择性的人源化IgG2单克隆抗体CTLA-4。它通过CTLA-4抑制促进T细胞活性。NCT02000947是目前报道的唯一一项关于晚期NSCLC患者的Durvalumab加Tremelimumab的Ⅰb期研究。该实验证实，无论PD-L1表达如何，Durvalumab和Tremelimumab联合治疗对晚期NSCLC患者均表现出良好的抗肿瘤活性及可控的耐受性。先前对NSCLC和其他肿瘤类型的研究也表明PD-1和CTLA-4的联合阻断与单药治疗相比T细胞具有更高的临床活性。为了证实免疫治疗联合方案在肺癌治疗中优于单一治疗，多项临床试验研究正在进行(NCT02453282 NCT02542293 NCT03164616 NCT02179671, NCT02000947等)。

三、免疫治疗的有效生物标志物

生物标志物是可以测量的、指示患者状态的生物学指标。诊断性生物标志物可以将感兴趣的疾病与其他疾病或正常状态区分开来;预后生物标志物提供有关疾病结果和进展速度的信息; 预测性的生物标志物则表明一种特定的治疗方法是否可能为患者提供临床益处[30]。非小细胞肺癌免疫生物标志物包括：PD-L1表达、肿瘤突变负荷(tumor mutation burden, TMB)、肿瘤浸润淋巴细胞(CD8+T淋巴细胞)、微卫星高度不稳定性(microsatellite instability-high, MSI-H)或错配修复缺陷(deficient mismatch repair, dMMR)、肠道微生物群、致癌基因突变、整合致癌病毒、干扰素-γ(interferon-γ, IFNγ)等。

1. PD-L1 从上述多项临床试验研究来看，PD-L1表达水平高的患者可以从生存中获益。根据多项研究的A级证据，癌症免疫治疗协会工作组一致同意将PD-L1检测在新诊断的转移性疾病患者中进行，包括那些等待结果的EGFR/ALK/ROS1突变检测患者[22]。

2. 肿瘤突变负荷(tumor mutation burden, TMB)是每百万碱基中被检测出的体细胞基因编码突变、基因重排、插入或缺失错误的总数。由于免疫检查点在与慢性诱变剂暴露相关的高突变负荷的肿瘤类型中最为成功，因此TMB可能是选定检查点抑制受益患者的另一种方式[31]。多项研究表明，TMB高的患者在免疫治疗中获得更高的反应率[12,15,20-21]。TMB 的检测项目分为全基因组测序、全外显子组测序和选择性基因测序，前两项中对分析技术要求高，成本高，耗时长，选择性基因测序目前尚未确定的肿瘤致病相关基因组，TMB界定标准值、肿瘤的异质性、检测方法、取样时间的影响限制了TMB的应用，需要更多的研究去探索。

3. 肿瘤浸润淋巴细胞(CD8+T淋巴细胞)：免疫系统的不同成分可以促进或抑制肿瘤的生长。在一项关于T细胞浸润在不同肿瘤类型中的预后重要性的文献调查中，在分析报告的97%(58/60)中观察到CD8+CD45RO+T细胞与预后改善的关联[32]。在用Pembrolizumab抗PD-1治疗的黑色素瘤中，侵袭性肿瘤边缘和肿瘤内部的CD8+T细胞密度与抗PD-1治疗的反应相关[33]。在Keynote001临床试验中也观察到相同的结果。

4. 微卫星高度不稳定性(microsatellite instability-high, MSI-H)或错配修复缺陷(deficient mismatch repair, dMMR)：微卫星修复机制的缺失导致了机体突变的获得的增加和不同肿瘤新抗原的产生，MSI肿瘤表达高水平的多种免疫检查点分子，包括PD-1，PDL-1，CTLA-4和淋巴细胞活化基因3(lymphocytes activation gene, LAG3)。此外，它们表达高水平的IFNγ诱导型免疫抑制代谢酶IDO1[34]。这种类型的免疫微环境肯定提示肿瘤对PD1途径阻断有反应。 2017年5月，FDA批准对患有高微卫星不稳定性(microsatellite Instability-H, MSI-H)的成人和儿科癌症患者使用Pembrolizumab。

5. 肠道微生物群： 肠道微生物菌群调节宿主固有免疫和适应性免疫系统，参与放化疗和免疫治疗，越来越多的研究表明肠道微生物菌群在免疫治疗中发挥重要作用。Vetizou等[35]的研究表明，微生物组中的拟杆菌属可能会增强黑色素瘤患者对抗CTLA4治疗的反应。另一项针对小鼠的研究发现共生双歧杆菌会增加抗PD-L1治疗疗效。Gopalakrishnan等[36]的研究发现，抗 PD-1 免疫治疗效果好的黑色素瘤肠道菌群中梭菌更加丰富。尽管肠道微生物群增强全身抗肿瘤免疫力的机制目前尚不清楚，但以上研究表明肠道微生物群可能成为生物标志物来指导免疫疗法。

其他生物标记物如致癌基因突变、整合致癌病毒、IFNγ等都有研究提示与免疫治疗相关，但目前PD-L1是FDA批准的唯一影响免疫检查点抑制剂选择的生物标志物。目前需要更多地研究来开发具有最佳临床效用的预测性生物标记物，以改善临床管理及晚期NSCLC患者的药物反应结果和成本效益。

四、免疫相关不良事件

尽管免疫治疗在临床试验中取得很好的结果，但免疫治疗相关不良事件也值得关注。这些不良反应主要为自身免疫毒性与免疫系统过度刺激相关的并发症，包括结肠炎，肝炎，间质肺炎、甲状腺疾病(甲状腺炎，甲状腺功能减退症和甲状腺功能亢进症)。而随着联合治疗方案的研究，未来免疫相关不良事件的发生率将进一步提高，因此需要密切关注患者的症状和体征，尽早发现并处理，根据不同级别的不良反应给与相应的处理。免疫检查点抑制剂治疗能否用于自身免疫性疾病患者以及治疗的禁忌症目前尚不明确，有待进一步观察、研究。

目前，随着大量临床试验的不断开展，免疫治疗的优点正在逐步被人们认识并关注。但是免疫治疗面临以下挑战：①探索免疫联合其他治疗方案的最佳组合方案；②寻找有效的预测性生物标记物，以便更好的筛选受益人群；③如何控制免疫相关不良事件的发生及确定免疫治疗的禁忌症；④进一步研究基因突变的患者的免疫治疗效果。希望未来有越来越多的研究可以解决目前存在的问题。