结肠直肠癌B7/CD28家族的研究进展

黄轶洲 综述 钟 鸣 审校

（上海交通大学医学院附属仁济医院胃肠外科，上海 200127）

结肠直肠癌（colorectal cancer,CRC）是人类常见的恶性肿瘤之一，其发病率在世界范围内排名第3，死亡率排名第4[1]。在中国，由于饮食和生活方式的改变，CRC发病率有所增加。目前，手术、化疗、放疗和免疫治疗等对于CRC病人的效果并不理想。在CRC中，针对免疫检查点途径的免疫治疗作为一种新型治疗方法，逐渐成为讨论焦点。对CRC的个体化治疗需识别抗肿瘤免疫的关键免疫检查点。在此过程中，T细胞激活受固有免疫系统共刺激分子的双向调节。

B7/CD28家族成员已被证明是在肿瘤免疫过程中调节T细胞应答的重要分子。B7家族分子通过与淋巴细胞上的CD28家族分子受体结合，对T细胞的活化发挥抑制或刺激作用[2]。近年研究发现,B7/CD28家族成员在多种人类恶性肿瘤中有异常表达。因此，B7/CD28家族被认为是癌症免疫治疗的关键目标之一[3]。

随着癌症与免疫系统相互作用的研究日益深入，针对B7/CD28家族免疫检查点的新药已在实体瘤陆续进行临床试验。目前对于免疫检查点的肿瘤治疗显示一定疗效。针对B7/CD28家族的多个抗体正进行临床试验。

本文讨论B7/CD28家族免疫检查点分子在肿瘤免疫中的作用。总结B7/CD28家族成员在CRC的表达及其可能的临床意义，并展望未来临床应用。

程序性死亡因子受体1/程序性死亡因子配体1

程序性死亡因子受体 1 （programmed death-1，PD-1），是免疫球蛋白CD28家族的成员之一，抑制T细胞的活化与增殖，诱导T细胞凋亡[4]。PD-1在活化的免疫细胞表面均有广泛表达[5]。程序性死亡因子配体1（programmed death-ligand 1,PD-L1），是B7家族的成员，广泛表达于成熟的免疫细胞，以及上皮细胞和内皮细胞等非免疫细胞表面[6]。

PD-L1是 PD-1的主要配体。PD-1通过与配体PD-L1结合，抑制T细胞的活化、增殖以及相关细胞因子的分泌，诱导并维持T细胞对肿瘤细胞的免疫耐受，从而促进肿瘤的发生、进展[7]。同时，多种肿瘤组织中检测到PD-1/PD-L1表达的上调，并且其表达水平与临床预后相关[8]。

PD-L1（也称B7-H1）在CRC组织中的低表达与较早的肿瘤分期、无淋巴结转移、恶性度低的组织学类型和较高的5年生存率相关[9]。PD-L1高表达的病人总体生存率显著下降，这与其他肿瘤中，PD-L1的高表达与不良预后相关的结论一致。肿瘤浸润淋巴细胞中PD-1表达是影响CRC病人总体生存率、无病生存率的独立因素[10]，但其机制目前尚不清楚。在转移性CRC病人中，相对于原发灶，转移灶的PD-L1表达水平普遍升高[11]，其高表达与病人生存时间呈负相关[12]。一项617例CRC病人长达11年的随访显示：在PD-1低表达的病人中，确诊肿瘤后规律服用阿司匹林可显著提高总体生存率以及疾病特异生存率[13]。此研究提示，PD-1可作为判断服用阿司匹林获益人群的指标，拓展PD-1在预测CRC病人预后的应用。

以PD-1/PD-L1为靶点的免疫治疗近年来在肿瘤治疗领域得到广泛关注。微卫星不稳定 （microsatellite instability，MSI）的CRC病人似乎对于免疫治疗更敏感。派姆单抗（Pembrolizumab）是完全人源化的PD-1抗体[14]。在包括32例进展期转移性结肠直肠癌 （metastaticcolorectal cancer，mCRC）病人的Ⅱ期临床试验中，在错配修复基因缺陷（deficent mismatch repair，dMMR）组的客观反应率以及20周无进展生存率（40%和78%）均较错配修复基因完整（proficient mismatch repair，pMMR）组（0 和 11%）显著提高。与此相似的研究结果也在其他癌症中得到验证。研究结果证实，dMMR状态可作为派姆单抗治疗转移性CRC病人效果的预测因素。美国食品和药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）已批准派姆单抗用于包括dMMR/MSI-H转移性CRC在内的难治性肿瘤的治疗。如何将以PD-1/PD-L1为靶点的免疫治疗获益人群扩大到微卫星稳定的CRC病人需更多的研究。

细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4

细胞毒性 T淋巴细胞相关蛋白4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）是 B7 分子配体，与 B7结合后诱导 T细胞参与免疫反应负调节。CTLA4/B7相互作用，抑制T细胞免疫杀伤反应，并在维持免疫耐受中起重要作用[15]。

当CTLA-4基因发生突变时，活化的T细胞与细胞因子相互作用增强，从而抑制免疫活性细胞的增殖。此外，CTLA-4分子提高T细胞活化反应阈值，增加肿瘤细胞易感性，减弱抗肿瘤反应能力。在汉族人群中CTLA-4 A49G位点的多态性与CRC易感性相关，其中GA/GG基因型提示更高的CRC 易感性（OR=2.16,95%CI：1.46～3.21,P=0.001）[16]，提示CTLA-4部分位点的多态性与CRC基因易感性相关。

在CTLA-4敲除小鼠中发生的致死性淋巴系统紊乱证明，CTLA4-B7相互作用是免疫稳态中的关键[17]。1996年，Leach等[18]报道，阻断CTLA-4功能，不仅可增强小鼠对移植结肠癌的排异反应，还可延缓已种植的肿瘤生长。在结肠癌种植模型中，抗CTLA-4单克隆抗体与伊沙匹隆（Ixabepilone）或紫杉醇的联合应用可导致50%～70%的肿瘤排异率[19]。在鼠MCA38结肠癌模型中将分级放疗法与抗CTLA-4单克隆抗体联合应用时，同时观察到原发部位抗肿瘤应答的增强以及远隔效应[20]。另一项研究结果显示，与单独使用任一抗体的治疗相比，抗CTLA-4和抗4-1BB联合应用可增强CD8+T细胞介导的抗肿瘤应答，并显着降低肝转移的发生[21]。

曲美母单抗（Tremelimumab）是一种完全的人源性单克隆抗体，具有阻断CTLA-4的免疫抑制作用，并在47例难治性mCRC病人进行Ⅱ期临床试验[22]。曲美母单抗在上述Ⅱ期临床试验中未见显著单药活性，考虑可能是由于环境中的免疫应答延迟造成的，中位总体生存时间为19.1个月，中位无进展生存期为2.3个月。由于试验未检测病人DNA 错配修复（mismatch repair，MMR）状态以及MSI的状态，因此，研究结果提示，不建议在mCRC病人无选择性地使用CTLA-4单抗。

T细胞可诱导共刺激分子

T细胞可诱导共刺激分子 （inducible T-cell co-stimulator，ICOS）与其配体ICOSL是一对属于 B7/CD28免疫球蛋白超家族的共刺激分子。1999年，Hutloff等[23]首先检测到ICOS在人类活化T细胞表面的表达。通过与主要表达在抗原提呈细胞上的 ICOSL结合，可增强 IL-4、IL-5、IL-10、IL-21、IFNγ、TNFα等效应细胞因子的产生，继而增强Th1和Th2等效应细胞的功能。ICOS分子表达于活化的T细胞及记忆性T细胞表面，ICOSL主要表达于外周成熟的B细胞、树突细胞、巨噬细胞等。研究表明，ICOS/ICOSL与自身免疫疾病、感染性疾病及肿瘤免疫的发生、发展密切相关。不同于CD28，ICOS对天然T细胞活化和T细胞增殖的作用较弱。ICOS通过活化效应T细胞从而调节细胞因子，特别是在Th1和Th2效应分子的产生中起重要作用。

ICOS在参与T细胞活化和增殖，特别是调节Th2分化中发挥着不可替代的作用。虽已在多种肿瘤中发现ICOS以及ICOSL的表达，但其与预后关系并无明确结论。在ICOS高表达的小鼠和病人应用抗CTLA-4或抗PD-1抗体治疗，总体生存期延长，这表明ICOS的表达可能是预后良好的标志[24-25]。

ICOS mRNA在CRC细胞和肿瘤浸润淋巴细胞中表达较高，其表达水平与CRC的侵袭深度、转移有关。ICOS可作为CRC病人选择抗CTLA-4或抗PD-1免疫治疗的有效标志[26]。

B7-H3

B7-H3是B7家族成员，是Ⅰ型膜蛋白，其序列与PD-L1的胞外结构域相似。然而B7-H3在免疫调节中的作用仍有争议[27]。早期研究认为B7-H3是一种免疫共刺激分子[28]。随后的研究发现，B7-H3抑制T细胞活化并抑制IFN-γ、IL-4等细胞因子的生成[29]。B7-H3在淋巴器官和非淋巴器官的RNA水平上均有广泛表达，而B7-H3蛋白质水平的表达限于活化的树突细胞、单核细胞、T细胞、B细胞和NK细胞[30]。最近的研究发现，B7-H3在黑素瘤、肺癌、前列腺癌、肾癌、卵巢癌、CRC等均有过表达[31]。多数情况下，B7-H3的过表达与肿瘤不良预后相关。因此，检测B7-H3表达可能是预测癌症预后的有效手段。

Ingebrigtsen等[31]首先揭示B7-H3的细胞核表达水平是CRC的一个独立危险因素，其过表达预示结肠癌的预后较差。同时在CRC中，B7-H3表达与巨噬细胞浸润密度呈正相关，B7-H3表达和巨噬细胞浸润密度与总生存率呈负相关。Mao等[32]在激活的单核细胞和巨噬细胞上发现特定的B7-H3受体，表明B7-H3直接作用于巨噬细胞。在肿瘤相关巨噬细胞分化过程中，B7-H3促进2型巨噬细胞的极化并将1型转换成2型，促进肿瘤生长、转移。B7-H3增加TGF-β途径中SMAD1分子的表达，通过激活PI3K-AKT，促进肿瘤的上皮间质转化，使癌细胞表现出较强的远处转移能力和耐药性[33]。在CRC细胞中B7-H3通过PI3K-AKT途径上调XRCC1的表达，产生奥沙利铂耐药性[34]。CRC病人外周血血清B7-H3水平也显著高于正常人[35]，提示血清B7-H3可作为CRC预后判断的一个独立因素。

靶向针对B7-H3的单克隆抗体Enoblituzumab，可抑制肾癌和膀胱癌移植瘤的生长[36]。B7-H3单抗的初步单药实验结果（NCT01391143）显示其在黑素瘤、前列腺癌等肿瘤中良好的治疗作用[37]。但有关B7-H3的单抗治疗CRC仍需进一步探索。

B7-H4

B7-H4是另一个B7家族成员，其包含1个IgV和1个IgC结构域[38]。最近的研究发现B7-H4在多种肿瘤中与B7-H3类似的异常表达。B7-H4作为一种抑制分子，在T细胞介导的免疫反应中起重要作用。 B7-H4与特定受体的结合抑制T细胞抗原受体 （T cell receptor,TCR）介导的T细胞增殖，抑制细胞周期进展和IL-2的产生，抑制T细胞应答[39]。

B7-H4表达与CRC的不良预后显著相关。在CRC中，B7-H3和B7-H4是miR-143的直接靶基因，B7-H3和B7-H4在 HCT-116细胞中的过度表达诱导 T细胞分泌 TGFβ1。TGFβ IL-21通过SMAD3和SMAD4提高CRC细胞中miR-155的表达。miR-155的表达水平增加，直接抑制转录因子CEBPB，来降低miR-143表达。 结果提示，TGFβ1通过增加B7-H3和B7-H4表达，导致T细胞介导的肿瘤逃避机制[40]。此外,血清B7-H4水平与肿瘤转移有关[41]。因此，血清B7-H4水平对预测癌症进展和预后有一定价值。

其他新发现的B7/CD28家族分子

B7-H5是一种抑制T细胞活化免疫检查点蛋白。在体外实验中，B7-H5特异性单克隆抗体通过表达B7-H5的抗原提呈细胞干扰B7-H5诱导的T细胞应答[42]。人类肿瘤中B7-H5表达的研究报道较少。Lines等[43]通过免疫荧光研究人类结肠癌和肺癌病灶中B7-H5表达。B7-H5表达主要限于结肠癌肿瘤微环境中浸润的CD11b-阳性骨髓细胞。在腺癌中B7-H5蛋白表达下调。这些研究表明，B7-H5表达缺失可能有助于癌症的免疫逃避。

B7-H6是一种NK细胞介导的配体，可激活受体NKp30[44]。在正常组织未发现B7-H6 mRNA的表达，而在淋巴瘤、卵巢癌、脑肿瘤、乳腺癌、肾癌中大量B7-H6 mRNA表达。同样，B7-H6蛋白在人类正常组织中不表达，在各种原发性肿瘤可检测到表达[45]。

B7-H7是新发现的B7家族免疫检查点分子。其主要起抑制T细胞增殖和细胞因子应答作用。 B7-H7在少数正常组织上以及包括结肠癌的多种人类癌症中表达[46]。目前仅发现在乳腺癌、骨肉瘤和肺癌中，B7-H7高表达与不良预后相关。

小 结

B7/CD28家族对于调节人体免疫应答起着非常重要的作用。阻断CTLA-4和PD-1/PD-L1轴可直接改善肿瘤转移病人的生存率，并提示免疫检查点在癌症免疫治疗中的重要性。B7/CD28家族成员在CRC的肿瘤免疫调节过程中发挥重要作用，但部分分子在CRC中机制尚不明确。这些不同的免疫检查点在CRC中协同作用仍需进一步研究。对B7/CD28家族的深入研究，有助于其介导的免疫治疗在CRC中的临床应用。