肿瘤标志物在肺癌免疫治疗中的研究进展

张潇宇 谢晓冬

作者单位：110000 沈阳 1中国医科大学第一临床学院；110016 沈阳 2北部战区总医院全军肿瘤诊治中心

肺癌作为全球发病率、死亡率最高的恶性肿瘤［1］，其相关的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）进展飞快，适应证在国内外不断获批。ICIs通过阻断肿瘤细胞与T细胞的结合，恢复T细胞杀伤肿瘤细胞的功能，从而达到治疗目的。2019年3月28日，国家药品监督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）官网公布，帕博利珠单抗联合培美曲塞和铂类一线治疗驱动基因阴性（不计PD-L1表达）非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC） 适应证获批。2019年9月30日，帕博利珠单抗单药一线治疗驱动基因阴性、PD-L1表达≥1%的局部晚期或转移性NSCLC适应证在我国获批。免疫治疗在肺癌中的应用给患者带来福音，然而并不是所有患者均能从中获益，如何筛选获益患者成为研究的热点。本文就肺癌ICIs疗效预测标志物、不良反应、耐药和超进展预测标志物进行阐述。

1 肺癌ICIs疗效预测标志物

常见的肺癌ICIs疗效预测标志物较多，包括程序性死亡配体 1（programmed death ligand 1，PD-L1）、肿瘤突变负荷（tumor mutation burden，TMB）、微卫星不稳定（micro satellite instability，MSI）/错配修复（mismatch repair，MMR）、免疫微环境、血清标志物、基因谱等。

1.1 PD-L1

PD-L1是程序性死亡受体1（programmed death-1，PD-1）的配体，最早用于ICIs治疗前的患者筛选［2］。PD-L1表达水平的衡量标准为肿瘤细胞阳性比例分数（tumor proportion score，TPS）、联合阳性分数（combined positive score，CPS）和免疫细胞阳性分数等。TPS表示PD-L1膜染色阳性肿瘤细胞数占肿瘤细胞总数的百分比，常用于肺癌ICIs的临床试验。PD-L1 TPS已被纳入NCCN指南［3］，以≥1%作为判断检测结果的临界值。

KEYNOTE-001是一项Ⅰ期临床研究，GARON等［4］研究结果显示，帕博利珠单抗治疗晚期NSCLC的5年生存率与PD-L1 TPS相关，TPS越高，总生存期（overall survival，OS）获益越大。Ⅲ期临床试验KEYNOTE-024研究［5］结果也显示未经治疗的PD-L1 TPS≥50%的驱动基因阴性晚期NSCLC患者，帕博利珠单抗较铂基化疗可显著提高无进展生存期（progression free survival，PFS）和OS。美国FDA据此批准帕博利珠单抗一线治疗PD-L1表达＞50%的驱动基因阴性晚期NSCLC患者。随机、开放标签的Ⅲ期KEYNOTE-042临床研究［6］结果显示，未经治疗的PD-L1 TPS≥1%的晚期或转移性NSCLC患者帕博利珠单抗较铂类化疗可显著提高OS，NMPA也据此批准帕博利珠单抗一线治疗PD-L1表达≥1%的晚期NSCLC患者。从以上三项临床试验可看出，PD-L1高表达（不低于1%）的驱动基因阴性NSCLC患者，帕博利珠单抗单药治疗的疗效优于化疗。然而，随机、开放标签的Ⅲ期CheckMate 078临床研究［7］结果则有所不同，研究纳入驱动基因阴性、含铂双药化疗后疾病进展的晚期NSCLC患者，结果显示纳武利尤单抗较多西他赛显著提高OS，且不计PD-L1表达。据此NMPA批准纳武利尤单抗治疗驱动基因阴性的经治晚期NSCLC患者，此外还发现，PD-L1 TPS＜1%的患者也可从ICIs单药治疗中获益。随机、双盲Ⅲ期临床研究KEYNOTE-407［8］提示，未经治疗的转移性鳞状NSCLC患者，帕博利珠单抗联合卡铂-紫杉醇/白蛋白紫杉醇较安慰剂联合化疗可显著改善患者PFS和OS，同样不计PD-L1表达。随机、开放标签Ⅱ期临床研究KEYNOTE-021［9］显示，帕博利珠单抗联合培美曲塞和铂类药物也较单纯化疗显著延长未经治疗无驱动基因突变NSCLC患者的 PFS。随机、双盲Ⅲ期临床研究 KEYNOTE-189［10］也发现该方案显著改善NSCLC患者的OS和PFS，两项研究均不计PD-L1表达。因此，NMPA批准帕博利珠单抗联合培美曲塞和铂类一线治疗驱动基因阴性NSCLC患者，不计PD-L1表达。也就是说，PD-L1 TPS＜1%的患者同样可能从ICIs联合化疗中获益。CheckMate 227是一项多中心开放Ⅲ期临床研究［11］，研究结果显示，对未经治疗的Ⅳ期NSCLC患者，纳武利尤单抗联合伊匹木单抗较化疗显著改善患者OS，与PD-L1表达无关。提示双免疫联合一线治疗晚期NSCLC患者，也可不计PD-L1表达。

综上认为，PD-L1用于预测ICIs疗效应具体问题具体分析，根据不同情况判断能否成为筛选ICIs获益人群的有效标志物。在ASCO年会上，有专家对1469例一线接受帕博利珠单抗治疗的NSCLC患者进行了回顾性分析［12］，发现一线接受帕博利珠单抗治疗的非鳞NSCLC患者中TPS≥50%的患者较TPS<50%患者OS更长；但在鳞癌患者中，未发现PD-L1 TPS表达与OS的相关性。此外，PD-L1预测ICIs疗效还有诸多问题尚需解决，如纳武利尤单抗、帕博利珠单抗、阿替利珠单抗、度伐利尤单抗等不同ICIs在临床试验中，用于检测PD-L1表达的试剂均不同，因此不同诊断平台的检测结果不能相互比较；组织标本的保存时间、标本是否新鲜等是否影响检测结果也未明确。

1.2 TMB

NCCN最新NSCLC指南［3］中，将TMB作为指导ICIs治疗NSCLC的标志物。然而指南中对于如何衡量TMB未达成共识。CheckMate 026是一项随机Ⅲ期临床研究［13］，研究结果显示纳武利尤单抗一线治疗NSCLC的疗效并未优于化疗。然而后续的回顾性研究［14］发现，纳入CheckMate 026研究的患者中，TMB高的患者PFS更好。多中心、开放的Ⅲ期临床研究CheckMate 227［15-16］结果显示，对于高 TMB未经治疗的Ⅳ期NSCLC患者，在治疗第12周时，纳武利尤单抗联合伊匹木单抗较化疗出现症状恶化的情况更少，首次恶化时间明显推迟，表现出了早期、持续改善生活质量的特点。但是，TMB也存在较多不足，例如检测周期长、费用高、标准不统一、成功率低、临界值未明确等，此外血液样本和组织样本的优劣也存在争议，这些问题均有待进一步解决。

1.3 MSI/MMR

MMR可纠正DNA复制过程中的错误，MSI即DNA甲基化或突变导致MMR功能异常或缺失（mismatch repair deficient，dMMR），使微卫星重复序列核酸数量增多或减少。2017年5月23日FDA批准帕博利珠单抗用于治疗微卫星高度不稳定（micro satellite instability high，MSI-H）实体瘤，MSI-H也是FDA批准的首个泛瘤种ICIs筛选标志物。Ⅱ期临床研究KEYNOTE-158［17］报道了接受帕博利珠单抗治疗的27个瘤种共233例MSI-H患者，中位随访13.4个月，客观缓解率（objective response rate，ORR）为 34.3%，中位PFS为4.1个月，中位OS为23.5个月。2019年《肿瘤学年鉴》报道了有关TMB与MSI-H共同预测ICIs疗效的研究［18］，22例接受ICIs治疗的MSI-H转移性结直肠癌患者的数据分析显示TMB与PFS、OS存在相关性（P<0.01）。该研究首次证实了TMB是预测MSI-H人群对ICIs反应的因子，TMB越高，PFS、OS也可能更获益。ESMO共识［19］也对MSI、PD-L1及TMB三者的关系进行了阐述，认为尽管三者是筛选免疫治疗患者公认的标志物，但仍需在不同癌种下探究PD-L1的检测标准以及TMB的临界值。共识指出，在MSI肿瘤患者筛选ICIs获益人群时，并非必需检测TMB或PD-L1表达，MSS、PD-L1或TMB低的部分肿瘤患者ICIs治疗也可能获益，因此需要寻找新的潜在标志物。但是值得注意的是，虽然ICIs已有治疗MSI-H实体瘤的适应证获批，但获批试验中仅包含4例小细胞肺癌患者，证据不充足，还不足以指导MSI-H的肺癌患者用药［17］。此外，肺癌与其他癌种不同，MSI-H发生率较低，不足5%［20］，因此目前还有待新的数据进一步证实MSI-H能否作为肺癌免疫治疗的疗效预测指标。

1.4 其他疗效预测标志物

除上述标志物外，还有很多被证实可能对肺癌免疫治疗疗效具有预测作用的肿瘤标志物。其中肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocytes，TILs）被证实是许多实体瘤（包括肺癌）的有利预后因素。有研究［21］报道PD-L1联合TILs有望更有效地筛选PD-1/PD-L1单抗治疗获益人群。还有研究［22］报道，肿瘤γ干扰素的基因特征可作为潜在的预测ICIs疗效的标志物。肿瘤基因谱分析代表了个体的整体信息，是实现肿瘤精准免疫治疗的重要方法。有研究［23］表明，循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）PD-L1高表达与PD-1抑制剂的疗效相关，可能作为受益患者分层的标志物。新的标志物还在不断被挖掘，期待发现能更精准预测肺癌免疫治疗疗效的标志物，从而为获益人群的筛选以及精准治疗提供保障。当然，从目前情况来看，单一的标志物可能无法反映复杂的肿瘤微环境，多个标志物联合预测肺癌免疫治疗的疗效是未来肿瘤精准治疗的一个方向。

2 肺癌ICIs不良反应及耐药预测标志物

肺癌患者最常发生的免疫相关不良反应（immunerelated adverse events，irAEs）［24-26］主要累及皮肤、结肠、内分泌器官、肝脏和肺，其他组织和器官少见，但也可能更严重，例如神经系统病变和心肌炎。目前发现的irAEs标志物较少，且主要集中在细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）抑制剂治疗其他恶性肿瘤的irAEs。多项研究报道，CD177、CEACAM1、免疫球蛋白基因、白介素-6基线水平、sCTLA-4等可作为评估抗CTLA-4治疗黑色素瘤导致的irAEs的标志物［27-28］。此外，有研究报道抗CTLA-4联合抗PD-1（双免疫联合）治疗1周期后出现循环B细胞改变会增加高级别irAEs的发生风险［29］。ICIs耐药标志物同样备受关注，例如NSCLC遗传模型的小鼠接受抗PD-1治疗，耐药性的产生与T淋巴细胞免疫球蛋白黏蛋白3（T cell immunoglobulin domain and mucin domain-3，TIM-3）表达量升高密切相关［30-31］。VEGF可能导致肿瘤微环境免疫抑制［32］。而 STK11、PTEN、JAK1、JAK2、B2M、趋化因子等同样可能与ICIs耐药有关［33-35］。以上研究和发现为将来进一步探索肺癌irAEs标志物提供了借鉴和思路。

3 肺癌ICIs超进展预测标志物

肺癌ICIs治疗过程中除存在不良反应、耐药等情况外，还有可能出现超进展。2018年一项纳入406例接受ICIs治疗的NSCLC患者的回顾性研究中［36］，56例（13.8%）出现了超进展。KATO等［37］探索了可能与免疫治疗后超进展相关的基因标志物，对155例接受ICIs治疗的肿瘤晚期患者（包括肺癌）进行了基因二代测序，发现6例MDM2、MDM4过表达患者中有4例（66.7%）出现了ICIs治疗后超进展，10例EGFR突变的患者中有2例（20%）出现反常进展，多因素分析显示MDM2、MDM4及EGFR改变与PD-1/PD-L1抑制剂治疗后超进展有关。2017年ESMO年会上也有研究［38］报道，MDM2、MDM4、EGFR和位于 11q13位点的CCND1、FGF3、FGF4、FGF19等基因扩增与抗PD-1 治疗后超进展相关。但是目前关于肺癌ICIs治疗出现超进展的了解仍较少，其发生机制还有待进一步研究。

4 小结

预测ICIs治疗肺癌疗效、不良反应、耐药或超进展的标志物在筛选ICIs获益人群中发挥了重要作用。其中预测疗效标志物PD-L1、TMB和MSI/MMR已进入指南或共识，而关于肺癌免疫治疗不良反应、耐药及超进展的标志物目前研究较少，其诊断效能还需进一步研究论证。此外，基于我国人群的大样本试验数据仍较少，但是随着肺癌ICIs临床试验不断开展，治疗病例数目不断增加，相信肿瘤标志物在预测ICIs疗效、不良反应、超进展等方面会发挥越来越重要的作用。同时随着生物检测技术的规范，基因诊断技术的进步以及医学大数据、人工智能等新技术新手段的迅速发展，肺癌的免疫治疗也会从因病制宜转变为因人制宜并因时制宜，未来有望通过检测生物标志物预测患者不同治疗阶段中各治疗方案的获益及风险，从而制定精准、个体化的治疗方案，让患者拥有更长久的生存时间和更高的生活质量。