程序性死亡受体1及其配体在肿瘤微环境中的作用及其抑制剂在晚期胃癌治疗中的研究进展

李昊，穆林松，吕亮宏，吕忠船#

1滨州医学院临床医学院，山东 烟台 264003

2烟台毓璜顶医院普外儿外科，山东 烟台 264000

3潍坊医学院临床医学院，山东 潍坊 261053

胃癌是亚洲常见的恶性肿瘤，特别是在中国[1-2]。尽管胃癌的诊断和治疗方面取得了重大进展，但胃癌患者的总生存率仍较低[2]。目前，手术治疗是可切除胃癌的最佳治疗方法，但复发率高，而对于晚期及不适合行手术切除的胃癌，化疗和靶向治疗是其主要治疗方法，但治疗效果不佳[3-4]。目前，免疫治疗在包括胃癌在内的各种肿瘤中具有很大的治疗前景[5]。程序性死亡受体1（programmed cell death 1，PDCD1，也称PD-1）/程序性死亡受体配 体 1（programmed celldeath 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）是预测肿瘤患者生存情况的重要生物标志物。已在多种恶性肿瘤中对PD-L1抑制剂的临床疗效进行了研究，包括非小细胞肺癌、黑色素瘤和膀胱癌[6-8]。迄今为止，PD-1/PD-L1抑制剂已被批准用于治疗9种以上的恶性肿瘤[9]。研究发现，PD-L1与肿瘤微环境相互作用能够促进胃癌发生免疫逃逸[10]。肿瘤相关成纤维细胞（tumor-associated fibroblast，TAF）是微环境间质中最主要的细胞，参与细胞外基质的构建及肿瘤的克隆性增殖[11-12]。TAF通过分泌生长因子和趋化因子影响肿瘤生长[13-14]。因此，研究PD-1/PD-L1信号通路和TAF在肿瘤免疫逃逸中的作用机制，为肿瘤的免疫治疗提供可靠依据，具有重要的临床意义。

1 概述

1.1 PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤中的作用机制

PD-1的表达是T细胞发挥免疫功能的信号[15]，PD-1在活化的树突状细胞（dendritic cell，DC）中表达，并在抑制炎性细胞因子的产生中发挥作用[16]。在一个肝细胞癌老鼠实验模型中，与PD-1野生型的DC相比，PD-1缺陷型的DC能激活CD8+T细胞并分泌白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）和干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ），并能抑制肿瘤的生长[17]。此外，PD-1和T细胞免疫球蛋白黏液素3（T-cell immunoglobulin and mucin-domain containing 3，TIM-3）介导的通路在调节CD8+T细胞功能方面具有重要作用[18-19]。有研究证实，在动脉粥样硬化患者中，PD-1和TIM-3在CD8+T细胞上的共表达与抗动脉粥样硬化细胞因子的增加及促动脉粥样硬化细胞因子的减少有关[20]。

PD-1与PD-L1的相互作用可作为一个免疫检查点来维持自身耐受[5]。PD-1与PD-L1的相互作用可调节自然杀伤（natural killer，NK）T细胞的功能，抑制乙型肝炎病毒复制[21]。T细胞表面的PD-1与肿瘤细胞表面的PD-L1结合可减弱抗肿瘤T细胞反应，使肿瘤发生免疫逃逸[22-23]。

PD-1/PD-L1免疫抑制信号通路在各种免疫系统疾病中发挥作用。关于PD-1/PD-L1信号通路参与肿瘤免疫逃逸的主要机制存在两种假说：①异常激活肿瘤内在的信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）-磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也称AKT）信号通路，导致PD-L1高表达，诱导细胞毒性T细胞活化[5]；②IFN-γ作为PD-L1表达的重要驱动因子，促进了肿瘤中PD-L1的表达[24]。

1.2 PD-1和PD-L1在胃癌中的表达

既往研究结果显示，PD-1、PD-L1的表达与胃癌的不良预后有关。研究发现，术后，胃癌患者CD4+、CD8+T细胞上的淋巴细胞活化基因3（lymphocyte-activation gene 3，LAG-3）和PD-1的表达呈上调趋势[25]。进一步研究发现，幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，Hp）与 EB 病毒（Epstein-Barr virus，EBV）感染者胃癌组织中PD-1/PD-L1mRNA的表达呈正相关，并且PD-1和PD-L1的共表达是一个不良的预后指标[26]。另一项研究中，多因素分析结果显示，与胃癌患者不良预后相关的PD-1和PDL1在T细胞中的表达上调，是胃癌的独立预后指标[27]。Oki等[28]发现，PD-1在人胃癌细胞中的表达与低生存率有关，PD-1的过表达与胃癌的侵袭性明显相关；另外，人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）基因的敲除可直接下调胃癌细胞中PD-1蛋白的表达。潜伏膜蛋白2A（latent membrane protein 2A，LMP2A）在多数EBV相关的胃癌患者中表达[29-30]。有研究发现，PD-1在LMP2A特异性T细胞中的表达上调，将LMP2A作为一个靶向分子可使接受PD-1/PDL1免疫治疗的EBV相关胃癌患者受益[31-32]。Wang等[33]发现，微小 RNA-152（microRNA-152，miRNA-152）能够调节胃癌的免疫应答。在机制上，miRNA-152通过抑制PD-1通路恢复T细胞的功能。与上述关于PD-1和miRNA-152的发现一致，Xie等[34]研究发现，以B7-H1/PD-1mRNA为靶点的miRNA-152和miRNA-200b抑制了Hp感染胃癌患者中B7-H1的表达。由此可见，抑制PD-1通路可增加抗肿瘤T细胞的免疫反应，防止胃癌细胞发生免疫逃逸，从而抑制胃癌的发生与发展。

2 TAF 与肿瘤微环境的关系

2.1 FAP 在肿瘤微环境中的作用

TAF是肿瘤微环境中的重要细胞成分，与正常成纤维细胞不同，其具有特殊的理化性质，可抑制人体的免疫功能[35]。成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP）-α是一种在成纤维细胞中表达的蛋白质，是肿瘤微环境的主要成分[36]，也是参与细胞外基质重塑的丝氨酸蛋白酶，在TAF中强表达，但在正常成人组织中未检测到[37]。FAP表达于结直肠癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌等多种人类恶性肿瘤中[35]。Wen等[36]研究发现，高表达的FAP是胃癌患者生存率低的独立预测因子，FAP表达阳性的TAF能够促进胃癌细胞系在体外的存活、增殖和转移，还能够诱导胃癌细胞株的耐药性，抑制T细胞在胃癌肿瘤微环境中的抗肿瘤作用。说明FAP是胃癌的潜在预后因子，是协同其他治疗的靶点。吲哚胺-2，3-双加氧酶（indolamine 2，3-dioxygenase，IDO）是肿瘤免疫耐受的关键介质，是必需氨基酸色氨酸代谢通路的第一限速酶，通过局部消耗色氨酸和产生毒性色氨酸分解代谢产物，诱导T淋巴细胞和NK细胞生长停滞、失活和凋亡，诱导免疫耐受。因此，抑制IDO的表达和活性被认为是一种潜在有效的治疗策略[37]。考虑到肿瘤细胞和TAF在肿瘤微环境中的相互作用，TAF靶向治疗策略对于肿瘤免疫治疗也具有重要贡献[38]。近年来，FAP由于在肿瘤新生血管形成、侵袭和转移中具有多重作用而被作为肿瘤的治疗靶点。在T细胞参与抗肿瘤免疫的背景下，一个针对FAP阳性表达的细胞的某种因子可能会提高对实体瘤和转移癌的治疗效果[37]。去除FAP的成纤维细胞不会引起肿瘤浸润T细胞数量或亚型的变化，但会使Th1、NK细胞活化并分泌IFN-γ和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），进而增强抗肿瘤免疫反应[39]。因此，抑制FAP的表达可促进某些抗肿瘤因子的分泌，抑制肿瘤的血管生成、侵袭及转移，明显提高抗肿瘤效果，延长肿瘤患者的生存期。

2.2 PD-L1的表达与TAF的关系

PD-L1的表达与胃癌的预后有关，但不同研究所得出的结论并不相同。一项研究收集了478例胃癌患者的胃癌组织、70例与胃癌患者相匹配的邻近组织及32例良性胃部病变患者的良性胃组织，结果发现，与邻近组织（20.00%）、良性胃组织（31.25%）比较，PD-L1在胃癌组织中的表达率（40.37%）增加，且胃癌组织中PD-L1的表达与胃癌的远处转移情况有关，而与胃癌患者的预后无关[40]。但有研究发现，PD-L1的表达与胃癌的预后不良有关，胃癌细胞中PD-L1阳性表达者的总生存期（overall survival，OS）为14.2个月，短于PD-L1阴性表达者的18.6个月（P＜0.05）[41]。何海洋等[35]以与TAF非接触式共培养的肺癌细胞作为实验组，以单独培养的肺癌细胞作为对照组，观察肺癌细胞的生长情况和PD-L1的表达水平，结果发现，在其他培养条件相同的情况下，实验组的肺癌细胞计数和PD-L1的表达水平均高于对照组（P＜0.05），提示TAF可促进肺癌细胞的生长和PD-L1的表达。一项关于胃癌细胞与TAF及胃癌细胞与正常成纤维细胞体外非接触共培养的基础实验结果显示，PD-L1 mRNA和蛋白的表达在胃癌细胞与TAF共培养组中明显升高，PD-L1的表达与肿瘤内TAF的密度呈正相关（P＜0.05），提示TAF能通过促进PD-L1的表达进而促进胃癌细胞的生长[42]。据此推断，TAF可能通过分泌某些种类的细胞因子对胃癌细胞中PD-L1的表达发挥重要作用，但具体机制需后续实验进一步研究。因此，阻断PD-L1有利于增强肿瘤免疫治疗的效果。

3 免疫抑制剂在胃癌中的应用

近年来，免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）已彻底改变了晚期恶性肿瘤的治疗方法。ATTRACTION-2（ONO-4538-12）是第一个随机Ⅲ期临床试验，旨在调查纳武单抗（Nivolumab）的疗效和安全性。Nivolumab是一种以PD-1为靶点的免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）4型人源化单克隆抗体抑制剂，在日本已被批准用于不可切除或复发胃癌及胃食管交界癌的治疗。此外，帕博利珠单抗（Pembrolizumab）是另一种靶向PD-1的IgG4型人源化单克隆抗体抑制剂；阿维单抗（Avelumab）是一种以PD-L1为靶点的IgG1型人源化单克隆抗体抑制剂。关于Avelumab的临床试验正在进行中[43]。目前，关于晚期胃癌免疫检查点抑制剂的研究主要包括PD-1抑制剂Nivolumab、Pembrolizumab以及PD-L1抑制剂Avelumab等[44]。

3.1 Nivolumab

一项关于胃癌的Ⅰ/Ⅱ期临床队列研究（CheckMate-032试验）显示，单独使用Nivolumab或与伊匹单抗（Ipilimumab）（CTLA-4抑制剂）联合使用对化疗难治性晚期胃癌、胃食管交界处癌有临床益处[45-46]，该研究将入组的160例患者分为3个亚组，主要观察终点是客观缓解率（objective response rate，ORR）。亚组1患者单用Nivolumab 3 mg/kg，ORR 为 12%（95%CI：5%～23%），中位OS为 6.2个月（95%CI：3.4～12.4）。不同剂量的Nivolumab与Ipilimumab联合治疗的效果也被评估。亚组2患者给予Nivolumab 1 mg/kg加Ipilimumab 3 mg/kg。亚组3患者给予Nivolumab 3 mg/kg加Ipilimumab 1 mg/kg。亚组2和亚组3患者的ORR分别为24%（95%CI：13%～39%）和8%（95%CI：2%～19%），与单一治疗环境中的ORR相似。中位OS分别为 6.9个月（95%CI：3.7～11.5）和4.8个月（95%CI：3.0～8.4）。在亚组1、亚组2、亚组3中，分别有17%、47%和27%的患者报告了3级或4级免疫相关不良事件（immune-related adverse event，IRAE）。观察各组的治疗效果，结果显示，尽管Nivolumab与Ipilimumab联合的治疗效果并不优于Nivolumab单药治疗，但单一治疗和联合治疗已被证实具有临床疗效及可控的安全性。在这些结果的基础上，进行了第三阶段试验ATTRACTION-2，纳入了接受过2个周期化疗方案预处理的晚期胃癌或胃食管交界处癌患者。在这个随机、双盲、安慰剂对照的试验中，493例亚洲患者被随机分为Nivolumab治疗组和安慰剂对照组，比例为2∶1，每2周静脉注射3 mg/kg的Nivolumab或安慰剂，主要终点是OS，随访时间为2年。结果显示，Nivolumab治疗组和安慰剂对照组患者的中位OS分别为5.3和4.1个月（HR=0.63，95%CI：0.49～0.75），ORR分别为11%和0，两组患者的中位OS和ORR比较，差异均有统计学意义（P＜0.01）。值得注意的是，随着时间的推移，Nivolumab治疗组和安慰剂对照组患者的OS曲线发生了明显分离，并持续了1年以上[47]，表明Nivolumab有利于延长胃癌患者的OS。

免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）与IRAE的独特炎性不良反应有关，这些不良反应主要累及皮肤、结肠、肺部、内分泌腺和肝脏等系统[48]。有研究发现，在接受Nivolumab治疗的患者中，有10%的患者出现了3级或4级IRAE。其中，安慰剂组仅有4%的患者出现了3级或4级治疗相关不良事件（P＞0.05），Nivolumab治疗组中有超过5%的患者出现了瘙痒、腹泻、皮疹和疲劳的不良反应。安全性概况与之前针对其他肿瘤类型的临床试验有相似之处[43]。未观察到胃癌特异性不良事件。

3.2 Pembrolizumab

Pembrolizumab是另一种以PD-1为靶点的IgG4型人源化单克隆抗体抑制剂。在Ⅰ期临床试验KEYNOTE-012中，39例PD-L1表达阳性的胃癌患者及化疗难治性转移胃癌患者接受了Pembrolizumab治疗，其中，有8例（22%）患者在复查时被认为有效[49]。Ⅲ期临床试验KEYNOTE-061比较了Pembrolizumab与紫杉醇单一治疗对PD-L1阳性表达的非亚洲进展期胃癌患者的疗效[50]。符合条件的患者被随机（1∶1）接受每3周200 mg Pembrolizumab或标准剂量的紫杉醇治疗，疗程长达2年；主要终点为PD-L1阳性表达且综合阳性分数（combined positive score，CPS）＞1的患者的OS和无进展生存期（progression-free survival，PFS）。共有592例患者入组，395例PD-L1阳性表达患者的CPS＞1，其中，196例患者接受Pembrolizumab治疗，199例患者接受紫杉醇治疗。接受Pembrolizumab、紫杉醇治疗患者的中位OS分别为9.1、8.3个月（HR=0.82，95%CI：0.66～1.03，P=0.042）。接受Pembrolizumab、紫杉醇治疗患者的中位PFS分别为 1.5、4.1 个月（HR=1.27，95%CI：1.03～1.57，P＞0.05）。294例接受Pembrolizumab治疗的患者中，有42例患者出现3级或3级以上的IRAE；276例接受紫杉醇治疗的患者中，有96例患者出现3级或3级以上的治疗相关不良事件。因此，与作为二线治疗的紫杉醇相比，Pembrolizumab并未明显改善患者的OS情况。以上数据支持进一步的研究，以确定可能从Pembrolizumab治疗中获益的患者类型。

3.3 Avelumab

Avelumab是一种抗PD-L1的IgG1型单克隆抗体。有研究比较了Avelumab与紫杉醇或伊立替康化疗对371例晚期胃癌或胃食管交界处癌患者的疗效，结果显示，与接受化疗的患者比较，单独应用Avelumab治疗的胃癌或胃食管交界处癌患者的主要终点OS（4.6 个月vs5.0 个月，HR=1.1，95%CI：0.9～1.4，P=0.81）和次要终点PFS（1.4 个月vs2.7个月，HR=1.73，95%CI：1.4～2.2，P＞0.99）均未得到改善。Avelumab组中的17例和化疗组的56例患者出现了3级或3级以上的不良事件，两组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）[51]。JAVELIN Gastric 100（NCT02625610）试验比较了Avelumab和一线化疗在奥沙利铂联合氟尿嘧啶化疗12周后未进展的晚期胃癌或胃食管交界处癌患者中的维持治疗效果，主要终点是OS和PFS，认为在一线化疗诱导的肿瘤缩小后，Avelumab为患者获得了持久的抗肿瘤反应，同时避免了其他化疗及联合治疗引起的不良反应[52]。

4 小结与展望

免疫治疗已逐渐成为一种针对晚期恶性肿瘤的新的治疗方法。随着对PD-1/PD-L1信号通路与肿瘤微环境通过相互作用抑制T细胞的功能进而导致胃癌发生免疫逃逸机制的发现以来，关于PD-1、PD-L1抑制剂在胃癌中疗效及安全性的诸多临床试验相继开展。目前，尽管关于PD-1、PD-L1抑制剂在晚期胃癌中的研究尚处于早期阶段，但随着相关研究的逐渐成熟，相信在不久的将来，PD-1、PD-L1抑制剂会在临床中大规模使用，使进展期胃癌患者获益。