检查点抑制剂相关免疫不良反应的生物标记物研究进展

马素莲，居瑞雪，戴晓莉, 田恩圣

（1. 临朐县人民医院 检验科，山东 临朐 262600；2. 潍坊人民医院 检验科， 山东 潍坊 261000；3. 山东省药学科学院，山东 济南 250101；4. 山东省食品药品审评认证中心，山东 济南 250014）

以细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）、程序性细胞死亡1（programmed cell death protein 1，PD-1）和程序性细胞死亡配体1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抗体为代表的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）是过去10年癌症治疗中的重要进展。这类免疫疗法能修复患者的抗肿瘤免疫力，有广谱的适应症，重塑和改善了许多标准治疗方法，提高了晚期癌患者的响应率。然而，ICI相关免疫不良反应（immune-related adverse event，irAE）通常累及多个器官[1]，有较高的发生率，可导致严重或不可逆的不良反应[2-3]，甚至引起患者死亡[4]，值得高度关注。优化irAE的管理主要依赖于对irAE的早期识别和中断治疗，从而避免致命的后果。随着有关irAE报道的增多，临床医生迫切需要能预测和诊断患者免疫不良反应的生物标记物，以确保患者的用药安全。

1 外周血生物标记物

有研究表明全血细胞数量与irAE具有密切相关性。Die等[5]汇集了167例曾接受纳武单抗（opdivonivolumab）或派姆单抗（pembrolizumab）的固体瘤患者，基于多变量分析发现基线淋巴细胞数>2000个/μl的患者在给药后发生irAE的风险大于基线淋巴细胞偏少的患者。Fujisawa等[6]发现101例黑色素瘤患者在接受纳武单抗治疗期间，三/四级肺和胃肠irAE发生前都有白细胞总数增加和淋巴细胞减少的现象。Nakamura等[7]发现接受PD-1抗体治疗后出现内分泌紊乱的患者往往基线中性粒细胞数>240个/μl且淋巴细胞相对数>3.2 %。接受CLTA-4治疗的患者易患肠炎并发症，与体内T细胞上高水平的CD4和调节性T细胞数量减少相关。调节性T细胞数量持续减少，导致T细胞数增加，γ-干扰素和肿瘤坏死因子水平升高，从而引发irAE[8]。另据临床研究发现，接受伊匹单抗（ipilimumab）的转移性前列腺癌患者发生二级或三级irAE之前外周血中的CD8 T细胞的增殖克隆数超过55个，提示CD8 T细胞的增殖克隆数有可能成为irAE的生物标记物[9]。

外周血中的细胞因子是衡量机体免疫功能的一个重要指标，测定患者的细胞因子水平有助于医生管理和干预irAE。Oyanagi等[10]发现，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者接受纳武单抗后，第4周有irAE患者比无irAE患者有更高的粒细胞集落刺激因子和调节正常T细胞表达和分泌的细胞因子（regulated upon activation,normal T cell expressed and secreted，RANTES）水平，而瘦素的水平却偏低。多变量分析表明，只有RANTES跟irAE的发生相关（P<0.05）。前瞻性临床试验证实，纳武单抗导致的irAE主要与白介素6（interleukin-6，IL-6）和性别有关，较低基线水平的IL-6（P=0.007）和女性（P=0.02）都是独立的irAE发生的高风险因子[11]。在另一项临床试验中，NSCLC患者在接受阿特朱单抗（atezolizumab）治疗后出现了肺炎不良反应，他们的IL-6和C-反应蛋白的水平较基线有明显提高（P<0.001）[12]，这进一步提示IL-6有可能成为ICI治疗预后的生物标记。虽然纳武单抗相关的心肌炎罕见，但极具危害性。肌钙蛋白对急性心肌炎的诊断和危险分层有重要的临床意义。患者一旦启用纳武单抗，肌钙蛋白在机体内水平就发生变化，跟踪监测有助于发现亚临床型心肌炎，便于及早治疗[13]。Yoshida等[14]认为IL-2受体是纳武单抗引发肺炎的标记物，但此结论仅依据单一的病例，还需进一步临床观察。Lim等[15]提出了细胞因子毒性分数，来预示黑色素肿瘤患者中出现的ICI相关irAE的病例，发现 IL-1a、IL-2 和干扰素α2等11个细胞因子表达上调，跟基线状态有显著性差异（P=0.017）。

近期研究发现，irAE与某些基因表达特征相关。例如，1 %接受ICI治疗的患者会出现胰岛素依赖型糖尿病，其中76 %的患者白细胞抗原DR4呈阳性，有良好的特异性和灵敏性，因此白细胞抗原DR4可能对预测并发性糖尿病有益[16]。Gowen等[17]提出了一个支持向量机分类模型来分析黑色素瘤患者在基线状态的抗体特征，识别接受ICI后出现irAE的患者，在小样本临床试验中显示了良好的特异性、灵敏性和精确性，有必要在更大规模的临床试验中接受检验。外周血RNA转录的基因特征也能预示接受曲美母单抗（tremelimumab）治疗后出现irAE的患者，其中16个基因的特征能帮助识别发生2～4级和0～1级腹泻和肠炎的不良反应事件的患者（P<0.0001）[18]。此外，外周血中microRNA 146能调节ICI相关的irAE，其表达下调能增加irAE发生的风险[19]。

2 肿瘤组织生物标记物

虽然肿瘤组织中PD-L1的表达量、突变负荷和微卫星DNA序列与ICI有效性相关，但与irAE的相关性并不明显[20]。联用伊匹单抗和纳武单抗的患者比单用纳武单抗的患者发生心肌炎的概率更高，甚至有可能发生更为严重的心肌炎，临床医生应警惕免疫相关心肌炎，在启动ICI联用后的1～3周内应特别关注患者心电图中PR间期变化，并采用免疫组化法测定肌钙蛋白水平[21]，以衡量心肌损伤和坏死的程度。Mahmood等[22]观察到当心肌组织中肌钙蛋白T1含量>1.5 ng/ml时，则ICI相关心肌炎的发生风险提高了4倍（P=0.003）。Moda等[23]回顾了181例接受抗PD-1治疗的NSCLC患者，发现79例有中央气道肿瘤浸润（tumor invasion in the central airway，TICA）患者中有13例出现了免疫相关肺炎，其他没有TICA的102例患者中仅有2例出现了该不良反应，统计分析表明TICA是患者发生免疫相关肺炎的风险标记物（P=0.0037）。

影像组学是新兴的个体化精准医疗技术，采用非侵入式的影像分析方法来获取肿瘤组织的综合特征信息，可持续监测疾病进展、治疗效果及不良反应，并进一步指导用药，实现对肿瘤组织的在体检测，比离体标本的活检更有优越性。如运用18F-脱氧葡萄糖正电子发射断层摄影术可成功地及早发现患者甲状腺炎，比活检法检查效率更高（P=0.04）[24]。80 %以上出现irAE的患者基线和给药后影像组学特征差异有统计学意义，他们有相对更高的18F-脱氧葡萄糖摄取量（P<0.05）[25]。临床实践中发现部分NSCLC患者不但没有从PD-1/PD-L1抑制剂治疗中获益，反而出现了“超进展”现象，表现为病情恶化、不良反应严重及通过计算机断层（computed tomography，CT）摄影术测量的肿瘤组织迅速增大，Kaplan-Meier法生存分析表明影像组学提供的CT图像能有效识别有超进展发生高风险的患者（P=0.009）[26]。

3 肿瘤微环境生物标记物

已有证据表明，寄居在人肠道微环境的菌群与宿主的免疫应答密切相关，也能够诱导ICI相关的irAE[27]。通过微生物16S测序，发现结肠炎患者与非结肠炎患者的微生物组成明显不同。结肠炎患者中拟杆菌门丰度偏高，而非结肠炎患者中亚精胺/腐胺多胺转运系统及参与维生素B生物合成的功能更强。Bubin课题组据此建立了微生物模型来预测患者出现结肠炎的风险，展示了良好的特异性和灵敏性，表明拟杆菌门细菌的增加和 缺乏参与多胺转运和维生素 B 合成的遗传途径都能增加患结肠炎的风险（P<0.05）[28]。Chaput等[29]另对22例经伊匹单抗治疗的黑色素瘤患者进行前瞻性研究，发现高峰度的肠道厚壁菌群跟结肠炎的发生有相关性（P=0.051）。其他微生物相关的生物标记包括蛋白质、酶和次级代谢产物，及微生物与人体免疫、内分泌和神经系统的相互作用[30]。

4 结语

生物标记物是诊断和预测irAE的新生事物，有良好的应用前景。通过不断筛选、调查免疫治疗相关的生物标记物，降低免疫相关良反应的发生率是完全有可能实现的。虽然已经有一些标志物被报道，但它们的特异性、灵敏性和重复性还没有满足临床需求。irAE的发生机制还需进一步探索，这将为发现可表征irAE的生物标记物提供线索；临床数据能进一步验证标记物的可靠性；先进的检测技术平台和规范的样品采集和处理程序也是确保生物标记物有效性的必要条件。