免疫检查点抑制剂治疗结直肠癌的研究进展

郭厚基

右江民族医学院附属医院肛肠外科，广西百色 533000

结直肠癌是世界范围内第3大常见恶性肿瘤，严重威胁着人类的生命健康［1］。结直肠癌在我国的发病率排名第5位，病死率排名第3位，且发病率和病死率均呈逐年上升趋势［2］。有报道显示，年龄和性别是影响结直肠癌预后的因素，65岁以上女性结直肠癌患者的病死率高于其他人群，且5年生存率也更低［3-4］。现阶段结直肠癌的临床治疗依然以手术治疗为主，对于T3期中/低位结直肠癌或淋巴结阳性采取的治疗手段则是将手术治疗与术前放化疗相结合，同时进行额外辅助治疗［5］。尽管如此，结直肠癌患者的生存期并未得到明显改善，且大部分结直肠癌患者在初次去医院就诊时已出现全身广泛转移，错过了手术治疗的最佳时机，因此亟待寻找新的有效治疗结直肠癌的方法。

近年来，随着现代医学技术和分子生物学技术的不断发展，肿瘤免疫治疗已较过去取得了突破性进展。过继性细胞治疗和免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICI）均在肿瘤的临床试验中显示出了特有的优势，尤其是程序性细胞死亡受体-1（programmed death-1，PD-1）及其配体（PD-L1）阻断剂在包括结直肠癌在内的多种恶性肿瘤的治疗中取得了重大突破［6］。越来越多的证据表明，ICI在结直肠癌的临床治疗中具有广阔的应用前景。本文阐述免疫检查点的作用和相关机制，总结近年来ICI在结直肠癌治疗中的研究进展，旨在为更加全面地了解ICI治疗结直肠癌的现状，寻找新的ICI治疗结直肠癌的分子标志物奠定理论基础。

1 免疫检查点概述

T淋巴细胞在机体抗肿瘤免疫应答过程中扮演着关键角色，能够经由识别肿瘤特异性抗原并产生细胞毒性反应。研究证实，T淋巴细胞的数量与结直肠癌患者的复发率和生存率之间存在密切联系［7］。正常生理状态下，T淋巴细胞能够产生多种激活性和抑制性受体，从而调控机体的免疫平衡，在调节免疫应答、避免免疫系统过度活化方面发挥着重要作用［8］。但在肿瘤微环境中，肿瘤抗原的存在形成了对T细胞的持续性刺激，存在于T细胞表面的抑制性受体水平上调。同时，抑制性受体的相应配体在肿瘤细胞或抗原呈递细胞表面的含量持续上升，当抑制性受体与其配体相互识别并结合后，T细胞的激活过程受到抑制，增殖活性对之降低，T细胞的凋亡率上升，最终导致免疫抑制性肿瘤微环境形成［9］。上述过程引起肿瘤细胞逃避机体免疫系统的监控和杀伤，最终造成免疫逃逸。T细胞表面存在多种抑制性受体，如细胞毒T淋巴细胞相关抗原-4（cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4）、PD-1、淋巴细胞活化基因-3（lymphocyte activation gene-3，LAG-3）、癌胚抗原相关细胞粘附因子1（carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM1）等［10-12］。上述抑制性受体所对应的抑制性信号通路即被称为免疫检查点。

2 免疫检查点的功能

2.1 CTLA-4 CTLA-4也被称为CD152，主要存在于活化的T细胞或自然杀伤细胞表面，能够与CD28受体竞争性结合抗原呈递细胞上的B7-1/B7-2B7-2配体。由于CTLA-4与B7-1/B7-2B7-2配体结合的亲和力明显高于CD28，因此能够抑制免疫刺激，对T细胞激活的早期步骤具有调控作用［13］。CTLA-4高表达的CD4+Treg细胞则经由降低白介素2（interleukin-2，IL-2）的产生和释放，抑制IL-2受体的表达，从而使T细胞产生G1期阻滞［14］。

2.2 LAG-3 LAG-3是存在于自然杀伤细胞、B细胞、抗原呈递细胞、活化的T细胞表面的一种分子，主要组织相容性复合体II为其配体，两者结合后明显抑制CD4+T淋巴细胞的抗原依赖性刺激，实现对Treg细胞功能的调节，发挥维持机体免疫耐受的作用［15］。LAG-3与CTLA-4具有相似的生物学功能，可延长T细胞的细胞周期，诱导其凋亡。同时，LAG-3还能够与PD-1/PD-L1发挥协同作用，共同促进T细胞凋亡，最终使机体免疫功能下降。因此，在慢性感染模型以及肿瘤患者机体中均能够发现LAG-3与PD-1共表达的现象［16］。

2.3 PD-1/PD-L1 PD-1是CD28超家族的成员之一，与机体免疫抑制相关。在T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、单核细胞以及树突状细胞中均能检测到PD-1的表达。PD-L1为PD-1的主要配体，其在肿瘤免疫微环境中的表达水平显著上调。当PD-1与PD-L1相互识别并结合后，经由mTPR和PI3K/Akt信号通路抑制T细胞的生物学活性，诱导无反应性和抗原特异性T淋巴细胞凋亡。上述过程对多种细胞因子的产生和释放产生抑制作用，其中包括IL-2、肿瘤坏死因子γ、肿瘤坏死因子α等，同时促进IL-10的产生［17］。

2.4 CEACAM1 CEACAM1为癌胚抗原家族的重要成员之一，共有2个亚型，分别为CEACAM1-L和CEACAM1-S。T细胞激活后促使CEACAM1-L丝氨酸残基发生磷酸化并向T细胞膜表面移动，CEACAM1-L单体经由氨基末端的免疫球蛋白区域与肿瘤或免疫细胞膜表面CEACAM1单体相连，继而影响抑制性信号的转导。上述过程引抑制了T细胞的激活，同时诸如IL-2、IL-4、肿瘤坏死因子γ等细胞因子的产生和释放也受到抑制［18］。除此之外，CEACAM1还能经由自身相互作用，或与Tim-3分子远端N-粘性末端顺式和反式结合，形成二聚体结构，该结构对于Tim-3的成熟和表达均具有促进作用，继而影响T细胞衰竭。因此，CEACAM1在抗肿瘤免疫中扮演着重要角色。

3 ICI在结直肠癌中的应用

3.1 CTLA-4抗体 阻断免疫抑制信号的传递、逆转肿瘤微环境、提高内源性抗肿瘤效应、恢复T细胞的生物学活性以发挥抗肿瘤作用等是ICI研发和应用的最终目的。近年来已有多种ICI被开发并应用于临床上结直肠癌的治疗当中，旨在提高患者内源性抗肿瘤免疫效应。ipilimumab为最早获得美国食品与药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批 准 并 用 于 临 床 治 疗 的ICI［19］，为CTLA-4抗体，但该药物却并未在结直肠癌中发挥理想的治疗效果。部分结直肠癌患者对ipilimumab的治疗无应答，甚至有患者因疾病进展在30 d内死亡［20］。目前已有研究将ipilimumab与化疗联用，以期达到治疗转移瘤的目的，该研究已进入II期临床试验（NCT01769222）。tremelimumab也是一株已获得美国FDA批准用于临床治疗的抗CTLA-4单克隆抗体。研究表明，在II期临床试验中将tremelimumab用于标准化疗失败的结直肠癌转移患者，大部分患者均在3个月内出现疾病进展或死亡，仅有1例患者接受了二次治疗［21］，因此tremelimumab在结直肠癌中的治疗效果并不理想。同时，患者在治疗的过程中还出现了多种不良反应，如溃疡性结肠炎和腹泻等，这也严重阻碍了tremelimumab在结直肠癌治疗中的应用。

nivolumab为一种PD-1/PD-L1抗体，该药物在黑色素瘤以及肺癌的治疗中均显示出了良好的疗效［22-23］，但对结直肠癌的治疗效果却并不理想。研究表明，nivolumab对19例结直肠癌患者并未产生明显疗效，推测可能与结直肠癌细胞表面的PD-1呈阴性表达有关［24］。pembrolizuma也属于PD-1/PD-L1抗体。有学者采用pembrolizuma治疗结直肠癌患者，发现带有微卫星高度不稳定（MSI-H）的结直肠癌患者的客观缓解率和无进展生存率均远高于带有微卫星低度不稳定（MSI-L）的患者［25］，因此，pembrolizuma已被FDA批准用于治疗MSI-H的转移性结直肠癌。BMS936559为另一种PD-L1抗体。有报道显示，在I期临床试验中，将BMS936559应用于结直肠癌的治疗中并未显示出客观反应，而将另一种PD-L1抗体MPDL3280用于结直肠癌的治疗后，部分患者出现客观临床反应［26-27］。对PD-L1抗体的研究表明，肿瘤细胞表面的PD-L1表达水平可能是决定结直肠癌患者是否适宜接受ICI治疗的因素之一。

LAG-3与CTLA和PD-L1之间存在相似性，相较于MSI-L的肿瘤细胞，LAG-3在MSI-H的肿瘤细胞中的表达水平显著上调。LAG-3的表达水平与结直肠癌患者的预后呈负相关［28］。在体外试验中，将PD-1与LAG-3联合作用于CD8+T细胞，对细胞生物学活性的抑制作用更强，因此也明显减弱了CD8+T细胞的抗肿瘤免疫应答［29］。在体内研究中，将LAG-3和PD-1抗体联用可有效提高小鼠的肿瘤特异性免疫应答，与单独使用LAG-3或PD-1抗体相比能够获得更好的治疗效果［30］。目前，一项比较单独和联合使用LAG-3单克隆抗体（BMS-986016）治疗结直肠癌疗效的临床试验已在进行当中（NCT01968109）。

除上述抗体之外，还有Tim-3、CEACAM1、IDO、KIP抗体等进入了临床试验阶段，为结直肠癌的治疗带来了新的希望。

4 ICI在结直肠癌治疗中的影响因素

4.1 基因突变 MSI-H来自于缺陷型错配修复蛋白，在15%的散发性结直肠癌患者中能够检测到，与结直肠癌的年龄和疾病进展有关［31］。MSI-H结直肠癌具有异常高水平的突变负荷，同时存在TIL和多个免疫检查点的表达，其中包括PD-1、PD-L1、CTLA-4、LAG-3以及IDO，与细胞因子的应答有关。研究发现，MSI-H的结直肠癌患者较MSI-L患者具有更好的预后，且肿瘤复发率也较低，采用ICI治疗MSI-H的结直肠癌患者能够获得更好的治疗效果［32］。KRAS则与MSI相反，KRAS与NARAS突变的肿瘤患者，其免疫细胞浸润以及肿瘤抑制分子表达均较低。在KRAS发生突变的结直肠癌组织中，CD4+T细胞水平明显减少［33］。KRAS发生突变的结直肠癌处于免疫相对静止的肿瘤微环境状态，因此采用ICI治疗此种类型结直肠癌患者的效果可能并不理想。除此之外，携带BRAF突变的结直肠癌患者预后也较差。

4.2 免疫微环境 肿瘤微环境能够经由多种机制对T细胞的激活和代谢过程产生影响，引起T细胞表面的抑制性因子表达水平增高，诱导T细胞向终末状态分化，最终影响T细胞的抗肿瘤活性。骨髓来源的抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）能够与T细胞发生相互作用，继而抑制T细胞的激活，同时还能够产生活性氧，诱导CCL2向N-CCL2转化，对T细胞的浸润产生抑制作用，最终促进肿瘤细胞免疫逃逸［34］。Treg细胞对肿瘤细胞和肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblast，CAF）中的血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）具有促进作用，同时可降低T细胞生成肿瘤坏死因子γ的能力，下调颗粒酶的生成，从而抑制T细胞的抗肿瘤活性。在结直肠癌肝转移患者的机体中能够检测到大量活化的Treg细胞，这些细胞能够特异性抑制T细胞的生物学活性，同时产生高水平的TNFR相关蛋白（glucocorticoid-induced TNFR-related protein，GITR）和CTLA-4，加剧结直肠癌的进展［35］。CD8+T细胞表面粘附分子P-选择素糖蛋白配体-1（P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1）能够提高免疫检查点水平，同时阻断TCR以及IL-2的信号转导，从而抑制T细胞的抗肿瘤活性。研究表明，当PSGL-1表达缺失时能够引起PD-1水平下调，T细胞受到的抑制作用即被解除，其抗肿瘤活性也得以恢复［36］。

肿瘤浸润性T细胞常常处于反应性状态，与肿瘤患者的生存期呈正相关。有报道显示，肿瘤浸润性T细胞能够经由激活共刺激受体，提高Th1细胞的生物学活性或抑制Treg细胞功能，最终发挥杀伤肿瘤细胞的作用。因此，共刺激受体激动剂能够有效增强T细胞的活化，与ICI联用时能够发挥出更好的抗肿瘤效率。肿瘤浸润的T淋巴细胞具有免疫监视的功能，可阻断PD-1与PD-L1的结合过程，抑制肿瘤进展，其浸润程度与抗肿瘤效果呈正相关［37］。除上述因素之外，ICI对结直肠癌的治疗效果还受到患者其他一些生理特征的影响，如年龄、HLA类型、慢性感染、饮食、遗传背景以及代谢差异等。结直肠癌患者的肠道微生物也是影响机体免疫状态的重要因素。研究发现，采用CTLA-4阻断疗法能够打破上皮淋巴细胞与肠道表皮细胞之间的平衡状态，继而促进多种拟杆菌属菌类的增殖，影响黏膜处树突状细胞，最终促进抗肿瘤T细胞的活化［38］。

对结直肠癌患者携带的免疫检查点相关基因进行筛选，有助于制定个体化ICI治疗方案，经由靶向抑制性细胞或激活T细胞表面的共刺激受体等途径，调节肿瘤免疫微环境，最终提高结直肠癌的治疗效果。此外，一些微生物抗原结构对于肿瘤免疫反应具有促进作用，将之作为肿瘤疫苗的组成成分与ICI联用，有望提高结直肠癌的治疗效果。

5 ICI的联合治疗

近年来，ICI治疗结直肠癌的临床效果已较过去有了极大飞跃，但由于肿瘤中存在多种免疫抵抗机制，因此依然有部分患者对ICI的治疗无应答。在临床实际治疗过程中，采用单一治疗方法往往难以获得令人满意的疗效，而联合治疗则能够显著改善肿瘤患者的预后，因此也是未来肿瘤治疗研究领域的重点课题和发展方向。除了将多种ICI联合应用之外，ICI也可与放化疗以及手术治疗等传统的治疗方法联合应用，同时还可与其他免疫疗法联用。ICI的联合治疗有望控制肿瘤的恶性化进程，延长肿瘤患者的生存时间，甚至实现治愈肿瘤，但相关药物的治疗方法仍需深入研究。

6 小结与展望

随着现代医疗技术的不断发展，ICI在肿瘤治疗中显示出了较好的疗效，但总体有效率依然是其主要的短板。但在临床治疗中，ICI联合治疗显示出了较单一治疗更好的作用效果。明确结直肠癌患者影响ICI疗效的因素有助于筛选出对ICI敏感的患者，继而制定出个体化治疗方案，改善患者预后。将ICI疗法与传统的或新的治疗模式相结合，将成为今后结直肠癌临床治疗的新方向。