肿瘤免疫检查点抑制剂治疗相关标志物的研究进展

顾文慧 周丽云 韩双印

【摘要】肿瘤免疫疗法的出现为肿瘤患者带来了希望，其中免疫检查点抑制剂（ICI）疗法使恶性肿瘤的治疗有了极大进步。靶向细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA-4）或程序性细胞死亡受体1（PD-1）途径的检验点抑制剂的免疫疗法在治疗不同类型癌症治疗中取得了令人瞩目的成功，其以更低的副作用使患者的生存期得到延长。然而只有部分患者受益，同时也伴有副作用和高成本等问题。预测生物标志物的开发有助于精确选择最可能受益于ICI的患者。本文将对免疫检查点抑制剂的作用机制，治疗现状以及疗效相关的预测标志物进行综述。

【关键词】免疫检查点抑制剂；生物标志物；PD-L1；微卫星不稳定；肿瘤突变负荷

[中图分类号]R737.11 [文献标识码]A [文章编号]2096-5249（2021）09-0218-03

肿瘤的传统治疗方法有三种：手术、放疗和化疗。对于晚期恶性肿瘤，传统治疗通常难以达到根治，而且副作用大。随着免疫学、分子生物学等的发展，肿瘤微环境以及肿瘤的免疫机制逐渐清晰，肿瘤免疫治疗飞速发展。研究者发现免疫系统既可以约束又可以促进肿瘤发展，即肿瘤免疫编辑，包括消除，平衡和逃逸三个阶段[1]。在这些阶段中，肿瘤细胞通过不同机制逃避免疫监视并继续扩散，包括肿瘤自身抗原性和免疫原性的改变、肿瘤信号转导通路的改变，主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex， MHC）分子的改变，肿瘤代谢重编程，肿瘤细胞表达抑制性配体以及免疫抑制细胞大量存在等。免疫逃逸机制的逐渐清晰促进了肿瘤免疫疗法的发展。目前，免疫疗法已经成为第四种肿瘤治疗方法。相对于传统疗法，肿瘤免疫疗法有更持久的临床反应和更少的副作用[2]。

肿瘤免疫疗法包括免疫检查点抑制剂疗法（Immune checkpoint inhibitors， ICI）、过继性免疫细胞疗法（Adoptive Cell Transfer Therapy， ACT）、肿瘤疫苗和非特异性免疫刺激[2]。其中，ICI疗法最引人注目，在过去的几年中，靶向T细胞上的抑制性受体并重新激活抗肿瘤免疫反应的ICI转变为肿瘤临床关注点，并于2018年获得诺贝尔奖。尽管ICI可改善癌症治疗效果，由于肿瘤有多种逃避免疫手段，治疗效力仍然有限并且在许多癌症患者中尚未获得肿瘤消退[3]。为选出真正能从中受益的患者，需要能够准确预测疗效的生物标志物。

1 免疫检查点抑制剂的作用机制

在人体内，癌细胞主要通过免疫系统清除。肿瘤免疫周期包括以下步骤：癌症抗原释放和树突细胞呈递；外周免疫细胞的引发和活化；T细胞向肿瘤区室的转运和渗透；以及肿瘤细胞识别和免疫介导的细胞死亡[4]。在T细胞的启动和激活过程中，T细胞的活化依赖两个信号：①第一信号，抗原提呈细胞（APC）上的抗原肽-MHC分子复合物与T细胞受体特异性识别结合；②第二信号，APC表面的共刺激分子与T细胞表面相应的受体或配体相结合（如：APC表面的B7分子与T细胞表面的CD28结合）。除了刺激分子，细胞表面也存在抑制分子，既免疫检查点，包括PD-1、程序性细胞死亡受体配体1（PD-L1）、 CTLA-4等[5]。

肿瘤通过免疫检查点逃脱免疫系统的监视，以CTLA-4和PD-1/PD-L1为例。T细胞的活化诱导CTLA-4的表达，CTLA-4 与CD28竞争结合B7分子，且亲和力更高。CTLA-4在T细胞和APC界面的T细胞中积累，阻止共刺激并消除T细胞活化。与CTLA-4完全不同，PD-1不会干扰共刺激。PD-1在外周的NK，B和T细胞上表达，它有2个配体PD-L1和PD-L2。当PD-1与PD-L1或PD-L2连接时，T细胞受体信号被抑制。CTLA-4与B7的结合及PD-L1与PD-1 的结合限制了T细胞的活化和增殖，并削弱了它们对肿瘤细胞的细胞毒性，导致肿瘤细胞的增殖和转移。ICI可逆转这一过程从而增强T细胞的功能以恢复肿瘤细胞杀伤功能。

2 免疫检查点抑制剂的治疗现状

经过多年的研究和探索，ICI疗法已经取得了显著的成功。迄今为止，已有7种ICI被美国食品药品管理局（Food and Drug Administration， FDA）批准用于多种恶性肿瘤的单药一线或二线治疗，包括一种CTLA-4抑制剂（伊匹单抗），三种PD-1抑制剂（派姆单抗、纳武单抗和西米普利单抗）和三种PD-L1抑制剂（阿特朱单抗、阿维鲁单抗和德瓦鲁单抗）。伊匹单抗联合纳武单抗、阿特朱单抗联合化疗以及派姆单抗联合化疗也被FDA批准用于多种恶性肿瘤的一线治疗。

尽管基于ICI的免疫療法取得了巨大成功，但在治疗结果方面却显示出巨大的个体差异。用伊匹单抗治疗的患者在转移性黑色素瘤中的反应率仅为10%～15%。PD-1/PD-L1阻滞治疗的反应率很少超过40%，这表明大多数接受ICI治疗的患者未能充分应答。更糟糕的是，一些患者甚至出现治疗后疾病过度进展。这使人们对识别和开发ICI反应的预测性生物标志物产生了浓厚的兴趣，精确的预测生物标志物对于临床上个性化患者免疫疗法至关重要。

3 免疫检查点抑制剂疗效的潜在预测标志物

3.1 PD-L1免疫检查点分子中，PD-L1是抗PD-1/ PD-L1治疗有希望的标志物，并已被广泛研究。在一项305例未曾接受过转移性NSCLC预先治疗且肿瘤中PD-L1表达高的患者的试验中，与铂类化疗的患者相比，接受派姆单抗治疗的患者有更长的中位无进展生存期。根据这一结果，2016年10月24日，FDA批准派姆单抗用于高PD-L1表达的转移性NSCLC的一线治疗。这是FDA首次批准PD-L1作为ICI肿瘤一线治疗的伴随诊断。此后，随着多种肿瘤的临床试验结果公布，派姆单抗被FDA批准用于越来越多PD-L1阳性肿瘤的治疗，包括胃癌、非小细胞肺癌、头颈部鳞状细胞癌等。PD-L1抑制剂阿特珠单抗在PD-L1表达的尿路上皮癌和三阴性乳腺癌患者中也显示有好的疗效。目前，针对多种恶性肿瘤的多项临床试验正在进行，未来，PD-L1的表达将越来越多的用作ICI治疗适应症患者的选择标准。

3.2微卫星不稳定性微卫星序列，也称为简单重复序列，是通常包含1～6个核苷酸的短且重复的DNA序列。错配修复基因的突变或沉默导致错配修复缺陷，导致多个突变和微卫星不稳定性（Microsatellite Instability， MSI）的积累。有研究表明，无论原发于何种组织，具有MSI的肿瘤均对ICI治疗高度敏感。这引发了研究者对各种肿瘤ICI治疗效果与MSI之间相关性的研究兴趣。针对多种类型肿瘤的Keynote 016， 164， 158， 012， 028五项试验综合结果表明，149名高位卫星不稳定（MSI-H）恶性肿瘤患者的客观反映率为39.6%。综上表明，肿瘤组织中MSI-H是有用的生物标志物，其是对ICI的更好的抗肿瘤反应的指标。

3.3肿瘤突变负荷ICI通过增强预先存在的抗肿瘤免疫反应来发挥作用，肿瘤细胞乘客基因中的体细胞突变产生的新抗原是抗肿瘤适应性免疫应答的主要驱动因素。有理由假设肿瘤中非同义单核苷酸变体的数量，也就是肿瘤突变负荷（Tumor mutational burden， TMB）是潜在的标志物。虽然TMB可能在科学上有希望作为预测ICI反应的工具，但仍需要进一步研究以确认其临床效用。

3.4新抗原负荷据推测，TMB升高会增加产生免疫原性新抗原的产生。但并非所有的突变都产生新抗原。由此可见，真正的新抗原负荷，即T细胞实际靶向的突变数量，与TMB相比可能与ICI反应具有更强的关系。具有这些特定体细胞新表位的患者与没有这些特征的患者相比，存活率显著提高。免疫原性可以解释新抗原克隆性与检查点封锁反应之间的这种相关性，其中免疫原性新抗原触发抗肿瘤免疫反应，然后消除这些新抗原。因此，与没有反应的肿瘤相比，新抗原的克隆性可以鉴定出免疫逃逸策略不那么复杂的肿瘤。总体而言，新抗原负荷需要进一步验证才能用作临床生物标志物。

3.5肿瘤免疫浸润淋巴细胞肿瘤浸润淋巴细胞（TumorInfiltrating Lymphocyte， TIL）作为抗肿瘤免疫的主力，肿瘤内淋巴细胞的存在是癌症中的利预后因素。淋巴细胞浸润似乎也是对ICI反应的预测因素。在用伊匹单抗治疗的转移性黑素瘤患者中，治疗开始后3周时肿瘤中淋巴细胞浸润的增加与临床反应相关。用阿特朱单抗治疗的转移性乳腺癌患者也显示与基质TIL相关的客观缓解率（Objective Response Rat， ORR）增加。对各种ICI的进一步研究将有助于验证肿瘤浸润免疫细胞的预测作用。

3.6临床相关标志物除以上标志物，一些研究发现ICI的疗效还与患者的临床因素（性别，年龄，饮食，肿瘤大小和病毒感染等）相关。一项对ICI治疗的患者的疗效和性别之间关系的系统评价表明，在所有研究的癌症类型中男性患者的益处更大。虽然大多数ICI的临床试验显示年轻和年长患者的生存获益没有统计学上的显著差异，但大型荟萃分析表明，对于75岁以上的患者，抗PD-1药物没有使其有明显的生存获益。临床相关生物标志物的特异性较低，且影响因素较多，其预测效能有待进一步证实。

4 挑战与对策

标志物动态表达，单个标志物不能完全预测，检测技术准确度低，标志物阈值不同是免疫检查点相关预测标志物研究需要面临的挑战。标志物的动态变化是阻碍预测标志物研究的一个难题。研究表明，PD-L1可能随时间变化。当前批准的以标志物的基线表达水平为准。此外，单一生物标志物可能无法有效地找到优势患者。一些有微卫星稳定的患者仍然可以从ICI治疗中受益。单一生物标志物排除了部分可能从治疗中受益的患者，这也有悖伦理。标志物的检测技术也需要改进与更新。不同的标志物有不同的检测方法检测。PD-L1 IHC检测技术多样，无标准检测准则。全外显子基因测序价格昂贵，且结果提供了太多候选突变肽，致使新抗原预测的验证率非常低。

对于以上问题，研究者也正在寻求解决方法。对于标志物的动态表达，一些研究者正在尝试在多个时间点在多个部位检测标志物的表达。由于多组织活检存在一定的困难，液体活检被认为是一种可行的方法。单个标志物预测效率低，一些研究表明标志物的联合检测可以提高预测效能。为提高新抗原的预测准确性，有研究者开发了一种新抗原预测程序，称为Neopepsee。在独立的黑素瘤和慢性淋巴细胞白血病队列中，与传统方法相比，Neopepsee在预测新抗原的准确性方面有所改善。

5 结语

免疫检查点抑制剂越来越多的用于临床，使肿瘤治疗领域向前迈进了一大步。PD-L1、MSI等疗效预测标志物的开发，研究及临床应用进一步推进了ICI的精准临床应用。ICI相关标志物的研究仍面临许多问题，全面、准确的找到预测生物标志物、筛选优势人群需要在以下领域取得进展：①开展更大規模的前瞻性临床试验验证已开发标志物预测的准确性；②探索新的有效的标志物；③开发针对于已发现标志物的更经济准确的检测技术；④开发适合联合应用多种标志物的模型；⑤寻求创伤更小的标志物动态监测方法并开展更多的临床试验探索标志物的动态表达与临床疗效之间的相关性。相信，随着预测标志物的不断开发，ICI将以更低的医疗成本，使恶性肿瘤的治疗更加有效。

参考文献

[1] 陈影， 葛海良. 肿瘤的免疫监视和免疫编辑[J]. 现代免疫学， 2005， 25（6）： 84-7.

[2] 王贝茹， 张思远， 魏陈秋. 肿瘤免疫治疗的研究现状及应用[J].中外医学研究， 2019， 17（22）： 184-6.

[3] 匡正， 应明真. 免疫检查点抑制剂治疗相关超进展的研究现状[J].临床肿瘤学杂志， 2020， 25（2）： 176-81.

[4] 阎永贞， 那可， 魏晓东， 等. 肿瘤免疫逃逸机制的研究进展[J]. 复旦学报（医学版）， 2013， 40（5）： 619-24.

[5] 薛雯， 贾宇， 江一帆， 等. 免疫检查点抑制剂在肿瘤治疗中的研究进展[J]. 生物技术进展， 2019， 9（4）： 341， 9.

作者简介：顾文慧，大学本科，2019在读硕士生，郑州大学人民医院，研究方向：肿瘤免疫治疗；

*通信作者：韩双印，博士，主任医师，研究方向：肿瘤免疫治疗。