张文欣,郭弘洁,潘孝汇,陈羲,陶泉伟,吴洪海,丁玲
(1. 浙江大学药学院,浙江 杭州310058;2. 杭州先导医药科技有限责任公司,浙江 杭州 311121)
机体免疫系统具有免疫监视作用,当体内出现恶变细胞时,免疫系统能识别并通过细胞免疫机制特异性清除“非己”细胞,以维持机体内环境的稳态。然而,肿瘤细胞通过招募免疫抑制性细胞、下调肿瘤抗原表达、诱导T细胞凋亡或功能耗竭,并产生诱导抑制性免疫检查点表达的免疫抑制分子,从而形成高度免疫抑制的肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)以逃避免疫监视[1]。研究表明,程序性死亡受体1(programmed death-1,PD-1)及程序性死亡受体配体1(programmed death-ligand 1,PD-L1)在介导肿瘤免疫逃逸中发挥关键作用[2]。肿瘤细胞通过高表达PD-L1,以抑制肿瘤特异T细胞的活化、增殖和细胞因子的产生,介导肿瘤免疫逃逸。此外,细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)通过反式内吞作用可减少抗原呈递细胞(antigen-presenting cell,APC)表面分 化 簇80(cluster of differentiation 80,CD80)/CD86水平,从而抑制T细胞激活[3]。淋巴细胞激活基因3(lymphocyte activation gene-3,LAG-3)竞争结合主要组织相容性复合体Ⅱ类分子(major histocompatibility complex II,MHCⅡ)抑制T细胞活化,介导免疫逃逸[4]。
针对免疫检查点在介导肿瘤免疫逃逸中的重要作用,开发抑制免疫检查点活性的药物是有效的抗肿瘤策略,这类药物统称为免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)。CTLA-4抗体伊匹单抗(ipilimumab)在2011年被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于黑色素瘤治疗。随后,PD-1/PD-L1抗体在多项临床试验中展现出显著的抗肿瘤作用,被批准用于包括黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾细胞癌在内的多种恶性肿瘤[5]。ICIs在多种恶性肿瘤中显著的疗效,使免疫治疗成为除手术、放化疗和靶向治疗外极具潜力的肿瘤新疗法,在《科学》杂志2013年十大科学突破中居首位。LAG-3是继CTLA-4和PD-1/PD-L1后研究最成熟的免疫检查点,已有LAG-3抗体获批应用于临床抗肿瘤治疗[6]。目前,其他ICIs,包括T细胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 3,TIM-3)、CD47、T细 胞 免 疫 球 蛋 白和ITIM结构域(T cell immunoglobulin and ITIM domain protein,TIGIT)和T细胞活化的V结构域免疫球蛋白抑制因子(V-domain Ig suppressor of T-cell activation,VISTA)也正在广泛地进行研究开发和临床试验。
CTLA-4广泛表达于活化的T细胞。T细胞表面受体CD28与APC上CD80/CD86的结合可产生共刺激信号,与抗原特异性T细胞受体(T cell receptor,TCR)识别MHC产生的第一信号共同组成T细胞活化的双重信号。而CTLA-4与CD28的胞外域高度同源,且与CD28相比,CTLA-4与CD80/CD86具有更高的亲和力,这种高亲和力使得CTLA-4可以拮抗CD28与配体的相互作用,从而减少共刺激信号的产生进而抑制T细胞活化[7]。此外,CTLA-4也表达于调节性T淋巴细胞(regulatory T cells,Tregs),Tregs上的CTLA-4通过反式内吞作用促进APC上CD80/CD86内化,减少其表达水平,进一步发挥免疫抑制功能[3,8]。因此,靶向阻断CTLA-4将解除T细胞的免疫抑制并允许T细胞活化,进而实现肿瘤杀伤作用(见图1)。
图1 细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4及抑制剂作用模式图Figure 1 Mode of action of cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4 and its inhibitors
Ipilimumab是唯一上市的CTLA-4单抗,于2011年被FDA批准用于晚期黑色素瘤的治疗。至今,其适应证已包含肾细胞癌、非小细胞肺癌以及结直肠癌等实体瘤,约10% ~ 20%的肿瘤患者可以从ipilimumab的治疗中获益[9](见表1)。此外,阿斯利康的曲美木单抗(tremelimumab)与信达生物的IBI-310已处于Ⅲ期临床研究。其中,一项tremelimumab的Ⅲ期临床研究(临床试验编号:NCT03298451)结果显示,tremelimumab联合德瓦鲁单抗(durvalumab)表现出总生存期(overall survival,OS)的显著改善。基于这项研究,tremelimumab获得了FDA的优先审查权,将有望成为第2个上市的CTLA-4单抗[10]。除上述药物外,已有大量CTLA-4抗体药物进入临床及临床前研究阶段,主要围绕单抗的疗效以及安全性两方面展开[11]。
早期观点认为,ipilimumab通过介导空间位阻阻断CTLA-4与CD80/CD86结合,从而促进T细胞活化,进而发挥抗肿瘤作用[12]。然而,近期的研究发现,抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibodydependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)或 许是ipilimumab发挥抗肿瘤作用的主要机制。研究认为,由Fc段引起的ADCC可靶向清除高表达CTLA-4的Tregs,从而解除Tregs带来的免疫抑制[13]。因此,增强Fc介导的ADCC效应已成为CTLA-4单抗研发的重要方向。百时美施贵宝研发的新一代CTLA-4单抗BMS-986249对ipilimumab的Fc段进行了非岩藻糖基化改造,以期通过增强ADCC效应以达到对Tregs的有效清除,目前该药正处于Ⅰ/Ⅱ期临床研究阶段。
CTLA-4单抗治疗所引起的免疫相关不良事件(immune-related adverse events,irAEs)是 限 制ipilimumab临床应用的重要原因。常见的不良反应包括腹泻、结肠炎、皮疹以及转氨酶升高等,严重的可导致患者死亡[14]。其中,ipilimumab的3级或4级不良反应的发生率在10% ~ 15%。由于CTLA-4主要表达于Tregs以及活化的T细胞,其配体则主要表达于APC表面,而在多数肿瘤细胞表面无表达或低表达,靶向CTLA-4常引起免疫系统中广泛的T细胞活化,由此引发irAEs[15]。基于此,新一代CTLA-4单抗BMS-986249通过与屏蔽肽的偶联提高其对肿瘤组织的选择性,从而减少irAEs的发生。此外,研究发现,ipilimumab引起的CTLA-4溶酶体途径降解也是导致irAEs发生的重要原因,CTLA-4的大量降解会导致机体免疫耐受的破坏。因此,减弱单抗药物对CTLA-4的溶酶体降解作用或许是减少irAEs的一个新策略[16]。此外,与其他ICIs联用也得到了广泛研究[17-18]。由于CTLA-4单抗作用于抗肿瘤免疫的早期阶段且具有长效性的特点,与作用于T细胞效应阶段的PD-1/PD-L1单抗联用可显著改善响应率并提高抗肿瘤疗效。
PD-1是一种负性共刺激分子,表达于活化的T细胞、自然杀伤细胞(natural killer,NK)和单核细胞表面。PD-L1作为PD-1的配体,与T细胞表面的PD-1结合后,促使PD-1的免疫受体酪氨酸转换基序中的酪氨酸发生磷酸化,随后招募含Src同源2结构域蛋白酪氨酸磷酸酶2(Srchomology region 2-containing protein tyrosine phosphatase 2,SHP-2)引起下游蛋白激酶脾酪氨酸激酶(spleen tyrosine kinase,Syk)和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)去磷酸化,抑制下游蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又称AKT)和细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)等信号传导,最终抑制T细胞活化所需基因及细胞因子的转录,发挥负向调控T细胞活性的作用[5]。高表达PD-L1的肿瘤细胞能与肿瘤特异T细胞的PD-1结合,抑制T细胞活化、增殖和细胞因子的产生,介导肿瘤免疫逃逸。因此,阻断PD-1/PD-L1信号通路能恢复T细胞免疫杀伤功能,激活内源性抗肿瘤免疫反应,从而发挥抗肿瘤作用[19]。
临床应用的PD-1/PD-L1单抗通过阻断PD-1与PD-L1蛋白的结合,重新激活T细胞对肿瘤的免疫应答,达到抗肿瘤的效果。自2012年PD-1单抗在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中表现出良好安全性和抗肿瘤疗效,多项针对黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾细胞癌等恶性肿瘤的Ⅲ期临床试验相继开展。针对晚期黑色素瘤的Ⅲ期临床试验CheckMate-066[20]中,纳武单抗(nivolumab)治疗组1年生存率显著高于达卡巴嗪组(73%vs42%)。此外,2项nivolumab治疗非小细胞肺癌的Ⅲ期临床试验(CheckMate-057,CheckMate-017)显示,nivolumab治疗与多西他赛相比具有显著的临床受益。PD-1/PD-L1抗体药物具有广泛的抗癌谱,并且在部分肿瘤患者中表现出持久而强大的疗效。截至目前,已有10种PD-1单抗和3种PD-L1单抗被批准用于非小细胞肺癌、黑色素瘤、头颈癌、结直肠癌和胃癌等11个癌种的治疗[5](见表1)。
表1 免疫检查点抑制剂获批药物汇总表Table 1 List of approved immune checkpoint inhibitors
虽然PD-1/PD-L1抗体在多类恶性肿瘤中具有显著的抗肿瘤活性,然而其在大部分肿瘤中应答率较低。PD-1抗体单药仅在霍奇金淋巴瘤、增生性黑素色瘤以及错配修复缺陷(mismatch repair deficiency,dMMR)和微卫星高度不稳定(microsatellite instability-high,MSI-H)的肿瘤中具有高于50%的应答率,而在大部分实体瘤中应答率仅为15% ~ 25%[21]。开发PD-1/PD-L1抗体联合策略,是提高PD-1/PD-L1单抗治疗应答率的策略之一,一方面可联合抑制导致PD-1/PD-L1抗体耐药的因素,如抑制其他免疫检查点、异常血管生成、免疫抑制性细胞或细胞因子等;另一方面能诱导免疫原性癌细胞死亡和增加免疫细胞浸润。当前,联合PD-1/PD-L1疗法与其他抗肿瘤药物的临床试验正在广泛进行中,包含其他免疫疗法[其他ICIs、溶瘤病毒、干扰素基因刺激因子(stimulator of interferon gene,STING)激动剂以及嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T-Cell,CAR-T)治疗等]、放射治疗、化学疗法和分子靶向治疗等[22]。然而,目前FDA批准的PD-1/PD-L1联合策略仅限于与化学疗法、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)靶向药物以及CLTA-4单抗合用。ICIs与化疗联用在非小细胞肺癌、小细胞肺癌和三阴性乳腺癌中已获得成功[23]。PD-L1单抗联合VEGF靶向抑制剂被批准用于晚期肾细胞癌的治疗[24]。此外,PD-1/PD-L1和CTLA-4抑制剂的联合治疗可增加黑色素瘤、肾细胞癌、非小细胞肺癌和MSI-H结直肠癌的持久缓解,已被应用于临床治疗中。
此外,寻找有效预测PD-1/PD-L1单抗疗效的生物标志物对于筛选应答患者至关重要[25]。大量临床研究证实,肿瘤细胞和(或)肿瘤相关免疫细胞的PD-L1表达水平与免疫治疗疗效和预后密切相关。免疫组织化学检测PD-L1表达已被批准作为非小细胞肺癌、黑色素瘤和尿路上皮癌等多类肿瘤的生物标志物。此外,临床研究显示肿瘤突变负荷(tumor mutation burden,TMB)可用于评估ICIs的疗效,高TMB者接受PD-1/PD-L1抗体治疗有效率更高。存在dMMR或MSI-H的恶性肿瘤被证实具有更好的PD-1/PD-L1抗体疗效,是结直肠癌免疫治疗的生物标志物。此外,肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte,TIL),TIL衍生的干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、肠道菌群、致癌驱动突变和外周血指标(外周免疫细胞、循环肿瘤细胞和可溶性PD-L1)均表明与PD-1/PD-L1抗体疗效相关,被认为是有效的候选生物标志物[25]。然而,单一生物标志物用以预测PD-1/PD-L1抗体疗效仍存在显著的局限性,整合多组学层面生物标志物将为ICIs疗效预测、动态监测和预后评估创造新的机遇。
PD-1/PD-L1抗体在临床治疗中也存在irAEs[26]。3级或4级irAEs的发生率为20% ~ 32%。但其irAEs大多程度较轻,常见为腹泻、皮肤瘙痒和急性肾损伤等。然而,部分患者在治疗过程中会出现假性进展与超进展[27]等罕见事件,甚至出现致死性不良反应,如免疫间质性肺炎和严重的皮肤毒性等。目前irAEs的发生机制尚不明确,可能与体内免疫细胞过度活跃、炎症性细胞因子增多以及自身免疫抗体增多相关。抗体药物半衰期较长、组织滞留时间久且具有免疫系统刺激也是导致irAEs发生的重要原因。加强irAEs的临床监管是当前有效避免irAEs限制免疫治疗开展的解决策略之一。此外,通过生物标志物准确筛选敏感人群以避免不必要的irAEs将是另一有效的策略。
PD-1/PD-L1抗体在多类恶性肿瘤中具有显著的疗效,但仍存在单抗药物生产成本昂贵、口服生物利用度差、肿瘤渗透性差以及免疫原性等问题。与大分子抗体药物相比,小分子药物通常具有器官或肿瘤渗透性好、对免疫系统刺激小及可以口服等优点。因此寻找靶向PD-1/PD-L1的小分子抑制剂被认为是克服抗体药物缺陷的重要途径[28]。
根据PD-1/PD-L1复合物的晶体结构,开发直接阻断PD-1与PD-L1蛋白结合的小分子化合物是研发PD-1/PD-L1小分子抑制剂的主要策略之一。随着PD-1/PD-L1晶体结构的解析,其相互作用模式以及关键位点被不断揭露,为PD-1/PD-L1小分子抑制剂的发现提供了结构生物学基础(见图2)。基于此,磺酰胺类、联苯类、杂环类和 二唑类等阻断PD-1/PD-L1结合的化合物被陆续研发,并进行广泛的抗肿瘤临床前与临床研究[29]。AUNP-12作为首个PD-1/PD-L1通路的肽抑制剂,在临床前研究中显著抑制了小鼠黑色素瘤以及乳腺癌的生长,且没有显著毒性。此外,以联苯为核心结构开发的一系列PD-1/PD-L1小分子抑制剂(BMS-202,BMS-1001与BMS-1166等)通过促进并结合二聚化的PD-L1导致PD-1/PD-L1无法发生相互作用。CA-170是一款口服PD-1与VISTA的双重小分子抑制剂。研究显示,CA-170在非小细胞肺癌和霍奇金淋巴瘤中总体临床受益率分别为70%和77.8%,且生物安全性明显优于抗体药物[30]。另一种PD-L1小分子抑制剂INCB086550的Ⅰ期临床试验结果显示,INCB086550治疗组患者的客观缓解率(objective response rate,ORR)为11.8%,疾病控制率(disease control rate,DCR)为19.1%。此外,其他的PD-1/PD-L1小分子抑制剂,如GS-4224,ASC61,MAX-10181和IMMH-010正在临床试验中。
图2 程序性死亡受体1/程序性死亡受体配体1及抑制剂作用模式图Figure 2 Mode of action for PD-1/PD-L1 and their inhibitors
PD-1/PD-L1小分子抑制剂开发的另一策略是基于PD-L1的表达调控机制,采用小分子化合物对关键环节进行干预,从而抑制其表达或促进其降解[31]。目前已报道的小分子抑制剂主要干预了以下几个环节:1)表观遗传调控,组蛋白甲基转移酶抑制剂、zeste基因增强子同源物2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)的药理学抑制剂与组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)抑制剂等被报道通过改变CD274启动子区甲基化或乙酰化水平从而调控PD-L1的水平,并在多种小鼠模型中增强了PD-1/PD-L1抗体的疗效。目前,多类表观遗传药物与ICIs的组合正在开展临床研究[32]。2)转录调控,表皮生长因子受体(epithelial growth factor receptor,EGFR)、PI3K-AKT、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、Janus激酶-信号转导子和转录激活子(Janus kinasesignal transducer and activator of transcription,JAKSTAT)信号通路以及细胞性骨髓细胞瘤病毒癌基因(cellular-myelocytomatosis viral oncogene,c-Myc)与溴结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)等转录因子是调控CD274活性的关键因子[19]。因此,基于上述信号通路或转录因子的抑制剂均报道可调控多类肿瘤细胞中PD-L1的表达,并在动物模型中增强单抗的疗效。3)转录后调控,MAPK通路抑制剂和人类抗原R(human antigen R,HuR)抑制剂被报道通过不同的富含AU元件(AU-rich element,ARE)结合蛋白干预PDL1 mRNA的稳定性。此外,tomivosertib通过抑制真核起始因子4E(eukaryotic initiation factor 4E,eIF4E)磷酸化从而抑制PD-L1翻译[33]。在Ⅱ期临床试验中,联合tomivosertib治疗使41%的非小细胞肺癌患者在24周内无疾病进展。4)翻译后修饰调控,N-糖基化被报道对于PD-L1蛋白的稳定性至关重要。KYA1797K或依托泊苷靶向β-联蛋白可抑制寡糖基转移酶活性亚基STT3表达,从而降低结肠癌和三阴性乳腺癌小鼠模型中PD-L1N-糖基化和表达[34]。此外,二甲双胍和A-769662激活腺苷酸活化蛋白激酶[adenosine 5'-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK]使PD-L1发生磷酸化降解,并增强CTLA-4单抗的抗肿瘤疗效。E3泛素连接酶斑点型锌指结构蛋白(speckle-type POZ protein,SPOP),β-转导重复相容蛋白(β-transducin repeat-containing protein,β-TrCP)以及去泛素化酶COP9信号复合体(COP9 signalosome,CSN)第5亚基参与PD-L1的泛素化降解[35]。基于此,周期蛋白依赖性激酶4/6(cyclin-dependent kinases 4/6,CDK4/6)抑制剂以及姜黄素等诱导PD-L1泛素化降解,并在小鼠模型中增敏ICIs治疗。
虽然PD-1/PD-L1小分子抑制剂具有巨大的抗肿瘤潜力,但目前尚无小分子抑制剂被批准用于临床治疗。由于PD-1/PD-L1相互作用界面较大且小分子结合口袋小,小分子抑制剂结合位点的发现以及结合能力的评估面临挑战,研发PD-1/PD-L1小分子抑制剂因成药性和毒性问题仍进展缓慢。此外,不同肿瘤存在PD-L1表达和调控机制的异质性,针对PD-L1表达调控的小分子抑制剂的研究仍处于早期阶段,需要更多的临床研究进一步明确其作用。
LAG-3是继CTLA-4和PD-1/PD-L1后,又一重要的免疫检查点。LAG-3表达于各种淋巴细胞表面,其与CD4结构相似,且与MHCⅡ的亲和能力更强[36],能与肽-MHCⅡ复合物稳定结合,抑制T细胞活化[4]。此外,纤维蛋白原样蛋白1(fibrinogen-like protein 1,FGL1)也 被 发 现 是LAG-3的配体。LAG-3的阻断或缺失可增强小鼠的抗肿瘤免疫。研究发现,在接受PD-1单抗治疗的荷瘤小鼠中,其TIL表面LAG-3存在代偿性上调,联合使用PD-1与LAG-3抗体具有协同的抗肿瘤作用[37]。此外,阻断FGL1-LAG-3相互作用也可以增强肿瘤免疫,抑制荷瘤小鼠的肿瘤生长[38]。
目前,靶向LAG-3的疗法主要有2种形式:1)输送可溶性二聚体LAG-3作为辅助治疗;2)使用抗体阻断LAG-3与其配体的相互作用,并与PD-1阻断治疗相结合。可溶性二聚体LAG-3将其的4个胞外Ig结构域与人IgG1的Fc部分融合,其能与APC上MHCⅡ结合,促进CD8+T细胞活化[39]。在Ⅰ期临床研究中,IMP321(可溶性LAG-3蛋白)与流感疫苗共同注射具有较好的安全性,并提高了疫苗免疫原性,进一步激活了T细胞[40]。IMP321与其他抗肿瘤疗法联合用于实体瘤已开展了一系列临床研究,显示可增强免疫反应和抗肿瘤活性[41]。此外,LAG-3抗体还可以抑制Tregs的免疫抑制活性。Relatlimab是首个临床开发的LAG-3单抗。在Ⅱ期临床试验中,单独使用relatlimab的抗肿瘤效果有限,而将其与多种ICIs联用可以提高抗肿瘤疗效。Relatlimab与nivolumab联合用于黑色素瘤治疗能延长患者的无进展生存期(progression-free survival,PFS),是nivolumab单药组的2倍(10.1个月vs4.6个月)[6]。FDA已批准nivolumab和relatlimab联合用于治疗患有不可切除或转移性黑色素瘤的成人和儿童患者。另一个LAG-3单抗LAG525与spartalizumab(PD-1单抗)联合的Ⅰ/Ⅱ期临床试验结果表明,联用组患者具有良好的耐受性,并且相对于PD-1单抗组,联用组具有更高比例的6个月或更长时间的疾病稳定期(6.6%vs4.5%)[42]。目前还有多种LAG-3抗体处于临床试验阶段,如GSK2831781,HLX26和Sym022。
尽管LAG-3抗体单一疗法安全性良好,但因其配体和作用机制的多样性,LAG-3单一疗法无法发挥良好的抗肿瘤作用。目前多项临床研究显示LAG-3与PD-1/PD-L1单抗的联用策略在疗效与安全性上具有很大的应用前景。LAG-3与配体以及抗体药物结合的结构域的不断明晰将促进阐明LAG-3调节T细胞活性的机制,并为开发靶向LAG-3药物提供理论基础[43]。
TIM-3也是一种负性共刺激分子,广泛表达于多种免疫细胞中。目前TIM-3共发现有4个配体,包括半乳糖凝集素9(galectin9,Gal-9)、癌胚抗原相关细胞黏附分子1、高迁移率族蛋白B1和磷脂酰丝氨酸,其中Gal-9是TIM-3的主要配体。TIM-3通过与Gal-9结合,介导TIM-3+T细胞功能障碍和T细胞耗竭[44]。给予TIM-3抗体不仅可以增加先天性抗肿瘤活性,如增加NK细胞IFN-γ的分泌和树突状细胞(dendritic cell,DC)趋化因子(C-X-C基序)配体9[chemokine(C-X-C motif)ligand 9,CXCL-9)]的释放等[45],还能通过促进T细胞分泌IFN-γ,提高T细胞抗肿瘤免疫[46]。临床前研究显示,抗TIM-3治疗在多种小鼠模型中具有抗肿瘤作用。在小鼠结肠癌模型中,肿瘤细胞分泌的Gal-9可以诱导肿瘤浸润TIM-3+CD8+T细胞凋亡,而给予TIM-3抗体能有效减少其凋亡,并延缓肿瘤的生长[47]。
目前,靶向TIM-3的抗体药物Sym023,INCAGN2390和LY3321367作为单一疗法正在开展用于晚期实体瘤和淋巴瘤的临床试验(NCT03489343,NCT03652077,NCT04443751)。
LY3321367单药在Ⅰ期临床试验中表现出良好的安全性,但抗肿瘤活性有限[45]。此外,研究表明PD-1抗体耐药性的产生与TIM-3上调有关。一项TIM-3抗体与PD-1抗体联合治疗晚期实体瘤的临床试验显示,联用组在耐受性良好的同时也显示出了更好的抗肿瘤活性[48]。目前正在广泛开展TIM-3抗体与PD-1抗体联合治疗的研究。
尽管大量的临床前和临床研究表明TIM-3是一个有潜力的免疫检查点,但仍有问题亟待解决。例如,由于TIM-3在多类细胞中广泛表达,其抗体的全身应用可能会带来严重的不良反应,因此需要研发出能特异性靶向TILs中TIM-3的抗体药物。此外,TIM-3抗体的抗肿瘤免疫疗效也有待进一步确证。与其他ICIs的联合使用是TIM-3抗体当前最主要的应用策略,但其仍处于早期研究阶段,寻找有效的生物标志物来提高合用的有效性具有关键性意义。
CD47在机体细胞中普遍表达,并在多种类型的实体瘤和血液系统肿瘤细胞中存在过度表达。CD47对于肿瘤免疫的调控主要是通过与配体信号调节蛋白α(signal regulatory protein α,SIRPα)相互作用,抑制巨噬细胞对肿瘤细胞的清除。肿瘤细胞上表达的CD47与巨噬细胞上的SIRPα相互作用,向巨噬细胞发出“不要吃我”信号,从而逃避巨噬细胞对肿瘤的监控。因此,CD47-SIRPα被认为是肿瘤吞噬检查点信号[49]。在临床前研究中,CD47抗体在多类实体瘤和血液系统肿瘤中都具有抗肿瘤活性,卵巢癌、乳腺癌和结肠癌接种的荷瘤小鼠的肿瘤生长均被CD47抗体抑制[50]。
目前针对CD47的药物研发主要包括3个方面:1)靶向CD47,在实体瘤Ⅰ期临床试验中,Hu5F9-G4(CD47人源化抗体)的耐受性良好,且该试验中有2名患者的疾病稳定期分别为5.2和9.2个月[51]。2)靶向SIRPα,在BI765063(SIRPα人源化抗体)的Ⅰ期临床研究中,BI765063显示出了单药治疗活性,并在1名晚期肝癌患者中具有持久的部分缓解。3)靶向肿瘤细胞CD47分子的SIRPα-Fc融合蛋白[49],融合蛋白既通过SIRPα区段中和抑制CD47吞噬的信号,也可以通过Fc区与巨噬细胞上Fc受体结合进而促进吞噬作用的激活[52];一项Ⅰ期临床研究显示,TTI-621(SIRPα-Fc融合蛋白)在弥漫性大B细胞淋巴瘤和T细胞非霍奇金淋巴瘤中总体反应率分别为29%和25%,并具有良好的耐受性[53]。
CD47被认为是具有潜力的免疫检查点,但靶向CD47的治疗方案存在一定的不良反应。例如,由于CD47在衰老红细胞和血小板上普遍表达,CD47抗体的临床治疗常出现贫血与血小板减少症。目前有多种策略用以改善其不良反应,包括将导致红细胞大量消耗的IgG1型CD47抗体转换为Fc受体结合能力低的IgG4型;由于SIRPα不在红细胞上表达,SIRPα靶向抗体能有效阻断CD47与SIRPα的结合,并且避免由于CD47在衰老红细胞和血小板中表达而导致CD47靶向抗体产生的血液毒性。同时,为提高CD47抗体的疗效,目前正在广泛开展CD47抗体与其他ICIs联用的临床试验,仍有待进一步的研究确认。
TIGIT主要表达于T细胞和NK细胞,3个配体分别是CD155,CD112和CD113[54]。其中,TIGIT与CD155的结合亲和力高于CD112和CD113。TIGIT与CD155结合会抑制T细胞和NK细胞活性,并导致DC抗原呈递减少、抗炎细胞因子分泌减少,从而导致T细胞活化受损。研究发现,TIGIT抗体单药不足以抑制小鼠肿瘤的生长[55],但在肿瘤形成之前使用TIGIT单抗可以延缓肿瘤的形成与转移[56]。此外,研究表明TIGIT单抗与PD-1/PD-L1单抗联用能增强TIGIT单抗的抗肿瘤作用[55]。
目前,已有多个TIGIT抑制剂进入临床研究,但均未获批上市。其中,只有4个TIGIT抗体进入了Ⅲ期临床试验,包括tiragolumab,vibostolimab,ociperlimab和domvanalimab。Tiragolumab是 目 前研发进展最快的TIGIT抗体,然而,不久前的一项Ⅲ期临床试验结果显示tiragolumab联合阿替利珠单抗(atezolizumab)相较于单药组未能显著延长非小细胞肺癌患者的PFS。此外,TIGIT抗体vibostolimab,可通过阻断TIGIT与其配体CD112和CD155之间的相互作用,从而激活T淋巴细胞,发挥抗肿瘤作用。TIGIT抗体domvanalimab在治疗非小细胞肺癌的早期临床试验中联合PD-1抗体而疗效增强,正在开展Ⅲ期临床试验。Ociperlimab(BGB-A1217)是宫颈癌治疗临床研究中最重要的TIGIT单抗之一。Ociperlimab保留了Fc效应功能,可有效抑制肿瘤生长,且联合tislelizumab可更好地达到抑制肿瘤的效果。
VISTA与PD-L1和PD-L2具有一定的同源性,高度表达于髓源性抑制细胞以及免疫细胞。此外,VISTA也被发现高度表达于人类肺癌、肾癌和结直肠癌等多类肿瘤中。目前,VISTA已确认有2个具有免疫抑制功能的结合配体:V-set和含免疫球蛋白结构域蛋白3(V-set and immunoglobulin domain containing 3,VSIG3)和P选择素糖蛋白配体1(P-selectin glycoprotein ligand 1,PSGL-1)[57]。在生理pH下,VISTA与VSIG3相互作用;在酸性pH下,表达VISTA的细胞可与T细胞上的PSGL-1结合。这2种相互作用都会抑制T细胞功能[58]。大多数有效的VISTA治疗的模型都依赖于组合方法。在结肠癌小鼠模型中VISTA和PD-L1联合治疗,成功导致所有小鼠的肿瘤消退且长期存活,治愈率远大于任一单一疗法[59]。
虽然靶向VISTA的抗体在多种临床前肿瘤模型中具有显著的治疗效果,但目前尚无批准上市的抗体药物。VISTA单抗W-0180(K01401-020)尚处于Ⅰ期临床试验阶段,其在pH 6 ~ 7.4时与VISTA结合,可破坏肿瘤中PSGL-1和VISTA之间的相互作用。另一个VISTA单抗HMBD-002,以高亲和力和特异性结合人和鼠VISTA蛋白。在CT26小鼠模型中,HMBD-002治疗对肿瘤进展产生了显著的抑制作用,对肿瘤生长的抑制率大于60%,且未观察到毒性。此外,HMBD-002与PD-L1单抗的联用比任一单一疗法更有效,特别是在有大量髓源性抑制细胞浸润的肿瘤中。
过去10年来,ICIs快速发展并被获批用于多类恶性肿瘤的治疗。虽然CTLA-4和PD-1/PD-L1抑制剂展现出显著的疗效,但由于肿瘤微环境的复杂性和肿瘤的异质性,当前ICIs总体治疗的有效率较低,并且部分ICIs疗法存在不良反应。为了提高对免疫疗法的反应性,研发基于新型免疫检查点的ICIs以及针对多个免疫检查点的双特异性抗体用于癌症治疗是当前的一大研究热点。双特异性抗体能同时靶向2个不同的抗原,作用于2种协同或互补的信号通路,对表达2个靶点的肿瘤组织亲和力增加,能有效增强ICIs的抗肿瘤免疫作用和降低ICIs的耐药性。目前已研发了多种针对不同免疫检查点的双特异性抗体,如抗PD-1/TIM-3、抗PD-L1/TIGIT和抗PD-1/CTLA-4等,大量临床试验正在评估其安全性和疗效。
此外,靶向新型免疫检查点包括共抑制受体(LAG-3,TIM-3和CD47等)、共 刺 激 受体[糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体相关蛋白(glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor-related protein,GITR)和肿瘤坏死因子受体超家族成员4(tumor necrosis factor receptor superfamily member 4,TNFRSF4,又称OX40)等]以及其他潜在靶点[吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)和Toll样 受 体(Toll-like receptor,TLR)等]的药物具有巨大的应用前景。目前,大量ICIs正在开展临床前和临床研究,然而仅有很少的药物获批上市,新型ICIs的抗肿瘤作用仍有待临床试验确证。此外,新型ICIs的研发仍存在许多挑战:1)部分检查点蛋白结构尚未完全解析,如LAG-3和VISTA,这增加了研发靶向小分子抑制剂的难度;2)部分免疫检查点配体/受体识别尚不明确,如VISTA和B7-H3,配体/受体的准确识别将是充分了解免疫检查点疗效潜力的关键;3)部分免疫检查点作用机制尚不明晰,存在多种作用机制或双面性,如LAG-3和VISTA,明确免疫检查点在肿瘤微环境中的作用机制将为ICIs的开发提供研究基础。目前部分临床研究表明这些新型ICIs单独使用不足以发挥强效的抗肿瘤作用,免疫疗法的合理联用能最大程度实现抗肿瘤免疫的协同作用。
生物标志物能有效协助预测ICIs治疗的有效性。PD-L1和dMMR/MSI-H是目前批准用于临床指征PD-1/PD-L1抗体疗效的生物标志物,其他潜在的预测性生物标志物仍需要更多的临床研究证据支持。然而,单一生物标志物用以预测疗效仍存在显著的局限性,结合基因组、转录组、免疫特征分析和微生物组等多组学分析是更综合的预测性标志物。此外,近几年液体活检生物标志物的发现为精准指导免疫治疗提供了实时监测的可能性。当前,多种ICIs联用是肿瘤免疫治疗的一大研究热点,未来的研究需找到能有效预测ICIs疗效和毒性的生物标志物,并结合药效学参数来优化其方案和新的联合手段。