免疫检查点抑制剂在胶质母细胞瘤中应用的研究进展

李忠敏，刘晓东，苗 旺，李晋虎，范益民

胶质母细胞瘤(gliobliastoma，GBM)是成人最常见的、最具有侵袭性的原发性脑肿瘤，占胶质瘤的50%以上。在GBM标准治疗方案即手术切除和Stupp方案的治疗下，中位总生存率仅为14.6个月[1]。当前，免疫治疗已在许多实体瘤的治疗上取得了一定进展，特别是免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitor，ICIs)在治疗黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈癌和乳腺等实体瘤方面取得了良好的效果[2]。免疫检查点分子如细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(cytolytic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA-4)和程序性死亡受体-1(programed death 1，PD-1)的阻断剂已逐步应用于临床病人并使其受益。但这种方法在GBM临床使用时却没有取得预期的效果。本研究综述ICIs在GBM中应用的障碍和临床试验的发展现状，以期为寻找更合适的治疗策略提供依据。

1 血脑屏障

血脑屏障具有保护大脑不受病原体侵袭、控制免疫调节和与循环系统相互渗透的功能。这道天然屏障在保护大脑的同时，也会阻碍治疗药物和免疫效应细胞进入颅内。ICIs的疗效取决于药物对免疫检查点的阻断和后续免疫效应细胞对肿瘤及其靶点的浸润，血脑屏障的存在会大大影响ICIs作用的发挥[3]。为解决这一问题，目前已有几种可行的设计方案：设计一种更易于通过血脑屏障的药物，通过使ICIs分子更亲脂、降低极性或降低形成氢键的能力可实现。一般情况下，小于400 Da的非极性亲脂化合物即可动通过血脑屏障，通过与血脑屏障上相关跨膜受体的单克隆抗体相结合，进而激活转运通道进入大脑，目前发现使用具有靶向转铁蛋白的脂质体可以携带药物穿过血脑屏障浸润肿瘤[4]。利用靶向肽穿过血脑屏障到达肿瘤并激活治疗性分子，且不会损伤正常脑组织[5]。Pep-1L是一种只表达在GBM细胞表面的针对白细胞介素-13(IL-13)受体的多肽，使用Actinium-225偶联Pep-1L的小鼠较对照组生存期可明显提高，通过与纳米颗粒结合后可直接浸润小鼠GBM细胞，同时具有良好的耐受性[6-7]。在GBM立体定向放疗时，电离辐射可增加血脑屏障的通透性，允许药物进入大脑，手术时治疗性瘤内给药也可以绕过血脑屏障直接输送药物至肿瘤部位，此外，对流增强输送(convection enhanced delivery，CED)是一种很早就被提出并用于瘤内给药的方式，通过导管将药物输送至瘤内，相比其他治疗方式，绕过血脑屏障直接给药，可以避免很多副作用[8]。

2 异质性

GBM被认为是一种异质性肿瘤，其异质性导致了免疫治疗耐药性[9]。现阶段对GBM异质性的研究仍不成熟。目前，将GBM的异质性分为神经元型、前神经元型、经典型和间质型4种，不同分型的病人对免疫治疗的反应不一样，其中经典型GBM的治疗效果最佳[10]。一项研究表明，55%的GBM病人在复发时亚型发生改变，同一GBM肿瘤标本可同时存在多种亚型[11]。GBM的异质性使其对包括免疫治疗在内的治疗模式产生更容易耐药性，这是ICIs一个较大的难点，目前尚无突破性的研究进展[12]。

3 低肿瘤突变负荷

肿瘤突变负荷(TMB)是GBM相较其他肿瘤更突出的一个特点。在肿瘤发展过程中，随着体细胞的突变会导致新抗原的产生或新的肿瘤特异性突变抗原被免疫系统识别，二者都可引发CD8+T细胞介导的抗肿瘤反应[13]。GBM中碱基对发生突变的概率较其他肿瘤低，说明GBM中可用于触发免疫反应的新抗原很少[10]。Goodman等[14]研究发现，高TMB是非中枢神经系统肿瘤的独立预测因素。此外，研究发现错配修复(mismatch repair，MMR)蛋白缺失或部分表达的GBM病人，其复发可能性更高，MMR缺失具有增加TMB的效果[15]。尽管ICIs作为单一疗法治疗非选择性复发性GBM病人并没有显示出明显的临床效果，但选择肿瘤中有MMR缺陷的病人可能是ICIs治疗的一个突破口。

4 免疫抑制

GBM独特的局部和系统免疫抑制机制影响了ICIs在GBM中的应用。了解免疫抑制的机制对于设计免疫治疗方法攻克这一疾病至关重要。

4.1 局部免疫抑制 GBM的局部免疫抑制是由肿瘤内在因素、肿瘤微环境中的免疫细胞以及GBM细胞与免疫细胞之间的相互作用共同引起的。

4.1.1 肿瘤内在因素 GBM细胞可以过表达PD-L1，PD-L1的上调与GBM中MAPK通路的激活有关，PD-L1在GBM中表达高于低级别胶质瘤，提示胶质瘤分级可能与肿瘤产生的免疫抑制程度有关[16]。在其他实体癌中，针对过表达PD-L1的肿瘤使用抗PD -1/PD-L1免疫治疗效果更好，并对其预后有改善作用[17]。但PD-L1的过表达与GBM中PD-1/PD-L1阻断的相关性尚需进一步试验验证。此外，抗原递呈缺陷会导致GBM细胞免疫逃逸。人类白细胞抗原Ⅰ(HLA Ⅰ)类肽复合物向活化的T细胞递呈肿瘤抗原是免疫系统识别和破坏癌细胞必需的环节，但HLA Ⅰ类的杂合性缺失在成人GBM中很常见，且与总生存率缩短相关[18]。

4.1.2 肿瘤微环境 GBM肿瘤微环境最显著的特征是肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocytes，TILs)和自然杀伤细胞(natural killer cell，NK Cell)的缺失，以及骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)和巨噬细胞的增多[18]。肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAMs)是浸润胶质瘤的主要炎性细胞，肿瘤来源的巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)可以诱导小胶质细胞/巨噬细胞向抗炎表型(M2)转移，有助于免疫抑制环境的形成[19]。除了TAMs外，GBM中调节性T细胞(regulatory T cells，Tregs)通常起着维持自身耐受和避免免疫反应过度损伤机体的作用，也参与肿瘤细胞逃避机体免疫监视和慢性感染过程[12]。此外，小胶质细胞作为颅内最主要的APC，在GBM中表达MHC分子的能力被抑制[19]。

4.1.3 GBM细胞和免疫细胞之间的相互作用 GBM细胞和免疫细胞之间直接和间接相互作用进一步导致局部免疫抑制，如T淋巴细胞上表达的凋亡相关因子Fas和GBM细胞上表达的对应配体FasL相互作用诱导T细胞凋亡、GBM细胞和NK细胞通过非典型HLA分子直接相互作用抑制NK细胞活性等[20]。此外，多种免疫抑制因子的释放通过间接相互作用导致GBM的局部免疫抑制，已知的免疫抑制因子如TGF-cads、IL-10和前列腺素由GBM细胞分泌[16,21-22]。值得注意的是，GBM细胞不是这种免疫抑制可溶性因子的唯一生产者。异质GBM抗原被TAMs、树突状细胞(dendritic cell，DC)和小胶质细胞摄取时，这些细胞也会向微环境释放类似的免疫抑制细胞因子[23]。目前，尚不清楚上述哪种免疫抑制机制是GBM细胞逃避中枢神经系统免疫监视的主要机制。现阶段已有一些针对使用自体DCs、骨髓激活佐剂和TAM抗炎反应抑制剂[即集落刺激因子受体1(CSF-1R)]的疫苗试验，但这些试验无不需要克服GBM严重的免疫抑制[24]。

4.2 全身免疫抑制 GBM会引起明显的全身免疫抑制。与正常人相比，GBM病人外周血化验中单核细胞群发生改变，导致T细胞增殖的抑制和DC的不完全成熟[25]。且经过标准治疗后，GBM病人CD4+T细胞出现明显减少，其数目快速而持续的下降与GBM较差的生存率有关[20]。

5 安全性和耐受性

ICIs的安全性和耐受性是一个不可忽视的问题。在cheakmate143试验中，已发现ICIs单独治疗和联合治疗时会对病人产生一定的毒性作用，主要表现为瘙痒、皮疹、胃肠道疾病、内分泌疾病、肝脏事件、疲劳和注射部位反应等[10]。现有试验数据表明，ICIs治疗效果越好，所带来的毒性可能越大[26]。糖皮质激素可有效逆转这些免疫副作用，同时也可缓解肿瘤相关脑水肿[27]。糖皮质激素对ICIs治疗GBM病人的影响目前尚未得到充分研究。已有证据表明，糖皮质激素不会降低免疫治疗的效果，但在治疗前给药可能会与免疫抑制有关，同时其对生存期的影响仍存在争论[28]。因此，临床上对使用免疫治疗的病人应慎重考虑类固醇的使用。

6 研究现状

尽管ICIs在许多实体瘤的治疗中具有良好的效果，但在GBM中的表现却不乐观。在最早的cheakmate143试验中，对ICIs单一和联合治疗GBM效果进行了比较，Ⅰ期试验发现，单独使用抗PD-1抑制剂Nivolumab比联合使用抗CTLA-4抑制剂Ipilimumab治疗病人耐受性更好。在Ⅲ期试验中使用Nivolumab联合贝伐珠单抗治疗复发性GBM，但试验未能达到临床终点，因为接受Nivolumab治疗的病人生存期并没有比接受贝伐珠单抗的病人长[27，29]。这一试验失败的原因可能在于血脑屏障对药物或药物所结合的外周T细胞的阻隔、T细胞不能穿越肿瘤微环境或保持活性以及单一阻断免疫检查点并不能有效提高CTL的活性[30]。在抗PD-1抑制剂Pembrolizumab治疗复发性中枢神经系统肿瘤(包括GBM)的回顾性评价中，接受Pembrolizumab治疗的病人生存率也并未改善，推测复发性GBM巨噬细胞的大量存在可能会干扰ICIs的疗效[31]。该试验说明在GBM的免疫治疗中必须选择合适的浸润时机和方法。

GlitIpNi试验(NCT03233152)在手术切除肿瘤时直接将ICIs注入瘤腔治疗GBM，并比较了Ipilimumab单药治疗和Ipilimumab联合Nivolumab治疗的疗效差异，结果显示两组病人的耐受性良好，但其中位无进展生存期比采用放化疗治疗的GBM病人明显较短[32]。该试验结果并不理想，这可能是ICIs从瘤腔到达周围浸润肿瘤组织受到免疫浸润的阻碍所致。

在一项联合ICIs治疗小鼠的研究中，抗CTLA-4和抗PD-1单药治疗小鼠存活率分别为40%和60%，而二者联合治疗时90%小鼠可存活90 d，其存活率可达78%[33]。该研究还测试了抗IDO药物1- MT联合ICIs治疗的效果。吲哚胺2，3双加氧酶1(indoleamine 2，3 dioxygenase 1，IDO1)是另一种免疫检查点，在正常大脑中不表达，其在GBM肿瘤的免疫逃避中发挥作用[18]。单独给予时，20%接受1-MT治疗的小鼠长期存活，但联合ICIs疗法时100%的小鼠长期存活。在更成熟的肿瘤中，无论是否添加1-MT，联合ICIs都能使小鼠的长期存活率达到78%[33]。这表明在GBM中针对多个免疫检查点使用ICIs联合治疗可行。

目前，使用ICIs治疗GBM的临床试验大多涉及联合治疗，即ICIs与其他免疫治疗方法相结合，如放射治疗、溶瘤病毒、嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor，CAR)T细胞治疗、疫苗、针对TAMs等。放疗被认为在诱发肿瘤坏死和抗原释放的同时，可能增加GBM的突变负担，产生更多可被免疫系统识别的新抗原[34]。NCT02313272是一项评估立体定向放射治疗联合ICIs和贝伐珠单抗治疗复发性GBM的Ⅰ期试验。GBM微环境中有大量的TAMs，使用针对TAMs的组合免疫疗法有巨大的潜力[15]。在一项Ⅰ期试验中，评估了抗CSF-1R单克隆抗体联合抗PD-1对GBM等肿瘤的治疗效果[35]。CSF-1R是髓系细胞上表达的受体，可将TAMs招募到肿瘤微环境中[34]。

新辅助和辅助抗PD-1单药治疗与手术切除相结合是一种新的治疗GBM的免疫治疗策略。新辅助治疗就是在肿瘤术前通过化疗、放疗、介入治疗等方法达到使肿瘤缩小、降低肿瘤分期、提高肿瘤根治率的效果[19]。Cloughesy等[36]的研究发现，在复发性GBM中接受新辅助和辅助PD-1治疗的病人总生存率高于仅接受辅助抗PD-1治疗的病人，提示其为一种可行的治疗方法。

7 小 结

免疫检查点抑制剂的出现给GBM的治疗带来了新希望，但其现阶段的研究仍不容乐观。目前主要难点在于其“冷肿瘤”的特性，比其他肿瘤具有更强的异质性、低肿瘤突变负荷和免疫抑制微环境。目前，仍在积极寻找与GBM有关的新的免疫检查点分子，如CD47、IDO、TIM-3、LAG-3等。新的免疫检查分子及其抑制剂的加入，提供了不同机制的抑制途径，同时在多免疫检查点抑制剂联合应用提供了更多的可能。通过针对不同GBM类型和特定的靶点，有望获得较好的免疫治疗效果。但其中最重要的仍是加深对GBM免疫抑制的认识。免疫治疗终点、个性化治疗的生物标志物、可靠的治疗评价标准也是未来免疫治疗需要克服的难点。

综上所述，免疫检查点抑制剂治疗GBM具有多重挑战和潜力，需要进行更深入的研究和临床试验。