恶性黑色素瘤免疫治疗超进展研究现状

李路桥 综述 邹征云 审校

恶性黑色素瘤是由皮肤及其他器官中的黑色素细胞恶变产生的肿瘤,其恶性程度高,早期易转移,预后极差。近年来,靶向和免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors,ICIs)等药物蓬勃发展,黑色素瘤的治疗取得了突破性进展[1]。然而并非所有患者都能从中受益,部分黑色素瘤患者使用ICIs后短期内出现超进展[2]。且有研究表明,免疫治疗后超进展发生率远高于靶向治疗及化疗[3-6]。各瘤种超进展发生率在4%～29%不等,黑色素瘤患者超进展发生率约为9%,这可能与不同研究样本量不同、判定标准不同相关[2-3,7]。本文就恶性黑色素瘤免疫治疗中超进展的定义、潜在发生机制、临床及分子生物学特征、PET/CT在超进展中的应用和治疗等几个方面进行综述。

1 超进展定义及判定标准

关于免疫治疗超进展的定义至今无统一标准。2017年Champist等[2]首次以论著形式提出超进展的概念,即患者接受免疫治疗前后对比,肿瘤生长速率(Tumor growth rate,TGR)增加≥2倍的疾病进展现象。Saada-bouzid等[8]将肿瘤生长动力学(Tumor growth kinetic,TGK),即免疫治疗前后肿瘤生长斜率之比(TGKR)作为评价超进展指标,将TGKR≥2判定为超进展。Kato等[9]将超进展定义为ICIs治疗后<2个月的治疗失败时间(Time to treatment failure,TTF),与免疫治疗前相比肿瘤负荷增加>50%,肿瘤生长速度增加>2倍。同时兼顾了肿瘤负荷改变和肿瘤进展发生的时间,是目前认可度较高的说法。考虑到一些肿瘤进展是由多个新发转移病灶所驱动,Matos等[10]则将超进展定义为TTF<2个月;根据RECIST标准可测量病灶增加≥10 mm;目标肿瘤负荷增加≥40%或增加≥20%且伴多个新病灶的出现。还有研究者将ECOG评分、在已经受累的器官中出现≥2个新病灶或扩散到一个新的器官等纳入评价标准[11]。然而,在抗CTLA-4单一治疗时,未发现关于超进展的报道,这可能与此类药物主要用于黑色素瘤治疗有关。

2 超进展发生机制

2.1 微环境中调节性T细胞的扩增

调节性T细胞(Regulatory T cell,Treg)是CD4+T细胞的一个免疫抑制亚群,具有强大的免疫抑制作用。一项研究显示,接受PD-1单抗治疗后出现超进展的晚期胃癌患者,PD-1+Treg数量增加,而非超进展患者的PD-1+Treg数量减少,提示Treg细胞可能通过抑制免疫使肿瘤进展。与肿瘤细胞一样,PD-1/PD-L1和CTLA-4等免疫检查点也在Treg细胞表面表达,因此阻断PD-1/PD-L1可能会影响Treg细胞活性,最终导致肿瘤免疫逃逸和加速肿瘤生长[12]。所以在PD-1单抗治疗下,抑制Treg的增殖或可预防超进展,已有报道靶向Treg耗竭的nivolumab(抗PD-1单抗)和ipilimumab(抗CTLA-4单抗)联合使用可降低恶性黑色素瘤患者超进展的发生,提高患者生存率[13]。

2.2 T细胞耗竭

除了PD-1/PD-L1,T细胞上还有淋巴细胞活化基因3(Lymphocyte activation gene 3,LAG3)、T细胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immune-globulin domain and mucin domain 3,TIM3)等新型免疫检查点分子。有研究发现,当在两例非小细胞肺癌(NSCLC)患者和一个肺腺癌小鼠模型中使用ICIs后发生超进展时,在肿瘤浸润性CD8+T细胞上发现TIM3过表达。同样,在卵巢癌小鼠模型中,PD-1阻断后CTLA-4和LAG3上调[14]。随着上述免疫检查点替代性上调,CD8+T细胞在细胞因子产生、增殖和迁移方面表现出严重的功能障碍,从而促进局部免疫抑制并导致肿瘤免疫逃避,出现超进展。

2.3 局部异常炎症反应

在晚期恶性黑色素瘤患者中,免疫治疗可诱导辅助性T细胞1(T helper cells 1,Th1)和Th17介导的炎症反应,并使IFN-γ、IL-6和IL-17等细胞因子分泌增加[15]。IL-6和IL-17的主要作用是促进中性粒细胞介导的炎症。目前,有证据表明PD-1/PD-L1抑制可能潜在上调IL-6/IL-17中性粒细胞轴,产生异常炎症,导致癌症免疫逃逸和肿瘤生长加速。IFN-γ则可以通过JAK和STAT信号通路促进PD-L1表达,协助肿瘤细胞的免疫逃逸[16]。

2.4 抗体Fc段介导巨噬细胞浸润

一项回顾性研究纳入187例非小细胞肺癌患者,39例超进展,所有超进展患者均表现出M2样(CD163+CD33+PD-L1)巨噬细胞浸润[17]。PD-1/PD-L1单抗Fc片段与M2巨噬细胞表面的FcR结合,再由巨噬细胞将肿瘤细胞吞噬消化,从而介导抗体依赖性细胞吞噬(Antibody-dependent cellular phagocytosis,ADCP)效应,抑制免疫细胞活性[18]。因此,对PD-1/PD-L1抑制剂进行结构优化去除ADCP效应可能成为一种有效管理超进展的手段。

2.5 激活癌基因信号通路

研究发现,肿瘤伴发超进展在抗PD-1治疗后可激活多个原癌基因信号通路,如PI3K/Akt、IGF-1和TGF-β信号通路等[19]。2017年发表的一项关于T细胞淋巴瘤小鼠模型上的研究表明,阻断PD-1/PD-L1可直接导致疾病超进展。究其机制,T细胞中PD-1通过转录后增强PTEN依赖性信号通路和抑制PI3K/Akt和NF-κB信号来抑制致癌信号[20]。总之,免疫治疗阻断PD-1/PD-L1信号通路,能够激活其他信号通路,抑制T细胞活化和抗肿瘤免疫反应,最终导致超进展的发生。

3 黑色素瘤超进展临床相关因素和分子生物学特征

3.1 临床相关因素

3.1.1 年龄 大多数研究认为年龄是超进展相关因素。Champiat等[2]对218例参与PD-1/PDL-1抑制剂治疗恶性肿瘤患者分析发现,≥65岁的患者更容易发生超进展。一项关于黑色素瘤的临床试验表明年龄<75岁是病人总体生存的保护因素[21]。黑色素瘤小鼠模型也表明抗CTLA-4、抗PD-1和抗PD-L1抗体所有三种药物在治疗年轻的荷瘤宿主方面都非常有效[22]。然而,也有研究认为年龄与肿瘤超进展并不具有相关性[8,20]。

3.1.2 性别 研究发现,超进展更好发于女性。一项研究对182例不同瘤种患者进行分析,12例(7%)超进展,其中10例(83%)患者为女性,差异具有统计学意义(P=0.01)。这可能与女性肿瘤逃避免疫监测过程中免疫原性降低,对免疫治疗产生更大的抵抗力相关[7];此外,妇女对自身免疫性疾病的易感性增加了ICIs相关的不良事件。且相对于女性而言,男性更容易发生更具免疫原性的肿瘤,像暴露于紫外线的黑色素瘤和暴露于烟草烟雾的非小细胞肺癌,并具有较高的突变负荷[23]。该项研究推测女性是超进展的好发人群。

3.1.3 既往有放疗史 放射治疗对于肿瘤微环境的改变使得超进展风险更高。一项头颈部鳞癌患者的回顾性分析中[8],既往接受过放疗后局部复发的患者应用免疫治疗后发生超进展的比例更高。Yilmaz等[24]也报告了1例晚期黑色素瘤患者在姑息性全脑放疗后接受了纳武利尤单抗单抗治疗,疾病发生超进展。这可能与放疗改变了肿瘤微环境,引起肿瘤抗原的产生,从而促进照射野内肿瘤快速进展相关。

3.1.4 血清乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH) 在黑色素瘤患者中,LDH高往往提示对治疗的反应较差[25-26]。多项研究表明LDH水平升高与免疫治疗中超进展的发生显著相关[27-28]。一项纳入130例接受特瑞普利单抗单药或联合其他抗肿瘤药物治疗的转移性恶性黑色素瘤患者的回顾性研究显示应用特瑞普利单抗后发生肿瘤超进展的患者血清LDH水平较治疗前明显升高[(965±710)U/Lvs.(264±64)U/L,P=0.025][20]。

3.1.5 其他 一项回顾性研究发现在51例晚期不可切除的恶性黑色素瘤患者中,肛门直肠黑色素瘤患者通常比其他黑色素瘤亚型患者超进展过程更明显[9]。其中75%的肛门直肠黑色素瘤患者观察到超进展,但只有41%的肢端和22%的其他粘膜黑色素瘤出现超进展。也有研究表明,远处转移灶数目[3,29]、较高的中性粒细胞淋巴细胞比值[11,30-31]、体能评分等也与肿瘤免疫治疗超进展相关[4]。

3．2 分子生物学特征

3.2.1 鼠双微体蛋白基因2/4 (Murine double minute 2/4,MDM2/MDM4)扩增MDM2/4作为一种癌基因,其核心功能是抑制抑癌基因p53。当扩增时,MDM2/4促进p53的蛋白酶体降解,从而促进肿瘤发生。ICIs可以增加肿瘤部位IFN-γ的产生,IFN-γ可增加MDM2/4的表达,由此推测IFN-γ-MDM2/4-p53轴可能介导超进展的发生[9]。Kato等[9]对155例不同瘤种患者(其中包含51例黑色素瘤患者)进行分析显示MDM2/4(P=0.001)、EGFR(P=0.002)、和DNMT3A(P=0.03)改变与较差的临床结果相关(TTF<2个月)。Forschner等[32]对51例晚期黑色素瘤患者进行分析,虽然MDM2/4扩增、EGFR突变没有明确与超进展相关,但在MDM2/4扩增或EGFR突变或PD-L1评分<1%的情况下,有生存率更低的趋势。值得注意的是,MDM2抑制剂(APG-115)正在临床开发中。临床前研究表明,APG-115单药在调节免疫应答中发挥多种作用。在联合治疗中,APG-115通过阻断MDM2-p53相互作用,稳定p53蛋白,恢复p53对细胞周期和凋亡的转录调控功能,从而起到杀死癌细胞的目的。这可能会增强PD-1抗体在临床上的功效,且这种效果与肿瘤本身的p53状态无关[33]。

3.2.2 表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)突变 EGFR突变被认为可能是免疫治疗不良临床结果的独立预测因素(10例EGFR突变患者中有8例TTF<2个月,P<0.05)[9]。其机制可能是EGFR是一种跨膜酪氨酸激酶受体,通过多种细胞信号通路(PI3K/Akt通路、RAS/RAF/MAP通路和JAK/STAT通路等)在细胞增殖和分化中发挥作用;同时EGFR突变上调细胞表面抑制受体(如PD-1/PD-L1和CTLA-4)、细胞因子(如IL-6、IL-10和TGF),驱动免疫逃逸[34-35]。

3.2.3 循环肿瘤DNA(Circulating tumor DNA,ctDNA) ctDNA是外周血中来自肿瘤基因组的DNA片段,主要源于坏死凋亡的肿瘤细胞和循环肿瘤细胞等[36]。ctDNA对早期复发的预测能力较强,可以作为有效的预后评估指标,而且可预测黑色素瘤患者对治疗的反应。一项前瞻性队列研究招募了40例晚期黑色素瘤患者,所有患者都接受抗PD-1单药或与伊匹木单抗联合治疗,且在治疗前均接受了基线ctDNA检测[33]。结果表明,较高的ctDNA浓度与较差的总生存率显著相关。同时与影像学相比,ctDNA可能更敏感,治疗前后ctDNA变化可能更有助于尽早识别出超进展患者,从而及时更改治疗方案,减少药物相关不良反应。

4 PET/CT在超进展中的应用

鉴于超进展预后较差,且由ICIs触发,因此在免疫治疗开始前准确识别超进展高危患者是当务之急。PET/CT作为一种无创的和应用广泛的分子影像学检查方法,在ICIs治疗前肿瘤生物学特征的预判和临床分期、监测ICIs疗效、监测肿瘤复发等方面发挥重要作用。为进一步评估PET/CT在黑色素瘤超进展方面的价值,Nakamoto等[37]对76例在免疫治疗开始前和治疗3个月后接受PET/CT检查的恶性黑色素瘤患者进行分析表明,超进展患者PET/CT参数基线病变的代谢肿瘤体积(MTVbase,n=9,TGKR≥2)大于非超进展患者(n=67,TGKR<2)(P<0.05),且超进展患者中位总生存期较短(7个月vs.60个月以上,P<0.05)。在没有TGKR信息的情况下,病灶代谢肿瘤体积比率(MTVr)≥1.25、糖酵解总量比率(TLGr)≥1.15和总测量肿瘤负荷比率(TMTBr)≥1.27诊断超进展的敏感性均为100%。虽然PET/CT无法预测超进展,但是可以早期观察到原发肿瘤的代谢改变,相较于常规影像学能更敏感地检出远处转移,对临床医生早期识别超进展有提示意义。

5 超进展预后与治疗

研究者对超进展患者进行随访发现,超进展患者生存期更短,预后更差,后续治疗机会更少。一项研究分析了76例免疫单药或免疫联合治疗患者普通疾病进展与超进展预后的不同。76例患者中9例超进展,15例普通进展,超进展患者的中位OS明显短于普通进展患者(7个月vs.25个月,P<0.05)[37]。所以当未发生超进展时应对超进展高危因素的患者进行严密监测,包括通过二代测序技术对肿瘤免疫微环境进行检测以及通过液体活检技术检测ctDNA水平,以便及时调整治疗方案,预防超进展的发生。对于已发生超进展的患者应立即中断免疫治疗,同时对患者病情快速进行重新评估排除假性进展可能。超进展治疗的特异性药物暂未报道,有研究显示PD-1/PD-L1单抗与CTLA-4单抗联合使用可降低超进展发生率[36]。也有研究把目光放在靶向超进展相关异常基因药物与ICIs联用上[33]。最后,在超进展发生后,临床医生应快速转向另一种潜在的有效治疗,有研究报道非小细胞肺癌患者发生超进展后,挽救性化疗具有更高的缓解率[38]。超进展后肿瘤细胞快速增殖,DNA倍增加快,所以可以考虑使用针对细胞周期的化疗药物。但目前还没有关于超进展后化疗缓解率的具体数据,化疗是否能抵消超进展对患者生存率造成的影响以及在黑色素瘤患者中挽救性化疗是否有效尚不可知。

6 小结与展望

随着免疫治疗在黑色素瘤中的广泛应用,免疫治疗超进展也越来越被临床医生关注。虽然黑色素瘤超进展发病率不高,但进展迅速,生存期短,预后极差。因此,筛选出不会受益于免疫治疗和有可能发生超进展的患者,及时调整治疗方案至关重要。目前关于超进展的研究大多数为小样本回顾性研究,不能很好地反映真实事件,未来还需在前瞻性大样本研究中继续探索。