抗P D-1通路在肿瘤治疗中的研究进展

赵玲娣综述 高全立 审校

郑州大学附属肿瘤医院河南省肿瘤医院，郑州 450008

1 P D-1及其配体的功能

生物免疫治疗已成为肿瘤治疗的第四大治疗模式。作为负性免疫调节因子的PD-1，在肿瘤细胞免疫逃逸过程中发挥着重要作用，其分子功能、表达水平与肿瘤的治疗和患者的预后密切相关（图1）。目前，临床主要应用针对PD-1及其配体的单克隆抗体类药物治疗恶性肿瘤，通过它们可增强T细胞活性的作用来达到治疗肿瘤的目的。

1.1 PD-1的表达和功能

PD-1表达于活化T细胞、耗竭T细胞、活化B细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、树突状细胞（dendritic cells，DC）及活化的单核细胞中[2-3]。PD-1有两个主要的配体，PD-L1（B7-H1）和PD-L2（B7-DC）[4-5]。PD-1在胞质内具有免疫受体酪氨酸抑制基序和转换基序，磷酸化酶与这些基序结合后可引起PD-1介导的免疫抑制[2]。PD-1通过其配体PD-L1或PD-L2来抑制T细胞受体（T cell receptor，TCR）信号，下调免疫刺激性细胞因子的分泌和生存蛋白的表达，以及上调免疫抑制细胞因子白细胞介素10的分泌。多种肿瘤细胞都表达PD-L1[6]，抗PD-L1的抗体通过阻断肿瘤细胞中PD-L1与T细胞PD-1的结合，阻断其对T细胞的抑制，从而发挥治疗作用。

1.2 PD-L 1的表达和功能

尽管几乎所有人类组织中均存在PD-L1 mRNA的低表达[6]，但PD-L1蛋白的固有表达仅局限于器官内特定类型的巨噬细胞中[7]。在炎性介质尤其是干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）的刺激下，多种细胞可表达PD-L1，IFN-γ诱导的PD-L1表达在肿瘤微环境中具有重要作用[7-8]。研究表明PDL1的转录受信号转导和转录活化子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）及c-Jun的控制[9]。有关黑色素瘤标本中PD-L1表达检测的研究表明，作为其对肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TIL）“适应性免疫耐受”机制，肿瘤细胞通过表达PD-L1以逃脱TIL对其的杀伤作用。除了PD-1外，PD-L1还可与B7-1（CD80）相互作用并降低T细胞活化因子和细胞因子的表达[10]，因此，抗PD-L1的抗体可以阻断PD1和CD80的作用。

1.3 PD-L 2的表达和功能

PD-L2在人单核细胞、髓样DC及部分非造血组织甚至肺中存在低表达[11-12]。髓样DC上PD-L2的表达可被白细胞介素4、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、IFN-γ及TLR激动剂诱导，活化T细胞也可表达PD-L2[13-14]。肿瘤微环境中的细胞因子环境通常有利于Th2细胞的发育与分化，这一微环境影响PD-L的表达[14]。PD-L2除通过与PD-1结合阻断TCR信号通路外，还可逆转进入抗原递呈细胞（antigen presenting cell，APC）的信号，减少促炎介质的产生。尽管目前认为PD-L1是介导PD-1相关免疫调节的主要配体，但PD-1与PDL2的亲和力是PD-1与PD-L1亲和力的2～6倍[15]，PD-L1和PD-L2具有竞争性结合PD-1的作用。

部分实体瘤及淋巴系统肿瘤组织存在PD-L2表达，肿瘤组织中存在表达PD-L2的细胞是食管癌患者的不良预后因素，肿瘤相关的成纤维细胞也表达PD-L2。这些细胞的出现会影响抗PD-1抗体治疗的临床疗效[16]。

2 抗P D-1治疗在肿瘤治疗中的研究

2.1 临床前研究

抗 PD-1（BMS-936558/nivolumab）和抗 PD-L1（BMS936559）是人源化IgG4型单克隆抗体。在抗原肽致敏的T细胞和APC的共培养体系中，Nivolumab可使T细胞增殖加快、1型和2型细胞因子产量增多、扩增的细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）的识别能力提高、CTL杀伤肿瘤细胞的能力增强[17]。与单一制剂相比，抗PD-1单抗和分泌GM-CSF的肿瘤细胞疫苗治疗黑色素瘤或结肠癌荷瘤小鼠，可延长其生存期，这种生存期的延长与抗原特异性T细胞反应的产生、炎性介质生成的增多及肿瘤微环境中CTL功能的持续存在相关[18]。联合阻断PD-1和淋巴细胞活化基因-3具有协同作用，应用这两种制剂治疗可使70%～80%荷瘤小鼠的肿瘤获得根治。

目前还有其他抗PD-1制剂，例如，人源化抗PD-1的IgG4型单克隆抗体lambrolizumab（MK-3475）和抗PD-L1的单克隆抗体MPDL3280A。

2.2 临床研究

22..2.1 nivolumab umab nivolumab是第一个人源化抗PD-1的单克隆抗体。2012年，《新英格兰医学杂志》上的一项Ⅰ期临床试验研究公布了该药的结果[19]。该项研究共入组296例其他方案治疗失败的患者，其中236例患者可评估疗效，客观有效率（objective response rate，ORR）为18%～28%，其中黑色素瘤患者的ORR为28%，肾癌患者的ORR为27%，这两种患者中分别有6%和27%的患者疾病稳定。全组中有20例患者的疾病缓解时间超过1年。

nivolumab的另一个特点是对肺癌具有临床活性。在上述临床试验中，经化疗和分子靶向治疗失败的肺癌患者的ORR达18%，其中7%的患者的疾病稳定状态达到或超过24周。55%的患者此前已接受了至少三线治疗。需要注意的是，nivolumab似乎对鳞癌更有效，鳞癌患者的ORR为33%，而非鳞癌患者的ORR仅为12%。

在应用nivolumab治疗的296例患者中，最常见的不良反应有疲乏、皮疹、腹泻、瘙痒、恶心、食欲缺乏、血红蛋白含量下降及发热。3～4级治疗相关性不良事件的发生率在各剂量组中均相似。免疫相关不良反应除了肺炎之外，还包括白癜风、结肠炎、肝炎、垂体炎和甲状腺炎。尽管已采取了早期识别、积极治疗肺炎等治疗不良反应的措施，但仍有3例患者死于肺炎。

最近，nivolumab的研发公司宣布：在一项黑色素瘤的Ⅲ期临床试验中，因其明显延长患者的总生存期而被提前终止试验（NCT02142218）。2014年7月初，日本批准nivolumab上市销售。

2.2..22 lambrolizumab umab lambrolizumab是一种人源化的抗PD-1的IgG4型单克隆抗体，2013年《新英格兰医学杂志》发表了该药的Ⅰ期临床研究结果[20]。研究表明135例晚期黑色素瘤患者的ORR为44%，而77%的患者出现了肿瘤负荷下降；在中位随访11个月时，患者尚未达到中位缓解期，有81%的缓解患者在文章发表时仍处于缓解状态。目前，lambrolizumab已在肺癌、肾癌、骨髓瘤、抗Her-2治疗失败的Her-2阳性乳腺癌及血液系统肿瘤中进行临床研究，正在开展的8项Ⅲ期临床试验已募集到3000例患者。2014年5月6日，美国食品与药品监督管理局通过优先审批程序批准lambrolizumab用于治疗转移性或无法手术的、且之前采用ipilimumab治疗后仍有进展的黑色素瘤患者。

在该项试验中，有79%的患者出现与lambrolizumab相关的不良反应，包括疲乏无力（30%）、肌痛（12%）、头痛（10%）、咳嗽（8%）、发热（7%）、肺炎（4%）、食欲缺乏（4%），21%的患者出现皮疹和瘙痒（其中1%的患者为3～4度瘙痒，2%的患者为3～4度皮疹），9%的患者出现lambrolizumab相关性白癜风。这些不良反应通常是与免疫相关的炎症反应或自身免疫性疾病。治疗相关性肺炎的发生率为4%，均为1～2度。2例患者出现3度肾衰竭，均为免疫介导的肾衰竭，停用该药和应用糖皮质激素治疗后即好转。尽管腹泻发生率高达20%，但仅有1例患者表现为3度腹泻，经对症治疗后腹泻即停止。有8%的患者出现甲状腺功能低下，接受甲状腺素替代治疗有效。其中1例患者出现3度甲状腺功能低下及2度肾上腺功能不全，接受常规治疗有效。

2.2..33 BMS-BMS-93655936559 BMS-936559是一种抗PDL1的单克隆抗体。一项使用该药的Ⅰ期临床研究[21]入组207例晚期实体瘤，其中非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者75例，黑色素瘤患者55例，结直肠癌患者18例，卵巢癌患者17例，肾细胞癌患者17例，胰腺癌患者14例，胃癌患者7例及乳腺癌患者4例，共160例患者的疗效可评价。NSCLC患者中，3 mg/kg组和10 mg/kg组患者的有效率分别为8%和16%。黑色素瘤患者中，1 mg/kg组、3 mg/kg组和10 mg/kg组患者的有效率分别为6%、29%和19%，其中有3例患者获得完全缓解，27%的患者缓解期超过半年。卵巢癌患者中，1例患者获得部分缓解，3例患者的疾病稳定状态持续半年。肾癌患者中，2例患者获得部分缓解（缓解期分别为4个月和17个月），7例患者的疾病稳定状态持续超过半年。

在207例患者中，23例（11%）患者因药物不良反应停药，其中研究者认为与治疗相关的有12例。所有不良反应的发生率为91%，最常见的不良反应有疲乏、输液反应、腹泻、肌肉疼痛、皮疹、恶心、瘙痒及头痛。3～4度不良反应的发生率为9%。需要注意的是，潜在的免疫相关不良反应发生率为39%，包括皮疹、甲状腺功能低下和肝炎。这些不良反应通常为1～2度，进行停药干预可以控制。

2.2..44 MPDL MPDL32803280A A 肿瘤细胞可通过表达PD-L1蛋白来欺骗机体免疫系统中的T细胞，使之保持失活（inactive）状态。MPDL3280A是另一种抗PD-L1的单克隆抗体，以肿瘤细胞上的PD-L1蛋白为靶标，使T细胞恢复对肿瘤细胞的识别，并更有效地攻击癌细胞。2014年，美国临床肿瘤学会年会上公布了MPDL3280A的Ⅰ期临床研究数据[22]。该项单臂、多中心、开放性研究共纳入68例既往治疗失败的转移性尿路上皮癌患者，其中30例为PD-L1阳性。结果表明，经MPDL3280A治疗后，随访6周有43%（13/30例）的患者的肿瘤体积显著缩小，随访12周时患者的ORR为52%（13/25例）。研究中，不良反应的发生率与既往报道一致，患者耐受性良好。尽管MPDL3280A相关的临床试验仍处于早期阶段，但其已被认为是最有前途的新一代免疫治疗药物之一。

2.2..55 nivolumab umab联合利匹单抗 Wolchok等[23]应用nivolumab联合利匹单抗治疗86例转移性黑色素瘤患者。其中53例患者同期接受nivolumab和利匹单抗治疗，其ORR为40%，临床获益率达65%；另外33例患者序贯接受nivolumab和利匹单抗治疗，其ORR为20%，临床获益率达43%。nivolumab 1 mg/kg组和利匹单抗3 mg/kg组患者的疗效最好，ORR达53%，完全缓解率达18%；所有达ORR的患者肿瘤缩小程度均在80%以上，而治疗相关不良反应与既往报道的单药不良反应相似，未出现新的不良反应。这是黑色素瘤治疗史上的一个巨大进步，为转移性黑色素瘤患者带来治愈的希望。

3 预测抗P D-1治疗疗效的标志物

抗PD-1单抗nivolumab的Ⅰ期临床研究结果令人振奋，Topalian等[19]分析影响nivolumab临床疗效的标志物时发现，治疗前肿瘤组织中PD-L1的表达情况与该药的临床疗效相关。对42份治疗前肿瘤标本进行的免疫组化分析结果提示：25例PD-L1阳性肿瘤患者中，9例获得临床缓解；而17例PD-L1阴性患者中则无人获得缓解。尽管肿瘤DNA中反映突变的标志物通常相对固定，但肿瘤表达PD-L1是一个动态过程，其表达根据肿瘤微环境的改变而改变[24]。因此，虽然在部分患者中PD-L1表达具有预测作用，但仍需进行前瞻性临床研究对其进一步探讨。

TIL上PD-1的表达通常反映T细胞的功能失常或耗竭，已有报道其与肾细胞癌、肝细胞癌及晚期黑色素瘤患者的预后差相关[25]。另外，在多种肿瘤（包括NSCLC、肝细胞癌、黑色素瘤）中，PDL1的表达也提示预后不良。与该报道相同的是，最近有两篇报道支持肿瘤组织中PD-L1的表达与患者从免疫治疗（尤其是针对PD-1的免疫靶向治疗）获益及预后的改善相关[19,26]。

PD-L1在肿瘤细胞中的定位也与预后相关[26]。目前尚无关于胞质内PD-L1表达与患者对免疫治疗反应的报道，可能原因是靶向PD-L1的治疗仅可阻断细胞表面的PD-1分子。目前的研究不仅能检测细胞表面PD-L1并预测其与患者预后及与免疫治疗疗效之间的关系，同时也能检测胞质PD-L1的表达并预测其与免疫治疗疗效及与预后之间的关系[19，24]。由于PD-1的下游信号仅在其与PD-L1结合后才被启动，因此，研究者普遍认为，胞膜PD-L1是其功能的主要执行者，肿瘤患者中肿瘤细胞上PD-L1及TIL胞膜上PD-1的表达与患者预后之间的相关性为靶向PD-1信号途径治疗提供了强有力的证据。

除肿瘤细胞中PD-L1的表达情况影响靶向PD-1治疗的疗效外，2014年美国临床肿瘤学会年会上，Dong等[27]还报道了致凋亡蛋白Bim表达与免疫治疗的作用，其用流式细胞技术分析了26例转移性黑色素瘤患者、11例转移性前列腺癌患者及健康人的外周血CD8+T细胞，并采用酶联免疫吸附测定法检测患者血中可溶性PD-L1。研究结果表明，PD-1阳性及CD11a高表达的CD8+T细胞是一组独立的效应细胞群，可用于肿瘤患者的靶向治疗；CD8+T细胞高表达Bim可作为抗PD-1治疗的标志物，可能有助于挑选从靶向PD-1信号途径治疗获益的患者。另有研究报道[28]，基线肿瘤负荷是预测lambrolizumab治疗转移性黑色素瘤疗效的强有力的指标。

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