PD⁃1／PD⁃L1通路相关药物在恶性黑色素瘤治疗中的研究进展

路宜玮，肖辛瑶，梁俏美，姚然然，刘 伟

（1河北医科大学基础医学院，河北石家庄050051；2北京大学医学部研究生学院，北京100083；3河北医科大学基础医学院免疫学教研室，河北省重大疾病的免疫机制及干预重点实验室，河北石家庄050017）

1 介绍

1．1 关于 PD⁃1／PD⁃L1 通路 程序性死亡受体 1／程序性死亡配体 1（programmed death⁃1／programmed death⁃ligand 1， PD⁃1／PD⁃L1）在 1992 年通过消减法在消亡的T细胞杂交瘤中发现。PD⁃1是一种广泛存在于活化的T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞表面的受体，在与 PD⁃L1，又称 B7同源分子（B7 homo⁃logne1，B7H1）结合后，通过抑制T细胞受体（T cell receptor，TCR）信号通路，从而抑制外周T细胞活性并减少多种细胞因子分泌［1］。肿瘤细胞利用这一免疫检查点途径作为它逃脱机体免疫检查和抑制机体免疫应答的重要方式［2］。 研究［1］表明，肿瘤细胞可表达某些膜分子及分泌可溶性细胞因子，并为肿瘤细胞创造可逃脱自体免疫的微环境。PD⁃1作为一种跨膜蛋白其结构包括胞外免疫球蛋白可变区（IgV）样结构域、疏水跨膜区和胞内区。其胞内区存在的免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine⁃based inhibitory motif，ITIM）和免疫受体酪氨酸转换基序（immunoreceptor tyrosine⁃based switch motif， ITSM）为两个磷酸化位点［1］，在 PD⁃1 与 PD⁃L1 结合后，PD⁃1中的ITSM结构域发生磷酸化并募集蛋白酪氨酸磷酸酶 SHP⁃2［3］，使下游的脾酪酸激酶（spleen tyrosine kinase， SyK）和磷脂酰肌醇 3⁃激酶（phosphoinositide 3⁃kinase，PI3K）发生去极化，可抑制葡萄糖消耗、细胞因子产生和T细胞生存［4］，从而抑制抗原信号。而胞外区的IgV样结构域为PD⁃1与其配体相结合的重要部位。PD⁃1的配体共有两种，分别为PD⁃L1和PD⁃L2，均能在干扰素（interferon⁃γ， IFN⁃γ）、肿瘤坏死因子⁃α（tumor necrosis factor⁃α， TNF⁃α）、白细胞介素2（interleukin⁃2， IL⁃2）等参与构成肿瘤微环境的细胞因子的调节下降低T细胞的活性［5］，导致其细胞周期滞留在 G0／G1期［3］。 目前，可通过 RNA干扰（RNAi）、抗体抑制剂或可使黑色素瘤⁃PD⁃1 信号通路突变的模体［6］等抑制 PD⁃1／PD⁃L1 信号通路从而阻遏黑色素瘤细胞的增殖［7］。

1．2 黑色素瘤 恶性黑色素瘤（malignant melanoma，MM）是一种高死亡率且高侵略性的皮肤癌［8］，死亡率约占皮肤癌死亡率的75%，由位于表皮基底部的黑色素细胞癌变而来。近30年来，黑色素瘤（mela⁃noma）的发生率正逐年迅速上升，全世界范围增加了3%～7%。早期黑色素瘤患者可直接用手术切除且五年生存率较高，晚期黑色素瘤患者手术切除效果较差，五年生存率为24%～29%，根据黑色素瘤病理分期，其中IIIC和 IV期患者五年生存率仅为10%～19%［9］。黑色素瘤在皮肤肿瘤中，恶性程度高，进展迅速，预后较差，属于难治性肿瘤之一。其致病原因可分为多种，如色素痣恶变、紫外线辐射（UVA和UVB）导致黑色素细胞基因突变、遗传性9号染色体短臂的p16或CDKN2A基因突变等。根据表皮进入到皮肤的侵袭程度用垂直厚度分级，即Breslow法进行黑色素瘤分期，可根据观测到的从颗粒层到黑色素瘤最深处的厚度，将黑色素瘤分为五级，并用来评估预后［10］。黑色素瘤的主要决定因素是遗传因素，几个易感基因已被确定，如可编码肿瘤抑制蛋白P16ink4a（细胞周期素依赖性激酶 4抑制蛋白）的CDKN2A基因。其中，P16ink4a可保持Rb蛋白去磷酸化状态，使细胞停滞于G0／G1期，调控正常细胞周期，但在黑色素瘤患者中可见其表达失常。另外，在受到阳光间歇照射的皮肤处产生的黑色素瘤，存在因NRAS基因或其下游分子BRAF基因（V600E）的激活型突变而导致的细胞增殖。NRAS基因通过激活RAS⁃MAPK和PI3K⁃AKT信号途径促进癌细胞周期进行，抑制癌细胞凋亡；BRAF基因（V600E）可导致CDK通路异常如CDKN2A缺失，CyclinD1和CDK4扩增，均可克服细胞生长阻滞作用，促进癌细胞增殖［8］。

1．3 PD⁃1／PD⁃L1 阻断剂 PD⁃1／PD⁃L1 阻断剂的根本目的在于封锁PD⁃1／PD⁃L1信号通路在肿瘤细胞和CD8＋T细胞间的相互作用。通过抗体使T细胞克服PD⁃1的抑制信号并消除肿瘤细胞。最近研究发现，免疫检查点阻断（immune checkpoint block，ICB）是治疗实体肿瘤的新方式［11］，在 miR⁃155 T细胞条件KO（TCKO）小鼠中进行免疫检查点阻断，得到了小鼠恢复抗肿瘤免疫的结果［12］，从而证明免疫检查点阻断的治疗方式在实体肿瘤的治疗上具有很大的发展空间。错配修复的缺失（mismatch missing repair， MMR）同样会导致 PD⁃L1 的表达［13］。 因此，抑制 PD⁃L1的表达以及 PD⁃1／PD⁃L1 通路可以有效抑制实体肿瘤的生长。 CTLA⁃4与 PD⁃1／PD⁃L1通路阻断剂的联合使用可以激活淋巴节和周围组织的免疫细胞活性，逆转T细胞衰竭［5］。

在2014年9月，美国食品及药物管理局（Food and Drug Administration， FDA）首次批准 PD⁃1／PD⁃L1阻断剂 Pembrolizumab（Keytruda）由 Merck Sharp＆Dohme Corp生产，联合 CTLA⁃4抑制剂 ipilimumab（Yervoy）治疗黑色素瘤患者。在未来的几年内，FDA陆续获批的PD⁃1／PD⁃L1阻断剂被广泛应用于多种恶性肿瘤，例如：黑色素瘤、非小细胞肺癌（non⁃small cell lung carcinoma， NSCLC）、肾细胞癌（renal cell carcinoma）、典型性霍奇金淋巴瘤（classical Hodgkin lymphoma）、头颈部鳞状上皮细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma）和尿路上皮癌（urothelial carcinoma）［14］。 目前，获得 FDA 批准生产且已成熟面向市场的药物共5种（图1），分别是：Nivolumab（Opdivo）、Pembrolizumab（Keytruda）、Atezolizumab（Tecentriq）、Avelumab（Bavencio）和 Durvalumab（Im⁃finzi），均在临床应用中获得良好疗效［15］。 在试验［16］中，我们还比较了PD⁃1／PD⁃L1阻断剂与其他常规化学疗法和Ipilimumab药物在黑色素瘤患者中的治疗效果，发现PD⁃1／PD⁃L1阻断剂相对于其他疗法更有优势（RR＝2．89，95%CI：2．46～3．40，P＜0．001）。

根据 PD⁃1／PD⁃L1信号通路在肿瘤细胞和 CD8＋T细胞之间作用机制将药物分为两类，分别为：PD⁃1抗体，Pembrolizumab（Keytruda）、Nivolumab（Opdivo）和 PD⁃L1 抗体，Durvalumab（Imfinzi）、Atezolizumab（Tecentriq）、Avelumab（Bavencio）。

2 PD⁃1抗体（Pembrolizumab、Nivolumab）

2．1 Pembrolizumab Pembrolizumab（Keytruda）是FDA于2014年批准的由默沙克生产的首批阻断PD⁃1通路的抗免疫检查单克隆抗体［17］。被用于晚期非小细胞肺癌、晚期或不可切除黑色素瘤、晚期肾癌、经过既往治疗后复发或转移的头颈鳞癌。75%的黑色素瘤患者对PD⁃1／PD⁃L1阻断剂治疗有持久、良好的治疗效果。在采取四个已使用Pembrolizumab的恶性黑色素瘤患者的组织活检后，发现与编码干扰素受体相关的 Janus激酶1（JAK1）和 Janus激酶 2（JAK2）出现功能性丧失的基因突变。JAK1／JAK2的截断性突变可导致个体对干扰素⁃γ（IFN⁃γ）反应缺失。通过缺少干扰素信号来减少抗体传递，使免疫系统对抗癌细胞增殖作用敏感性降低。同时，发现在患者组织活检中编码抗原呈递蛋白人β2微球蛋白（B2M）的基因被截断而突变，导致主要组织相容性复合体I（MHC I）的表面表达丧失，使其逃避肿瘤免疫清除。在使用PD⁃1／PD⁃L1阻断剂后，可阻断肿瘤免疫逃离信号通路，限制黑色素瘤细胞生长［10］。

2．2 Nivolumab Nivolumab（Opdivo）是一种完全人源化的IgG4单克隆抗体。作为FDA批准的由BMS公司生产的第二种PD⁃1抗体，在黑色素瘤和非小细胞肺癌中取得极大疗效后，被获批用于治疗泌尿系统恶性肿瘤。

两种药物的作用机理均是封锁 PD⁃1⁃PD⁃L1／2通路。 Pembrolizumab（Keytruda）、Nivolumab（Opdivo）均为IgG4亚组，因其对C1q和FCC受体亲和力较低，二者激活宿主效应子和活化细胞能力较低。临床研究表明抗 PD⁃1抗体 Pembrolizumab和 Nivolumab在治疗晚期黑色素瘤患者中有较高的总体响应率，可以在很大程度上延长患者生存时间。在关于Pem⁃brolizumab 的临床试验［18］中，使用 10 mg／kg Pembrol⁃izumab的黑色素瘤患者，总体响应率为26%，且一年内预估总体生存率为63%。对比单纯的化学疗法样本的总体响应率为10．6%，化疗联合Nivolumab的总体响应率为31．7%。

3 PD⁃L1 抗体（Atezolizumab、Durvalumab、Avelumab）

3．1 Atezolizumab Atezolizumab（T 药），美国 FDA于2016年5月18日批准基因泰克（Genentech）公司的Atezolizumab（商品名：Tecentriq）注射液上市，用于治疗接受含铂化疗期间／之后或接受含铂化疗的新辅助疗法／辅助疗法12个月内疾病进展的局部晚期或转移性尿路上皮癌。随着研究的进展，目前也用于黑色素瘤的治疗。该药为PD⁃L1单克隆抗体，作用在PD⁃1／PD⁃L1信号通路，通过抑制初始和效应T细胞免疫应答，在T细胞免疫耐受中发挥作用［19］。检查点抑制因子的临床试验［20］表明肿瘤的共同选择PD⁃1／PD⁃L1信号通路是肿瘤免疫逃逸的重要机制，Atezolizumab作用于修复肿瘤特异性T细胞免疫，从而激发人体对肿瘤细胞的免疫反应。同时，在黑色素瘤的治疗中可与 Ipilimumab（抗 CTLA⁃4）或者 bevaci⁃zumab联合使用。Ipilimumab是一种检查点抑制剂，二者同时使用可以明显增加CD31＋内皮细胞形态的改变，以及明显数目的CD8＋和CD163＋巨噬细胞免疫浸润。Bevacizumab是血管内皮因子抑制剂，与Atezolizumab联合使用时，可以增加Th1趋化因子相关基因的表达，但是无Fas配体的表达。它可以减少血管的生成，增加 Th1参与的 T细胞浸润、肿瘤MHC⁃I蛋白表达和肿瘤特异性T细胞克隆有关的基因标记，并且Bevacizumab有可能诱导抗肿瘤免疫应答。

3．2 Durvalumab Durvalumab（I药），美国 FDA 于2017年5月1日批准阿斯利康（Astrazeneca）公司的Durvalumab（商品名：Imfinzi）注射液上市，用于局部晚期或转移性尿路上皮癌。该药是优化IgG1的PD⁃L1单克隆抗体，阻碍PD⁃1／PD⁃L1通路而发挥抗肿瘤作用［21］。 有研究［21］发现 PARP 抑制剂和奥拉帕尼（Olaparib）与Durvalumab联合使用或者血管内皮生长因子受体抑制剂和西地尼布（Cediranib）与Durvalumab联合使用，都可以减弱或消除单独使用Durvalumab所带来的副作用。Durvalumab可以阻断PD⁃1／PD⁃L1 通路，由于 PD⁃L1 在肿瘤细胞中的广泛表达，Durvalumab可以显著激活针对肿瘤细胞的免疫应答［5］。

3．3 Avelumab Avelumab（B 药）现在大多用于默克细胞瘤的治疗。Avelumab是一个IgG1的单克隆抗体，阻止 PD⁃L1 与它的受体 PD⁃1 的反应［23］。 在最近的研究［23］中，Avelumab用于cMCC和黑色素瘤的临床治疗，对于肿瘤缩小有益的ORR值为33%（95%CI：23．3～43．8），6 个月无进展生存率为 40%，表现出了良好的治疗效果。

4 药物相关副作用

在药物免疫反应机制基础上，机体绝大多数器官均可受药物影响，其大多出现在皮肤、胃肠、肝脏和内分泌系统等［24］。在皮肤出现的主要不良反应有皮疹、瘙痒或其他类型皮肤疾病［25］。 使用 PD⁃1／PD⁃L1信号通路药物会导致免疫相关的不良事件，其大多起源于皮肤、胃肠、肝脏和内分泌系统等。在胃肠道系统主要的不良反应有结肠炎、肠炎、腹泻、胃炎、食管炎等，根据对比使用PD药物如Nivolumab、Pembroli⁃zumab与Ipilimumab的高级别结肠炎和腹泻发病率如下：单独使用Nivolumab发病率为2．8%，单独使用Pembrolizumab发病率为2．9%，联合使用Nivolumab＋Ipilimumab发病率约为 17%，可知 PD⁃1／PD⁃L1 信号通路药物在胃肠道毒性较先前抗CTLA⁃4低。在内分泌系统，使用PD⁃1／PD⁃L1信号通路药物会导致内分泌失调、疲劳、恶心、低血压、低钠血症等不良反应。在根据副作用的严重程度分级别讨论和控制PD药物的不良事件，可通过推迟或暂停PD⁃1／PD⁃L1信号通路药物治疗和减少药物剂量减轻其副反应情况［25］。

在所有的副作用之中，治疗影响最大的为假进展和延迟作用，用药后肿瘤发生一定程度的增大，往往导致给药终止，从而失去治疗的机会。在一份关于anti⁃PD⁃L1 抗体治疗黑色素瘤多个病例分析［27］中，表明假进展或无进展的发生率大约为10%。利用血清中IL⁃8水平来反映黑色素瘤进展，其中在29个样本中有3个无进展，估计在PD⁃L1抗体治疗黑色素瘤过程中假进展和无进展的发生率大约为10%。同时，研究中发现发生假进展的黑色素瘤患者血清中IL⁃8 水平显著降低，且低于基线水平（63 pg／mL），由于临床上对于假进展的判断尚未有明确的标准，血清中的IL⁃8水平可以作为判断的参考。

5 展望

肿瘤细胞表面存在的PD⁃L1与T细胞表面存在的PD⁃1特异性结合后，在各种细胞因子的作用下，通过传递抑制信号影响自身免疫细胞功能，如抑制肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）活化，影响Th细胞分化，增加TIL细胞凋亡等。肿瘤细胞的免疫逃离机制是其逃脱自身免疫细胞清除并无限繁殖的重要途径，因此，关于肿瘤免疫逃离的信号通路的研究也逐渐成为国际免疫学研究热点。与此同时，其他相关抗癌药物与PD⁃1／PD⁃L1信号通路药物的联合治疗也取得了显著的成果，但如何减轻PD⁃1／PD⁃L1信号通路药物在患者治疗中的副作用仍是我们不断研究的方向。