免疫靶点PD⁃1/PD⁃L1的研究现状与应用进展

全诗翠 胡佳 刘畅 邓飞

1遵义医学院病理教研室（贵州遵义563000）；2遵义医学院（贵州遵义563000）；3遵义市第一人民医院（贵州遵义518100）

免疫系统是机体抵御内外因素对机体造成的威胁时起保护作用的一个强大的防御系统。在机体中，免疫系统的内在平衡与稳定是机体能够正常运转的重要保障。免疫系统被激活并引起一系列免疫应答的过程中，各种免疫细胞都在不断地接受着多种免疫信号的刺激。T细胞免疫系统中发挥不可替代的作用，它的激活需要第一信号和第二信号的共同刺激。第二信号即“共刺激信号”。

研究发现，共刺激信号不仅包括提供免疫正性的信号（CD28⁃B7、CD40⁃CD154），也存在很多免疫抑制信号（CT⁃LA4⁃B7、BT⁃LA⁃BTLAL、BTLA/B7x、OPG、DcR3、PD1⁃PD⁃L1）。这些信号共同形成了一个复杂的正性和负性共刺激信号网络，它们在免疫炎症反应、移植免疫耐受以及肿瘤的发生发展中，起重要的调节作用。正性和负性共刺激信号相互平衡和制约，最终的免疫应答取决于二者的优劣形势。正性分子提供的正性刺激信号占优势，T细胞就会活化增殖以及向辅助性T细胞分化，提高免疫活性；若负性免疫抑制分子表达较多，占据了主导地位，逐渐形成免疫耐受［1］。以程序性死亡受体⁃1（programmed death 1，PD⁃1）及其配体⁃1（programmed death ligand 1，PD⁃L1）这一免疫抑制分子为靶点的免疫调节对抗肿瘤，抗感染［2］，抗自身免疫性疾病以及器官移植免疫耐受均有重要价值和意义［3］。接下来我们重点探讨与PD⁃1/PD⁃L1有关的基础及临床研究的现状和趋势。

1 PD⁃1/PD⁃L1的研究历程

1.1 PD⁃1的发现 PD⁃1/PD⁃L1是免疫球蛋白超家族协同刺激分子成员之一，参与维持自身免疫耐受和肿瘤的发生发展的调节过程。PD⁃1/PD⁃L1信号通路对免疫系统T淋巴细胞进行负性调控，在诱导效应T细胞向Tregs方向分化，抑制T细胞活化、诱导T细胞的凋亡等方面发挥重要作用。

PD⁃1是T细胞表面一个跨膜蛋白，为重要的抑制性受体，与CTLA⁃4同源，最初在凋亡的T细胞淋巴瘤中被发现，并因能促进程序性细胞死亡而将其命名为程序性死亡受体⁃1（PD⁃1）。1992年，ISHIDA等在程序性凋亡的T细胞杂交瘤中首次检测到PD⁃1蛋白的表达，随后研究又发现了其主要配体⁃1（PD⁃L1）。后续研究发现PD⁃1是具有单一胞外IgV样功能区的I型跨膜蛋白，由288个氨基酸残基构成。

1.2 PD⁃1的表达部位及功能 PD⁃1主要表达于活化的T/B淋巴细胞、NK细胞、单核细胞、树突状细胞（DCs）及间充质干细胞（BMSCs）［4⁃5］。PD⁃1是维持自身免疫耐受的重要免疫抑制分子。在生理条件下，PD⁃1通过调节外周组织中T细胞的分化方向调节免疫功能，调控机体对外来或自身抗原的免疫应答反应，防止免疫过激导致的相关疾病的发生。

1.3 PD⁃1的配体PD⁃L1和PD⁃L2 PD⁃1有两个已知配体PD⁃L1和PD⁃L2。PD⁃L1和PD⁃L2这两个配体最初都是从胎盘cDNA文库中克隆得到的，二者都属B7家族的成员。PD⁃L1和PD⁃L2两个配体均高表达于胎盘组织；且在脾脏、淋巴结、胸腺中呈低表达状态，这对维持外周免疫耐受，减少自身免疫系统相关疾病的发生有重要意义。

1.3.1 PD⁃L1 1999年，DONG及其实验团队［6］首次克隆出人类B7共刺激分子（B7 homolog 1，B7⁃H1），并鉴定了其对T细胞调节功能。PD⁃L1作为PD⁃1的主要的配体，主要在恶性肿瘤细胞上过表达、在APCs、淋巴细胞、造血细胞以及上皮细胞都有表达［7⁃8］。

1.3.2 PD⁃L2 与PD⁃L1相比，PD⁃L2的分布较为局限，主要在APCs中表达，比如DC和激活的巨噬细胞（m Ø）。PD⁃L2参与调节辅助性T细胞1和2（Th1/Th2）之间的平衡。相对而言，PD⁃L2的亲和力比PD⁃L1高出许多，PD⁃1与PD⁃L2的结合能显著抑制CD4+T细胞增殖和某些细胞因子（IFN⁃γ）的产生，诱导其无能和凋亡；而PD⁃1/PD⁃L1的结合对淋巴细胞所产生的抑制效应更为缓和适度。

2 PD⁃1/PD⁃L1信号通路对机体的作用

PD⁃1/PD⁃L1信号通路的激活能有效抑制T细胞的活化增殖及细胞因子（如IL⁃10、INF⁃γ）的分泌。作为机体免疫系统的抑制信号，PD⁃1/PD⁃L1信号通路能够有效调节外周组织中免疫反应的强度，避免严重的持续性组织损伤，并参与维持对于自身抗原的免疫耐受；另一方面，肿瘤细胞通过上调PD⁃L1分子的表达来激活PD⁃1/PD⁃L1的抑制信号通路，抑制T细胞的活化，形成适合肿瘤细胞生长的免疫微环境［3］。

2.1 PD⁃1/PD⁃L对过敏性炎症反应的抑制作用 内环境的稳态是机体内各个系统相互帮助，相互协调而达成的状态。而免疫系统的内在稳定对机体内环境的稳态有积极意义。

过敏性炎症反应，是由于内外环境因素作用于机体导致免疫细胞之间的免疫失衡，引起以Th2及Th17免疫反应为主的变应性炎症反应。Th1/Th2及Tregs/Th17免疫失衡是过敏炎症反应发生的主要机制。Tregs和Th17是CD4+T细胞的亚群之一，二者在分化及功能上相互制约，共同参与调节机体免疫稳态。Tregs/Th17免疫失衡，Treg细胞的减少及功能的失活，T细胞向Th17方向的分化，这些因素共同参与机体炎症反应，导致自身免疫性疾病（SLE、关节炎、系统性血管炎、硬皮病等）的发生［9⁃12］。

有研究表明［13］，PD⁃L1 可通过增强T 细胞上Foxp3 的表达从而诱导T细胞向Tregs分化，形成和维持免疫耐受，避免免疫损伤［14⁃15］。而当PD⁃L1 缺失引起PD⁃1/PD⁃L1 信号通路缺乏时，体内的Tregs受损，从而导致与免疫损伤相关的一系列疾病的发生。有学者用小鼠研究了PD⁃1/PD⁃L1信号途径在变应性鼻炎发病中的作用。研究结果显示，使用PD⁃L1重组蛋白能够有效缓解小鼠的过敏性鼻炎症状，能使Tregs表面主要的特异性转录因子Foxp3以及细胞因子TGF⁃β、IL⁃10的表达增强；同时能降低Th17的转录因子RORγ和细胞因子IL⁃17的水平。给对照组使用了PD⁃L1单克隆抗体后，小鼠的过敏性鼻炎的症状有所加重。该实验表明PD⁃L1可能通过调节Tregs/Th17平衡促进Tregs的分化和发育，抑制过敏性鼻炎的发生；PD1/PDL1信号通路抑制过敏性鼻炎发生的机制可能是通过上调TGF⁃β、IL⁃10、Foxp3表达，下调 IL⁃17、RoRrt表达参与过敏性鼻炎的发生、发展［13，16］。

2.2 PD⁃1/PD⁃L1对移植排斥反应的抑制作用 移植手术过后，由于移植物和宿主之间互相不耐受，而引起的免疫细胞互相攻击，互相排斥的一系列移植排斥反应（trans⁃plant rejection）。宿主抗移植物反应（host versus graft reac⁃tion，HVGR）是一般以宿主的免疫系统对供者移植物产生的免疫排斥和攻击反应，主要发生在实体器官移植术后；移植物抗宿主反应（graft versus host reaction，GVHR）是同种异体移植后，移植物中的T/B淋巴细胞对宿主的正常组织和器官为目标进行的异物攻击，引起宿主机体组织免疫损伤的反应，常见于骨髓移植；由GVHR引起的疾病称为移植物抗宿主病（graft⁃versus⁃host disease，GVHD）［17］。

在移植排斥反应发生过程中，以T细胞为首的细胞免疫发挥主导作用。T细胞的活化和增殖的第一信号来源于APCs表面的抗原肽⁃MHC复合物（p⁃MHC）；而第二信号则由T细胞和APC间共刺激分子的相互作用来启动，包括正性信号和负性信号两种。利用PD⁃1/PD⁃L1介导的负性调节信号，下调T细胞的活化和增殖，诱导T细胞无能，有效降低宿主和供体之间免疫排斥，诱导免疫耐受。

用PD⁃L1免疫球蛋白（Ig）重组腺病毒转染的动物模型的肾脏器官后进行肾脏的同种异体移植。与没有任何处理的对照组相比，PD⁃L1 Ig局部修饰大鼠的肾脏移植组小鼠的移植肾存活时间有所延长。该实验结果表明PD⁃L1基因修饰的DC可以明显延长移植物肾存活时间，PD⁃1/PD⁃L1共刺激信号在移植物耐受诱导过程中发挥重要作用。有研究发现PD⁃1/PD⁃L1信号通路通过调节IFN⁃γ的分泌水平来下调GVHD的发生，提示了一种抑制GVHD的新途径。

2.3 PD⁃1/PD⁃L1与其他分子联合运用诱导移植免疫耐受T细胞的激活过程依赖多种信号通路共同参与，各通路之间有协同效应。在诱导移植免疫耐受的过程中，单独诱导或抑制免疫反应中某一条信号通路往往难以达到移植物耐受的诱导目的，但是通过多条信号途径联合干预，则能使移植物的存活率大大提高。在器官移植免疫耐受的诱导研究过程中发现：单独通过利用PD⁃1/PD⁃L1免疫抑制信号时，往往只能稍微延长移植物的存活时间，而不能维持移植物的长时间的移植免疫耐受。

有研究用PD⁃L1免疫球蛋白Ig修饰的BMSCs抑制大鼠肝移植排斥反应，诱导肝移植免疫耐受，其效果明显优于 BMSCs 单用［18⁃20］。

3 PD⁃1/PD⁃L1靶点治疗恶性肿瘤

3.1 PD⁃1/PD⁃L1促进肿瘤的发生发展 PD⁃1/PD⁃L1这免疫抑制信号的存在对机体的健康和内环境的长久稳态起着重要作用。然而，威胁人类健康的的重大疾病之一的肿瘤，却能依靠PD⁃1/PD⁃L1抑制免疫活性这一特性，通过上调PD⁃L1的表达下调抗肿瘤免疫反应，诱导效应T细胞凋亡、抑制T细胞活化、抑制机体抗肿瘤免疫反应，制造出适合自身生长的局部微环境，形成免疫逃逸，促进肿瘤细胞的生长［21］。多年研究表明，PD⁃L1在多种实体恶性肿瘤中都有表达，但不同个体、不同类型甚至不同分期的肿瘤组织中，表达水平也有显著差异。目前，PD⁃1/PD⁃L1信号通路因为明确参与肿瘤的免疫逃逸而成为肿瘤免疫疗法研究热点。

3.2 PD⁃1/PD⁃L1靶点治疗肿瘤 通过阻断PD⁃1和PD⁃L1的肿瘤免疫疗法已经证实在多种恶性肿瘤中都是很有效的。PD⁃1/PD⁃L1免疫抑制剂可以阻断PD⁃1/PD⁃L1信号通路，使T细胞恢复免疫活性，增强免疫应答，提高杀伤肿瘤细胞的能力。

以PD⁃1/PD⁃L1为靶点相关的治疗手段尚未完全成熟，多处于临床实验阶段，但其显著的疗效和较轻微的不良反应使其在未来的发展有着广阔的前景。目前，有关PD1/PD⁃L1免疫抑制剂的研发是恶性肿瘤治疗领域的研究大趋势。

3.3 PD⁃1/PD⁃L1靶点免疫抑制剂的研发 以PD⁃1/PD⁃L1为靶点的免疫抑制剂主要有针对PD⁃1和针对PD⁃L1的两种。

3.3.1 PD⁃1免疫抑制剂 PD⁃1单抗在多种实体肿瘤治疗中均显示出抗肿瘤效应。目前研发的针对PD⁃1免疫抑制剂主要有 pembrolizumab（Keytruda）、nivolumab（Opdivo）及pidilizumab（CT⁃011）三种。（1）pembrolizumab是一种人源化单克隆抗体，与PD⁃1有着高亲和力的同时，几乎去除了免疫原性和毒副作用。pembrolizumab已是美国FDA批准用于部分晚期黑色素瘤的治疗药物之一［22］。单独使用pem⁃brolizumab治疗非小细胞肺癌（NSCLC）的临床试验（KEY⁃NOTE⁃001）的结果显示：pembrolizumab的毒副反应较轻，严重不良事件发生率较低，肿瘤晚期的患者对其耐受性表现良好。检测发现肿瘤细胞表面高表达PD⁃L1的患者疗效改善更为明显［23］。目前，该PD⁃1单抗已被批准用于既往治疗失败的非小细胞肺癌的治疗，也是首个被批准用于非小细胞肺癌的免疫抑制剂。此外，pembrolizumab正在被研发应用于其他类型肿瘤治疗。（2）nivolumab是一种抗PD⁃1的全人源单克隆抗体。有研究分析发现nivolumab单抗和pembrolizumab单抗的临床试验治疗效果比较接近。由于其全人源性，避免了与免疫原性相关的毒副作用［24］。研究评估了PD⁃L1的表达，从评估结果来看PD⁃L1表达阳性的患者疗效较为明显。目前主要被批准用于黑色素瘤和非小细胞肺癌的治疗以及对肾细胞癌的临床实验。（3）pidilizumab是抗PD⁃1的人源性的重组单克隆抗体，主要研发用于大B细胞淋巴瘤、胶质细胞瘤和多发性骨髓瘤的临床治疗，目前处于Ⅱ期临床研究阶段。有研究表明：pidilizumab单抗和利妥昔单抗（靶向CD20）联合用药治疗复发性滤泡性淋巴瘤［25］取得较为满意的缓解率，且患者耐受性良好。提示了免疫抑制剂联合其他肿瘤药物治疗易复发恶性肿瘤的新策略。

3.3.2 PD⁃L1的免疫抑制剂 针对PD⁃L1的免疫抑制剂的出现虽然相比PD⁃1单抗要晚，但种类较多，Atezolizum⁃ab［26］、avelumab（MSB0010718C）［27］、MP⁃DL3280A（RG7446）、durvalumab（MEDI4736）、AMP⁃514和 AMP⁃22皆为能够识别和结合PD⁃L1的单抗，并且能取得与PD⁃1单抗类似的效果。

主要尝试用于多种PD⁃L1过表达实体肿瘤和淋巴瘤。目前这些抗体类药物大多处于I期和II期临床试验阶段，主要尝试用于多种PD⁃L1过表达实体肿瘤和淋巴瘤［25］。其中，抗PD⁃L1单抗avelumab（MSB0010718C）是完全人源化的单克隆抗体，能竞争性抑制PD⁃1/PD⁃L1信号通路。早期主要研究用于卵巢癌及胃癌的治疗。目前avelumab已经开始被尝试用于治疗其他类型肿瘤，尤其是非小细胞肺癌和皮肤癌中的 Merkel细胞癌［28⁃30］。

4 PD⁃1/PD⁃L1免疫疗法联合其他疗法的新趋势

肿瘤组织在机体内，能营造适合自身生长的免疫微环境，逃脱免疫杀伤。还能通过各种途径（血液、淋巴、种植）发生转移，在机体多个部位形成肿瘤转移灶。单一的肿瘤治疗方法不能有效缓解肿瘤发展和转移，所以联合治疗手段成为临床常用的治疗方法。PD⁃1/PD⁃L1免疫抑制剂联合放化疗的治疗效果优于传统放化疗。多种类型的免疫抑制剂联合应用优于单独用药。两种及两种以上的免疫抑制剂联合应用治疗易复发的难治性恶性肿瘤的研究正在进行。Nivolumab（PD⁃1单抗）与Ipilimumab（CTLA⁃4单抗）联合治疗的临床试验的数据显示：二者联合治疗比单用其中一种能取得更好的疗效［31］。PD⁃1单抗与美罗华（利妥昔单抗）联合治疗滤泡淋巴瘤的临床研究结果显示：客观缓解率及完全缓解率都能达50%以上。二者联合安全性较好，未发生严重不良反应。

现阶段对PD⁃1/PD⁃L1信号通路的作用机制已经趋于成熟，以PD⁃1/PD⁃L1为靶点治疗自身免疫性疾病和恶性肿瘤的相关研究正在加速进行。作为一种新型靶点药物，PD⁃1/PD⁃L1免疫抑制剂成为目前备受瞩目的抗肿瘤的免疫治疗药物。其主要优势是能通过激活自身免疫系统去控制肿瘤的发生发展。在临床肿瘤治疗邻域显示出广阔的应用前景。PD⁃1/PD⁃L1免疫抑制剂联合其他治疗方法治疗肿瘤成为现代肿瘤治疗的新趋势。