免疫检查点抑制剂治疗结直肠癌生物标志物的研究进展

黄铭琪 张涛 综述 李龙浩 审校

结直肠癌是全球第三大常见癌症［1］。手术是结直肠癌患者获得根治性治疗的首选方式，但大多数患者初诊时已出现全身广泛转移，失去手术的机会，这部分患者仍然很难得到有效的长期生存，因此，急需一种突破性治疗手段的出现。近年来，靶向CTLA-4或PD-1/PD-L1轴的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICI）在多种晚期实体瘤治疗中为患者带来长期临床获益。已有研究表明错配修复缺陷（mismatch-repair deficiency，dMMR），也称高度微卫星不稳定性（microsatellite instability high，MSIH）结直肠癌对ICI具有较好的反应率［2-3］。与传统的化疗及靶向治疗相比，部分患者在接受ICI治疗后能够获得长期生存且3级或4级不良事件明显减少［4］。但是大多数肿瘤患者对ICI的客观反应率（objective response rate，ORR）不理想，并且治疗耐药性较常见［5-6］，部分患者甚至出现肿瘤超进展现象［7］。所以寻找预测免疫治疗疗效的正性和负性生物标志物，筛选出合适的人群，成为ICI治疗晚期结直肠癌取得突破性进展的关键。本文将对ICI治疗结直肠癌的正性和负性生物标志物的研究进展进行综述。

1 ICI抗肿瘤机制

免疫检查点是配对的受体-配体分子，具有抑制免疫应答的相互作用，这些检查点在免疫激活后开始参与免疫调节，作为减少炎症的自然抑制反馈环路发挥作用，从而避免正常组织受到免疫攻击。肿瘤组织通过异常表达与抑制性免疫受体相互作用的配体来保护其免受免疫系统的攻击，达到免疫逃逸。ICI可与抑制免疫应答的受体-配体轴结合，阻止肿瘤免疫逃逸的发生，从而起到抗肿瘤治疗的效果。

2 正性预测生物标志物

随着肿瘤免疫学的发展，目前有研究发现部分生物标志物表达上调提示ICI治疗的疗效可能更好。

2.1dMMR/MSI-H

微卫星是由2～5个碱基对组成的重复10～60次的DNA序列，分散在整个基因组的编码和非编码区域。错配修复系统是一个DNA完整性维护系统。当错配修复缺陷导致蛋白质丢失时，微卫星容易发生复制错误。有研究表明，MSI-H肿瘤是超突变的，表达大量移码肽，可作为新抗原，引起肿瘤浸润淋巴细胞（tumorinfiltratinglymphocytes，TIL）的免疫应答［8］。因此，当PD-1被抑制时，存在于肿瘤边界的TIL被激活并攻击肿瘤。dMMR/MSI-H在早期结直肠癌中占15%～20%，在晚期阶段仅占3%～5%［9-10］。

2.2 肿瘤突变负荷

肿瘤突变负荷（tumor mutational burden，TMB）可定量估计肿瘤基因组编码区的突变总数，高水平突变的肿瘤细胞可能更易被免疫系统识别，继而引发对ICI更强的免疫应答［3，11］。TMB是继MSI之后另一个较明确可以预测ICI疗效的生物标记物。Samstein等［12］分析了1 662例接受ICI治疗和5 371例非ICI治疗的晚期肿瘤患者的临床和基因数据，观察到较高TMB与更好的生存率相关，并且TMB仅是预测ICI疗效的正性标志物。Yarchoan等［13］研究收集了抗PD-1/PD-L1抑制剂治疗的27种肿瘤ORR数据，同时收集每种肿瘤的中位TMB，绘制成ORR与中位TMB的线性关系图，观察到TMB与ORR之间存在显著相关性（P＜0.001），ORR随TMB升高而增高，不同肿瘤ORR的差异主要取决于TMB。

新抗原是在肿瘤细胞中发生突变产生的相应多肽类物质，携带体细胞突变的肿瘤细胞可能会产生新抗原，而T细胞识别新抗原可能对ICI的免疫活性至关重要［14］。MSI肿瘤的免疫原性可能与肿瘤细胞突变产生的新抗原相关［15］。新抗原以Ⅰ类人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）分子的形式存在于肿瘤细胞表面，并具有激活细胞毒性T细胞的潜力。有研究表明，新抗原负荷可能成为结直肠癌免疫治疗疗效预测的标志物［16-17］。Chowell等［18］发现HLA分型对免疫治疗疗效的预测也具有重要意义。

2.3 PD-L1表达

肿瘤上调PD-L1表达，将导致肿瘤细胞对T细胞介导的免疫攻击的敏感性降低，增加肿瘤进展的可能。已有研究报道非小细胞肺癌、黑色素瘤、肾细胞癌PD-L1的表达与ICI疗效呈正相关［19-20］，因此PDL1表达被认为是预测ICI疗效的标志物。

在结直肠癌中，PD-L1表达预测ICI疗效的价值存在争议。Droeser等［21］分析了pMMR结直肠癌和dMMR结直肠癌PD-L1表达，观察到PD-L1高表达与pMMR结直肠癌总生存期（overall survival，OS）的改善相关。另有研究表明PD-L1阳性表达是结直肠癌疗效差的独立预测因子［22-23］。KEYNOTE-164研究［3］在结直肠癌肿瘤侵袭边缘检测到PD-L1表达，但未发现PD-L1表达与PFS和OS有相关性。

不同肿瘤PD-L1表达对疗效的预测价值因何不同，目前尚未明确，可能与PD-L1表达的检测方法有关。PD-L1表达主要是通过免疫组织化学法测定肿瘤细胞和浸润淋巴细胞中PD-L1表达的百分比进行定义，该检测方式缺乏标准化的方法学及质量控制。首先，不同研究使用不同的方法、抗体和PD-L1阳性阈值，严重限制了各项研究的比较；其次，PD-L1表达受时间和空间因素影响，选择合适的用于评估PD-L1表达状态的活检时间和部位仍具有一定难度。但是，PD-L1表达在选择可能受益于免疫疗法的患者中仍具有一定预测价值。

2.4 POLE/POLD1突变

DNA合成和修复过程涉及多种酶，其中包括DNA聚合酶。聚合酶ε（POLE基因编码）和聚合酶δ（POLD1基因编码）在DNA复制过程中进行错误校正，确保复制过程的准确性［24-25］。

Domingo等［26］进行一项包括6 517例结直肠癌患者的回顾性研究，发现其中66例（1.0%）具有POLE突变，且均为微卫星稳定（microsatellite stability，MSS）。与dMMR相似，POLE突变结直肠癌的CD8+淋巴细胞、细胞毒性T细胞和效应细胞因子明显增多，复发风险显著降低［26］。Glaire等［27］发现POLE突变肿瘤比pMMR显示出更高的CD8+淋巴细胞、细胞毒性T细胞浸润和免疫检查点表达。

与dMMR肿瘤类似，POLE/POLD1突变将导致肿瘤的超突变表型［28］，预示ICI可能在POLE/POLD1突变结直肠癌中诱导显著应答，POLE/POLD1突变或将成为ICI治疗MSS结直肠癌潜在的疗效预测标志物。

纳入标准：①3岁≤年龄≤12岁；②符合中华眼科学会斜视弱视学组（2011）中的弱视诊断标准[3]：视觉发育期由于单眼斜视、未矫正的屈光参差和高度屈光不正及形觉剥夺引起的单眼或双眼最佳矫正视力（BCVA）低于相应年龄的视力（4～5岁≤0.5，6～12岁≤0.7），或双眼视力相差2行以上；③诊断为屈光参差性弱视[需具备相关危险因素如双眼远视性球镜度数相差1.50 D和（或）柱镜度数相差1.00 D[3]]；④能配合本研究的各项检查；⑤未戴镜矫正，且以往未进行过弱视训练；⑥患儿监护人自愿签署知情同意书。

3 负性预测生物标志物

目前，大多数结直肠癌患者对ICI的ORR不理想，部分患者甚至出现肿瘤超进展现象。筛选出无法从ICI治疗中获益的患者，显得至关重要。

3.1 年龄

与靶向治疗及化疗不同，机体和肿瘤可能对免疫治疗产生特有的应答，超进展就是其中之一。超进展被定义为肿瘤反常的加速生长［7，29-30］，包括：1）在ICI治疗后第一次评价时进展，或至治疗失败时间（time-totreatment failure，TTF）＜2个月；2）肿瘤体积增加＞50%；3）肿瘤增长速率（tumor growth rate，TGR）增加＞2倍；4）肿瘤生长动力学（tumor growth kinetics，TGK）比率≥2。

Champiat等［29］发现年龄≥65岁患者中19%（7/36）表现为超进展，而＜65岁的患者仅5%（5/95）表现为超进展（P=0.018），与既往研究［31-33］结果一致，表明老年患者可能比年轻患者受益更少。

3.2MDM2/MDM4

P53是一种重要的肿瘤抑制蛋白，在多种恶性肿瘤中，MDM2/MDM4基因失衡，从而抑制P53的激活。Kato等［7］通过新一代基因测序（next-generation sequencing，NGS）分析155例肿瘤患者的基因组图谱，发现6例MDM2家族扩增患者（MDM2，5；MDM4，1）TTF＜2个月。与免疫治疗前相比，6例中有4例（均伴有MDM2扩增）表现为超进展，进展速度为2.3～42.3倍。Singavi等［34］发现MDM2/MDM4扩增患者ICI治疗后超进展发生率高达66%，目前该研究仍在进行中，期待进一步的研究成果发布。

3.3 炎症标志物

肿瘤相关性炎症在肿瘤发展的不同阶段发挥重要作用，包括起始、发展、侵袭和远处转移［35］。炎症过程作为肿瘤患者免疫耐受的机制，促进肿瘤的生长和转移并激活致癌信号传导途径。部分常规炎症指标已成为预测肿瘤患者疗效的潜在标志物，主要包括嗜中性粒细胞与淋巴细胞比率（neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR）、衍生中性粒细胞与淋巴细胞比（derived neutrophilto-lymphocyte ratio，dNLR）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）。

Jiang等［36］一项Meta分析纳入27篇文献，共4 647例患者，提示高NLR与不良OS（HR=1.98，95%CI：1.66～2.36；P＜0.001）和PFS（HR=1.78，95%CI：1.48～2.15；P＜0.001）相关。Sacdalan等［37］研究发现高NLR与不良OS（HR=1.92，95%CI为1.29～2.87；P=0.001）和PFS（HR=1.66，95%CI：1.38～2.01；P＜0.001）相关。一项包括720例晚期黑色素瘤接受ipilimumab（抗CTLA-4抗体）治疗的回顾性研究提示dNLR具有一定的疗效预测价值（dNLR≥3：HR=4.10，95%CI：3.08～5.46；P＜0.001）［38］。

LDH是肿瘤患者的典型炎症标志物，广泛用于评估化疗或靶向治疗疗效，已有研究表明LDH增加至正常上限1～2.5倍时与更短的OS相关［39］。一项包括512例晚期黑色素瘤接受pembrolizumab治疗的回顾性研究提示LDH超过正常上限（ULN）2.5倍的疗效预测价值（ULN：HR=2.8，95%CI：2.0～3.9；P=0.001）［40］。但LDH在预测结直肠癌免疫治疗疗效方面尚缺乏相关研究。

NLR、dNLR和LDH是潜在的ICI疗效预测标志物，可通过采取肿瘤患者外周血获得，具有方便、费用低等优点，但目前对这类生物标志物的理解尚不成熟，缺乏统一的临界值，且大多数文献属于回顾性研究，需要大规模前瞻性研究进一步证实炎症标志物的预测价值。

3.4性别

Conforti等［41］报道的一项纳入20项随机对照试验的Meta分析认为，男性肿瘤患者对ICI的疗效较女性更好。Schreiber等［42］认为女性相比男性具有更有效的免疫监视机制，这种免疫监视能力使女性晚期肿瘤的免疫原性降低，同时具有更强的免疫逃逸机制，因此女性可能会对免疫治疗产生更大的抵抗。Rizvi等［11］认为暴露于诱变因素中会增加 TMB，高TMB是ICI获益的重要预测指标，男性有更多机会接触诱变因素，如吸烟、紫外线等，导致TMB增加，对ICI更敏感［43］。ICI疗效与性别的相关性尚不明确，未来的研究应该更重视性别之间的疗效差异，或许可以探索出男性和女性患者不同的免疫治疗方法。

3.5 JAK1/2

JAK家族是干扰素、IL-6和IL-2途径的关键信号传导激酶。JAK1/2移码突变导致IFN-γ反应途径信号缺失，缺乏抗原呈递，减少PD-L1表达，实现免疫逃避［44-45］。Shin等［45］研究黑色素瘤和结直肠癌患者的肿瘤基因组图谱，发现JAK1/2突变与抗PD-1抗体治疗的耐药性相关，导致疗效欠佳。

4 结语

近年来，ICI在肿瘤治疗中取得了较高的成就。使用nivolumab（抗PD-1抗体）和pembrolizumab治疗结直肠癌的早期试验结果良好，特别是对于dMMR/MSI-H转移性结直肠癌患者。美国国立综合癌症网络（NCCN）将这些ICI纳入dMMR/MSI-H转移性结直肠癌的治疗指南，用于二线和三线治疗。但大多数pMMR/MSS结直肠癌对ICI无反应，甚至出现超进展。超进展的潜在机制尚不明确，在得出明确的结论之前还需要更多研究进行证实。目前的研究涉及多种疗效预测标志物，但最优标志物仍未确定，需要大规模前瞻性研究进一步证实潜在标志物的价值，包括组合标志物的意义。放化疗、靶向治疗和免疫治疗的组合疗法可能是今后研究的方向。