程序性死亡受体1及其配体抑制剂治疗骨肉瘤的研究进展

胡越皓 鲍其远 沈宇辉 张伟滨

骨肉瘤是恶性程度极高的骨原发性肿瘤［1］，发生部位以股骨远端及胫骨近端最为常见，其次为肱骨近端，累及骨盆和椎体者较为少见［2］。目前骨肉瘤的主要治疗方案为化学治疗结合保肢手术，同时结合局部放射治疗及最新的靶向治疗，其5年总体生存率约达60%［3］。然而出现复发及转移的骨肉瘤患者预后较差，其5年生存率约为20%［4］。因此，寻找新的治疗方法以进一步提高患者生存率是目前骨肉瘤研究的重要任务。近年，肿瘤的免疫治疗引起广泛关注。免疫治疗通过激活机体内的免疫细胞来杀死肿瘤细胞，重建患者的免疫微环境，并可调节机体的免疫耐受，发挥抗肿瘤作用［5］。最受关注的免疫治疗药物是针对程序性死亡受体1（PD-1）及其配体（PD-L1）的抗体，此类免疫检查点抑制剂已在黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾癌等恶性肿瘤的治疗中获得显著疗效［6-8］。随着对骨肉瘤致病机制及免疫特征研究的不断深入，PD-1／PD-L1抑制剂成为极有前景的骨肉瘤治疗药物。在此，我们对PD-1／PD-L1抑制剂治疗骨肉瘤的研究现状进行综述。

1 PD-1／PD-L1概述

PD-1主要表达于CD8+的T细胞、B细胞、NK细胞等免疫细胞的细胞膜［9］。PD-L1和PD-L2是PD-1结合的主要配体，较多分布于肿瘤细胞与肿瘤微环境中的肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）。与PD-L2相比，PD-L1在各种肿瘤中的表达更高［10］，因此成为PD-1抑制T细胞活化与增殖的主要配体，也是临床研究的重点。

在人体免疫应答中，T细胞正常激活需要抗原及协同刺激分子的共同作用。PD-1是一种免疫抑制性受体，它可以与协同刺激分子一起提供负性调控信号，下调活化T细胞的数量。研究表明，PD-1在未活化T细胞呈低表达，而在活化T细胞为高表达［11］。PD-1与肿瘤细胞的PD-L1结合可抑制T细胞的增殖与分化，并诱导活化T细胞转变为无效应T细胞或发生凋亡，从而介导肿瘤及其微环境中的免疫耐受机制［12］。

2 骨肉瘤相关的PD-1／PD-L1研究

2.1 PD-1／PD-L1在骨肉瘤中的表达

基于骨肉瘤细胞系的研究证实，在所有常规骨肉瘤细胞系中PD-L1 m RNA的表达均高于正常细胞。通过蛋白质印迹法对PD-L1蛋白表达的进一步检测发现，40%的骨肉瘤细胞系有PD-L1蛋白的表达［13］。另一项研究则提示，不同骨肉瘤细胞系的PD-L1表达不同，耐药性更强的细胞系较原代细胞系的PD-L1表达更高［14］。

基于人骨肉瘤组织样本的研究则揭示了更多PD-1／PD-L1表达与患者临床预后的关系。近期，一项涉及8个研究共413名患者的荟萃分析研究显示，14%～75%患者的骨肉瘤组织中表达PD-1／PD-L1。进一步分析显示，PD-1／PD-L1过表达与患者肿瘤转移和肿瘤死亡率成正相关，但与患者的生存时间无显著相关性［15］。另一些研究则显示，PD-1／PD-L1在肿瘤组织中表达越高，患者发生肿瘤转移的概率越大，预计生存时间越短［16-17］。此外，一些研究分析了PD-1／PD-L1表达与肿瘤特性的关系。研究结果显示，PD-L1在13%的原发性肿瘤、25%的复发性肿瘤和48%的转移性肿瘤中表达上调，而PD-L1的表达与肿瘤微环境中T细胞浸润程度呈正相关，PD-L1和TIL在肺转移病灶中的表达明显高于其在骨与软组织中的表达［14，18］。根据这些研究结果，不少学者认为PD-1／PD-L1可能是骨肉瘤免疫治疗的潜在靶点和判断临床预后的生物标记物。

2.2 PD-1／PD-L1抗体应用于骨肉瘤动物模型的研究

基于动物模型的研究显示，PD-1／PD-L1抗体对骨肉瘤具有一定疗效。一项应用PD-1抗体Nivolumab治疗小鼠骨肉瘤的研究显示，Nivolumab通过上调CD4+淋巴细胞和CD8+淋巴细胞，抑制骨肉瘤肺转移发生。但研究也发现，PD-1抗体对原位肿瘤的抑制作用不够理想［19］。Shimizu等［20］探索了联合使用 PD-L1抗体、PD-1抗体、OX-40抗体在人源性骨肉瘤小鼠模型的治疗效果，发现实验组（联合使用PD-L1抗体、PD-1抗体、OX-40抗体）小鼠的生存期明显高于对照组（使用安慰剂），同时实验组小鼠中半数无肺转移发生。该研究者另一项实验研究探索了手术联合免疫检查点抑制剂治疗骨肉瘤的疗效。他们先将骨肉瘤细胞系种植于小鼠皮下，于种植后11 d行手术切除肿瘤并联合免疫治疗。研究发现，实验组小鼠未见肿瘤肺转移且其生存期明显高于其他对照组（单用手术切除治疗或免疫检查点抑制剂治疗）［21］。这些动物实验研究的结果提示，PD-1／PD-L1抗体具有治疗骨肉瘤肺转移的可能，有望成为治疗进展期骨肉瘤的靶点药物。

3 PD-1／PD-L1抑制剂应用于骨肉瘤的临床研究

Paoluzzi等［22］的回顾性研究纳入28例使用Nivolumab联合帕唑帕尼治疗复发转移性或者肿瘤不可切除的骨与软组织肉瘤患者。研究发现，完成至少4个周期免疫治疗的24例患者中，3例达到部分缓解，9例维持疾病稳定，12例则发生疾病进展，但其总临床获益率可达50%。一项关于PD-1抗体Pembrolizumab治疗进展期骨与软组织肉瘤的多中心Ⅱ期临床试验（SARC028）显示，纳入研究的22例骨肉瘤患者中，1例达客观缓解，6例维持疾病稳定，15例发生疾病进展；同时发现，该治疗常见的3～4级不良事件是贫血、淋巴细胞计数减少和血小板减少［23］。这些临床研究结果表明，PD-1／PD-L1抑制剂在骨肉瘤的疾病进程中具有一定治疗作用。PD-1／PD-L1抗体单药治疗骨肉瘤的部分临床试验见表1。

4 PD-1／PD-L1抗体联合其他方式治疗骨肉瘤的研究

4.1 联合CTLA-4抗体治疗

免疫检查点抑制剂单药治疗控制疾病进展的长期作用有限，因此在可接受的治疗不良反应范围内联合使用其他免疫治疗不失为新的治疗方案。Lussier等［24］在K7M2的转移性骨肉瘤小鼠模型上验证了联合免疫治疗的效果，他们发现，PD-1抗体联合CTLA-4抗体治疗的绝大部分小鼠的肿瘤得到控制，其生存时间也显著高于其他对照组（单药治疗组及安慰剂治疗组）。而在一项关于Nivolumab联合CTLA-4抗体Ipilimumab治疗转移性肉瘤的Ⅱ期临床试验中，研究者发现联合用药组中16%的患者疾病得到控制，而对照组（Nivolumab单药治疗组）中该数字为5%。进一步分析显示，联合用药组患者的中位无病进展期和总生存期分别为4.1个月和14.3个月，显著高于对照组患者（分别为1.7个月 和 10.7 个 月 ）［25］。PD-1／PD-L1 抗 体 联 合CTLA-4抗体治疗骨肉瘤的部分临床试验见表1。

4.2 联合放射治疗

较早的研究表明，放射治疗可以下调骨肉瘤免疫抑制基因的转录，增加主要组织相容性复合体Ⅰ类分子的表达以及T细胞浸润［26］，这为免疫治疗联合放射治疗的应用打开了新思路。一项PD-1抗体联合放射治疗应用于骨肉瘤脑转移的临床前研究表明，与任一种单独治疗相比联合治疗均具有更强的肿瘤控制效果［27］。不过，关于局部放射治疗联合免疫检查点抑制剂治疗骨肉瘤的临床试验还有待进一步开展。

4.3 联合化学药物治疗及抗血管生成靶向治疗

抗血管生成靶向治疗可以降低肿瘤的血管密度，使肿瘤血管正常化，从而改变肿瘤的免疫微环境［28］。一项采用免疫治疗联合靶向治疗的回顾性分析研究发现，28例患者中1例上颌骨骨肉瘤患者在接受Nivolumab联合帕唑帕尼治疗后疾病得到部分缓解［22］。免疫治疗可以提高肿瘤对化学治疗的敏感性，而化学治疗可以通过增强肿瘤细胞的免疫原性，杀伤免疫抑制细胞，起到调节肿瘤免疫的作用。目前，已有数项应用PD-1／PD-L1抗体联合化学药物治疗或抗血管生成靶向治疗的骨肉瘤临床试验正在进行中。其中一项PD-1抗体SHR1020联合抗血管生成靶向药物Apatinib治疗进展期骨肉瘤的Ⅱ期临床研究的早期结果显示，纳入研究的41例患者6个月的无进展生存（PFS）率为48.8%，至末次随访时肿瘤客观缓解率为22%［29］。PD-1／PD-L1抗体联合化学治疗及抗血管生成靶向治疗骨肉瘤的部分临床试验见表1。

表1 PD-1／PD-L1抗体治疗骨肉瘤的相关临床试验

5 免疫治疗未来发展方向

骨肉瘤尤其是有转移、复发的进展期骨肉瘤，其治疗方法正在从传统的手术联合化学治疗向靶向治疗和免疫治疗转变［32］。随着研究的不断深入，学者们已发现骨肉瘤基因组具有显著的遗传复杂性。大多数骨肉瘤可表现为p53基因和RB基因缺失，33%的原发性骨肉瘤显示染色体碎裂（chromothripsis）现象，50%的骨肉瘤存在染色体局部区域超突变（hyper-mutation）及kataegis突变现象［13］。这些现象表明，骨肉瘤可能是具有免疫源性的肿瘤，同时免疫逃逸可能是骨肉瘤的发病机制之一。随着免疫治疗相关临床研究不断进展，免疫检查点抑制剂有望用于骨肉瘤的临床治疗。

临床研究表明，骨肉瘤中PD-1及PD-L1的表达在时间及空间上有很大差异，且其表达与患者的临床预后呈负相关。然而，以PD-1及PD-L1表达预测患者对治疗反应敏感性的可靠程度尚不足［33］。由于骨肉瘤患者PD-1及PD-L1表达存在差异性，以标准化方法筛选能够判断患者预后的生物标志物也是骨肉瘤研究的新兴领域。此外，随着液体活检等新技术的发展，使个体化用药在骨肉瘤治疗中的创伤性大为减少，患者能够以最小创伤接受最适的免疫检查点抑制剂治疗［34］。

目前的研究表明，多免疫靶点联合治疗较免疫检查点单药阻断治疗的临床疗效更好。因此，采用合适的免疫检查点联合阻断治疗方案可将免疫不良反应控制在一定范围，同时能进一步提高疗效维持时间。一些免疫检查点靶点，如B7-H3、NKG2D／NKG2DL已被证实在骨肉瘤免疫应答中发挥重要作用，它们可能是潜在的治疗靶点［35-36］。新免疫检查点靶点，如LAG-3、TIM3和VISTA等在黑色素瘤、乳腺癌、肾癌等恶性肿瘤治疗中已展现出良好效果［37］，但这些靶点在骨肉瘤中的作用机制尚未明确，相关临床研究数据也较少，仍需要开展进一步的临床前研究和临床试验。

6 结语

有关骨肉瘤免疫治疗的临床前研究及前瞻性临床试验均在进行中，研究主要涉及免疫检查点阻断对肿瘤及肿瘤微环境调控的机制，免疫检查点抑制剂单药或联合治疗骨肉瘤的疗效，及探索免疫相关不良反应等。从遗传学角度来看，骨肉瘤是一组异质性较高的恶性肿瘤，准确捕获免疫检查点的潜在靶点及有效预测其疗效的生物标志物可能是将来的研究热点。目前，免疫治疗对骨肉瘤患者的疗效仍很有限，但随着研究的不断深入，它将可能为骨肉瘤治疗带来新突破。