PD-1/PD-L1抑制剂联合其他免疫检查点抑制剂治疗三阴性乳腺癌的研究进展
2020-01-05崔语恒赵少荣刘晶晶张瑾
崔语恒,赵少荣,刘晶晶,张瑾
三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)占全部乳腺癌的15%~20%,具有发病年龄早、侵袭性强且缺乏有效治疗方案的特点,TNBC 患者的生存率往往低于其他类型乳腺癌[1]。临床试验证实,免疫检查点程序性细胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)/程序性细胞死亡蛋白配体1(programmed death ligand protein,PD-L1)抑制剂治疗TNBC有效[2]。然而,只有10%~30%的患者在接受PD-1/PD-L1 抑制剂治疗后可产生长期、持续性疗效,大部分患者对该治疗方案并无明显反应或仍会产生耐药[3]。因此,如何进一步提高PD-1/PD-L1 抑制剂的疗效已成为国内外研究的热点。本文旨在综述PD-1/PD-L1 抑制剂与其他常见免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)联合使用协同抗肿瘤的作用机制和提高疗效的可能性。
1 PD-1/PD-L1在TNBC进展中的免疫机制
PD-1 主要表达于活化的T 细胞表面,能抑制T细胞激活和增殖,是一种重要的免疫抑制分子。PD-L1 可表达于抗原提呈细胞(antigen-presenting cells,APCs)如树突状细胞(dendritic cells,DCs)表面,也可表达于癌细胞和肿瘤浸润免疫细胞表面[4]。除癌细胞外,肿瘤组织也有炎症细胞、免疫细胞、血管、成纤维细胞和纤维组织,它们共同构成了特征性的肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)[5]。在TME中,癌细胞表面的PD-L1与T细胞表面的PD-1结合后可通过多种机制衰减T细胞介导的免疫监视作用,如诱导T细胞无免疫应答、衰竭,甚至凋亡,降低细胞因子如肿瘤坏死因子(tumor-necrosis factor,TNF)、干扰素-γ(interferon-γ)及白细胞介 素(interleukin,IL)-2 的水平,抑制肿瘤浸润CD4 阳性和CD8 阳 性T 细 胞(tumor infiltrating CD4+/CD8+lymphocyte,CD4+/CD8+TILs)的功能,从而为癌细胞提供逃避免疫反应的途径[6]。研究证实,肿瘤细胞和(或)浸润的免疫细胞上表达的PD-L1影响肿瘤进展和转移以及患者生存率[5]。在Impassion130 生物标志物亚组分析中,免疫细胞上PD-L1 的表达与CD8+T 细胞数量呈正相关,且两者的高水平表达可延长无进展生存期(progression-free survival,PFS)和总生存期(overall survival,OS)[1]。另有研究显示,治疗前细胞基质中TILs 水平与辅助化疗后的早期TNBC 患者的生存率呈正相关,治疗前细胞基质中TILs和PD-L1高表达水平与TNBC 患者较高的病理完全缓解率(pathologic complete response,pCR)和客观缓解率(objective response rate,ORR)有关[7-8]。
相比于其他亚型,高水平PD-L1 和TILs 多见于TNBC,且高水平PD-L1 和TILs 可能会提高肿瘤对免疫治疗(如PD-1/PD-L1 抑制剂)的敏感性[9-10]。研究证实,阻断PD-1/PD-L1 后能活化、上调CD8+T细胞表达,提高其肿瘤杀伤活性,也能诱导癌细胞表面主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)分子的表达,使更多的癌细胞暴露于免疫细胞[11]。一项Ⅰ期临床试验表明,阿妥珠单抗(atezolizumab)治疗TNBC的ORR为24%,中位OS为17.6 个月,且PD-L1 阳性(PD-L1+)患者较PD-L1 阴性(PD-L1-)患者有更高的ORR(12%vs.0)和更长的OS(10.1 个月vs.6.0 个月)[12]。Ⅱ期临床试验证实,派姆单抗(pembrolizumab)在未经其他治疗的TNBC患者中的ORR 为5.3%,疾病控制率(disease control rate,DCR)为7.6%,中位PFS和OS分别为2个月和9个月[13]。德瓦鲁单抗(durvalumab)能明显提高TNBC患者的pCR(9.2%)[14]。但是,许多TNBC患者在接受PD-1/PD-L1 抑制剂单药治疗后的反应率并不高,因此临床仍需找出与PD-1/PD-L1 抑制剂具有协同作用的其他ICIs,以期联合使用提高疗效。
2 其他ICIs在TNBC进展中的免疫机制
2.1 细胞毒性T 淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic Tlymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)及其抑制剂 CTLA-4 主要表达于调节性T 细胞(regulatory cells,Tregs)表面,也可表达于CD4+、CD8+T细胞和某些肿瘤细胞表面,其配体CD80(B7-1)和CD86(B7-2)主要表达于APCs表面。T细胞表面的CTLA-4与同源的CD28竞争结合CD80/CD86,进而阻断T细胞的激活和增殖[4]。PD-1 也是CD28 的同源分子,与CTLA-4同为依赖CD28的T细胞共抑制受体[15]。有研究表明,抗PD-1主要增强了肿瘤内CD8+T细胞的功能;而抗CTLA-4 功能可阻断CTLA-4 与CD28 竞争结合CD80/CD86,启动引流淋巴结中的抗肿瘤T细胞应答并且通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)来直接清除Tregs,减少CD4 阳性/叉头状转录 因 子3(forkhead transcription factor protein 3,Foxp3)阳性细胞的数量[16-17]。Foxp3是控制Tregs发育和发挥肿瘤抑制功能的关键因子。有研究发现,CD4阳性且Foxp3阴性(CD4+Foxp3-)T细胞是能发挥抗肿瘤免疫的重要效应T 细胞,增加肿瘤组织中CD4+Foxp3-T 细胞的数量能提高抗PD-1/抗CTLA-4联合治疗的疗效,而同时阻断PD-1和CTLA-4可一并激活CD4+Foxp3-T 细胞和CD8+T 细胞[16]。顺铂联合抗PD-1+抗CTLA-4 方案能使缺乏乳腺癌易感基因1(breast cancer susceptibility gene1,BRCA1)的TNBC患者的肿瘤明显缩小,表现为促进DCs激活及CD4+/CD8+TILs数量增多[18]。综上所述,激活TILs并增强其功能可成为抗PD-1/抗CTLA-4 联合治疗的基础。另外,目前一项纳武单抗(nivolumab)+伊匹单抗(ipilimumab) 的 Ⅰ/Ⅱ 期临床试验(NCT02834013,https://clinicaltrials. gov)正在评估中。
2.2 周期蛋白依赖性激酶(cyclin dependent kinase,CDK)4/CDK6 及其抑制剂 肿瘤细胞对PD-1/PDL1 抑制剂的敏感性与PD-L1 的表达水平有关已有共识,因此提高肿瘤细胞中PD-L1 的水平及其稳定性可能会提高PD-1/PD-L1 抑制剂的治疗效果。CDK4/6通过与周期蛋白D(cyclinD)形成复合物,进而磷酸化视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)基因,释放转录因子E2F,从而触发细胞周期从DNA 合成前期(G1 期)进入DNA 复制期(S1 期)[19]。研究发现,cyclinD-CDK4复合物能降低PD-L1蛋白的稳定性;此外,缺乏Rb 基因的癌细胞能较高水平表达PD-L1[20]。Rb 基因正常表达是CDK4/6 抑制剂治疗乳腺癌有效的关键。而一项研究证实,Rb基因阳性(Rb+)更多见于缺乏BRCA1突变的TNBC患者,且雄激素受体(androgen receptor,AR)的表达水平与Rb表达水平呈正相关,因此,表达Rb 基因的TNBC 或AR 阳性(AR+)的TNBC 患者可能对CDK4/6 抑制剂敏感[21]。
帕博西尼(palbociclib)联合PD-1单抗治疗方案能显著延缓肿瘤进展,提高TNBC 患者OS[20]。阿贝西尼(abemaciclib)主要通过依赖Rb 基因的机制抑制肿瘤细胞生长,目前,一项阿贝西尼联合派姆单抗治疗TNBC 的临床试验正在进行中[2]。帕博西尼(NCT02605486,https://clinicaltrials.gov)、瑞博西尼(Ribociclib,NCT03090165,https://clinicaltrials.gov)及玻玛西尼(Abemaciclib,NCT03130439,https://clinicaltrials.gov)治疗AR(+)TNBC的临床试验也尚在进行中。
2.3 聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)及其抑制剂 PARP 是一种DNA修复酶,抑制PARP 会导致DNA 单链断裂(singlestrand breaks,SSBs)和双链断裂(double-strand breaks,DSBs)积聚,需要同源重组(homologous recombination,HR)酶修复。BRCA1/2丢失或突变会导致HR 系统缺失。因此,有同源重组修复缺陷(homologous recombination repair deficiency,HRD)的癌细胞可能对PARP 抑制剂敏感,而携带BRCA突变、高HRD 评分的TNBC 患者在接受PARP 抑制剂治疗后,较BRCA野生型、低HRD 评分的TNBC 患者往往有更高的pCR[22]。研究显示,奥拉帕尼(olaparib)能明显上调PD-L1表达,通过削弱单核细胞的细胞杀伤活性而降低抗肿瘤免疫;而加入PDL1单抗后可见TILs浸润能力及抗肿瘤活性增强[23]。有研究发现,糖原合酶激酶3β-β-转导重复相容蛋白(glycogen synthase kinase 3β-β-transduced repeat compatible protein,GSK3β-β-TRCP)轴可调节PDL1 的稳定性,GSK3β 介导PD-L1 发生磷酸化后,可被β-TRCP 直接结合,诱导PD-L1 发生泛素化而降解[24]。另一项研究发现,虽然PARP 抑制剂能使GSK3β失活并上调PD-L1,但也能抑制T细胞活化、减少CD8+细胞毒T 细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTLs)的数量,而加入PD-L1 单抗后能恢复CD8+CTLs 的激活,使经PARP 抑制剂治疗后的癌细胞恢复对T细胞杀伤作用的敏感性,因此,该研究认为PD-1/PD-L1 抑制剂联合PARP 抑制剂是合理有效的TNBC治疗措施[23]。
一项关于尼拉帕尼(niraparib)联合派姆单抗治疗晚期或转移性TNBC 的Ⅱ期临床试验结果显示,尼拉帕尼ORR为21%,DCR为49%[25]。Ⅱ期临床试验证实,奥拉帕尼联合德瓦鲁单抗治疗BRCA突变的转移性乳腺癌的12 周DCR 为80%,28 周DCR 为50%,ORR为63%[26]。
2.4 表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)及其抑制剂 EGFR 是一种受体酪氨酸激酶,激活后可通过不同的下游信号通路促进细胞增殖、分化和迁移[27]。研究发现36%~89%的TNBC 患者存在EGFR 过表达[2]。EGFR 过表达会导致乳腺细胞正常功能失控,诱导癌细胞增殖、分化和迁移,进而促进肿瘤的转移[27]。在早期乳腺癌中,OS 和无病生存期(disease free survival,DFS)降低与EGFR 过表达有关,有EGFR 过表达的TNBC 患者的OS 和DFS 更低[28]。另有研究证实,部分TNBC 患者存在PD-L1 和EGFR 共同过表达的情况[29]。EGFR激活后能直接或通过催化PD-L1发生N-糖基化,从而间接抑制GSK3β对PD-L1的降解,上调PD-L1表达水平并增加其稳定性[24]。此外,PD-L1结合PD-1需要PD-L1发生N-糖基化,且糖基化的PD-L1能抑制TME中的T细胞活性[30]。
研究发现,EGFR 抑制剂吉非替尼(gefitinib)可通过减少PD-L1与PD-1之间的相互作用,增强T细胞中IL-2 的表达,促进CD8+TILs 活化并提高T 细胞介导的肿瘤细胞杀伤力以增强PD-1单抗的疗效,因此,吉非替尼可通过降低PD-L1 表达来阻止其与T细胞受体(T cell receptor,TCR)结合、限制PD-L1 的致癌潜力、降低EGFR过表达的癌细胞的存活率,这为联合抗PD-1/PD-L1提供了理论基础[24]。
2.5 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)-A 及 其 抑 制 剂 VEGF 家 族 中 的VEGF-A与肿瘤血管形成关系密切。血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)1 和VEGFR2 是VEGF-A 的2 个关键性受体,VEGF-A 主要与VEGFR2结合,可调节肿瘤血管生成[31]。此外,VEGF-A 还具有免疫抑制作用。有研究发现,VEGF-A 能直接抑制DCs 成熟并影响其抗原提呈功能,抑制CTLs 增殖、分化及细胞杀伤活性,通过诱导肿瘤血管形成而抑制TILs 浸润[32]。研究显示,VEGF在TNBC中的表达水平明显高于其他类型乳腺癌,且低DFS 和OS 与高水平VEGF有关[33]。
研究发现,抗VEGF/VEGFR2 能上调PD-L1 表达水平,并且上调的PD-L1水平与肿瘤中CTLs活性增强的程度有关,因此VEGF/VEGFR 抑制剂能提高PD-L1-的肿瘤细胞对PD-L1抑制剂的敏感性,而联合PD-L1抑制剂能提高抗血管生成治疗的敏感性并增强其疗效,表现为DCs 数量增多及活性增强;此外,VEGF/VEGFR2 抑制剂单药或与抗PD-L1 联合使用能降低肿瘤的血管密度,促进肿瘤内高内皮细胞微静脉(high endothelial venules,HEV)的形成,而HEV 能增加TILs 的数量,从而增加抗PD-L1 的疗效[32]。贝伐单抗(bevacizumab)联合阿妥珠单抗的Ⅲ期研究结果显示,其能明显提高患者的ORR、PFS和OS[34]。目前,一项德瓦鲁单抗联合贝伐珠单抗的临床试验正在开展中(NCT2489448,https://clinicaltrials.gov)。
2.6 吲哚胺-2,3-双加氧酶(indoleamine-2,3-dioxygenase,IDO)及其抑制剂 IDO 是色氨酸沿犬尿氨酸途径分解代谢的限速酶。色氨酸是细胞存活的重要氨基酸,而TME 中缺乏色氨酸会抑制T 细胞增殖[35]。研究发现,IDO激活后能导致局部CTLs和自然杀伤(natural killer,NK)细胞数量减少,激活并招募Tregs 和骨髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)[36]。因此,IDO 可发挥免疫抑制作用,使肿瘤细胞能逃离免疫细胞的杀伤作用。研究发现,相比于其他类型乳腺癌,IDO 在TNBC 中最多见,且大约70%PD-L1+的乳腺癌细胞同时表达IDO,表明与IDO 相关的T 细胞损伤可能是抗PD-1/PD-L1 免疫治疗耐药的机制[37]。因此,IDO 抑制剂联合PD-1/PD-L1 抑制剂可用于治疗表达IDO 的TNBC。
与单独使用任何一种药物相比,将IDO 抑制剂Navoximod 与抗PD-L1 联合使用能更有效地激活肿瘤内CTLs 细胞并抑制肿瘤生长[38]。而一项纳入66例不同类型恶性肿瘤患者(包括TNBC)的Ⅰb 期临床试验显示,Navoximod联合阿妥珠单抗能上调所有类型肿瘤细胞表面IDO 和PD-L1 的表达水平,且有9%的患者达到部分缓解(partial response,PR),17%达到疾病稳定(stable disease,SD),而PD-L1+患者的反应率略高于PD-L1-的患者(13%vs.7%);此外,大多数与治疗有关的不良事件均为1级或2级,较常见的是疲劳(22%)、皮疹(22%)和血尿(20%)[39]。IDO抑制剂epacadostat 联合派姆单抗试验结果显示,TNBC 患者ORR 10%、DCR 36%,患者大体可耐受,其抗肿瘤活性与已知的派姆单抗单药治疗效果相似[40]。
2.7 腺苷(A)/腺苷受体(AR)及其拮抗剂 生理条件下,A 是一种保护正常组织免受炎症损害的免疫调节分子,主要与腺苷2A 受体(adenosine 2A receptor,A2AR)和腺苷2B受体(A2BR)结合,通过抑制免疫保护性细胞如T 细胞、NK 细胞和DCs 的激活,增强免疫抑制性细胞如Tregs 和MDSCs 的功能而发挥免疫抑制效应[41]。有研究发现,肿瘤细胞内的A 主要是由腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)沿胞外核苷酸酶CD39/CD73 轴逐步分解产生,而TME内缺氧和持续的炎症可导致ATP 和CD39/CD73 过表达,因此TME中的A水平明显增加,而A能直接促进可表达AR 的肿瘤细胞的生长、存活和扩散[42]。基于A 能显著抑制T 细胞的特点,减少A 的产生或阻断AR 联合PD-1/PD-L1 单抗有可能抑制肿瘤生长、延长患者生存期。研究发现,CD73阳性(CD73+)细胞能抵抗PD-1 单抗,而加入CD73 单抗后能提高CTLs水平,明显抑制乳腺癌细胞生长并提高患者生存率[43]。另有研究证实,PD-1单抗能促进CD8+TILs上A2AR 的表达,而A2AR 激活后能促进CTLs 表面PD-1 的表达,表明联合PD-1 单抗和A2AR 拮抗剂较单药治疗能更有效地降低肿瘤增殖率,减少转移灶形成,进而提高患者生存率[44]。目前,一些关于CD73单抗/A2AR拮抗剂联合PD-1/PD-L1单抗的临床试验正在招募或评估中[41]。一项关于CPI-444联合阿妥珠单抗治疗TNBC 患者的临床试验(NCT02655822,https://clinicaltrials.gov)的部分研究结果显示,单独使用A2AR拮抗剂CPI-444或PD-L1单抗能对小鼠结肠癌细胞产生部分抑制作用,但CPI-444与抗PD-L1联合使用可使50%的小鼠癌细胞停止生长,甚至清除[45]。
3 小结
综上所述,以PD-1/PD-L1抑制剂为代表的ICIs能破坏肿瘤对免疫细胞的抑制性微环境,恢复免疫细胞对癌细胞的识别和杀伤作用,从而有效改善TNBC 患者的预后。通过联合使用具有协同作用的其他ICIs能够克服单独使用ICIs的弊端(如ORR低、易耐药),使得TNBC 患者对免疫治疗更敏感,从而显著延长其生存期。但是,由于TNBC 是一种高度异质性疾病,需要更加全面地了解TNBC 的生物学特征,找出具有预测意义的生物标志物,发掘它们之间的相互联系,以利于对TNBC 患者分类以及提供更加合理有效的个体化精准治疗方案。