免疫检查点抑制剂在结直肠癌中的研究进展

壮雨雯，沈俊逸，刘沈林，蔡辉

0 引言

结直肠癌（colorectal cancer,CRC）是全球十大恶性肿瘤之一，是癌症相关死亡的第二大原因。CRC原位癌患者的5年生存率约为90%，而伴有区域性转移的为71%，有远处转移仅为14%[1]，因此研究转移性结直肠癌（metastatic colorectal cancer,mCRC）的治疗具有重要意义。从20世纪初的Paul Ehrlich首次提出荷瘤体的免疫系统可识别并杀伤肿瘤，到1959年验证肿瘤抗原可诱导荷瘤体产生特异性免疫应答，再到因发现PD-1与CTLA-4两种负性免疫调节分子而创建新型肿瘤免疫疗法被授予2018年诺贝尔生理学或医学奖，肿瘤免疫研究不断深入，免疫疗法亦被逐步引起关注并取得诸多进展，其中免疫检查点抑制剂是目前最有前景的免疫疗法之一。本文就肿瘤与免疫系统之间的相互关系、CRC的免疫学特征以及免疫检查点抑制剂治疗mCRC的研究进展作一综述。

1 免疫系统与肿瘤

免疫系统与肿瘤关系密切，既可通过多种免疫效应机制识别、杀伤并清除肿瘤细胞，又能通过多种免疫逃逸机制抵抗或逃避免疫系统对肿瘤细胞的杀伤或清除，导致肿瘤的发展[2]。免疫系统控制肿瘤生长和塑造肿瘤免疫原性的过程即为肿瘤免疫编辑，包括清除、平衡和逃逸三个阶段。清除阶段，免疫系统识别并有效消除肿瘤细胞；平衡阶段被认为是免疫编辑过程中最长的阶段，是免疫系统杀伤肿瘤细胞与少数肿瘤细胞获得免疫原性的动态平衡过程；逃逸阶段，肿瘤被免疫系统所耐受，同时也通过多种机制抑制免疫反应，肿瘤细胞表达负性共刺激分子抑制T淋巴细胞活化达到逃避免疫攻击的目的，这些起抑制作用的调节分子称为免疫检查点（immune checkpoints），包括程序性细胞死亡蛋白1（programed cell death protein 1,PD-1）、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen 4,CTLA-4）、淋巴细胞活化基因3（lymphocyte activated gene 3,LAG3）、T细胞免疫球蛋白黏蛋白3（T-cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 3,Tim-3）等，在阻断宿主免疫反应方面发挥关键作用[3-4]。鉴于这些免疫反应调节分子对肿瘤的影响，研发针对免疫检查点的阻断治疗以解除免疫抑制、恢复免疫系统抗肿瘤的效率已成为目前抗肿瘤治疗的研究重点[5]。

2 免疫检查点

免疫检查点是一种膜表面调节蛋白，在免疫信号中通过配体与受体相互作用调控免疫细胞活化，对维持免疫稳态发挥关键作用。PD-1是CD28超家族成员，表达于T/B细胞、NK细胞、DC细胞和肿瘤浸润性淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes,TIL）细胞表面的抑制性受体。PD-1在平衡肿瘤免疫与炎性反应中起着关键作用，在正常组织中这种机制可防止反复的、不可逆转的组织损伤[6]。有两种配体与PD-1相互作用：表达于外周组织和器官的PD-L1和限制性地表达于抗原递呈细胞表面的PD-L2[7]。PD-1与配体的结合使激活T细胞的激酶信号通路、细胞的杀伤功能以及有助于维持免疫稳态细胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-2等的分泌被抑制，进而起到负调节作用，因此肿瘤细胞表达PD-L1被认为是抵抗适应性免疫的机制。研究显示CRC肺转移患者在接受肺转移瘤手术切除后，PD-1阳性的TIL与整体生存受损相关，提示CRC肺转移术后不良预后[8]；研究表明PD-L1与CRC的不良预后相关[9]，在CRC小鼠模型中高表达PD-L1组的肿瘤体积及转移瘤数目明显高于对照组[10]；PD-L1的表达与结直肠癌分期亦相关[11]。CTLA-4是表达于T细胞活化早期的一种跨膜受体，与T细胞表面的CD28在结构及表达上十分相似，竞争性地结合具有相同配体的抗原递呈细胞表面的CD80和CD86，从而中断起正性调节作用的共刺激信号、逆转T细胞抗原受体（T cell receptor,TCR）活化、诱导T细胞失能、削弱免疫功能。研究表明，阻断CTLA-4可促使T细胞增殖1.5～2倍、IL-2的生成增加2倍，并且损耗肿瘤微环境中具有免疫抑制作用的调节性T细胞（T regulatory cell,Treg）[5]。与正常结直肠组织相比，CRC组织中的CTLA-4表达明显上调[12]，Treg标志物的高表达与CTLA-4表达呈正相关，CTLA-4对CRC的预后产生负面效应[13]。

3 结直肠癌的免疫学特征

CRC特征根据其病因可分为散发性、家族性或遗传性。散发性的CRC 约占全部病例的70%～75%，与饮食、肥胖、吸烟、饮酒等因素相关；约20%的CRC为多因素遗传特征家族性疾病；因遗传获得的高度外显率单基因突变约占所有CRC的5%～10%，其中Lynch综合征最常见[14]。错误配对修复基因（mismatch repair,MMR）识别并修复DNA复制过程中因插入、缺失或单核苷酸突变形成的错配，从而维持基因组的稳定性，其缺失或缺陷导致微卫星不稳定性（microsatellite instability,MSI），Lynch综合征是因MMR基因的突变而导致MSI的肿瘤，常由MMR基因（MLH1、MSH2、MSH6和PMS2）突变引起，Lynch综合征患者具有多种组织癌变倾向，最常见的癌变靶点为结直肠及子宫内膜，约80%的Lynch综合征患者会发生CRC，Lynch综合征约占全部CRC患者的2%～4%[14]。通常认为错误配对修复缺陷（different mismatch repair,dMMR）与高度微卫星不稳定性（microsatellite instability-high,MSI-H）在生物学上具有一致性，而低度微卫星不稳定性（microsatellite instability-low,MSI-L）和微卫星稳定（microsatellite stability,MSS）则是MMR正常（proficient mismatch repair,pMMR）的表型。约15%的CRC存在dMMR，包括部分散发性的CRC。dMMR/MSI-H是CRC患者预后良好的标志物，这类患者与pMMR患者相比，复发率低、客观缓解率高、存活率高[15]。临床试验证明dMMR/MSI-H的Ⅱ～Ⅲ期患者与5-氟尿嘧啶（5-Fu）化疗耐药相关，辅助治疗中化疗疗效有限，因此美国国立综合癌症网络（NCCN）指南建议Ⅱ～Ⅲ期CRC患者行MMR、MSI检测，并且筛查Lynch综合征；对于具有dMMR/MSI-H的患者，不建议给予5-Fu类单药辅助治疗。dMMR/MSI-H的CRC在肿瘤细胞的编码区中具有数千个突变，并且有更多数量的TIL，高突变负荷导致大量新抗原产生，能有效地被T细胞识别，因此或有更好的免疫治疗效果[16]。

4 免疫检查点抑制剂在结直肠癌中的运用

4.1 PD-1抑制剂

派姆单抗（Pembrolizumab）是针对PD-1受体的人源化单克隆抗体。一项研究将dMMR状态作为PD-1抑制剂功效的预测因子进行了Ⅱ期临床试验，将患者分为dMMR型mCRC组、pMMR型mCRC组和dMMR型其他恶性肿瘤组，研究的主要终点为与免疫相关的客观缓解率（ORR）、持续20周与免疫相关的无进展生存期（PFS）。dMMR型mCRC患者中的ORR及PFS分别为40%（4/10）及78%（7/9），远高于pMMR型mCRC患者的0（0/18）及11%（2/18）；而dMMR型其他恶性肿瘤组分别为71%（5/7）和67%（4/6）；此外，全外显子组测序显示dMMR型肿瘤中平均突变为1 782个，与pMMR型肿瘤（73个）具有显著差异（P=0.007），并且高肿瘤突变负荷与延长PFS相关（P=0.020），证实dMMR型肿瘤患者能从Pembrolizumab中获益[17]。Pembrolizumab在黑色素瘤、EGFR和ALK阴性的非小细胞肺癌患者中疗效显著，并有研究显示，对于无法切除或转移的dMMR/MSI-H实体瘤和对5-Fu、奥沙利铂或伊立替康耐药的dMMR/MSI-H CRC患者，Pembrolizumab疗效值得肯定，在包括CRC在内的12种肿瘤的临床试验结果中，dMMR型实体瘤对Pembrolizumab的ORR和完全缓解率（CR）分别达到了53%和21%[18-21]，Pembrolizumab于2017年5月获批上市，用于治疗dMMR/MSI-H型实体瘤，成为历史上第一个依靠通用标志物，而非肿瘤发生位置来划分治疗范围的癌症药物。

纳武单抗（Nivolumab）是一种全人源化的IgG4、抗PD-1单克隆抗体，通过阻断PD-1与其配体的相互作用而恢复T细胞的抗肿瘤免疫应答。最初在肿瘤患者的Ⅰ期试验中进行了Nivolumab研究，39例患者中有14例mCRC，报道仅1例患者获得客观缓解[22]。进一步对296例各种实体瘤患者进行Ⅱ期临床试验，未发现有客观缓解的mCRC患者，而对该药有客观缓解的患者为dMMR型肿瘤，因此dMMR被认为是药物疗效的预测因子[23]。Ⅱ期临床试验Checkmate 142对dMMR/MSI-H mCRC患者使用了Nivolumab，74例患者被纳入Nivolumab单药治疗组，其中23例客观缓解（31.1%），8例持久缓解，1年PFS和总生存期（OS）分别为50%和73%[24]。

4.2 PD-L1抑制剂

BMS936559（MDX 1105）是一种全人源化的抗PD-L1单克隆抗体，在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中进行了研究，超过200例的各种实体瘤患者中含18例CRC患者，研究显示ORR为17%，但CRC患者中未发现客观缓解[25]。

Atezolizumab是全人源化的抗PD-L1单克隆抗体，目前已被FDA批准用于转移性非小细胞肺癌和晚期尿路上皮癌的治疗。MSI-L或MSS mCRC对PD-1抑制剂的反应并不理想，但通过抑制丝裂原活化蛋白激酶激酶（mitogen-activated ERKregulating kinase,MEK）可以促使癌细胞中MHC-Ⅰ上调以及增加CD8+T细胞浸润，MEK抑制剂协同增强免疫检查点抑制剂在MSS mCRC中的功效[26]。在一项正在进行的Ⅰb阶段多中心临床试验[27]中，Atezolizumab联合Cobimetinib（MEK抑制剂）治疗CRC，中期研究结果表明，23例mCRC患者中4例（17%）达PR，6月OS达72%；该4例患者中3例被确认为MSS型。在该研究中MSS型CRC患者从免疫检查点抑制剂中获益，其原因可能与MEK抑制剂上调HLA分子的表达从而增加了PD-1 CD28抑制剂的作用靶点相关。

4.3 CTLA-4抑制剂

Ipilimumab是人源化IgG1单克隆抗体，通过结合CTLA-4促进CD28与CD80/CD86结合对共刺激信号起正性调节作用，诱导T细胞活化，从而增强免疫功能。Checkmate 142亦是一项研究Nivolumab与Ipilimumab联合运用于dMMR/MSI-H mCRC的临床试验，119例患者纳入Nivolumab 3 mg/kg+Ipilimumab 1 mg/kg联合组，ORR达到55%，12周疾病控制率（DCR）达到80%；截至2017年9月，全组PFS和OS为9月的患者分别达到76%和87%[28]。

Tremelimumab是一种人源化IgG2单克隆抗体，当前较多研究用于治疗恶性间皮瘤、非小细胞型肺癌、胆管癌等[29-31]。一项多中心Ⅱ期临床试验[32]纳入标准化治疗失败的48例mCRC患者（均接受过5-Fu、奥沙利铂和伊立替康治疗；91%患者接受过西妥昔单抗治疗），这些患者并未区分MMR/MSI状态。结果显示，Tremelimumab 3/4级治疗相关不良事件为19%；仅1例具有稳定的骨盆肿块并且肾上腺肿块显著消退接受二次治疗，获得持续6月的部分缓解；中位OS为19.1月，中位PFS为2.3月；该药在患者群体中未表现出具有临床意义的单一药物活性，可能需要进一步研究其与其他药物的组合运用。而在最近的一项Ⅰb/Ⅱ期试验中研究显示Tremelimumab、PD-L1抑制剂（Durvalumab）联合FOLFOX治疗方案能提高mCRC患者的疗效[33]。

5 免疫检查点抑制剂的联合治疗在结直肠癌中的运用

免疫检查点抑制剂Nivolumab联合Ipilimumab在Checkmate 142临床试验中获得良好疗效[28]。在Pembrolizumab联合mFOLFOX6治疗30例CRC患者的研究中，3例为MSI-H型CRC，结果显示15例获得部分缓解，14例处于疾病稳定，值得注意的是，1例MSI-H型患者2月后达到完全病理学缓解，DCR达到100%[34]。有研究表明Atezolizumab联合FOLFOX和贝伐单抗治疗mCRC患者中有11例（48%）达PR，初步研究数据显示，化疗联合免疫检查点抑制剂能促进机体处于免疫激活状态从而增强疗效，但与单独接受化疗的结果是否存在差异仍需更多临床数据分析[35]。MSS型mCRC患者能从Atezolizumab联合Cobimetinib治疗中获益[27]；另一项多中心、第Ⅲ阶段临床试验纳入的363例mCRC患者中，91.7%的患者为MSS或MSI-L状态，接受Atezolizumab与Cobimetinib联合治疗的mCRC患者中位总生存期为8.87月，较Atezolizumab单药治疗的7.10月或瑞格非尼单药治疗的8.51月有所提高，且联合用药的安全性与单个药物的安全性一致[36]。在放射治疗联合免疫检查点抑制剂研究方面，与PD-1结合的PD-L2 Fc融合蛋白AMP-224作为PD-1抑制剂与立体定向放射联合治疗的mCRC患者，有1例获得疗效[37]，更多的研究证据还需进一步探索。

6 结语

随着多学科治疗的不断进展，结直肠癌患者的总生存率已得到很大提高，然而转移性结直肠癌仍是全球恶性肿瘤死亡的一个主要原因。肿瘤与免疫系统的密切关系逐渐被阐明，许多免疫调节药物，特别是免疫检查点抑制剂被开发，对肿瘤的治疗产生了积极而重大的影响。PD-1抑制剂在dMMR/MSI-H型结直肠癌治疗中获得良好疗效，但预测疗效的生物标志物等问题亟待进一步探索解决。并且结直肠癌患者中，dMMR/MSI-H型结直肠癌占比小，如何将免疫疗法扩展到MSS或MSI-L型结直肠癌将是未来必经而又艰难的一步。此外，免疫检查点抑制剂的联合运用及与其他治疗组合策略也在探索试验中，其机制有待进一步阐明。随着研究的深入，免疫检查点抑制剂在结直肠癌中的治疗有望取得实质性的突破，为晚期结直肠癌患者带来福音。