逆转T细胞耗竭在肿瘤免疫治疗中研究进展

刘 盼 马敏婷 魏素菊

(河北医科大学第四医院，石家庄 050001)

1 T细胞耗竭

T细胞耗竭是慢性感染和肿瘤状态下T细胞发生的一种功能缺陷状态，主要特征为抑制性受体表达增加及细胞因子分泌减少。耗竭性 T 细胞同时伴有涉及 T 细胞趋化、黏附、迁移的相关基因表达改变，转录因子表达谱改变及代谢功能缺陷等特征[1],耗竭性 T 细胞主要通过细胞表面的抑制性分子，细胞因子和免疫调节细胞类型改变等参与肿瘤免疫负调控[2]。

目前在癌症患者中停止免疫疗法治疗后经常观察到的持续反应挑战了对病原体和癌症衍生的T细胞应答的调节一致性的观点[3]。当 T 细胞长期暴露于肿瘤抗原时表达抑制性受体，如肿瘤浸润 CD8+T 细胞表面 PD1、B/T 淋巴细胞衰减因子 (B-and T-lymphocyte attenuator,BTLA)、TIM3、LAG3、细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白 4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA4)等，这些抑制性受体起到负免疫调控点作用，抑制CD8+T细胞功能，使机体对肿瘤产生免疫耐受[4]。关于T细胞耗竭是CD4+T、CD8+T都表现为耗竭表型CD8+T细胞耗竭机制很明确，CD4+T的耗竭机制并不明确[5]，Church等[6]证实肿瘤特异性CD4+T细胞有助于维持肿瘤定向CD8+T细胞的功能。在一项临床前研究中，肿瘤特异性CD4+T细胞的耗竭促成了黑素瘤的复发，但这种功能障碍相关表型仅在复发黑素瘤的小鼠中发生，其采用联合疗法逆转CD4+T细胞耗竭恢复肿瘤特异性CD4+T细胞的效应功能，取得良好的治疗效果[7]。在肿瘤免疫过程中，CD4+T、CD8+T耗竭都会促进肿瘤发生发展，但CD4、CD8T细胞如何相互影响，仍不清楚，目前仅能证明他们都是免疫周期的一部分[8]。

2 逆转T细胞耗竭

2.1“释放刹车并按压加速踏板” CD27可在T细胞上触发共刺激信号。在一项研究中，研究者使用了多个同系肿瘤模型中测试了抗人CD27抗体(varlilumab)及其变体(称为1F5mG1和1F5mG2a)的抗肿瘤活性。1F5mG1具有诱导T细胞增殖和活化并控制BCL1淋巴瘤的生长特性，1F5mG2a消耗Treg，可治愈表达E.G7、Colon26和CT26小鼠肿瘤。通过改变varlilumab(1F5mG1)剂量可以调节其激动或消耗的性质，较低的剂量有利于激动剂活性，较高的剂量导致消耗。激动剂和消耗性质均有助于CD27靶向免疫疗法的抗肿瘤治疗，因此可通过改变剂量来调节其抗肿瘤活性[9]。而且人类CD27转基因(hCD27-Tg)小鼠模型中，也支持上述研究结果。 varlilumab的Ⅰ期临床试验在晚期难治性肿瘤显示出治疗效果优越性安全性特征[10]。

“释放刹车并按压加速踏板”是联合抑制性受体拮抗剂(如PD-1)(释放刹车)与共刺激分子激动剂(按压加速踏板)发挥抗肿瘤作用。小鼠模型中报道了靶向共刺激性OX40或GITR联合共抑制CTLA4的抗体可消耗调节性T细胞(Treg)[11]，通过TNFR超家族成员，例如CD27、OX40(CD134)、4-1BB(CD137)在T细胞上触发共刺激信号联合PD-1或CTLA-4抗体是一种新的免疫疗法[12]。但需注意的是，联合使用的顺序影响疗效。临床研究证明激动剂抗OX40与PD-1联合给药顺序不同，疗效不同：即同时添加抗PD-1显著减弱了单独的抗OX40的治疗效果。在两种肿瘤模型中，同时使用PD-1与抗OX40组对比顺序组合的抗OX40与抗PD-1(但不是相反的顺序)结果表明：顺序给药导致疗效显著增加[13]。目前正在进行varlilumab(抗人CD27抗体)联合抗PD-1 nivolumab治疗多种晚期癌症的Ⅱ期临床试验(NCT02335918)。在T细胞上触发共刺激信号联合PD-1是目前增加PD-1疗效并且解决部分PD-1耐药的有效策略。

2.2新的免疫检查点分子——Tim-3、LAG-3 免疫检查点(immune checkpoint)是指存在于免疫系统中的一种(几种)抑制受体或一条(几条)抑制信号通路。在肿瘤微环境中，这种抑制性的通路被利用和扩大，导致了T细胞的耗竭现象。近年来研究发现Tim-3在肿瘤浸润淋巴细胞表达的比例明显高于外周淋巴组织中，且Tim-3上调以及其他检查点受体的上调与 T细胞耗竭相关[14]。研究人员发现Tim3与其他靶向治疗联合治疗效果比单独阻断Tim3免疫检查点更加有效，单独使用PD-1抑制剂可导致肿瘤相关杀伤细胞出现对抗免疫治疗的抵抗作用。在PD-1耐药的动物模型中发现，阻断PD-1通路后，其T细胞相继表达了大量的T细胞免疫球蛋白黏蛋白分子3(Tim-3)[15]。因此封闭Tim-3抑制通路，即可能逆转T 细胞耗竭，也可改变PD-1的耐药问题[16]。在黑色素瘤中，Tim-3高表达于表现耗竭表型的肿瘤相关NK细胞上。且Tim-3也高表达于肿瘤细胞，Tim-3可能通过多种机制导致肿瘤进展，包括直接抑制CD4T细胞功能和抑制IL-6-STAT3信号传导，以及直接促进肿瘤转移，但是Tim-3导致肿瘤免疫抑制的更多机制还有待进一步研究阐明[17，18]。

在众多人肿瘤模型中，LAG-3和PD-1的共表达与T细胞耗竭相关。在头颈鳞癌(HNSCC)和非小细胞肺癌中，Lag-3也在Treg上呈优势表达，2017年ASCO 上，BMS公布了一项BMS-986016 (Relatli-mab，LAG-3单抗)联合Nivolumab治疗的研究，其中Relatlimab改善了对PD-L1疗法产生耐药性的黑素瘤群体的治疗效果(临床试验注册号NCT01968109)[19]。

2.3改变基因组编辑与检查点封锁联合疗法 在一项研究中，Paukenetal证明 PD-L1通路阻断可使Tex(Exhausted CD8 T cell)重新激活，并重新参与调节效应功能。检查点阻断后的T细胞，转录和表观遗传学改变[20]。在效应阶段用IL-7治疗能够阻止Tex(Exhausted CD8 T cell)的发展，进一步研究将揭示这些发现是否会影响目前的免疫治疗癌症，Sen等[21]对T细胞衰竭的表观遗传组进行了深入分析。通过对功能增强子图的深入分析，利用基因组编辑来改变耗竭的CD8T细胞中的基因表达以逆转T细胞耗竭。因此，将目前的检查点封锁与基因组编辑策略相结合以维持T细胞对癌细胞的免疫力将是避免因T细胞耗竭而获得的治疗抵抗性的十分有前景的方法。

2.4改变在肿瘤微环境中相关免疫抑制状态，联合免疫检查点抑制剂减少T细胞耗竭发生 TME(在肿瘤微环境)免疫抑制机制影响肿瘤引导的T细胞应答并将它们驱动至T细胞耗竭，Katlinski等[22]发现CRC(结直肠癌)细胞下调基质中的I型干扰素受体链IFNAR1，其存在可以产生免疫逃逸的微环境。因此针对肿瘤微环境中抑制因素的靶向治疗，有可能成为新的精准免疫治疗策略。

研究证明肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophage，TAM)是CD8+T发挥抗肿瘤反应中重要免疫抑制细胞[23],肿瘤微环境中的TAM通过夺取针对检查点受体/配体的抗体来限制检查点疗法的功效[24]。因此，抗TAM治疗联合免疫抑制剂治疗成为抗肿瘤免疫新方法，PI3Kγ(磷酸肌醇3-激酶γ)抑制剂通过阻断TAM(肿瘤相关巨噬细胞)的免疫抑制功能来促进T细胞应答能力。用PI3Kγ抑制剂(TG100-15)联合PD-1治疗头部和颈部鳞状细胞癌的小鼠模型显著增强了抗PD-1抗体的疗效[25]，免疫球蛋白Fc-γ受体(FcγR)为TAM的免疫抑制表型表达产物，抗Fc-γ受体(FcγR)联合抗PD-1治疗同样证明联合治疗比单独抗PD-1增加了免疫检查点抑制剂疗效。皮下注射结肠癌的小鼠模型中，用PD-1免疫抑制剂的单一治疗可以抑制肿瘤生长，向抗PD-1处理添加FcγR阻断抗体完全抑制了所有小鼠中的肿瘤生长,其机制为用FcγR阻断抗体处理延长了抗PD-1抗体与肿瘤浸润T细胞的接触，从而增加疗效[26]。集落刺激因子1受体(CSF1R)为TAM募集，分化和存活所必需。 CSF1R拮抗剂为PLX397，PD-1/抗CTLA4治疗联合PLX3397(集落刺激因子1受体拮抗剂)可以完全阻断肿瘤的增殖转移，甚至可以使已建立的肿瘤消退15%[27]。肿瘤内巨噬细胞的免疫抑制作用可通过抑制Ⅱa类组蛋白脱乙酰酶(HDAC)来抑制[28]，在PyMT转基因小鼠发展的乳腺肿瘤中，选择性Ⅱa类HDAC抑制剂(TMP195)将肿瘤中的显性巨噬细胞群从TAM切换至高度吞噬巨噬细胞，从而抑制肿瘤生长。TMP195联合抗PD-1抗体的治疗进一步降低了该模型的肿瘤负荷，而用抗PD-1抗体的单一治疗不足以抑制肿瘤发展。因此，Ⅱa类HDAC抑制剂有可能通过从肿瘤浸润巨噬细胞中提取抗肿瘤功能来增强检查点治疗[29]。

3 逆转T细胞耗竭在临床治疗应用进展

3.1改变T细胞耗竭状态 直接输注靶向T细胞，对抗T细胞耗竭，CAR-T疗法：过继性T细胞转移(ACT)是嵌合抗原受体T细胞以介导抗肿瘤的新领域[30]，其可以简单概括为结合细胞表面抗原的特异性抗肿瘤T细胞，以肿瘤细胞表面表达的相关抗原为靶点，使肿瘤细胞表面的抗原能被其特异性识别，且以不依赖MHC的方式激活T细胞并刺激有效的细胞毒性应答，三种形式的ACT用于癌症治疗：肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)，T细胞受体(TCR)T细胞和CART细胞[31]。CD19的丢失和PD-L1在肿瘤细胞中的过表达常被认为是CAR-T治疗可能的耐药机制。部分患者在CD19-CAR-T细胞治疗一段时间后，肿瘤再次复发，此时常表现为CD19转阴；这种情况下，即使CAR-T在体内仍具有强活性，疾病仍会进展。为解决CD19-CAR-T细胞治疗后肿瘤细胞抗原丢失的问题，可考虑以新型靶点CD22治疗B细胞淋巴瘤。抗PD-1抗体的应用虽然可以部分恢复CAR-T细胞的效应，但在停用抗体后仍有部分患者复发，因此应用基因工程技术对CAR-T细胞进行改造，使T细胞在胞外域同时表达CAR结构与PD-1，该PD-1与PD-L1结合后可通过胞内CD28传递激活信号，从而避免了肿瘤的免疫逃逸，并且避免了PD-1抑制剂导致的其他免疫相关并发症[32]。CAR T细胞相关CRS的严重程度与肿瘤负荷相关，CRS和神经系统毒性是其主要副反应[33]，虽然CAR T细胞正在改变血液恶性肿瘤的治疗方法但仍有许多障碍需克服以广泛应用于肿瘤的治疗。

3.2逆转T细胞耗竭疗法的联合 抑制性抗体PD-1/PDL-1与其他疗法联合：在头颈部肿瘤模型中，对西妥昔单抗的耐药性增加与肿瘤浸润淋巴细胞上的PD-1和Tim-3表达增加有关[34]。联用Tim-3和PD-1/PD-L1单抗阻断多条负调节通路，将是体内免疫系统抗肿瘤最有效的手段之一，TAM靶向治疗联合PD-1/PD-L1以增强免疫检查点抑制的功效[35],临床前研究表明，这些策略与检查点抑制剂的组合可至少在黑色素瘤、肺癌、结肠癌和乳腺癌中增强治疗反应[36]。目前探索新的免疫检查点如LAG-3、BTLA-4联合PD-1增加疗效，进一步表明需要多种方法来治疗癌症。

4 临床挑战与展望

尽管近年来逆转T细胞耗竭的几种疗法在临床试临床应用中取得了令人十分鼓舞的疗效，但是应用PD-1如何获得持续的免疫效应，应用CAR-T目前仅局限在CD19表达的淋巴瘤和白血病中取得良好疗效，其他实体瘤中未能找到有效的靶标，其他联合增强免疫抑制剂疗效的临床数据有待完善等问题仍需解决，但不可否认的是关于逆转T细胞耗竭的免疫疗法对比其他传统治疗就目前临床试验、临床应用报道的数据来看具有有效率高、明显高PFS，副作用小，提高病人生存质量等，多线化放疗后耐药可采用免疫治疗等优点，未来免疫疗法将在肿瘤治疗中成为最有前景的治疗方法之一。