肺癌T细胞过继免疫治疗和新抗原研究进展

蔡良良，钱莉

(1. 扬州大学医学院，江苏 扬州225001； 2. 江苏省中西医结合老年病防治重点实验室，江苏 扬州 225001)

在过去几年中，免疫检查点抑制剂(checkpoint inhibitors，CPI)成为一种新的抗癌药物[1]，其中程序性死亡受体-1(programmed death receptor-1，PD-1)/PD配体-1(PD-1 ligand，PD-L1)途径是主要的免疫检查点以及药物治疗的靶点[2]。抗PD-1单克隆抗体试剂已经FDA批准用于治疗多种实体瘤，如晚期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)[3]。此外，已证实抗PD-L1单抗在NSCLC患者中具有良好的临床疗效[4]。

在采用CPI治疗(如抗PD-1、PD-L1和CTLA- 4抗体)获得性耐药的NSCLC患者中，Anagnostou等[5]研究体细胞突变产生免疫原性产物的演变过程，揭示了CPI获得性耐药过程中参与的基因突变谱动态变化。研究证明，CPI的治疗效果与肿瘤突变负荷(tumor mutation burden，TMB)有关[6]。越来越多的临床证据支持新抗原是免疫疗法取得成功的重要指标，且其与TMB呈明显相关[7]。

随着CPI的广泛应用，相当高比例患者的预后得到改善[8]。肿瘤靶向治疗分为分子靶向治疗和免疫靶向治疗，然而，近年来临床研究表明免疫靶向治疗药物仅适用于部分癌症患者，并且CPI仅在20%～30%患者中有效[9]，目前尚无有效的预测标志物。液态活检成功用于分子靶向治疗[10]，与手术活组织检查相比，其简单、无创，且液态活检生物标志物对临床免疫治疗具有重要意义。本文基于癌症免疫周期的免疫CPI抗性的研究进展，肺癌免疫疗法的液态活检生物标志物和基于T细胞受体(T cell receptor, TCR)改造的靶向肺癌患者新抗原的过继治疗作一综述。

1 癌症免疫循环与肿瘤新抗原

导致有效杀伤癌细胞的抗癌免疫应答的一系列相关事件，称为癌症免疫循环[11]，这些事件启动必须按顺序发挥作用。但是，在癌症患者中，癌症免疫循环事实上并未正常进行，效应T细胞的抗癌功能可能无法正常响应。在早期阶段，肿瘤具有较少的新抗原，之后，肿瘤似乎丧失了匹配修复和DNA稳定性，从而诱导更多的新抗原负荷以致失去癌症免疫力[12]。包括癌症基因组图谱在内的大量研究项目中评估早期NSCLC患者的异质性，新抗原负荷的相关性以及克隆与亚克隆新抗原的重要性[13]。研究证实，针对PD-1/PD-L1途径的单克隆抗体可改善NSCLC患者的预后[14]，包括铂类一线化疗治疗后复发的患者。将免疫疗法与化疗或放疗相结合可在一些患者中获得更好的治疗效果，其可能的原因是放疗、化疗的细胞毒性可能会增加影响免疫疗法反应的新亚克隆突变。此外，肿瘤组织的免疫特征/免疫原性的分析，如浸润的CD8+T细胞定量与其TCR分析，有可能为评估肿瘤免疫微环境提供有用信息[15]。

2 与肺癌免疫疗法的液态活检相关的生物标志物

液态活检因其方便、无创和实时动态分析的优势，较肿瘤组织活检更好地反映肿瘤异质性，尤其是血液循环系统肿瘤DNA[16]的检测。目前用于液态检测的可以预测CPI治疗效果的生物标志物有限。CPI在NSCLC治疗中获得的成功，直接推动其作为一线治疗临床试验的开展，然而并非所有患者都表现出有效的临床反应。在临床试验中，从CPI治疗中受益最多的NSCLC患者需具备以下条件：免疫原性肿瘤(即具有高突变负荷/肿瘤新抗原)；预先存在的免疫应答(肿瘤内免疫细胞浸润)；免疫逃逸配体被靶向的患者(即用抗PD-1治疗的患者PD-L1抗体)。目前，PD-L1检测仍然是肺癌免疫治疗适应证的关键标志[17]，尤其是免疫组织化学检测PD-L1(22C3)作为NSCLC中碘解磷定单抗治疗的第一个批准测定方法。

在组织学上，肿瘤可大致分为两类：炎性和非炎性[18]。在新抗原水平较高组中，通过基因表达分析揭示受影响的免疫相关基因的子集：在炎性肿瘤微环境中，CD8α/β，IFN-γ和颗粒酶A(GZMA，B和H)具有较高表达水平，而上调的免疫抑制分子(如PD-1，PD-L1和PD-L2)可以下调这些基因的表达[19]。免疫CPI对炎性肿瘤的治疗显示出更好效果，因为炎性肿瘤具有以下特征：浸润免疫细胞，存在能识别癌症特异性抗原或新抗原的细胞毒性T细胞，以及预先存在的抗肿瘤免疫反应；产生高水平IFN-γ的CD8+T细胞；PD-L1在肿瘤中高表达；基因组可能的不稳定性。然而，它们对非炎性肿瘤无效，这些具有高度增殖特征的肿瘤在免疫学上未被识别而产生免疫反应，具体表现：瘤内淋巴细胞浸润不良，很少表达PD-L1，具有低TMB水平，抗原提呈机制标志物低表达，如主要组织相容性复合物Ⅰ类分子[18]。

肿瘤微环境可以根据肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocyte，TIL)和PD-L1表达的水平分为四种类型[20]，Ⅰ型：高TIL、高PD-L1；Ⅱ型：高TIL、低PD-L1；Ⅲ型：低TIL、高PD-L1；Ⅳ型：低TIL、低PD-L1。一般认为具有高PD-L1表达和充足TIL浸润的肿瘤对CPI治疗敏感，不同类型的肺癌对免疫治疗敏感性不同，可以解释部分肺癌患者免疫治疗为何预后不良[21]。根据抗CTLA-4，PD-L1和PD-1抗体在临床治疗中应用，临床试验中正在探索其他共抑制受体靶标包括Lag-3[22]、细胞免疫球蛋白黏蛋白3[23]与TIGIT[24]，其毒性较小，安全性较高。

对于抗PD-1抗体初期治疗有效，后期耐药的一部分患者，其与另一个免疫检查点TIM3上调相关，癌症患者在使用抗TIM3抗体治疗可更多获益[25-26]。最近在抗PD-1抗体治疗响应者与非响应者间进行比较研究发现，经纳武单抗治疗有效的黑色素瘤患者活检或者手术组织中，PD-L2，GZMA和HLA-A表达水平升高，因此癌组织除PD-L1外，在治疗后可能出现新的潜在生物标志物，可用于预测CPI治疗的临床反应[27-29]。激活免疫系统的同时也存在临床风险，免疫CPI治疗对肿瘤免疫系统的干预引起3/4级免疫相关不良事件[30-31]。不同CPI抗体治疗免疫相关不良事件的发生比例不同，伊匹单抗占15%～25%，帕博利珠单抗约13%，而纳武单抗占14%。在临床治疗过程中综合考虑与免疫CPI相关的疗效预测、预后或免疫相关不良事件风险的生物标志物，可能有助于确定治疗的最佳获益人群。Gros等[32]研究显示，4例黑色素瘤患者中3例血液可分离能特异性识别肿瘤突变的T细胞。这些能够特异性识别肿瘤突变的T细胞可以作为癌症免疫疗法或新免疫疗法的液体活检材料，通过其了解肿瘤新抗原的信息。目前，免疫疗法可用于不同类型实体肿瘤的治疗[33]，如肺癌。

3 针对肺癌新抗原的T细胞受体改造T细胞过继疗法

癌症免疫循环是人体对抗肿瘤的重要机能，免疫疗法可加强机体对肿瘤细胞的免疫攻击：一种是CPI，另一种是TCR改造T细胞过继治疗[34]。Rizvi等[35]研究表明，对抗PD-1治疗的反应与吸烟特征和肿瘤中的新抗原相关。此外，肿瘤消退与特异性新抗原CD8+T细胞的应答相关[36]，这表明基于肿瘤基因组特征选择和定制免疫疗法成为可能。研究人员还可根据这些数据识别同源和异质早期NSCLC患者中与克隆性新抗原反应的肿瘤浸润性CD8+T细胞。肿瘤过继T细胞疗法是基于目前的发现以几种方式进一步发展而来，基本过程为将从外周血中分离和扩增的CD8+PD-1+T细胞亚群重新注入肿瘤患者体内。PD-1+T细胞中的新抗原特异性T细胞可以通过高通量筛选平台来鉴定，如二代测序，液相色谱-质谱联用技术等。Khodadoust等[37]针对癌症组织相容性复合体配体-表位，通过液相色谱-质谱联用技术进行蛋白质组学分析的研究，而不是简单地对DNA进行全外显子组测序来鉴定肿瘤相关的非同义体细胞突变。分析这些数据，将筛选出的T细胞或其TCR用于免疫疗法的应用。此外，还可将液相色谱-质谱联用技术和测序相结合鉴定新的肿瘤抗原。新抗原是完全个性化的抗原，其包括致癌基因特异性抗原如KRAS，每个患者情况存在差异，对肿瘤组织或循环肿瘤细胞的深度测序可确定潜在的新抗原和TCR特异的PD-1+T细胞亚群内最主要TCR克隆的序列[38]。循环肿瘤细胞是常用的液态活检材料，可以通过一系列方法从血液中富集，如基于上皮细胞黏附分子表达的微流体分离[39]。这将是从基于二代测序技术的循环肿瘤细胞获得新抗原的另一种好方法，因其可提供鉴别原发性或转移性肿瘤部位的更多信息。

4 结语

免疫疗法如抗CTLA4/PD-1单抗治疗，正在改善晚期NSCLC患者的预后[40]。由于难以获得组织样品，肿瘤的异质性和缺乏用于免疫组织化学染色的金标准抗体，导致免疫疗法的生物标志物应用具有很大的挑战性。液态活检中有多种潜在的免疫治疗生物标志物，但目前尚未确定哪些标志物比较可靠。尽管新抗原是免疫治疗的良好指标或靶点，但所选亚组中肿瘤特异性T细胞的低频率可能会限制此类T细胞产物的治疗效果，针对肺癌新抗原的TCR改造T细胞过继疗法成为一种新的选择。阐明组织相容性复合体Ⅰ类和Ⅱ类限制性新抗原的发展过程可有助于理解肿瘤发展变化期间的免疫监视，更深入地阐明体内免疫疗法的作用机制，进一步发现新的其他生物标志物。