PD-L1分子的研究进展

唐恩璐，贺 颖，方明红，巩小凡，丁 旭,李正祎，张宸豪* (吉林医药学院：.07级生物技术本科班,.附属医院,.检验学院，吉林 吉林 0)

程序性死亡受体-1(programmed death receptor-1，PD-1)又称CD274，属于B7家族成员的Ⅰ型穿膜蛋白，具有负向调节免疫应答的功能，主要由IgV样区、IgC样区、跨膜疏水区及30个氨基酸构成的胞内区组成。其中IgV样区与IgC样区参与细胞间的信号转导，胞内区则与细胞内的信号转导有密切关联[1-2]。程序性死亡配体-1(programmed death ligand-1，PD-L1)不仅在激活的免疫细胞和肿瘤细胞中表达，在其他组织中也发生表达。此外，这种分子在许多恶性肿瘤中高度表达，例如非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、黑色素瘤、乳腺癌和前列腺癌等，可见PD-L1在抑制抗肿瘤免疫反应中起着重要作用[3]。同时，许多细胞因子可以上调不同细胞中PD-L1分子的表达，如γ干扰素、肿瘤坏死因子-α、白介素-2以及白介素-10[4]。

1 PD-L1参与肿瘤免疫逃逸的机制

T细胞在正常的生理条件下并不会大量表达PD-1，只有当T细胞长期暴露，在抗原的刺激下才会引起PD-1的上调[5]。相关文献报道[6]，当T细胞共抑制分子PD-1与其配体PD-L1结合时，可以磷酸化酪氨酸。后者位于PD-1的免疫受体酪氨酸基转换基序的结构域中，并在磷酸化同时招募SHP-2磷酸酶，然后去磷酸化Syk下游部分以及去磷酸化磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)。此过程会抑制AKT、ERK等信号通路的激活，从而二者结合发送出抑制信号。PD-1/PD-L1信号通路在免疫调节中起着负调控作用，具有抑制淋巴细胞增殖活化的关键作用。这种信号通路还可抑制炎性细胞因子分泌起到多种生物学功能。在正常情况下，激活PD-1/PD-L1信号通路可以通过上述作用最大限度地减少免疫反应对周围组织的损害，预防胰岛素依赖性糖尿病、系统性红斑狼疮、脑脊髓炎等严重自身免疫性疾病的发生。然而，PD-1/PD-L1信号通路一旦活化，也能抑制肿瘤微环境中T细胞具有的一系列的免疫作用，使肿瘤细胞发生免疫逃逸，促进肿瘤的发生发展[7]。随后的研究发现，PD-1与PD-L1的结合造成肿瘤细胞发生免疫逃逸。其作用机制主要包括：肿瘤细胞表面主要组织相容性复合体-Ⅰ类分子表达下调、抗原的改变与缺失、肿瘤细胞导致的免疫抑制作用、肿瘤细胞缺少免疫共刺激信号、肿瘤细胞抗凋亡作用以及Treg细胞功能增强等。因此，阻断PD-1和PD-L1信号通路的结合可以改变上述免疫抑制机制，有助于提高机体免疫系统的抗肿瘤能力，并且也为阻断PD-1/PD-L1介导的肿瘤免疫疗法提供了可靠的理论基础与前提[8]。

2 PD-1/PD-L1信号通路小分子抑制剂

2.1 基于多肽的小分子抑制剂

清华大学课题组利用相位显示技术，利用噬菌体展示肽库筛选得到了由12个氨基酸组成的D型多肽DPPA-1，其氨基酸序列为:NYSKPT-DRQYHF，在与PD-L1的体外结合试验中它能与PD-L1具有一定的亲和力，该多肽在移植瘤小鼠模型中可显著抑制肿瘤的生长[9]。因此，D肽拮抗剂可能为癌症免疫治疗提供新的低分子量药物候选。

2.2 非肽类小分子抑制剂

联苯类化合物:百时美施贵宝(BMS)公司在开发PD-1单抗与大分子生物药获取成功的同时，对PD-1/PD-L1信号通路小分子抑制剂的领域范围进行了更加深入的研究。之后波兰雅盖隆大学相关研究课题组对BMS公司的专利化合物进行进一步的研究，通过解析该化合物与PD-L1蛋白的晶体复合物发现，两个PD-L1蛋白形成了一个近似圆柱形的深疏水通道，而小分子化合物如同“三明治夹心”一样位于该通道中间。该化合物可通过诱导两个PD-L1发生二聚化，可阻碍PD-L1与T细胞表面PD-L1受体PD-1的相互作用，从而起到了抑制PD-1与PD-L1的相互作用[10]。

噁二唑类化合物:CA-170是美国Curis制药公司与印度制药公司Aurigene共同开发的一款口服抗PD-1、VISTA小分子双重化合物抑制剂，它也是目前唯一进入临床研究的PD-1/PD-L1的信号通路小分子抑制剂。CA-170的结构尚不清楚，根据推测可能为一类1，2，4-噁二唑或1，3，4-噁二唑类化合物结构，取代侧链一般为氨基酸残基。根据临床前的体内数据表明，CA-170能够显著消除PD-L1对T细胞的抑制作用，从而促进T细胞的增殖分化和γ干扰素的产生。比较之前PD-1单抗的临床数据，CA-170化合物400 mg剂量组的临床获益率与PD-1/PD-L1抗体相当[11]。调查表明，该类化合物是当前研究进展最快的PD-1/PD-L1信号通路小分子抑制剂。

3 PD-L1在恶性肿瘤中的表达机制

3.1 PD-L1与NSCLC

NSCLC是肺癌最常见的组织学类型，约占肺癌总病例的85%[12]。目前主要以全身化疗的方式治疗野生型NSCLC患者,以铂和多西紫杉醇为基础的化疗药物是晚期NSCLC的标准治疗方法，但对生存时间的改善有限，副作用也很大[13]。免疫治疗被认为是治疗恶性肿瘤最有希望的方法，小分子免疫抑制剂抑制肿瘤的治疗因其显著的临床疗效而备受关注。免疫检查点抑制剂可在晚期黑色素瘤、肾癌、结直肠癌、乳腺癌等多个适应证显示疗效，更是在NSCLC的治疗中被视为革命性的突破。PD-1/PD-L1抑制剂因其特异性强、疗效确切、副作用小、肿瘤控制时间长等优点已成为当前治疗晚期NSCLC的最新疗法[14]，但在选择单药还是联合用药以及PD-L1能否作为预测疗效的标志物等方面仍存在诸多争议。近几年，美国食品药品管理局批准上市的小分子免疫抑制剂有Pembrolizumab、Nivolumab、Ipilimumab、Durvalumab以及Atezolizumab[15]。

3.2 PD-L1与结直肠癌

文献报道对1例高龄晚期结肠癌患者实施了肿瘤特异性抗原刺激诱导细胞毒性T淋巴细胞过继免疫细胞联合免疫小分子抑制剂(PD-L1抗体)的治疗，一定程度上改善了患者的生活质量，未出现相关不良反应[16]。另一项研究结果表明，虽PD-L1在结直肠癌及癌旁组织中均有阳性表达，但阳性发生率在癌组织中的表达明显高于其相应的癌旁组织。此结果显示，预测PD-L1在结直肠癌的形成和发展中起到关键的作用[17]。研究结果还显示，根据PD-L1表达阳性率与结直肠癌的肿瘤分期阶段、病灶浸润深度以及肿瘤细胞分化程度的关系，表明PD-L1在结直肠癌的恶化进展中也可以发挥重要作用。

3.3 PD-L1与乳腺癌

研究表明，肿瘤的免疫逃逸机制在乳腺癌的发生发展中起着关键作用[18]。近来一项研究显示[19]，PD-L1在乳腺癌组织中的高度表达是乳腺癌预测的一个有害因素。据研究该癌症中PD-L1的过度表达与组织病理学分级、淋巴结阳性转移以及ER阴性表达紧密相关。另外，PD-L1的表达水平在三阴性乳腺癌组织中高于非三阴性乳腺癌，这种表达为抗PD-1/PD-L1免疫治疗提供理论基础。

研究发现，多种肿瘤细胞结合活化T细胞表面的PD-L1受体是通过上调自身和肿瘤微环境的PD-L1的表达，以此来传递负共刺激信号，最终表现为抑制T细胞功能，导致肿瘤细胞免疫逃逸[20]。研究表明，PD-1/PD-L1信号通路能诱导与维持外周T细胞的耐受能力，是肿瘤免疫逃避过程中的关键分子机制，在肿瘤发生发展中占据首要位置[21]。PD-L1在体内很多肿瘤组织中呈高表达但在癌旁组织和正常组织中低表达甚至不表达，这类PD-L1的选择性表达方式为肿瘤的免疫治疗供给了靶点，使针对该靶点的免疫阻断治疗已经成为可实现治疗方式[22]。