免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌治疗中的研究进展

卢子龙综述 耿庆审校

根据2018年全球癌症统计数据，肺癌是人群中最常见的癌症，2018年诊断为肺癌的人数约为200万人，因肺癌而死亡的人数约为176万人[1]。肺癌依据病因可分为原发性肺癌和继发性肺癌，而非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)是原发性肺癌中最常见的类型，占肺癌的85%～90%[2]。依据SEER数据库分析，过去40年中整体肺癌患者五年生存率仍不足21%[3]，肺癌的临床治疗面临巨大考验。近年来免疫治疗兴起，免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitor，ICI)广泛应用于黑色素瘤、前列腺癌[4]、NSCLC等恶性肿瘤的一二线治疗中，如细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)抑制剂、程序性死亡受体1/配体1(programmed death 1,PD-1/ programmed death ligand-1, PD-L1)抑制剂等。T细胞表面接受的抑制性信号通路称为免疫检查点，免疫检查点过表达即会抑制T细胞的免疫功能，ICI通过阻断免疫检查点，增强T细胞活性起到抗肿瘤的作用[5]。本文总结了ICI在NSCLC中的作用机制、治疗标志物的选择及常见抑制剂的临床疗效和相关不良反应，旨在梳理这种新型治疗方式进展，并作出展望。

1 免疫检查点抑制剂治疗非小细胞肺癌机制

免疫学认为肿瘤的发生与转归过程是机体通过获得性免疫抵抗肿瘤生成，而肿瘤细胞通过多种机制逃避机体免疫系统识别和攻击，肿瘤细胞摆脱免疫杀伤作用随即进行生长和转移。免疫反应始于抗原呈递细胞(antigen-presenting cell，APC)的抗原摄取、加工和呈递，抗原通过APC与主要组织相容性复合体分子(major histocompatibility complex, MHC)结合传递到T细胞表面受体；并且T细胞上CD28受体与APC上的CD80 / CD86配体结合在一起,2种信号共同激活T细胞[6]。肺癌细胞的免疫逃逸主要通过免疫检查点途径减弱免疫反应，常见如CTLA-4、PD-1等，见图1。

1.1 抗CTLA-4抗体 CTLA-4为CD28的同源类似物，对比CD28而言，CTLA-4与CD80/CD86更具亲和力，因此CTLA-4通过竞争性作用，抢先与CD80/CD86相结合，另外CTLA-4可下调APC上CD80/CD86的表达或通过细胞胞吞作用将其移除，借此阻断CD28的结合路径来抑制T细胞激活[7]。CTLA-4在T细胞活化激活免疫反应过程中起负调节作用，抗CTLA-4抗体可阻断抑制信号, 诱导T细胞活化增殖, 恢复其功能。

1.2 抗PD-1/PD-L1抗体 PD-1 是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，Ishida等最早于1992年在分离小鼠T细胞参与程序性细胞死亡过程发现。PD-1有2种配体PD-L1及PD-L2,正常组织PD-L1表达是对组织损伤持续的炎性反应后控制组织自身的免疫应答表现，PD-L1在T细胞、B细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞、胰岛细胞等多种细胞上表达，PD-L2主要在巨噬细胞、B细胞群上表达，基础表达量低[8]。PD-1与配体结合后，细胞质结构域中的酪氨酸残基被磷酸化随即募集蛋白酪氨酸磷酸酶(protein-tyrosine-phosphatase，PTP)，这些PTP导致信号传导通路中信号激酶去磷酸化，CD28受体的阳性刺激信号传导受阻[9]。PD-1信号导致激活转录因子(TFs)减少,如激活蛋白1 (AP1),核转录因子的激活T细胞(NFAT)和NF-κβ,阻断T细胞激活，并抑制其增殖过程[10]。

2 NSCLC免疫治疗疗效预测标志物的选择

肺腺癌患者在选择靶向治疗时根据基因检测及驱动基因阳性结果可以选择性使用不同靶向药物治疗，特定的生物标志物可以预测患者进行免疫治疗时能否临床获益。免疫治疗中常用的生物标志物有PD-L1表达、肿瘤突变负荷 (tumor mutation burden, TMB)、微卫星高度不稳定性 (microsatellite instability-high, MSI-H) 或错配修复缺陷 (deficient mismatch repair, dMMR)、肠道微生物菌群、肿瘤浸润性淋巴细胞等。

2.1 PD-L1 Topalian等[11]在评估PD-L1表达用于预测免疫治疗作用的临床试验中，5%肿瘤细胞表达PD-L1为阳性组，结果显示PD-L1阳性肿瘤患者的总体反应率高于PD-L1阴性肿瘤患者。基于Checkmate 024研究Pembrolizumab获FDA批准作为PD-L1表达≥50%转移性NSCLC的一线治疗[12]。但研究发现，PD-L1既可以由肿瘤微环境中肿瘤细胞表达，也可由免疫细胞和部分炎性细胞表达，因此PD-L1表达具有干扰性[13]。Rittmeyer等[14]在研究Atezolizumab与多西他赛用于NSCLC的临床试验中，发现无论PD-L1表达水平如何，Atezolizumab组生存率改善均优于多西他赛组。另外部分临床试验证实，在PD-L1表达阴性的肿瘤患者中使用免疫检查点抑制剂，患者仍然可以获得临床治疗效果[15]。PD-L1表达也受到不同检测方法(免疫组织化学、流式细胞术和mRNA表达)限制[16]，因此单项的PD-L1表达水平并不足以成为一个完美的免疫治疗生物标志物。

2.2 TMB TMB是指每一个编码肿瘤基因组区域突变的总数，研究认为癌细胞内的每个肿瘤突变都有可能产生肿瘤特异性抗原(新抗原)，因此突变越多，产生的新抗原越多，免疫系统识别抗原几率增加，免疫治疗效果更好。Yarchoan等[17]的临床研究显示，肿瘤突变负荷与免疫治疗客观反应率之间存在显著相关性(P<0.001)。TMB水平越高，肿瘤免疫治疗效果越好，已在黑色素瘤、非小细胞肺癌、小细胞肺癌[18-20]等肿瘤的临床研究中显示出明显的优越性。Hellmann等[21]试验证实，TMB≥10 mut/Mb的NSCLC患者接受免疫治疗时无进展生存期明显更长。但近期部分临床试验显示TMB水平与PD-1治疗效果无明显相关性[22-23]，病毒阳性患者TMB较低(P<0.01)， 总生存期(overall survival，OS)反而较好，且试验证实TMB预测与性别有关，TMB对女性肺癌患者的预测能力明显优于男性患者[24]。TMB又会受到采样时间，肿瘤异质性等因素影响，因此需要推行新的检测方法，推动TMB检测用于临床实践。

注：TCR在APC上的MHC分子中呈递抗原，APC上的CD80/CD86配体与T细胞上的CD28受体共刺激相互作用。CTLA-4竞争性结合CD80/CD86,PD-1与其配体PD-L1/PD-L2结合。抗CTLA-4、抗PD-1、抗PD-L1抗体阻断相应的免疫检查点通路，恢复T细胞活性

图1T细胞活化机制与免疫检查点抑制剂作用机制

2.3 肠道微生物菌群 人体肠道微生物群大约重1 000 g, 约有30个种属,数量多达1014个, 总数约是人体细胞总数的10倍，又被成为人类第二基因组[25]。研究发现ICI治疗后疗效显著组患者体内有广泛存在的AKK菌，无反应组患者AKK细菌水平较低[26]。在晚期黑色素瘤患者中，ICI治疗反应组与无反应组体内肠道菌群丰度不同，肠道菌群种类、数量与疗效相关，反应组中Ruminococcaceae家族细菌的相对丰度更高[27]。Matson等[28]分析免疫治疗前转移性黑色素瘤患者的基线粪便样本，发现反应组中具有丰富的细菌种类，包括长双歧杆菌、鹰嘴菌和粪肠球菌，并且用患者粪便重建无菌小鼠发现补充双歧杆菌后可以改善小鼠肿瘤控制，增强T细胞反应，提高抗PD-L1治疗的疗效。另外在研究抗生素治疗对晚期NSCLC及尿路上皮癌患者抗PD-1或PD-L1治疗影响试验中，抗生素治疗患者的PFS和OS明显缩短，主要原因为抗生素的使用扰乱了肠道菌群的丰度，影响了免疫治疗作用[29]。在NSCLC的ICI治疗中也发现了相同结论[30]，但目前肠道菌群影响免疫治疗的机制尚未完全明确。

2.4 肿瘤浸润性淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocyte, TIL) TIL是肿瘤微环境组成部分之一，对肿瘤的生物学性质及免疫治疗具有重要影响[31]。依据PD-L1表达状态及TIL数量，肿瘤可分为4类：Ⅰ型适应性免疫抗性(PD-L1阳性和高TIL)，Ⅱ型免疫忽视(PD-L1阴性和低TIL)，Ⅲ型内源性诱导(PD-L1阳性和低TIL)和Ⅳ型免疫耐受(PD-L1阴性和高TILs)，研究显示，Ⅰ型NSCLC患者免疫治疗具有较好效果[32]。具体疗效需要更多临床数据进行验证。

3 免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌中的临床应用

3.1 免疫检查点抑制剂的单药治疗 近年来随着免疫治疗的兴起，人源性抗CTLA-4抗体(Ipilimumab、Tremelimumab),人源性抗PD-1/PD-L1抗体(Pembrolizumab、Nivolumab、Atezolizumab)在NSCLC的治疗取得了丰硕的成果，多种ICI被批准用于NSCLC的单药治疗。基于KEYNOTE024和042的结果Pembrolizumab单药用于一线治疗PD-L1阳性NSCLC患者，尤其是PD-L1高表达人群[33]。经与多西他赛相比的CheckMate-017 和CheckMate-057试验，Nivolumab获批用于晚期复发性或难治性NSCLC的二线治疗[15,34]。POPLAR的一项Ⅱ期临床试验证实单药Atezolizumab用于肺癌治疗的有效性, 并且这种作用在PD-L1高表达患者中更明显[35]，后经OAK Ⅲ期试验验证，Atezolizumab成功获批用于既往接受过治疗的转移性NSCLC患者, 无论患者PD-L1表达状态如何均可应用[36]。

3.2 免疫检查点抑制剂联合化疗 随着KEYNOTE 021首次成功将铂类化疗与ICI联合治疗晚期NSCLC患者，无论PD-L1的表达如何，与单纯化疗及Pembrolizumab单药治疗相比，Pembrolizumab加化疗组的ORR显著改善，而肿瘤进展率和死亡的风险率降低50%[37]，免疫治疗转入到联合治疗阶段。CheckMate 012试验中[38]，Nivolumab联合传统化疗组客观反应率高达47%，特别是Nivolumab(5 mg/kg)加紫杉醇—卡铂组，2年OS率达到了62%。在KEYNOTE-189试验中[39]，对于先前未治疗的转移性非鳞状NSCLC且无EGFR或ALK突变的患者，Pembrolizumab联合培美曲塞和铂类药物组中位无进展生存期达到8.8个月，12个月总生存率为69.2%。IMpower132试验结果证实，Atezolizumab联合化疗组PFS优于单纯化疗组，且IMpower150证实无论PD-L1表达和EGFR或ALK遗传改变状态如何，Atezolizumab联合贝伐单抗和标准化疗均显示OS优势[40]。FDA批准Atezolizumab联合贝伐单抗和标准化疗用于一线治疗转移性非鳞状非小细胞肺癌且无EGFR或ALK基因组畸变的肿瘤患者。

3.3 免疫检查点抑制剂联合治疗 基于PD-1途径与CTLA4途径的作用方式不同，CheckMate 012试验开始尝试双ICI药物治疗方式，对于NSCLC患者一线应用Nivolumab联合Ipilimumab具有可耐受的安全性及治疗作用[41]。CheckMate 227试验进一步证实，无论PD-L1的状态如何，双ICI组(Nivolumab联合Ipilimumab)与高TMB的单纯化疗组相比，中位PFS为7.2个月vs. 5.4个月，ORR率也更高45.3%vs. 26.9%。CheckMate 568[42]中复发性ⅢB /Ⅳ期NSCLC接受Nivolumab联合Ipilimumab治疗，252例患者依据 PD-L1表达低于1%、1%及高于1%分组，ORR率依次为15%、30%和41%，且ORR随着TMB的增加而增加。然而在Ⅰb期试验(NCT02000947)102例晚期NSCLC患者接受抗PD-L1抗体Durvalumab和抗CTLA-4抗体Tremelimumab的联合治疗，29例(28%)因治疗相关的不良事件引起停药，37例(36%)发生了与治疗相关的严重不良事件[43]。在Ⅲ期临床试验(NCT02453282)中，1 118例患者依据PD-L1表达(≥25%和<25%)分组，并随机接受Durvalumab(或Durvalumab+Tremelimumab)或化疗治疗，最终主要终点OS和PFS差异无统计学意义[44]。在Ⅰb期试验(NCT02537418)中，又将D+T方案与化疗联用，24例晚期NSCLC患者中有17例得到缓解，ORR为52.9%。目前正在进行的Ⅱ期临床试验(NCT03057106)和Ⅲ期试验(NCT02542293)将进一步探究D+T联合铂类化疗的疗效，试验主要终点是OS，次要终点是PFS、ORR、生活质量及安全性，具体效果有待研究。

3.4 免疫检查点抑制剂联合吲哚胺2, 3-双加氧酶(IDO-1)抑制剂 吲哚胺-2,3-二加氧酶1(Indolamine-2,3-dioxygenase 1,IDO-1),是一种可催化色氨酸代谢为犬尿氨酸的金属蛋白酶，IDO-1将色氨酸氧化为N-甲酰基犬尿氨酸，然后将其转化为分解代谢产物[45]。色氨酸被消耗后，T细胞活化激酶PKC-θ的活性下降，且色氨酸分解代谢产物通过与芳香烃受体结合促进CD4+T细胞分化成Treg细胞，同时限制其分化成Th17细胞，免疫系统受到抑制[46]。经多重定量免疫荧光测量552例Ⅰ～Ⅳ期肺癌患者中PD-L1、IDO-1、B7-H4和不同的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)亚型的水平，PD-L1和IDO-1升高与明显的B细胞和T细胞浸润一致，两者出现有限的共表达现象[47]。ECHO-202/KEYNOTE-037试验中选用了IDO-1抑制剂Epacadostat联合Pembrolizumab治疗NSCLC患者，最终40例可评估疗效的患者ORR为35%，DCR为60%，所有患者中，最常见的不良反应是疲劳(19%)、关节痛(9%)和AST升高(9%)，E + P方案一般耐受性良好，对晚期NSCLC治疗有效[48]。

3.5 免疫检查点抑制剂联合放疗 对于晚期NSCLC患者而言，放疗的大量射线照射一方面可以破坏细胞内的DNA，有效减慢肿瘤转移并缓解局部压迫症状，另一方面通过放疗杀死的肿瘤细胞会释放出大量新的抗原激活机体的免疫反应，因此对于晚期NSCLC治疗，免疫检查点抑制剂联合放疗成为一种新的有效治疗方式。76例复发转移性非小细胞肺癌患者随机接受Pembrolizumab(每3周200 mg / kg)治疗(对照组)或先接受放疗(8 Gy×3次)后再接受Pembrolizumab治疗(试验组)，12周时试验组与对照组相比，ORR为36% vs.18%，PFS为6.6个月vs. 1.9个月，中位总体生存期为15.9个月vs. 7.6个月，亚组分析显示，对于PD-L1阴性肿瘤患者，增大放疗剂量疗效更佳，结果显示，在Pembrolizumab治疗前一定程度的放疗有助于改善治疗效果[49]。NCT02316002试验中晚期NSCLC患者接受局部消融治疗后，静脉注射Pembrolizumab治疗，每21 d 200 mg，共8个周期，PFS中位数为19.1个月，12个月的总体平均生存率为90.9%,24个月时为77.5%，结果证实，晚期肺癌患者在局部消融治疗后接受Pembrolizumab可改善PFS并且不影响生活质量[50]。但这种治疗方式也存在许多问题需要解决，如ICI相关的最佳放疗剂量和时间、PD-L1状态的影响，如何在这些组合中添加免疫检查点抑制剂等，有待进一步的试验研究去探索出理想的治疗组合方式。

3.6 免疫检查点抑制剂联合靶向治疗 对于具有EGFR、BRAF、ALK或ROS1等驱动基因突变的敏感性NSCLC患者而言，一线首选酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors,TKI)靶向治疗。由于靶向治疗的耐药性等问题，人们尝试ICI联合TKI的治疗方法，尽管部分亚组显示出积极信号但总体而言临床疗效不佳，不良反应显著[51]。对于这类患者推荐在TKI治疗无效或无法耐受TKI药物反应时，再选用ICI治疗。

4 ICI治疗相关不良事件

ICI在临床实践中的应用也会出现一系列毒性反应，包括肺炎、肝炎、结肠炎和内分泌病变等，常发生在治疗后2周～3个月，最常见的不良反应为嗜睡、皮疹、瘙痒、肝毒性、腹泻、结肠炎和垂体炎[52]。免疫相关不良反应的主要治疗手段包括降低剂量或停止使用药物，以及考虑免疫抑制，对于严重的毒性反应，应永久终止免疫治疗[53]。

综上，非小细胞肺癌的免疫检查点抑制剂治疗已取得成果，但对于精准免疫治疗来说仍任重道远，ICI治疗精准标志物的选择、ICI药物联用的组合方式及药物剂量等问题仍需要进一步的探索。