PD-1/PD-L1免疫抑制剂在肺癌临床治疗和病理检测中的研究进展

黄育刚，王 莉，汤显斌

肺癌是全球发病率、病死率最高的恶性肿瘤。随着对肺癌治疗研究的深入，继靶向治疗之后免疫治疗成为近些年的研究热点。以PD-1/PD-L1抑制剂为代表的免疫治疗，不仅在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的治疗上有突出的表现，在小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)的治疗上也有突破性进展。研究表明，可能预测PD-1/PD-L1抑制剂疗效的相关病理检测指标包括：微卫星不稳定或错配修复蛋白表达缺失(microsatellite instability-high or different mismatch repair, MSI-H/dMMR)、肿瘤细胞中PD-L1表达、肿瘤突变负荷(tumor mutational burden, TMB)及肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte, TIL)。该文就近些年来对PD-1/PD-L1免疫治疗在肺癌的治疗和病理检测中的研究进展综述如下。

1 PD-1/PD-L1免疫抑制剂在肺癌临床治疗中的兴起

目前，在全球范围内，肺癌的发病率和病死率居高不下。在中国，肺癌占据癌症相关死亡的首位[1-2]。按照病理分类，肺癌大致分为NSCLC和SCLC。其中，NSCLC占肺癌总病例数的85%，SCLC占肺癌总病例数的15%。NSCLC患者的预后较差，5年总生存率仅15%～20%；SCLC更容易发生浸润和转移，预后更差[3]。

我国现阶段治疗晚期NSCLC的方法主要是通过化疗或靶向治疗直接抑制肿瘤细胞的生长。基于铂类的化疗仅20%～35%的应答率，总生存期的中位数为10～12个月，使用表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor, EGFR-TKI)的靶向治疗能显著延长患者生存期[4]。而SCLC则只能通过化疗来延长患者的总生存期。但是，最终肺癌的复发或进展是无法避免的。因此，迫切需要寻找新的治疗策略。

免疫治疗是近几年兴起的治疗方法，包括肿瘤疫苗、单克隆抗体、肿瘤过继免疫治疗及免疫增强剂等[5]。在肺癌的免疫治疗中研究最多的是PD-1/PD-L1单克隆抗体。PD-1分子是从凋亡的小鼠T细胞杂交瘤2B4.11中利用削减杂交法首次获得的，由于与细胞凋亡相关而被命名为Programmed death-1，即PD-1。PD-1是一种重要的免疫抑制分子，表达在活化的T/B细胞、巨噬细胞、自然杀伤性细胞、树突状细胞上等。PD-1有两个配体PD-L1与PD-L2，两者均是I型跨膜蛋白。在健康机体中，PD-L1高表达于胎盘组织、扁桃体，低表达于脾脏、淋巴结、胸腺(皮质)；PD-L1高表达于部分癌组织(胃癌、肺癌、乳腺癌、结直肠癌、食管癌、白血病、霍奇金淋巴瘤等)。而PD-L2仅表达于活化的巨噬细胞、树突状细胞及一些肿瘤细胞上。由于PD-L2表达部位的局限性，研究较少。

PD-1/PD-L1作为靶点的免疫治疗在近年的研究中备受瞩目。研究表明，PD-1与其配体PD-L1的结合会下调T细胞的活性，阻断体内免疫系统对肿瘤细胞的攻击。当阻断PD-1与PD-L1结合时，负调控信号被阻断，T细胞恢复活性，可杀死肿瘤细胞。因此，临床上使用PD-1/PD-L1抑制剂阻断PD-1/PD-L1信号通路，有效抑制肿瘤生长，消灭肿瘤细胞[6]。

2 PD-1/PD-L1免疫抑制剂在肺癌临床治疗中的研究进展

2015年2月，美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准默沙东的Pembrolizumab用于二线治疗铂类药物化疗后疾病进展的PD-L1阳性的转移性NSCLC，拉开了PD-1/PD-L1免疫抑制对肺癌进行临床治疗的序幕。

早期在细胞实验研究中发现，转染PD-L1基因的小鼠肥大细胞瘤细胞系P815在体外可抵抗特异性细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)的裂解，将PD-L1接种在小鼠体内后，具有更强的致瘤性和侵袭性[7]。在动物实验研究中发现，敲除PD-1基因的小鼠接种肿瘤后，基本不能形成肿瘤[8]。基于上述研究支持，学者们针对PD-L1/PD-1表达在临床试验中展开了研究。

目前，针对PD-1/PD-L1的靶点抑制剂主要有5种：Nivolumb(商品名Opdivo，简称O药)、Durvalumab(商品名Imfinzi，简称I药)、Atezolizumab(商品名Tecentriq，简称T药)、Pembrolizumab(商品名Keytruda，简称K药)、Avelumb(商品名Bavencio，简称B药)，已在黑色素瘤、肾癌、肺癌等恶性肿瘤的临床治疗中取得了良好效果[9]。现对已批准应用于临床的4种PD-1/PD-L1靶点抑制剂的临床研究进展及美国FDA批准的适应症总结如下(表1)。而关于B药，在2018年12月NSCLC的Ⅱ期临床试验宣告失败。目前B药对于肺癌进一步的临床研究尚在进行中。

3 PD-1/PD-L1免疫抑制剂在肺癌临床治疗中需要进行的病理检测

目前研究显示，PD-1/PD-L1免疫抑制剂疗效预测的病理检测需要考虑4个方面的指标：MSI-H/dMMR、肿瘤细胞PD-L1表达、TMB、TIL。

3.1 MSI-H/dMMR作为肿瘤细胞的分子标志物，MSI-H/dMMR对PD-1/PD-L1单抗的抗肿瘤效果有重要的预测作用[10]。2017年5月美国FDA批准凡具有MSI-H/dMMR变异的实体瘤患者，无关肿瘤原发部位及组织类型，都可以采用K药进行治疗。

研究显示，MSI-H/dMMR在子宫内膜癌、肠腺癌、胃腺癌等肿瘤中的发生率较高，MSI-H在NSCLC中的发生率很低，占比小于1.5%[11]，在SCLC中的比例也小于1%[10]。由于MSI-H与dMMR在NSCLC和SCLC中所占比例很低，一般不作为主要检测对象。但又因为MSI-H/dMMR检测的费用相对不高，对怀疑有林奇综合征相关的肺癌患者，可尝试进行MSI-H/dMMR检测，以确定是否可用K药进行治疗。

2019年5月发布的《结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识》[12]推荐，实体瘤(如肺癌)MSI的检测方法为多重荧光PCR毛细管电泳法，dMMR检测方法为免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)法，这两种检测方法在林奇综合征筛查中也有重要的应用。此外，共识还指出二代测序(next generation sequencing, NGS)检测MSI的方法(表2)，虽然其平台及算法尚不够成熟，还未在病理检测中普及，但该方法检测是将来的重要发展方向，值得临床工作者关注。

3.2 PD-1/PD-L1表达在当前免疫抑制剂的研究中，免疫抑制剂在NSCLC中的疗效与肿瘤细胞PD-L1表达状态密切相关[13]。在NSCLC中有35%～50%肿瘤细胞PD-L1阳性[14]。

虽然目前关于PD-1/PD-L1的临床药物已用于治疗癌症，但其检测方法目前仍未指定统一的操作标准[15]。根据文献报道的检测肿瘤细胞PD-L1的方法主要是IHC，亦有报道使用RNA原位杂交技术 — RNAScope[16]。对于PD-L1的IHC检测，每种药物对应的检测抗体、样本检测平台有差异(表3)，但也有不少单位根据免疫组化经验，自建平台检测。

目前PD-L1检测主要还是基于肿瘤组织。另有文献报道外泌体中的PD-L1蛋白也可以作为检测对象[17]。PD-1/PD-L1单抗在抗癌中的大量使用是大势所趋，目前PD-L1表达检测仍存在一些问题，具体包括：检测技术方面，如不同的检测抗体、平台以及不同的阈值等问题；生物学方面，如肿瘤内和肿瘤间的异质性；组织来源方面，如细胞学标本、存档标本与新鲜标本、原发部位与转移灶等，对PD-L1表达检测方法的优化、统一、规范化工作仍然任重道远。

表1 美国FDA批准的PD-1/PD-L1单抗适应症的时间及相关信息汇总

表2 《结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识》(2019版)推荐的MSI检测方法汇总

表3 美国FDA批准的5种PD-1/PD-L1抑制剂对应的免疫组化检测用抗体及检测平台

3.3 TMBTMB是指在一个特定的肿瘤组织中相对的基因突变数量，即一份肿瘤样本中，所评估基因的外显子编码区每兆碱基序列中发生突变的总数。计算公式：TMB(突变数/每兆碱基，mut/Mb)=总突变数量(包括同义、非同义点突变、置换、插入及缺失突变)/目标区域编码区大小。既往，在肺癌、结直肠癌、黑色素瘤、血液肿瘤等多个肿瘤类型中的临床研究表明，TMB与现有PD-1/PD-L1抑制剂的疗效均有很好的相关性。肿瘤突变负荷高，则从免疫治疗中获益的概率较大[18]。

临床试验CheckMate-227研究结果表明：在TMB≥10 mut/Mb的晚期NSCLC中，与铂类双联化疗相比，O药加低剂量Ipilimumab单抗治疗明显延长了患者的1年无进展生存率(42.6%vs13.2%)；无进展生存期也显著延长(7.2个月vs5.4个月)[19]。此研究结果在全球范围内首次在III期临床试验中证实：无论PD-L1表达水平如何，只要NSCLC患者的TMB高，联合免疫治疗都能够显著提高他们的无进展生存期。这也是首个证实TMB可以作为免疫治疗效果预测伴随诊断方法的前瞻性临床研究。与此同时，另一项并列开展中的CheckMate-568也表明，在接受O药加Ipilimumab单抗治疗的NSCLC中，无论PD-L1表达水平如何，TMB≥10 mut/Mb的患者中位无进展生存期几乎是TMB<10 mut/Mb患者的3倍(7.1个月vs2.6个月)。基于上述研究成果，2019年TMB被收入美国NSCLC的NCCN指南中，成为NSCLC患者接受免疫治疗的推荐检测方法。

SCLC是一种高侵袭性神经内分泌肿瘤，90%以上的SCLC患者有吸烟史，发病危险性与吸烟时间及强度相关。近几年来SCLC的治疗因免疫抑制剂的出现而产生变革。IMpower133研究表明，SCLC的TMB较高，且SCLC中含有较多的效应T细胞，这些都提示免疫检查点抑制剂可能会产生较好的疗效[20]。

目前的研究证实，NGS检测TMB的方法具有很高的准确度[11]。目前TMB检测主要还是基于肿瘤组织。然而，已有研究表明在NSCLC中就有近30%的患者无法获得组织样本，可考虑使外周血检测TMB，具有较好的准确性[21]。

TMB作为独立于PD-L1水平之外的另一个免疫疗效影响因素，其水平与免疫疗效之间呈现出线性正相关性，同时其适用范围不受病理类型限制，无论在NSCLC还是SCLC人群中都证实了其预测价值，未来在其他更多癌种中亦可能证明其临床指导意义。相信我国在不久的将来，很可能会将TMB的检测纳入诊疗指南，为晚期肺癌的免疫治疗提供更有效、更安全的用药依据。

3.4 TILTIL是指那些离开血流进入到肿瘤中的白细胞。当存在大量的TIL时，表明机体启动了对抗肿瘤的免疫反应。研究显示，肿瘤中浸润的淋巴细胞越多，免疫抑制剂的有效率越高[22]。

以PD-L1表达和淋巴细胞浸润为例，两者可能在肿瘤细胞呈现相反的情况，仅以PD-L1表达或TIL密度作为生物标志物，可能会产生错误的预测。肿瘤中存在淋巴细胞浸润，这被认为是进行免疫疗法的先决条件之一。此外，肿瘤微环境中还存在多种并发免疫抑制机制，包括CTLA-4、PD-L2、LAG3、IDO1和IL-10，随着新的联合治疗策略的出现，这些都可能成为重要的识别靶点。

4 PD-1/PD-L1抑制剂的副作用及药物反应

以上临床研究显示，不论一线免疫单药治疗还是免疫联合治疗，均能为患者带来生存获益。同时，PD-1/PD-L1抑制剂的副作用及药物反应也引起了科学家的高度关注。相较于放、化疗而言，PD-1/PD-L1免疫抑制剂的副反应发生几率要小很多，安全性更好[23]。最为常见的不良反应如疲劳、咳嗽、恶心、皮疹、瘙痒、食欲减低、便秘、关节痛或腹泻等症状，基本在患者耐受范围内。目前的研究结果显示，PD-1/PD-L1抑制剂的不良反应可累及多种器官，如皮肤、胃肠道、肝、内分泌，及其他少见炎症反应，以皮肤毒性最常见。皮肤反应通常在用药后2～3周开始出现，胃肠道反应通常在用药后5周左右出现，肝脏和内分泌副反应通常用药后6～7周出现(仅为一般出现时间，存在个体差异)[24]。其罕见毒副作用包括心肌炎、脑炎、毒性表皮坏死松解样反应等[25]。故PD-1/PD-L1抑制剂的合理、有效用药是现在临床治疗上面临的重要问题。

5 结语

对于肺癌而言，仅少部分患者存在驱动基因突变可接受靶向用药，且后期依旧容易出现耐药；另外大部分患者的主要治疗方案仍为化疗，无法从靶向治疗中获益，而免疫治疗将为患者提供更多的可能。目前，已上市的4种PD-1/PD-L1抑制剂O药、I药、T药、K药均获批用于NSCLC和SCLC的治疗，且有多种病理检测指标(如肿瘤细胞PD-L1表达、TMB、TIL等)来预测PD-1/PD-L1抑制剂的疗效。随着理论研究和转化医学研究的深入发展，将会有更多的检测标志物及免疫药物来匹配肺癌的精准治疗，PD-1/PD-L1免疫抑制剂会在肺癌的精准治疗、个性化用药方面发挥更出色的表现。当然，对于PD-1/PD-L1免疫治疗的研究也存在许多需要解决的问题，如免疫治疗用药的起始时间、联合用药的方式、优先人群的确定和抗体耐药性的克服，及其与EGFR/ALK/ROS1/KRAS等驱动基因突变的相关性等[26]，都有待进一步的研究来证实。