程序性死亡受体-1及其配体在骨肉瘤中的研究进展

余贵斌，唐际存

（桂林医学院附属医院四肢创伤手外科，广西 桂林）

0 引言

骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤，好发于青少年、儿童、年轻人的股骨远端、胫骨近端[1]，骨肉瘤细胞最常见的部位是肺，其次常见的转移部位是骨[2,3]，原发性骨肉瘤5年的生存率为70%，而发生远处转移的患者生存率仅为27.%[4]，随着对肿瘤分子生物学及免疫微环境的不断认识，越来越多的证据表面肿瘤细胞逃避机体的免疫监视及抑制免疫因子产生，从而导致肿瘤生成[5]。PD-1广泛表达于活化的T细胞、B细胞、NK细胞和骨髓细胞上，主要功能是抑制活化T细胞发挥免疫调节的作用，PD-1及PD-L1在肿瘤细胞的治疗中取得了明显效果，本综述结合国内外的研究进展，对于PD-1/PD-L1在骨肉瘤中的作用进行阐述。

1 PD-1及PD-L1的结构及功能

PD-1（CD279）是大小约55kD的Ⅰ型跨膜蛋白受体，最初在小鼠T细胞杂交瘤中发现[9]，其胞外结构与免疫球蛋白V（IgV）类似，胞内结构域主要包括免疫受体酪氨酸基抑制基序(ITIM)和免疫受体酪氨酸基转化基序(ITSM),其功能可以通过磷酸化酪氨酸磷酸酶-1 (SHP-1)和酪氨酸磷酸酶-2（SHP-2）负调控T细胞受体(TCR)信号,影响T细胞增值，从而影响机体免疫功能[6]。

免疫系统分为先天性免疫和后天性免疫，免疫系统主要包括b淋巴细胞、CD4+ T辅助淋巴细胞和CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)。免疫系统过程中抗原呈递细胞直接激活抗原呈递。抗原呈递和活化后，产生抗原特异性T和B细胞。肿瘤通过将癌细胞上表达的PD-L1与细胞毒性T细胞上的PD-1结合来抑制T细胞活化，从而防止来自免疫系统的攻击[7]。

2 pd-1及pd-l1在肿瘤中的传导通路

目前对于pd-1抑制T细胞免疫功能的机制尚未清楚[8]，有文献表明，pd-1抑制细胞免疫的机制可能通过其结构中的免疫受体酪氨酸基抑制基序(ITIM)磷酸化SHP-2有关[9]。蛋白激酶B（Akt）是T细胞活化的负性调节因子，通过cd28募集酪氨酸磷酸酶-2（SHP2）进而磷酸化磷脂酰肌-3(PI3K)，这一系列的反应导致了P13K-Akt-mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）信号通路的激活[10]，P13K-Akt-mTOR信号通路的活化调节多种人类肿瘤细胞的增殖和活化，对肿瘤的侵袭、转移起到重要作用。CD3zeta对CD3信号传递和诱导t细胞效应功能至关重要，降低CD3zeta蛋白表达可能导致信号转导改变和t细胞效应功能低下。PD-1可以抑制TCR活化，影响CD3Zeta链/ZAP70酪氨酸磷酸化及Ras-MEK-ERK途径激活，这些信号通路抑制T细胞免疫监视功能[11]，从而导致骨肉瘤的发生与发展。

3 pd-1/pd-l1在骨肉瘤中的作用

3.1 PD-1/PD-L1在骨肉瘤细胞系中的表达

大量体外实验研究证实骨肉瘤干细胞中存在PD-1及PD-L1高表达现象，与肿瘤的侵袭和进展有关。韩丽丽等[12]通过PCR及MTT试验证明pd-1骨肉瘤干细胞的增值和侵袭性有关，pd-l1在转移性骨肉瘤细胞中也存在高表达现象，阻碍pd-1/pd-l1通路可以促进细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的增长来限制转移性骨肉瘤的发展。

3.2 PD-1/PD-L1在骨肉瘤患者中的表达

在临床上也存在众多的研究提示PD-1/PD-L1与骨肉瘤的病变过程相关。Zhao F等[13]研究表明，pd-1在骨肉瘤患者中存在高表达，能抑制患者的免疫功能，免疫系统的监视及清除功能受到影响。Yu,F等[14]认为pd-1与骨肉瘤发生、发展及转移相关，在骨肉瘤患者中，尤其是转移性或病理性骨折患者，pd-1在T细胞上的表达明显上调。肿瘤浸润淋巴细胞(CTILs)与多种软组织肉瘤亚型的预后密切相关，Koirala, P.等人[15]的研究表明，pd-l1在骨肉瘤患者中呈高表达，且与TILs和抗原提呈细胞(APCs)呈正相关，pd-1/pd-l1轴在大量原发骨肉瘤患者中表达，且存在大量的免疫细胞。抑制pd-1/pd-l1信号通路可以增强机体免疫功能，在原发性骨肉瘤或转移性骨肉瘤患者中具有显著的疗效，这些证据表面，PD-1/PD-L1或许是骨肉瘤潜在的治疗靶点及预后标志物。

3.3 PD-1/PD-L1在动物模型中的应用

PD-1/PD-L1在骨肉瘤鼠动物模型中的应用研究十分广泛。Zheng, B[16]通过体内及体外实验表面，pd-1在骨肉瘤患者中高表达，与骨肉瘤的分期及预后相关，Nivolumab可以抑制骨肉瘤肺转移，但对于原发性骨肉瘤的治疗效果尚不确切。另外一项在小鼠骨肉瘤模型试验研究表明骨肉瘤手术切除，术后运用PD-1/PD-L1通路阻断剂及OX40能显著改变小鼠的生存率，这为骨肉瘤患者手术切除联合免疫治疗提供了新的思路[17]。Lussier[18]发现转移性性骨肉瘤鼠模型中PD-1高表达，能显著抑制肿瘤浸润淋巴细胞(CTLS)等功能，导致肿瘤的发生与转移，这些研究表明抑制PD-1/PD-L1通路是治疗转移骨肉瘤肺转移的靶点。

4 pd-1/pd-l1治疗骨肉瘤的现状

目前，关于pd-1/pd-l1抑制剂对骨肉瘤治疗的仍然处于初步阶段。一些临床前实验表面单一PD-1抑制剂在骨肉瘤的治疗的效果不明显[19]，而在临床上进行多中心II期抗pd-1免疫治疗(pembrolizumab)晚期骨肉瘤的试验中，40例(5%)骨肉瘤患者中仅有2例有客观反应，包括22例骨肉瘤患者中的1例。药物产生的不良反应相对较多，产生最常见的或更严重的免疫相关不良事件是贫血(14%)、淋巴细胞计数下降(12%)、部分凝血活酶时间延长(10%)和血小板计数下降(7%)[20]。而PD-1/PD-L1联合其他方式治疗已经取得相对满意效果。

4.1 联合耐药抑制剂的治疗

PD-1/PD-L1抑制剂治疗骨肉瘤效果差的原因可能与髓源性抑制细胞(MDSCs)有关，MDSCs主要来源于骨髓祖细胞和未成熟骨髓细胞招募入肿瘤，可以通过抑制抗肿瘤免疫反应和重塑肿瘤微环境来促进肿瘤的发展，还可以通过释放活性氧(ROS)来清除T细胞增殖所必需的关键营养物质，从而抑制T细胞的功能[21,22]。CXCR4抑制剂可以通过AKT通路来促进MDSCS凋亡，CXCR4拮抗剂AMD3100联合pd-1/pd-l1抑制剂治疗骨肉瘤能显著抑制肿瘤的生长，提高生存期(P＜0.001)[21]，MDSCs抑制剂SNA联合抗pd1可显著延缓骨肉瘤肿瘤生长，延长小鼠生存时间[22]。因此，pd-1/pd-1抑制剂联合耐药相关抑制剂或许是未来治疗骨肉瘤的研究方向。

4.2 联合免疫检查点抑制剂的治疗

单一免疫检查点抑制剂的效果不明显，因此联合免疫检查点抑制剂为骨肉瘤的治疗成为一种治疗途径。Lussier[18]等发现PD-1联合CTLA-4能明显提高小鼠的生存率，延缓骨肉瘤的进展.nivolumab and pazopanib联合治疗骨肉瘤取得了较好反应，50%的可评估患者观察到反应性及稳定性[23]。联合免疫检查点抑制剂阻断研究应能进一步提高免疫治疗的疗效。

4.3 联合放疗

放射治疗广泛运用于晚期肿瘤的治疗中，可以缩小肿瘤的大小，提高晚期肿瘤患者的生存率。Xia, L[24]等研究运用K7M2骨肉瘤脑转移小鼠模型实验，PD-1联合放疗治疗可显著提高外周血CD4和CD8 T细胞水平并增加浸润，降低外周血MDSCs水平，产生IFNγ、酶粒B、ki-67等免疫相关分子,免疫调节功能增强，但具体机制不清楚。

5 展望

靶向免疫治疗在治疗癌症方面取得了重大进展。PD-1/PD-L1信号通路或许可以骨肉瘤的早期诊断、治疗效果和预后的生物标志物，但PD-1及PD-L1在骨肉瘤细胞的表达过程中具有较大的差异性。原因主要有下面两个方面，其一是PD-1/PD-L1信号通路机制复杂，介导骨肉瘤细胞发生免疫逃逸的机制尚不清楚。其次是单一检查点抑制剂的治疗效果不明确，抗PD-1/PD-L1联合其他治疗在原发或继发骨肉瘤的治疗中所取得的效果更好。因此需要开展更多临床研究来证实抗PD-1/PD-L1在骨肉瘤免疫治疗中的作用。随着对PD-1/PD-L1在骨肉瘤发生、发展、转移中的不断认识，骨肉瘤的精准治疗将会得到突破。