IL-8与PD-1/PD-L1在肿瘤免疫逃逸中的相关性研究进展

朱晓丽，王鑫，王淋，李云芬，聂建云*

（1.昆明医科大学第三附属医院/云南省肿瘤医院 乳腺外三科，云南 昆明 650118；2.云南博亚医院 放射治疗科，云南 昆明 650299）

0 引言

随着精准医疗理念的提出及人们对肿瘤治疗后生活质量的更高要求，免疫疗法成为时下肿瘤治疗中的研究热点。免疫治疗通过恢复机体免疫系统对癌细胞的识别及攻击，在尽量减少机体组织细胞损伤的前提下，有效地攻击癌细胞。程序性细胞死亡蛋白1（programmed death-1,PD-1）及其配体PD-L1是免疫应答中一个主要的负调控性位点，在肿瘤细胞免疫逃逸中发挥着重要的作用。最近研究发现，IL-8与肿瘤细胞免疫逃逸相关的免疫检查点PD-L1表达有关[1]，并且在检测了多种恶性肿瘤的IL-8水平后发现，高水平的IL-8往往预示着对靶向PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂（Immune checkpoint inhibitors,ICIs）治疗的低反应性及较差的预后。现就IL-8与PD-1/PD-L1表达的相关性及其作为ICIs治疗生物标志物的潜能方面来进行综述，旨在指出IL-8在肿瘤免疫逃逸及免疫治疗中的作用及地位，为提高肿瘤ICIs治疗的疗效提供新的思考。

1 白细胞介素-8

白细胞介素-8（interleukin 8，IL-8）隶属于趋化因子(chemokines) CXC-α亚家族，因此又称为CXCL8，由单核细胞、淋巴细胞、成纤维细胞、上皮细胞等多种细胞分泌[2]。其有两类受体，即白细胞介素-8受体α(IL8Rα,又称CXCR1)和白细胞介素-8受体β(IL8Rβ,又称CXCR2)[3]。当IL-8与其受体结合后，可对机体的免疫细胞白细胞产生趋化作用，进而参与组织损伤修复、免疫反应及炎症反应。

在肿瘤赖以生存的环境——肿瘤微环境（Tumor microen-vironment，TME）中，IL-8也起到了重要的作用[4,5]。它由肿瘤细胞分泌，也能由TME中的成纤维细胞、肿瘤相关巨噬细胞等产生，并通过诱导肿瘤细胞上皮-间充质的转化[6]、促进肿瘤附近血管的形成、抑制肿瘤细胞凋亡、招募免疫抑制细胞[7]等方式来加速肿瘤细胞的生长增殖和增强肿瘤细胞的迁移能力[8]。

2 肿瘤免疫逃逸

2.1 肿瘤免疫逃逸机制

机体免疫系统正常情况下能够识别像肿瘤细胞这样的“异己”细胞，通过非特异性免疫或特异性免疫来识别和杀伤它们，从而达到免疫监视的作用。而肿瘤细胞为了维持在体内的生长增殖，就会采取一系列的措施来规避机体免疫系统对其造成的伤害，这一过程就称为“肿瘤免疫逃逸”。

其机理错综复杂，主要涉及两大方面：一方面，临床肿瘤诊断的标志物--肿瘤相关抗原和主要组织相容性复合体[9]等在癌细胞表面通常呈现出低表达甚至是缺失，从而达到抑制免疫应答中T细胞活化的作用。其次，肿瘤细胞通过低表达正向共刺激分子和高表达负向共刺激分子来减弱第二信使对T细胞的激活[10]，从而阻断机体免疫系统对癌细胞的攻击。另一方面，癌细胞可诱导TME中各种免疫抑制因子的产生（TGF-β、IL-4、IL-6、IL-10等）[11]，而且在这些因子的作用下，可诱导TME产生具有免疫负调控作用的肿瘤相关巨噬细胞、髓源性抑制细胞、调节性T细胞[12]等来抑制机体的免疫应答。

2.2 PD-1/PD-L1介导的肿瘤免疫逃逸

在肿瘤免疫逃所涉及的机制中，表达于肿瘤细胞表面或免疫细胞表面的负向共刺激分子即所谓的免疫检查点（checkpoint）。它是指在免疫系统中具有抑制作用的分子或信号通路，对免疫应答起到负调节的作用，在肿瘤中可被肿瘤细胞利用而协助其躲避机体免疫反应的杀伤[13]。免疫检查点主要包括：协同抗原提呈细胞负向共刺激分子的细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）、隶属于CTLA-4受体家族的程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）及其配体（PD-L1）、表达于调节性T细胞表面对机体免疫反应起到“刹车”作用的淋巴细胞活化基因-3(LAG-3)、表达于肿瘤浸润淋巴T细胞表面并与癌症患者预后不良有关的免疫球蛋白黏蛋白3（TIM-3）等[14]。

PD-1及PD-L1作为机体免疫系统中重要的负向共刺激分子，成为近年来肿瘤免疫治疗炙手可热的靶点之一。PD-1主要表达于与免疫防御有关的辅助性T细胞和细胞毒性T细胞表面，也表达于自然杀伤细胞、巨噬细胞等免疫细胞表面，在肿瘤患者中，也能在肿瘤细胞中检测到其表达水平[15]。值得注意的是，其有两类配体，即PD-L1和PD-L2，两类配体均表达于肿瘤细胞表面，并可借助于TME中的各种细胞因子来升高自身的表达水平[16]，当免疫细胞表面的PD-1与肿瘤细胞表面的配体相结合后，抑制免疫反应的信号通路被激活，免疫应答细胞无法活化、并且还会被诱导凋亡，机体免疫反应的整个过程被迫终止，肿瘤细胞就此趁机躲避机体免疫系统的攻击。此外，两类配体的不同之处在于，PD-L1不仅能与PD-1相结合，还能与活化T淋巴细胞的刺激因子CD80相结合来降低免疫应答，而且PD-L1不仅在各种癌细胞中表达，还表达于迁移至癌细胞附近并与良好预后有关的淋巴细胞--肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)表面，所以PD-1/PD-L1通路在肿瘤免疫治疗中的研究价值要较高于PD-1/PD-L2。

3 IL-8与PD-1/PD-L1

3.1 IL-8与PD-1/PD-L1表达的相关性

Sun等发现[1]，来源于胃癌间充质干细胞的IL-8能通过STAT3和mTOR信号通路来诱导胃癌细胞中PD-L1的表达，从而使胃癌细胞免受免疫细胞的攻击。并且另外一项研究也指出[17]，胃癌中巨噬细胞来源的IL-8也能诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）表面的PD-L1过表达。从这一角度上看，阻断胃癌间充质干细胞或巨噬细胞来源的IL-8可以有效加强机体免疫系统对胃癌细胞的杀伤作用。与此同时，PD-L1也能调控IL-8的分泌来进一步抑制肿瘤细胞免疫反应，在间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)及B细胞激活的弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)中表达的PD-L1能通过阻断炎性因子IFN-g、包括IL-8在内的多种白细胞介素、TNF-α和巨噬细胞炎性蛋白-1a的分泌来抑制非霍奇金淋巴瘤的免疫反应[18]。

除外肿瘤这种特殊疾病状态，在一些免疫缺陷疾病中，高IL-8水平及高表达PD-L1常表现为伴随状态，HIV感染患者与健康患者相比较，PD-L1及IL-8水平升高，HBV患者也是如此[19]。并且，这种免疫抑制作用发挥的时间很早，一项研究就显示[20]，在鼠和人蜕膜组织中检测到的第3组天然淋巴样细胞(Innate Lymphoid Cells，ILCs)在怀孕的头三个月就表达PD-1、T细胞免疫球蛋白及TIM-3，其配体则由中间绒毛外滋养细胞表达，由此通过受体与配体相结合来调节ILCs的免疫功能。由此可见，IL-8与PD-1/PD-L1的联系颇为紧密。

3.2 IL-8作为以PD-1/PD-L1为靶点的ICIs治疗标志物的潜力

3.2.1 PD-1/PD-L1抑制剂

为了阻止checkpoint介导的肿瘤细胞免疫逃逸，ICIs治疗应运而生。到目前为止，美国食品药品监督管理局共批准了9种针对PD-1/PD-L1的ICIs治疗，以PD-1/PD-L1为靶点的有：PD-1抑制剂派姆单抗（pembrolizumab）和纳武单抗(Nivolumab）,这两种药物在非小细胞肺癌（nonsmall cell lung cancer,NSCLC）、小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC)、转移性 尿路上皮癌（metastatic urothelial carcinoma,mUC）、肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)、肝细胞癌（hepatocellularcarcinoma,HCC）、经典型霍奇金淋巴瘤(classical Hodgkinlymphoma，CHL)、头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC）和黑色素瘤中都得到了广泛应用[21-23]。以PD-L1为靶点的阿替利珠单抗（atezolizumab）[24]除了在mUC、NSCLC治疗中取得良好效果，还能应用于乳腺癌患者。而且，这一类以PD-1/PD-L1为靶点的ICIs治疗无论是在单药还是与其他类别ICIs联合使用或者与其他免疫疗法相结合都能获得良好的疗效。

3.2.2 PD-1/PD-L1抑制剂治疗生物标志物

尽管以PD-1/PD-L1为靶点的ICIs治疗在绝大多数肿瘤患者治疗中都取得喜人的效果，但是，仍有部分患者对这种治疗方式反应性较差，并且ICIs的治疗通常伴随着严重的不良事件[25]，而且还会出现由影像学证实为假性进展的肿瘤增大及新病变的出现[26,27]。现阶段预测ICIs治疗疗效的生物标志物主要有PD-L1[28]、肿瘤基因突变负荷、基因表达谱和肿瘤浸润淋巴细胞[29]，但是这些预测指标无论在性价比、可及性和操作性方面都存在一定的局限性。目前PD-L1是临床实践中唯一可用于鉴定NSCLC患者对抗PD-1治疗有效的生物标志物[30]，但是在某些患者中却出现了相反的情况，PD-L1水平虽高但靶向PD-1/PD-L1的治疗效果却不尽人意，并且在某些PD-L1低水平患者中这一治疗并非都是无效的[22,31,32]，而且对TMB和基因表达谱等检测的复杂性和高成本也成为了临床应用上巨大的挑战，寻找新的生物标志物成为了当下急需要解决的问题。

3.2.3 IL-8多方面监测 PD-1/PD-L1抑制剂治疗

研究显示，在前文所提及的多种适用于PD-1/PD-L1抑制剂治疗的肿瘤中，IL-8水平与治疗的反应性、疗效和预后有关，并且其水平还能有效反映以上多种肿瘤的肿瘤负荷改变情况[33]。

在一项NSCLC和晚期黑色素瘤患者采用抗PD-1 药物（单药使用或与抗CTLA-4 药物联合）治疗的前瞻性研究中，治疗前低水平的血清IL-8往往预示着对ICIs治疗的良好反应以及较高的总生存时间，并且在肿瘤表现出进展时，IL-8水平稳定增加预示着疾病的真实进展，而IL-8水平降低则预示着假性进展[27,33]。Oyanagi等[34]监测了38例先前至少接受过一种无效化疗方案的NSCLC患者在接受纳武单抗治疗期间的血清蛋白水平，结果发现，在50多种血清蛋白中，卵泡抑素，IL-8，IP-10和TNF-α水平在持久性临床获益（Distanced clinical benefit,DCB）患者中明显降低，虽然统计学结果显示只有卵泡抑素和IP-10具有统计学意义，但是并不排除由于小样本量对统计学结果的影响。另一项研究也显示，外周血中干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和和包括IL-8在内的一组白介素（ILs）水平高的NSCLC患者在接受ICIs治疗时疗效往往更佳[35]。

另外，一项研究转移性尿路上皮癌和转移性肾细胞癌患者的多个随机试验中显示[36]，血浆、外周血单核细胞和肿瘤细胞中高水平的IL-8与atezolizumab治疗的疗效降低有关，并且基因测序得出，IL-8主要表达于循环和肿瘤内的髓样细胞，通过下调抗原呈递机制来介导肿瘤细胞的免疫逃逸。也就是说，逆转IL-8介导的髓系炎症反应，就能够改善mUC及转移性肾细胞癌患者的ICIs疗效。有文献报道[37]，复发性HNSCC患者接受纳武单抗治疗后，其CD8 +T细胞中的PD-1表达与治疗前相比降低了15倍，并且IL-8及IL-6在疾病进展时表达水平升高。而且前文所述的IL-8对肿瘤生长增殖的影响还体现在其与肿瘤负荷的正相关性方面，在正常细胞中，IL-8水平通常保持在较低水平，而在前面所提及的NSCLC、HCC、RCC、及黑色素瘤等多种对PD1/PD L1免疫抑制剂治疗适用的肿瘤中，高水平的IL-8往往可以作为早期诊断肿瘤的标志物，并且其水平还与肿瘤负荷呈正相关，高水平的IL-8肿瘤分期往往较晚，切除肿瘤后，其水平又可迅速下降[33]。

4 展望与小结

肿瘤细胞在面对机体免疫系统攻击时，不断通过各种措施延缓、改变甚至阻止抗肿瘤的免疫反应，达到免疫逃逸效果，其中第一个也是研究得最成熟的免疫逃避机制是PD-1/PD-L1轴。而IL-8不仅在这一免疫逃逸轴中发挥着重要的促进作用，还在靶向PD-1/PD-L1的ICIs治疗中表现出对治疗反应性、疗效及预后的潜在预测作用。这对今后临床工作中的ICIs治疗起到了指示性作用：靶向IL-8药物不仅能在一定程度上直接抑制肿瘤细胞的存活及生长，还能进一步加强机体免疫反应对肿瘤的攻击，可以达到单一靶点，双重作用的效果。而且，其作为ICIs治疗的生物标志物可识别出对治疗无反应的患者，从而提示临床医生尽快更改治疗方式，避免对患者病情的耽误，在可适用患者的治疗过程中及时并真实的反映肿瘤的进展情况，避免过早地停止治疗而导致肿瘤复发及不良预后。