恶性肿瘤骨转移靶向治疗及免疫治疗进展*

施涛 魏嘉

2020年全世界范围内的新发癌症超过1 800 万例，其中约50%的原发肿瘤会产生转移[1]。骨转移是恶性肿瘤比较常见的转移方式，来源于乳腺癌、肺癌、前列腺癌和骨髓瘤的骨转移患者占据80% 以上[2]。此外，既往被认为较少发生骨转移的癌种如胃癌等，近年来骨转移率也呈上升的趋势[3]。骨转移常常会导致骨骼相关疾病，称为骨相关不良事件（skeletal-related events，SREs），其主要并发症包括病理性骨折、骨痛、活动受限、脊髓受压和高钙血症等[4]。SREs 导致骨转移患者的行动能力丧失以及生活质量的严重下降，并对晚期癌症患者的生命安全产生严重威胁。目前乳腺癌、前列腺癌和多发性骨髓瘤患者确诊骨转移后的中位生存期为3～5年，而肺癌患者只有大约1年[2]。

根据骨骼病变的影像学表现以骨溶解或骨硬化为主，可将骨转移分为溶骨性、成骨性以及混合型三类[5]。溶骨性骨转移通常来源于乳腺癌、肺癌和肾细胞癌。这些类型的肿瘤细胞可以分泌一系列骨溶解因子来加速转移灶的骨破坏，例如白介素11（IL-11）[6]、核因子κ-B 受体活化因子配体（RNAKL）[7]、甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）[8]和WNT 通路拮抗蛋白DKK1[9]等。继而肿瘤细胞诱导的破骨细胞激活可导致促肿瘤因子如转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）[10]、胰岛素样生长因子1（IGF1）[11]及Ca2+[12]的释放，促进肿瘤增殖而进一步加重骨破坏，最终形成骨转移过程的恶性循环。成骨性骨转移主要发生于前列腺癌患者中，其位于骨转移部位的肿瘤细胞可以分泌成骨相关因子例如类皮素-1（endothelin1）[13]、生长分化因子15（GDF15）以及骨形态发生蛋白（BMPs）等[14]来抑制破骨细胞的分化和增强成骨细胞的功能，最终导致异常新骨形成和肿瘤生长。此外，骨溶解和骨硬化成分均存在的混合性病变可见于乳腺癌等多个癌种，后继形成复杂的骨转移过程。

不同癌种骨转移的复杂机制给骨转移患者的治疗带来巨大挑战。常规的肿瘤治疗方法如放射治疗、化疗和内分泌治疗等对于骨转移灶的疗效均十分有限，仅能起到局部病灶的控制与症状缓解作用。因此，骨转移患者迫切需要更加有效的针对性治疗策略。近年来,人们对于传统骨靶向药物（bone-targeted agents，BTA）双膦酸盐（bisphosphonates，BPs）的全新认识以及新一代BTA 地诺单抗的研究给骨转移患者的治疗带来新的希望[15-16]。不仅如此，随着以免疫检查点阻断为代表的肿瘤免疫疗法的突破，将免疫治疗应用于骨转移患者也展现出非常积极的潜在价值。本文将针对恶性肿瘤骨转移患者的靶向治疗进展，以及免疫疗法的应用进展进行综述。

1 恶性肿瘤骨转移靶向治疗进展

从上世纪90年代开始，以双膦酸盐类药物为代表的BTA 便开始得到不断发展与更新。BTA 已被证明可降低骨髓瘤及多种实体肿瘤的骨转移风险，并且其所发挥的骨保护作用可有效缓解骨痛等SREs[15]。近年来，对于地诺单抗治疗价值的关注以及对于BTA肿瘤免疫调控作用的认识给骨转移患者的靶向治疗带来全新思路。

1.1 双膦酸盐类药物

双膦酸盐类药物可被破骨细胞内化，从而抑制其骨破坏功能。第一代双膦酸盐类药物主要为非含氮双膦酸盐如氯膦酸盐，第二、三代药物为含氮双膦酸盐，包括帕米膦酸盐（第二代）和唑来膦酸盐（第三代）等。具体来说，帕米膦酸盐和唑来膦酸盐等含氮双膦酸盐可损害甲戊酸途径，进一步抑制小GTPase 信号蛋白的丙烯酰化，最终导致破骨细胞的骨破坏能力丧失[17]。而氯膦酸盐等非含氮双膦酸盐可导致具有细胞毒性的非水解性ATP 积累而损害破骨细胞，同样起到骨保护作用[18]。自上世纪90年代以来，多项对于双膦酸盐类药物的随机临床对照试验（randomized controlled trial，RCT）积累了大量临床数据和经验[19-24]。2015年一项Meta 分析介绍18 766 例参与双膦酸盐RCT 试验的乳腺癌患者，辅助膦酸盐用药（静滴唑来膦酸、每日口服氯膦酸盐或伊班磷酸盐）可有效降低乳腺癌骨转移风险以及死亡率,但只有在绝经后妇女中有确定获益（RR=0.72，P=0.000 2）[25]。而对于去势抵抗性前列腺癌（castration- resistant prostate cancer，CRPC）以及其他来自于肺癌、肾癌和膀胱癌等实体性肿瘤的骨转移患者，唑来膦酸盐仍然是目前唯一的临床批准用药[22,26-27]。但是对于去势敏感性前列腺癌的骨转移患者（castration- sensitive prostate cancer, CSPC），2014年的CALGB 90 202 研究和2016年一项纳入包括CHAARTED、GETUG-15、STAMPEDE 研究在内的Meta 分析均报道早期的双膦酸盐用药对于发生骨转移的CSPC 患者并不能够改善生存或者降低SREs 的发生率[28,29]。因此，目前针对骨转移患者的双膦酸盐用药仍然需要进一步筛选获益人群和用药范围。

此外，近年来多项临床前研究报道了双膦酸盐（尤其是唑来膦酸）对于肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）具有免疫调控作用，更新了人们对其作用原理的传统认识，进一步突显出双膦酸盐类药物在恶性肿瘤骨转移中的防治价值。2010 和2014年两项临床前研究报道了唑来膦酸可有效清除转移性肝细胞癌及卵巢癌中的肿瘤相关巨噬细胞（tumorassociated macrophages，TAMs），从而增强唑来膦酸单药或者联合使用索拉非尼的抗肿瘤效果[30-31]。随后Fowler 等[32]发现唑来膦酸可以促使TAM 对于γδ T细胞的毒性更加敏感，进而减少TME 的免疫抑制。不仅如此，2020年一项临床前研究报道了对于乳腺癌骨转移的小鼠模型，采用纳米微粒包裹的唑来膦酸药物可以有效减少骨转移灶微环境中破骨细胞的骨破坏以及诱导肿瘤驻留的巨噬细胞向M1（促炎性）表型分化，进而显著提高乳腺癌骨转移小鼠的生存获益[33]。除了对于巨噬细胞的调控作用，近些年来人们陆续发现双膦酸盐类药物对于TME 中的γδ T 细胞和NK细胞同样具有免疫激活作用，并且可逆转由髓系来源的免疫抑制细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）介导的免疫抑制来增强抗肿瘤治疗效果[34-36]。因此，未来的临床研究可进一步探索双膦酸盐类药物在免疫调控中所发挥的作用，以优化其对于骨转移患者的治疗效果。

1.2 地诺单抗

肿瘤细胞通过自身分泌或者诱导成骨细胞等分泌核因子-κB 配体受体激活因子（receptor activator of nuclear factor- κB ligand，RANKL），与破骨细胞上RANK 受体结合导致破骨细胞形成与活化，并导致溶骨性病变[37]。新一代骨靶向药物地诺单抗可以选择性与RANKL 结合的人源化单克隆抗体，通过抑制破骨细胞介导的骨吸收来起到骨保护作用。近十年来多项大型RCT 试验在乳腺癌、CRPC、肺癌等其他恶性实体肿瘤骨转移患者以及骨髓瘤患者中对于地诺单抗的骨保护作用和患者的生存获益进行了观察和评估[38-46]。对于乳腺癌患者，2010年一项纳入2 046 例患者的RCT 试验结果显示，与唑来膦酸相比，尽管两组间OS 与DFS 并无显著差异，地诺单抗可以更好地延缓患者首次及后续SREs（82%，P=0.01；77%，P=0.001）的发生时间[38]。但是在2019 与2020年的两项纳入包括绝经前与绝经后早期高风险乳腺癌患者的大型RCT 研究报道，在乳腺癌的标准治疗方案中加入辅助地诺单抗并不能够降低患者的骨转移发生率及无骨转移生存时间[44-45]。此外，对于前列腺癌患者，多项大型三期RCT 研究表明,与唑来膦酸相比，地诺单抗同样可以延缓CRPC 患者的首次SREs 时间（20.7 个月vs.17.1 个月,P=0.008）[39]，并且可以有效延长原发CRPC 患者的首次骨转移时间以及改善患者的无骨转移生存率[42-43]。对于肺癌等其他恶性实体瘤以及骨髓瘤患者，地诺单抗对于患者的SREs 的缓解率也展现出一定的优越性，但是对于OS 与DFS 并没有起到很好的改善作用[40,46]。总体而言，地诺单抗对SREs 的预防和缓解作用优于唑来膦酸等双膦酸盐药物，但是如何切实降低高风险患者的骨转移发生率以及提高骨转移患者的生存获益依旧是亟需解决的临床问题。

不仅如此，地诺单抗除了骨保护作用，近年来逐渐发现地诺单抗的肿瘤免疫调控作用，反映其可通过多种途径发挥对骨转移灶的治疗效果。此前有多项基础研究发现RANKL 广泛表达于髓系（包括TAM、DC、MDSC 等）及淋巴系（包括NK、Treg 等）免疫细胞中[47]。高表达RANKL 的肿瘤细胞系可以诱导DC表面的PD-L1 与ILT3 上调以及免疫抑制性细胞因子如IL-10 的分泌增多，同时下调MHCⅡ类分子的表达，从而使得DC 转变为免疫耐受表型[48-49]。在人类乳腺Paget 病中，RANK 与巨噬细胞的M2 型分子如CD163 和CD206 处于共表达状态，提示RNAK+的巨噬细胞往往是免疫抑制表型，并且可进一步分泌CCL17 招募Treg 细胞至肿瘤微环境中[50]。对于MDSC，同样有研究表明RANK 信号可以促使小鼠MDA-MB-231 骨转移灶中的MDSC 向破骨细胞转化，并且产生免疫抑制效果[51]。除了髓系免疫细胞，效应性T 淋巴细胞和NK 细胞同样表达RANK，并且最近有研究报道肿瘤细胞分泌的RNAKL 可以阻碍效应性T 细胞与NK 细胞的抗肿瘤活性[52-53]。鉴于RANK/RANKL 对于肿瘤免疫微环境的广泛抑制作用，根据迄今为止的多项临床前研究报道，尽管地诺单抗对于黑色素瘤、结肠癌及前列腺癌等小鼠模型的单药抑瘤效果不佳，但是联合PD-1 阻断能起到很好的抗肿瘤效果[53-54]，并且地诺单抗联合免疫检查点抗体的多项实体肿瘤临床试验也在进行中（NCT03280667、NCT03161756）。因此，未来进一步探索地诺单抗联合免疫检查点阻断等策略有望为骨转移患者带来更好的治疗效果。

2 恶性肿瘤骨转移免疫治疗展望

近年来以免疫检查点阻断为代表的肿瘤免疫疗法给癌症患者的治疗带来巨大的突破。自2015年起多项国际权威临床研究充分表明派姆单抗、纳武单抗（抗PD-1）及伊匹单抗（抗CTLA-4）等对于包括黑色素瘤、肺癌、乳腺癌和前列腺癌在内的多个实体肿瘤具有良好的客观应答率和总体有效率[55]，因而将其应用于恶性肿瘤的骨转移灶治疗也愈发受到关注。此外，近年来多项临床前研究阐述了TGF-β 和DKK1 等靶点对于诱导恶性肿瘤骨转移以及免疫微环境的抑制作用，有望成为骨转移患者的免疫治疗新靶点[56-57]。

2.1 免疫检查点阻断

迄今为止尚无前瞻性临床研究评估免疫检查点阻断对于骨转移患者的治疗效果，而2019 和2020年发表的两项临床前研究则在荷瘤小鼠模型中评价了CRPC 以及肺癌骨转移灶中程序性死亡受体-1 （programmed cell death-1，PD-1）及细胞毒性T 淋巴细胞相关蛋白-4（cytotoxic T lymphocyte associate protein-4，CTLA-4）单抗的免疫疗效[56,58]。Jiao 等[56]报道尽管PD-1 及CTLA-4 阻断对于CRPC 皮下肿瘤起到很好的控制作用，但是对于骨转移灶却没有显著抗肿瘤应答。进一步研究发现骨微环境中的破骨细胞分泌TGF-β 从而诱导CD4+T 细胞向Th17 分化产生免疫抑制作用，联合使用免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）与TGF-β 抑制剂显著控制了CRPC 骨转移灶的进展。2020年Wang 等[58]报道PD-1 阻断对于肺癌骨转移小鼠同样可以起到改善骨痛的作用，但是并没有显著的抗肿瘤效果。因此，考虑到骨转移灶免疫微环境的特殊性，免疫检查点阻断应用于骨转移患者能否起到期望的效果仍然需要更多的科学证据。探索ICI 与其他免疫微环境靶点阻断联用或许能够起到更好的治疗效果。

2.2 TGF-β

TGF-β 在恶性肿瘤的进展及骨转移过程中均起到关键作用。肿瘤细胞释放的TGF-β 进入TME 中可以抑制CD8+T 及NK 细胞的肿瘤杀伤作用，并且促进M2 型巨噬细胞及MDSC 等细胞的免疫抑制作用，进而严重阻碍抗肿瘤免疫治疗效果[59]。在骨转移过程中，破骨细胞激活后可分泌大量TGF-β 促进骨转移灶肿瘤进展并且介导免疫抑制，从而形成恶性循环[60]。此外，目前已经有多项临床前研究报道肿瘤细胞中TGF-β 信号通路的激活可以介导小鼠乳腺癌及前列腺癌的骨转移，使用TGF-β 抑制剂可显著降低骨转移的发生率[60-62]。而Jiao 等[56]报道在CRPC 骨转移灶中由破骨细胞分泌的TGF-β 可以诱导骨微环境中CD4+T 细胞向Th17 分化进而产生免疫抑制，阻碍ICI 对于骨转移灶的治疗作用。因此，多项临床前研究报道TGF-β 可作为恶性肿瘤骨转移的有效免疫治疗靶点，未来需要在前瞻性临床研究中进一步评估。

2.3 DKK1

DKK1(dickkopf1)是WNT 通路的经典拮抗剂，在骨髓微环境中扮演着重要角色。具体来说，DKK1可以抑制骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,并且抑制骨保护素（OPG）的分泌而提高RANKL/OPG 的比例，进而促进破骨细胞的活化，产生骨破坏作用[63]。近年来已有多项回顾性研究报道在乳腺癌、肺癌及前列腺癌骨转移患者的血清及骨转移灶中检测到高水平的DKK1 表达，提示DKK1 可促进多种恶性实体肿瘤的骨转移[64-66]。此外，2017年Zhuang 等[57]也证实DKK1 可以诱导乳腺癌荷瘤小鼠的定向骨转移。不仅如此，最近几年DKK1 在肿瘤免疫调控中的作用也逐渐受到关注。在黑色素瘤、卵巢癌、结肠癌等多种荷瘤小鼠模型中，DKK1 可以促进MDSC 等免疫抑制细胞向肿瘤微环境积聚，并且显著降低CD8+T 和NK 等肿瘤杀伤性细胞的浸润和功能，从而介导肿瘤免疫逃逸[67-69]。因此，结合DKK1 对骨转移的促进作用及对抗肿瘤免疫的抑制作用，其有望成为恶性实体肿瘤骨转移灶免疫治疗靶点，相关的临床前研究也正在开展中。

2.4 靶向治疗与免疫治疗的联合应用

骨转移的复杂过程以及骨转移灶免疫微环境的特殊性均可能导致针对单一靶点的治疗效果不够理想，因而探索合适的靶向与免疫治疗联用方案十分必要。地诺单抗与免疫检查点抑制剂联用已被多项基础研究证实可对原发实体肿瘤起到很好的治疗效果，相关联用的临床试验也正在开展中[47]。而2019年一项纳入29 例黑色素瘤骨转移患者的回顾性研究报道联合使用地诺单抗与PD-1 阻断达到了50% 的ORR，并且在62%的患者中观察到骨转移灶的钙化，提示该联用方案可起到良好的骨转移控制效果[70]。因此，未来可进一步在更大规模的临床研究中探索地诺单抗与免疫检查点阻断联用对于骨转移患者的治疗效果。除此之外，将双膦酸盐类药物及地诺单抗与TGF-β 和DKK1等潜在骨转移灶免疫治疗靶点联用也值得进一步评估，以使其效果最大化。

3 总结

多项大型RCT 揭示双膦酸盐类药物及地诺单抗等BTA 可有效降低恶性肿瘤骨转移患者的SREs 发生率，但是仅对部分患者可以带来更好的生存获益。近年来BTA 的肿瘤免疫调节作用逐渐被认识，有利于进一步优化其骨保护及骨转移治疗效果。以ICI 为代表的免疫疗法以及潜在免疫治疗靶点的发现均给骨转移灶的治疗带来新的希望，未来需要进一步探索其应用价值，实现与BTA 联用以发挥最佳疗效。