免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂耐药机制与治疗策略的研究进展

李典

中南大学湘雅医学院，湖南长沙 410013

免疫治疗是指人为激活或调整机体的免疫功能，达到治疗疾病的目的。程序性死亡受体1（PD-1）与其配体1（PD-L1）结合，是人体的一种自我保护措施，避免过度免疫，而癌细胞钻了这个空子，自我生成PD-L1配体，实现免疫逃逸。免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂可以阻断PD-1受体与PD-L1配体的结合，帮助免疫细胞识别癌细胞，从而发挥人体自身的免疫功能，达到治疗癌症的效果。自首个PD-1/PD-L1抑制剂纳武利尤单抗于2014年12月上市以来，针对该靶点的抑制剂品种日益增多。目前，PD-1/PD-L1抑制剂耐药困扰着医学工作者，该治疗方法只对部分患者有效，9%～29%的患者甚至于治疗后出现肿瘤“超进展”[1]。因此，临床迫切需要掌握免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂耐药机制，然后采取针对性干预措施，为癌症患者带来长期、安全、有效的生存获益。

1 免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂概述

1.1 PD-1/PD-L1抑制剂种类

免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂已被验证对多种恶性肿瘤有效，有助于延长患者的生存期。目前已获批用于治疗肿瘤的免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂分为两类：①PD-1抑制剂。包括纳武利尤单抗、帕博利珠单抗、西米普利单抗、特瑞普利单抗、信迪利单抗、卡瑞丽珠单抗、替雷利珠单抗等。②PD-L抑制剂。包括阿特珠单抗、阿维单抗、度伐鲁单抗等。

1.2 PD-1/PD-L1抑制剂作用

人体免疫系统能够清除细菌、病毒、肿瘤等“异己分子”，来防止疾病的发生和发展。免疫T细胞表面存在一种PD-1受体，这是一种重要的免疫抑制分子，其通过T细胞受体TCR识别抗原，调节T细胞的活性，最终杀灭癌细胞。而癌细胞在进化的过程中可根据PD-1受体进化出PD-L1配体，一旦PD-1与PD-L1结合，就会发出抑制免疫的信号，强烈干扰TCR的信号传导，导致免疫细胞无法识别癌细胞。免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂是针对这种结合而设计合成的特定蛋白质抗体，可阻断PD-1受体与PD-L1配体的结合，确保免疫细胞能够识别癌细胞，并恢复T细胞的活性，有效杀死肿瘤细胞。

1.3 PD-1/PD-L1抑制剂的应用效果与优势

PD-1/PD-L1抑制剂在多种肿瘤治疗中取得了显著效果，例如临床研究发现，帕博利珠单抗治疗黑色素瘤的2年总生存率是55%[2]；纳武利尤单抗治疗黑色素瘤的3年无进展生存率是32%，中位总生存期是37.6个月[3]。临床研究系列报道表明，帕博利珠单抗治疗乳腺癌的总体有效率是18.5%，头颈癌是19%，胃癌是22%，而治疗经典型霍奇金淋巴瘤的有效率超过80%[4]。虽然相比于靶向药，肿瘤免疫治疗的有效率并不高，但是PD-1/PD-L1抑制剂依然广受推崇，原因在于其安全性高，常见的不良反应只是头晕、乏力、发热、嗜睡、发炎、肌肉酸痛等，不会像传统化疗那种杀灭正常细胞，而且其对多种癌症具有良好的治疗效果。

2 免疫治疗的耐药现象与类型

2.1 免疫治疗的耐药现象

自2014年至今，以PD-1/PD-L1为靶点的免疫治疗显示出前所未有的临床效果，可是，其耐药现象也日益突出，成为癌症患者生存获益的最大障碍。该疗法只对部分患者有效，有的肿瘤甚至60%的患者耐药[5]。而且，一些初始反应良好的患者因获得性耐药而病情复发或进展。研究发现，其耐药机制非常复杂，与个体情况、遗传因素、肿瘤微环境、既往治疗方法都有关联。

2.2 免疫治疗的耐药类型

总体来看，免疫应答是动态的、演变的，PD-1/PDL1抑制剂免疫治疗的耐药可在不同环节、不同情况下出现，从发生时间来看，具体可以分为3种类型：①原发性耐药：肿瘤患者对初次免疫治疗并无反应；②适应性耐药：虽然肿瘤已被免疫系统识别出来，但是其通过适应免疫杀伤来保护自身；③获得性耐药：最初肿瘤对PD-1/PD-L1抑制剂治疗有反应，但后天性获得了某种抵抗本领，在一段时间后表现出耐药，结果疾病复发或进展。临床治疗发现，以上3种类型存在交叉，令人难以分辨。

3 免疫治疗耐药的肿瘤细胞内在机制

免疫治疗是一个复杂的过程，受到肿瘤细胞、免疫微环境、宿主相关因素的影响。事实上，在免疫细胞灭伤癌细胞的过程中，PD-1/PD-L1抑制剂只是在效应T细胞识别肿瘤细胞这一环节发挥了作用，若其他环节出现问题，该抑制剂的作用就会受限。

3.1 原发性和适应性耐药的肿瘤细胞内在机制

在肿瘤细胞中特定的通路或基因会阻止免疫细胞浸润，或者抑制免疫微环境，使PD-1/PD-L1抑制剂免疫治疗难以发挥作用：①PTEN表达缺失与MAPK通路激活：PTEN表达缺失会使得PI3K通路增强，结果出现免疫治疗耐药。而MAPK致癌信号通路激活会使得VEGF、IL-8表达，进而拮抗T细胞的募集及功能。②WNT信号通路持续激活：β-连环蛋白是WNT信号通路的重要调节蛋白，肿瘤蛋白稳定β-连环蛋白，从而持续激活WNT信号通路，把T细胞排除在肿瘤的外面。③IFN-γ信号通路缺失：持续的IFN-γ暴露可能导致肿瘤细胞免疫编辑，IFN-γ通路相关蛋白突变与缺失，结果出现免疫耐药。④PD-L1表达上调：多种机制可能导致肿瘤细胞高表达PD-L1，结果抑制抗肿瘤T细胞的活化，使得免疫治疗缺少治疗反应。⑤其他内在的肿瘤耐药机制：一些特定基因呈现出固有的抗PD-1耐药特征，会优先表达在胰腺癌等对免疫治疗很少起反应的肿瘤上。癌细胞DNA的表观遗传学改变会影响抗原加工、呈递、免疫逃逸，导致免疫治疗耐药[6]。

3.2 获得性耐药的肿瘤细胞内在机制

（1）肿瘤抗原提呈出现缺陷：在抗原加工过程中，蛋白酶体成员可能出现功能缺陷，结果抗原提呈机制失效，无法把肿瘤抗原有效地提呈到细胞表面。在HLAI家族折叠与转运到细胞膜的过程中，β-2-微球蛋白发挥了重要作用，如果B2M存在遗传缺陷，就会使得CD8+T细胞缺失识别功能[7]。（2）T细胞功能缺乏：在治疗过程中，T细胞往往改变自身的功能表型，结果丧失了杀伤活性。（3）肿瘤发生各种逃逸突变：①新抗原导致MHC分子提呈突变：MHC分子亚型具有多样性，新抗原前后氨基酸序列形成的表位也具有多样性，结果抗原提呈细胞难以有效递呈新抗原，导致出现免疫逃逸。②JAK突变和B2M突变：B2M编码基因突变，涉及到细胞毒性T细胞的逃逸机制；JAK1、JAK2编码基因的功能缺失突变，结果肿瘤细胞缺乏对IFNγ的响应。

4 免疫治疗耐药的肿瘤外部机制

4.1 TIM-3表达升高

根据老鼠肿瘤模型，耐药后肿瘤浸润T细胞上的TIM-3表达量显著升高，并且TIM-3配体Galectin-9的表达量也显著上调。此外，针对NSCLC患者采用anti-PD-1疗法获得性耐药，也检测到TIM-3的表达量显著上调[8]。

4.2 其他免疫检查点

T细胞上有着众多的抑制性免疫检查点，包括PD-1、CLTA-4、VISTA、LAG-3、BTLA、TIM-3、TIGIT等。在肿瘤微环境里，LAG-3、TIGIT、TIM-3高表达于衰竭或者失去功能的T细胞表面，联合受体阻滞具有明显的协同效应。在阻断后可以改善NK、CD8+T细胞的功能，减弱Treg细胞的抑制。

4.3 T细胞衰竭及表型改变

根据老鼠肿瘤模型，如果阻断CD28-B7共刺激通路，肿瘤特异性CD8+T细胞的活化、增殖就会受到影响，结果对于anti-PD-1/PD-L1治疗的应答变低[9]。

4.4 免疫抑制细胞

①Treg即调节性T细胞，可借助直接的细胞接触或分泌抑制性细胞因子来阻滞T细胞的应答。因为CTLA-4高表达于Tregs上，所以anti-CTLA-4可以明显增加Teffs/Tregs的比例，使得肿瘤对于免疫治疗的应答升高。②肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）可分化为M1、M2，M1巨噬细胞可抑制肿瘤细胞的生长，M2巨噬细胞则会促进肿瘤细胞的生长。由于M2的占比远超M1，一般TAMs数目越多，提示预后越差。③MDSCs在肿瘤中相当于免疫调节因子，能促进血管生长，也能促进肿瘤侵袭和转移。在肿瘤微环境中，生存率降低、免疫检查点抑制剂疗法的响应率都与MDSCs存在有关[10]。

4.5 免疫抑制分子和免疫抑制细胞因子

为了减弱局部的抗肿瘤免疫反应，肿瘤或巨噬细胞会释放一些免疫抑制分子或免疫抑制细胞因子：①巨噬细胞集落刺激因子-1（CSF-1），可促进巨噬细胞的存活、增殖、迁移，CSF-1刺激的巨噬细胞群与癌症有关，导致病情恶化。②色氨酸为淋巴细胞内的主要养分，IDO-1酶如果过高，就会把色氨酸分解消耗掉，结果淋巴细胞失去作用，无法攻击癌细胞。③TGF-β可调节细胞生长和分化，刺激Tregs发挥免疫抑制作用，TGFβ高水平往往提示预后很差。④CD39、CD73都为核苷酸酶，CD39在细胞外把具有免疫激活作用的单磷酸腺苷（AMP）转化为具有免疫抑制作用的腺苷，再被CD73加工成免疫抑制分子腺苷酸。腺苷酸可借助A2B受体促进肿瘤转移，也可借助A2A受体抑制细胞毒活性和T细胞的增殖[11]。

4.6 趋化因子及趋化因子受体

有的特异性趋化因子及其受体对趋化MDSCs和Tregs到肿瘤微环境中发挥着重要作用。例如CXCR4的受体CXCL12可影响Tregs定位，从而达到免疫抑制的效果。

4.7 宿主相关因素

宿主的身体情况、肠道菌群分布、免疫状况、抗生素或激素药物使用情况等都会影响PD-1/PD-L1抑制剂的治疗效果。

5 免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂耐药的治疗策略

5.1 优选人群策略

在临床治疗中，首先初步筛选患者，发现优势人群、劣势人群的标记物。当前，PD-1/PD-L1抑制剂免疫治疗最佳获益患者有如下特点：PD-L1高表达，而且肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）存在；高肿瘤突变负荷（TMB）；错配基因修复缺失（dMMR）；微卫星高度不稳定（MSIH）。还可监测CD8+T细胞中CD39的表达情况，来预测PD-1/PD-L1抑制剂的预后。随着精准医疗的推行，利用生物标记来预测PD-1/PD-L1抑制剂的响应与耐药显得很有意义，免疫调节基因表达量、基因组标记、浸润CD8+T细胞的密度与分布等都可用作免疫治疗的生物标记[12]。

5.2 联合治疗策略

多数肿瘤治疗情况显示，单独使用PD-1/PD-L1抑制剂的有效率仅在10%～30%，而联合治疗可以显著提高有效率[13]，因此联合治疗已是大势所趋：①联合化疗：化疗联用PD-1/PD-L1抑制剂，已在晚期非鳞非小细胞肺癌一线治疗中应用，针对胃癌、肠癌、三阴性乳腺癌等也有较好的结果。②联合放疗：放疗联用PD-1/PDL1抑制剂，用于治疗肺癌，已经收到较好的疗效。PD-1/PD-L1抑制剂联合放、化疗能够释放抗原，协同增效，提升免疫治疗的响应率，便于围剿肿瘤细胞。③联合另外一种免疫治疗药物：当前，CTLA-4抗体联用PD-1/PD-L1抑制剂，已被用于治疗恶性黑色素瘤。TIM-3抑制剂、IDO抑制剂等正在研发中，目前的临床样本说明，PD-1/PD-L1抑制剂联用TIM-3抑制剂，对于anti-PD-1疗法获得性耐药患者是一种较好的解决途径[14]。针对PD-1/PD-L1抑制剂被自身巨噬细胞吃掉的情况，可以开发人体使用的Fcγ受体抑制剂，并与PD-1/PD-L1抑制剂联用，从而提高PD-1/PD-L1的响应率。④联合靶向药：贝伐、阿西替尼、帕唑帕尼等抗血管生成药物联用PD-1/PD-L1抑制剂，已有较好结果，不过需避免不良反应[7]。⑤联合免疫细胞、溶瘤疫苗(T-VEC)、肿瘤免疫疫苗、表观遗传修饰因子、共刺激因子激动剂：正在探索中，技术尚未成熟。

5.3 个体化免疫治疗策略

根据个体化免疫微环境特征，研发活化T细胞、解除局部抑制性微环境、针对肿瘤细胞新抗原产生与递呈的药物，例如个体化肿瘤疫苗、溶瘤病毒、过继性免疫细胞治疗等，改善免疫抑制剂治疗效果，这些是肿瘤免疫治疗的未来发展方向[15]。

6 结语

免疫治疗改变了肿瘤治疗的传统格局，把治疗实体瘤引入了激动人心的时代，特别是免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂具有治疗多种肿瘤的潜力，可以有效延长患者的总生存期，因此潜力巨大，备受瞩目，成为新一类抗癌疗法。可是，耐药性限制了PD-1/PD-L1抑制剂的疗效与应用，临床需要深入研究免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂治疗耐药的内在机制和外在机制，通过合适的生物标记来优选患者人群，指导联合用药和个性化用药，提高免疫治疗的响应率，使更多的肿瘤患者获益。未来希望免疫检查点PD-1/PD-L1抑制剂治疗取得突破性的进展，带动整个免疫治疗的发展和进步，成为有效性好、安全性高的一线广谱抗癌疗法。