靶向PD-1及PD-L1免疫治疗所致肿瘤爆发性进展的研究进展

汪斌如 陈始明，2

近年来，全球癌症发病率和死亡率迅速增长，而我国癌症发病率和死亡率均位列全球第一[1]。目前，手术、放疗和化疗三大传统肿瘤治疗手段仍不能达到满意的效果。20世纪90年代中期，免疫学家James P.Alison和Tasuku Honjo发现免疫检查点治疗并开创了肿瘤免疫治疗的新时代[2]。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitions，ICIs），尤其是靶向程序性死亡受体-1（programmed cell death 1，PD-1）/程序性死亡受体配体-1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）抑制剂主要通过恢复T细胞活性发挥抗肿瘤作用，PD-1/PD-L1抑制剂单一疗法在许多实体瘤中的有效率高达20%～40%，已成为最热门的肿瘤治疗方式之一[3-4]。然而，部分患者接受靶向PD-1/PD-L1免疫治疗后短短2个月内肿瘤生长速率（tumor growth rate，TGR）增加至少2倍，这种现象称为疾病超进展（hyperprogressive disease，HPD）[5]。有研究[6]报道因HPD死亡的患者，肺部影像学显示肿瘤快速生长和扩散，尸检显示肿瘤PD-L1表达较治疗前明显降低，提示PD-L1表达异常与HPD密切相关，说明靶向PD-1/PD-L1免疫治疗在HPD发生发展中可能发挥重要作用。本文就HPD定义、潜在机制、鉴别诊断、预测因素及临床管理等方面进行综述，以期为更好地开展肿瘤免疫治疗提供有益借鉴。

1 HPD的定义及评价

2017年CHAMPIAT等首次将HPD定义为靶向PD-1/PD-L1免疫治疗前后引起肿瘤生长动力学（tumor growth kinetics，TGK）至少增加2倍[7]。此后许多学者依据TGR、TGK、治疗失败时间（time to treatment failure，TTF）和（或）临床症状及影像学标准对HPD进行定义（表1）。从目前来看，尽管这些HPD定义都强调了疾病快速发展并产生严重的不良后果，但是定义的指标不尽相同。此外，HPD疾病特征因癌症类型、定义方式不同而不同，因此现有的实体瘤免疫治疗疗效评价标准（response evaluation criteria in solid tumors，RECIST）并不能真实反映肿瘤免疫治疗后肿瘤负荷发生的变化，同样也可能不适用于靶向PD-1/PD-L1免疫治疗的评价标准。由此可见，目前亟需对HPD达成相对统一的评估标准，这对HPD的发病机制和治疗研究具有重要意义。

表1 HPD的不同定义标准Tab.1 Different definition standards of HPD

2 HPD发生的免疫学机制

HPD的免疫学机制十分复杂，主要原因可能是ICIs破坏肿瘤免疫编辑阶段和逃逸阶段的稳定性，促进免疫逃逸而导致肿瘤生长加速。目前免疫检查点所致HPD的潜在机制包括PD-1+Treg细胞的耗竭或扩增、T细胞耗竭、肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）改变、异常炎症和致癌信号通路激活等[13]（图1）。其中，ICIs可通过免疫抑制性T细胞参与HPD的发生发展。KAMADA等[14]发现接受ICIs治疗后HPD的胃癌患者PD-1+Treg细胞增殖明显，较非HPD患者的Ki67+效应细胞（CD45RA-Foxp 3+CD4+）Treg细胞升高。体外和体内实验均表明，阻断PD-1除了能释放CD8+T细胞从而抑制肿瘤外，还可能通过Treg细胞增加TME的免疫抑制作用[13]。免疫缺陷小鼠的动物实验显示，抗PD-1抗体可能通过Fc-FcR信号通路导致瘤内肿瘤相关性巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAM）富集，从而使肿瘤细胞更具侵袭性，最终导致具有免疫和遗传特性的部分肿瘤患者出现HPD[15]。此外，PD-1抑制还可诱导癌症患者TH1和TH17细胞介导的外周反应，并增加IFN-γ、IL-6和IL-17分泌，从而产生异常炎症，导致癌症免疫逃逸和肿瘤加速生长[16]。由ICIs触发的肿瘤生长信号通路激活也是导致HPD的原因之一。有研究显示，采用抗PD-1免疫治疗食管癌和肾癌患者时，部分患者出现肿瘤抑制基因TSC2以及VHL体细胞突变，同时促癌信号通路IGF-1、ERK/MAPK、PI3K/AKT和TGF-βIGF-1转录上调，最终导致HPD[17]。

图1 免疫检查点所致HPD的潜在机制Fig.1 Hypotheses for immune-checkpoint-related HPD

3 HPD的鉴别诊断

在HPD诊断中，目前认为HPD重点需要在发病机制、临床诊断、预测指标、病理特征、治疗方法等方面与假性进展相鉴别（表2）。假性进展是肿瘤患者治疗期间瘤体增大或出现新的病灶，随后逐渐好转，不能完全满足肿瘤部分或完全缓解标准。假进展并不是真正的肿瘤进展，而是肿瘤周围免疫细胞浸润和间质性肺炎的初期影像学表现，为ICIs治疗的已知不良反应[6]。假性进展患者的肿瘤体积迅速增加，可能与肿瘤浸润性淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TILs）增多、CD8+CD103+T细胞等保护性免疫细胞的渗入或肿瘤内扩张密切相关[18]。实体瘤免疫治疗疗效评价标准（iRECIST）建议初次进展后4～8周进行CT随访，以确认或排除假进展[19]。如果肿瘤影像学进展与一般状况的改善存在差异，则不能排除假进展，最终仍需病理学区分HPD和假性进展。

表2 HPD与假性进展的鉴别Tab.2 Differences between hyperprogression and pseudoprogression

4 HPD预测指标

临床研究显示，ICIs引起HPD患者总生存期明显缩短，因此迫切需要确切的预测指标用于前瞻性预测易感人群，从而调整这些患者的免疫治疗策略。目前已报道诸多因素与HPD密切相关，包括肿瘤细胞生物标志物、肿瘤微环境生物标志物、实验室生物标志物、影像学指标、临床指标等（表3）。这些指标中，有些是特定基因的异常表达，有些与机体免疫抑制和免疫逃逸密切相关，有些与肿瘤进展和肿瘤耐药密切相关，最终都可导致肿瘤细胞快速生长或转移，有望成为HPD的潜在预测指标，值得进一步深入研究。

表3 靶向PD-1/PD-L1免疫治疗所致HPD的潜在预测指标Tab.3 Potential predictors of HPD caused by targeted PD-1/PD-L1 immunotherapy

4.1 肿瘤细胞生物学标志物

4.1.1 MDM2/4癌基因 MDM2/4癌基因扩增通过抑制p53基因反式激活，从而在促进肿瘤快速生长中发挥关键作用[24]。靶向PD-1/PD-L1免疫治疗通过促进IRF-8表达，并通过JAK-STAT信号与MDM2启动子结合，也可引发MDM2/4扩增高表达[9]。因此，MDM2/4可能是HPD的潜在标志物，探讨MDM2/4抑制剂可能是控制HPD的潜在有效方法。

4.1.2 EGFR EGFR突变通过PI3K/AKT信号通路、RAS/RAF/MAPK信号通路和JAK/STAT信号通路影响细胞生长、增殖和分化异常[25]。EGFR突变可上调细胞表面抑制性受体（PD-1/PD-L1和CTLA-4等）、细胞因子（IL-6、IL-10和TGF-β等）和免疫抑制细胞（Treg细胞和巨噬细胞），从而产生免疫抵抗[25]。另外，ICIs还能通过与M2样巨噬细胞的相互作用促进EGFR突变和MYC扩增导致肿瘤生长，加快癌症患者死亡[26]。

4.1.3 其他指标 MYC扩增通过上调CD47和PD-L1表达而促进肿瘤生长[27]。有研究报道，相较非HPD患者，HPD患者更容易出现STK、JAK3和SOX9突变，这些基因可能作为预测HPD的潜在生物标志物[28]。KRAS和丝氨酸/苏氨酸激酶11基因（recombinant serine/threonine kinase 11，STK11）突变患者也更易出现HPD，但非HPD患者此类基因突变罕见，提示同时发生KRAS和STK11突变易出现HPD[8]。此外，液体活检也是一种具备较高特异性和敏感性的新型肿瘤标志物，其取样方式为非侵入性，具有较好的应用前景[29-30]。

4.2 肿瘤微环境生物标志物

4.2.1 免疫细胞 ⑴Treg细胞：Treg细胞可特异性表达FoxP3，在TME中对调节抗肿瘤T细胞反应起关键作用；阻断或缺乏PD-1也可增强Treg细胞活性，抑制效应T细胞功能；当PD1+Treg细胞募集和效应T细胞免疫逃避，肿瘤细胞会快速生长[31]。⑵T细胞：阻断PD-1后，反映T细胞耗竭的PD-1、TIM3、LAG3和TIGIT会过度表达，导致局部免疫抑制和免疫逃逸[32]。⑶M2 TAMs细胞：M2 TAMs细胞可促肿瘤快速生长，其原因可能是FcR与ICIs特异性免疫表型的结合触发M2 TAMs的聚类，并导致M2 TAMs的功能重新表达，使其有更具侵袭性的表型[15]。

4.2.2 TME相关细胞因子 癌症相关成纤维细胞（CAFs）可促进Treg细胞分化，抑制CTLs和NK细胞激活，也能诱导PD-L1在肿瘤细胞中的表达[33]。IFN-γ通过JAK2途径激活PI3K-AKT信号通路，上调PD-L1的表达，也可诱导趋化因子吸引T细胞，从而抑制肿瘤生长[33-34]。这些TME相关细胞因子可诱导PD-L1在肿瘤细胞中的表达，在肿瘤进展、转移和耐药性中发挥积极作用，有望在ICIs治疗中成为HPD相关免疫抑制的新突破点。

4.3 实验室生物标志物

中性粒细胞绝对值通过精氨酸酶-1表达上调，出现肿瘤细胞免疫逃逸而导致HPD[33]。中性粒细胞与淋巴细胞比（neutrophils to lymphocytes ratio，NLR）过高会出现淋巴细胞减少而抑制宿主免疫反应，血液NLR升高可能暗示炎症细胞存在于TME中，导致免疫逃逸或免疫干预[35]。还有研究报道，衍生性NLR（derived NLR，dNLR）过高与NSCLC患者ICIs治疗后出现HPD相关[8]。这些血清生物标志物检测作为一种无创、简便易行的方法，对预测肿瘤HPD具有良好的应用前景。

4.4 影像学指标

PD-1/PD-L1靶向核素分子探针免疫显像可以无创性监测肿瘤患者体内的PD-1/PD-L1动态变化水平，可以作为免疫治疗的疗效评价及治疗方案调整的依据，有望成为HPD的有效预测手段[36-37]。

4.5 HPD的临床危险因素

目前已经发现部分临床指标与HPD密切相关，包括年龄≥65岁、肿瘤局部复发、肿瘤转移区域及数量等。较多研究显示，年龄≥65岁的患者在ICIs治疗过程中较易发生HPD，且预后较差[6-7，20]。可能原因为免疫衰老所致年龄相关性胸腺萎缩，产生的T细胞免疫降低，造成抗原识别能力下降和免疫系统薄弱[38]。此外，局部复发和转移部位超过2个的癌症患者也更易发生HPD，可能原因是肿瘤表型越具有侵袭性，发生HPD的风险就越高[6，39]。

5 小结与展望

免疫治疗是“免疫系统武器化”以根除肿瘤的重要策略，相较传统的肿瘤治疗方式，靶向PD-1/PD-L1免疫治疗更安全，不良反应发生率更低[40]。基于靶向PD-1/PD-L1免疫治疗具备良好的抗肿瘤疗效，目前已有多个针对晚期肿瘤的免疫治疗联合方案进入临床Ⅱ/Ⅲ期试验，有望在不久的将来广泛应用于临床。但是，目前PHD仍缺乏统一可行的准确定义，这不利于大规模前瞻性进行HPD相关研究。且有关HPD的文献多为回顾性研究，缺乏与癌症免疫疗法的临床并发症、肿瘤自然进展间的对比研究，难以证实HPD与靶向PD-1/PD-L1免疫治疗的确切关系。此外，化疗等其他抗癌治疗方式同样也有引起肿瘤进展增速的现象，如何区别于靶向PD-1/PD-L1免疫治疗所致的HPD有待深入研究[41]。

对于靶向PD-1/PD-L1免疫治疗所致肿瘤HPD的发生机制、防治措施目前尚不明确。肿瘤免疫治疗前需进行前瞻性预测，对于年龄较大、特定基因畸变（MDM2/4扩增、EGFR突变等）和肿瘤免疫微环境改变（TAMs等）的患者，需谨慎选择ICIs治疗。一旦高度怀疑HPD，应立即暂停ICIs治疗并尽早重新评估，改用化疗等其他有效治疗方法。同时，还需要进行多维研究以利于精准靶向治疗，如肿瘤基因图谱研究（肿瘤细胞全基因组测序）、细胞病理学研究（免疫检查点和/或其配体的表达）、放射测量研究（CT、MRI和PET扫描+靶向核素分子探针）、TME研究（不同细胞群、细胞因子等生物标志物研究）等也是值得研究的方向。总之，未来建立统一有效的诊断标准、开发可靠的生物学标志物、与其他ICIs药物和（或）传统放化疗联合应用[42-43]、积极探索个体化治疗等，将有利于肿瘤患者免疫治疗获益最大化，也可能是解决靶向PD-1/PD-L1免疫治疗所致HPD的有效方法。