胃癌干细胞和免疫检查点抑制剂治疗胃癌研究进展

黄玉斌，刘 霄，徐翠香，黄晓燕，王建华

(1.西安医学院，陕西 西安 710021；2.陕西省人民医院普外二科，陕西 西安 710068；3.陕西省人民医院陕西省感染与免疫疾病重点实验室，陕西 西安 710068)

尽管在胃癌发生的分子机制及其治疗途径方面的研究取得了重大突破，但胃癌患者的临床结局仍较差。近年来，全球胃癌的发病率有所降低，但病死率没有明显下降，其依然是一个世界性的难题[1]。随着肿瘤免疫治疗相关研究的深入，免疫检查点抑制剂已成为肿瘤治疗的一种重要方法。有研究发现，肿瘤干细胞与肿瘤的侵袭、转移、耐药性及复发密切相关[2]，靶向肿瘤干细胞可以产生有效的抗肿瘤效应[3-4]。肿瘤干细胞及免疫检查点抑制剂联合治疗可以更有效地诱导T细胞活化、增殖以及细胞毒性T淋巴细胞靶向肿瘤干细胞的功能[5]。本文就胃癌干细胞及免疫检查点抑制剂治疗胃癌的研究进行综述，以期为胃癌患者的相关治疗提供新思路。

1 胃癌干细胞的来源及功能特性

胃癌干细胞的来源存在一定争议，目前认为主要来源于正常组织中的干细胞、祖细胞和(或)未分化成熟的细胞[6]。此外，有研究表明，上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)也可产生胃癌干细胞[7]。EMT可广泛参与干细胞特性密切相关信号通路，促进癌细胞的侵袭和转移。已有研究证实，胃癌干细胞在胃癌的发生及胃癌细胞的增殖、侵袭、转移及耐药中发挥重要作用，其与正常组织干细胞具有相同特性，即具备自我更新和多向分化潜能[8]。体内成瘤实验表明，胃癌干细胞致瘤能力强，少量即可在裸鼠体内形成肿瘤[9]。随着分子生物学技术的发展，有研究发现，虽然胃癌干细胞表面存在较多的分子标志物如CD44、CD133、CD24、CD54、乙醛脱氢酶、上皮细胞黏附分子及富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体5等[10]。但由于缺乏特异性表面标志物，致使胃癌干细胞的相关研究还存在较多难点。

2 胃癌干细胞与胃癌

胃癌干细胞相关研究理论上可以更好地解释胃癌的发生、发展及耐药等机制，其临床前实验取得了一些进展，但其具体的治疗效果还有待进一步临床试验验证。

2.1 胃癌干细胞特异性分子标志物随着肿瘤干细胞相关研究的深入，针对肿瘤干细胞靶向治疗的研究也取得重大进展。目前，肿瘤干细胞相关治疗的研究成为热点，如逆转肿瘤干细胞抗放射治疗、化学治疗特性，靶向作用于肿瘤干细胞的特异性分子标志物及信号通路，肿瘤干细胞特异性免疫治疗等。有研究发现，用于标记纳米载体和共轭物的CD44配体能够有效减少CD44+标记的胃癌细胞数量[11-12]；提示CD44是胃癌治疗的一个潜在靶点，为肿瘤干细胞治疗提供了理论依据。SMITH等[13]研究证实，CD133细胞毒性药物偶联物能有效抑制胃癌干细胞的生长。JIANG等[14]研究发现，CD90标记的胃癌干细胞能形成悬浮细胞球，靶向CD90标记的胃癌细胞，从而显著抑制肿瘤生长。以上研究成果为胃癌干细胞靶向治疗开辟了新思路，但胃癌干细胞表面标志物能否应用于胃癌干细胞的分离鉴定及胃癌治疗，尚需更加深入的研究。

2.2 胃癌干细胞相关信号通路有研究发现，肿瘤干细胞信号通路阻断剂可能成为治疗胃癌的一种新策略[15]。SONG等[16]研究发现，在具有较强的自我更新能力且表达肿瘤干细胞相关标志物的球形胃癌细胞中，阻断Shh信号通路后，胃癌干细胞自我更新的特性降低，且对化学治疗药物敏感性增强。MAO等[17]研究发现，经典的Wnt通路与胃癌干细胞的干性维持、增殖及EMT形成有关。FAN等[18]研究表明，胃癌细胞中miR-501-5p的表达上调可激活Wnt/β-catenin信号传导途径并增强干细胞样表型。以上研究结果表明，异常信号通路在胃癌干细胞抗药性、维持干细胞特性等方面具有重要作用，可作为胃癌干细胞分化治疗的特异性靶点。

2.3 胃癌干细胞疫苗近年来，胃癌干细胞疫苗研究成为热点。JIANG等[19]采用裂解胃癌干细胞方法纯化胃癌抗原肽瘤苗，并采用淋巴细胞增殖实验和细胞毒性实验检测胃癌抗原肽瘤苗免疫活性，结果显示，胃癌干细胞抗原肽可显著增强淋巴细胞的增殖能力及细胞杀伤效率。BAGHERI等[9]研究发现，负载胃癌干细胞mRNA的树突状细胞在体外可有效地诱导特异性T细胞介导的免疫应答，其诱导的T淋巴细胞的细胞毒性明显高于正常组织抗原和正常的树突状细胞，表明胃癌干细胞抗原处理的树突状细胞有望成为胃癌患者针对自体胃癌干细胞的治疗性疫苗。肿瘤干细胞疫苗可靶向作用于肿瘤干细胞，然而由于物种间免疫系统存在明显差异，至今仍无法将研究成果应用于人体试验，目前针对胃癌干细胞疫苗的多项研究仍在探索中。

3 免疫检查点抑制剂治疗胃癌的分子机制及研究进展

免疫检查点即程序性死亡受体及其配体。机体免疫检查点在免疫系统中发挥保护作用，可防止T细胞过度激活所致的炎症损害。而肿瘤发生时，肿瘤细胞可诱导免疫细胞的免疫检查点表达上调，致使免疫细胞失去效应功能，从而逃脱人体免疫系统的监视与杀伤[20-21]。

3.1 程序性死亡受体-1(programmed death-1,PD-1)/程序性死亡受体配体 (programmed death-ligand,PD-L) 1抑制剂

3.1.1 PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤逃逸中的作用机制PD-1主要在活化的T细胞、B细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞中表达，其细胞质结构域中含有2个酪氨酸残基，其中一个构成免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)，另一个构成免疫受体酪氨酸转换基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif,ITSM)[22]。当PD-1和PD-L1结合后，PD-1中ITSM的酪氨酸残基被磷酸化，并重新招募蛋白酪氨酸磷酸酶，蛋白酪氨酸磷酸酶可使多种关键信号激酶去磷酸化，从而抑制抗肿瘤细胞毒性T细胞应答。PD-1的配体有PD-L1和PD-L2。PD-L1广泛表达于多种细胞类型如T细胞、B细胞、树突状细胞和巨噬细胞[23]。PD-L1是生理性外周免疫耐受的主要靶点。肿瘤细胞也可以利用PD-L1来减弱T细胞介导的细胞毒性，从而逃避免疫监视[22]。PD-L2主要表达于B细胞、肥大细胞和巨噬细胞等，其具体机制尚待进一步研究。

3.1.2 PD-1/PD-L1抑制剂治疗胃癌的研究进展

目前，PD-1/PD-L1单克隆抗体已被应用于多种实体瘤的治疗，如黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈部鳞状细胞癌、经典霍奇金淋巴瘤、尿路上皮癌、高度微卫星不稳定性/错配修复缺失实体瘤、宫颈癌、胃癌及胃食管结合部癌等[24-28]。

目前，胃癌治疗中应用最多的PD-1/PD-L1单克隆抗体有Pembrolizumab、Nivolumab及Avelumab等。Pembrolizumab是与T细胞上的PD-1受体结合的一种单克隆抗体。一项评估Pembrolizumab治疗进展期胃癌的安全性和有效性的Ⅰb期临床试验研究从纳入的162例胃癌或胃食管结合部癌患者中筛选出39例PD-L1表达阳性患者并给予Pembrolizumab治疗，结果发现，39例PD-L1表达阳性患者客观缓解率为22.2%，中位无进展生存时间为 1.9 个月，中位总生存时间为11.4个月，6例患者发生3～4级不良反应[29]；该项研究结果提示， Pembrolizumab 治疗胃癌或胃食管结合部癌的不良反应可控，安全性较好；同时该研究还发现PD-L1表达与总生存期存在相关性。Nivolumab是一种人源化抗PD-1单抗，美国食品药品监督管理局已批准Nivolumab 用于治疗晚期黑色素瘤及肺癌[30]。2017年一项针对亚洲地区进展期胃癌及胃食管结合部癌患者的Ⅲ期临床研究评估了Nivolumab的有效性，结果显示，接受Nivolumab和安慰剂治疗的患者，中位总生存期分别为5.26个月和4.14个月，12个月生存率分别为26.2%和10.9%，3级以上不良反应发生率分别为11.5%和5.5%[31]；提示Nivolumab在晚期胃癌患者中有较好的抗肿瘤效果且不良反应较小。Avelumab是一种人源化的抗PD-L1单抗。一项关于Avelumab用于转移性或局部晚期胃癌或胃食管结合部癌的临床研究显示，53例接受Avelumab治疗的患者的总客观缓解率为 7.3%，疾病控制率为47.3%；在一线维持和二线治疗的患者中，疾病控制率分别为57.3%和29.0%，中位无进展生存期分别为12周和6周[32]；该研究表明Avelumab 具有良好的临床疗效。CHUNG等[33]在一项关于Avelumab治疗晚期胃癌或胃食管结合部腺癌的Ⅰb 期临床试验中发现，经一线化学治疗(氟嘧啶、铂类、曲妥珠单抗联合治疗)后，90例无疾病进展患者和60例有疾病进展的患者均予以Avelumab治疗，客观缓解率均为6.7%，疾病控制率分别为56.7% 和28.3%，中位无进展生存期分别为2.8个月和1.4个月，中位总生存期分别为11.1个月和6.6 个月，其中3级及以上不良反应发生率为8.7%；该研究提示Avelumab可以明显改善晚期胃或胃食管结合部腺癌患者的生存期且具有可控的安全性。

3.2 细胞毒性T 淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4,CTLA-4)抑制剂

3.2.1 CTLA-4促胃癌细胞肿瘤逃逸的分子机制CTLA-4是一种抑制性受体，表达于CD4+、CD8+T淋巴细胞表面，与T细胞表面共刺激因子CD28拥有共同的分子配体，CD28与抗原呈递细胞上的B7分子结合后加强T细胞受体的信号通路，促进T细胞增殖；而CTLA-4与B7结合则抑制T细胞受体信号通路，诱导T细胞耗竭[24]。BAUMEISTER等[25]研究发现，肿瘤组织中存在大量高表达CTLA-4的调节性T细胞，CTLA-4与T细胞表面的CD28分子竞争性结合B7分子，从而抑制T细胞的活化、增殖。研究表明，CTLA-4是T淋巴细胞活化的关键负性调控因子，在肿瘤组织中高表达，且与预后不良相关[34]。以上研究表明，CTLA-4可促进肿瘤细胞逃避免疫系统的识别和攻击。

3.2.2 CTLA-4抑制剂治疗胃癌的临床研究进展目前，临床使用最多的CTLA-4抑制剂有Tremelimumab和Ipilimumab。Tremelimumab是一种与CTLA-4结合并阻断其与B7分子相互作用的单克隆抗体，是第1个用于胃癌治疗临床研究的CTLA-4抑制剂[34]。一项Ⅱ期临床试验研究结果表明，尽管Tremlimumab的应答率低，但在少部分缓解的胃癌或胃食管结合部癌患者中显示出持久的抗肿瘤效应[35]，提示筛选特定标志物进行个体精准化治疗具有重要意义。Ipilimumab是通过抑制CTLA-4受体与配体的结合来增强T细胞活化和效应T细胞肿瘤浸润的单克隆抗体[36]，目前已被批准用于治疗黑色素瘤。BANG等[37]在一项评估晚期/转移性胃癌或胃食管结合部癌安全性和有效性的Ⅱ期临床试验中，对57例胃癌或胃食管结合部癌患者一线化学治疗后立即进行Ipilimumab维持治疗直至疾病进展(观察组)，对照组患者给予常规支持治疗，结果显示，2组患者的中位生存期无明显差异(分别为12.1个月和 12.7 个月)，提示Ipilimumab维持治疗在生存期方面并没有明显获益。Ipilimumab在晚期黑色素瘤患者治疗中显示出较好的抗肿瘤效应，在胃癌中并未取得同样的疗效，表明筛选不同肿瘤相关生物标志物对选择不同肿瘤人群进行个体化治疗具有重大意义。

3.3 免疫检查点抑制剂联合治疗胃癌的临床研究免疫检查点抑制剂联合用药治疗已经获批用于转移性黑色素瘤、晚期肾癌和错配修复缺陷/高度微卫星不稳定结肠癌的治疗[38]。RIBAS等[39]研究证实，CTLA-4抗体可以阻断T细胞抑制信号，调节T细胞的活化及增殖；而PD-1抑制剂可阻断PD-1在T细胞与抗原递呈细胞相互作用阶段的抑制信号传导，同时在效应阶段阻断PD-1与肿瘤细胞PD-L1的结合，恢复细胞毒性T淋巴细胞的功能。由于PD-1抑制剂和CTLA-4抗体在癌症患者免疫调节中作用机制的不同，二者联合治疗可能发挥更强的抗肿瘤作用。JANJIGIAN等[40]进行了一项评估不同剂量与给药方案的Nivolumab单药治疗与Nivolumab和Ipilimumab 联合治疗进展期胃癌或胃食管结合部癌患者的安全性和有效性的队列研究，结果显示，与单药治疗相比，联合治疗改善了患者客观缓解率，但3～4 级不良反应发生率显著升高，提示在联合用药时应慎重考虑不良反应对患者生存质量的影响。KELLY 等[41]研究了Duvalumab与Tremlimumab联合或作为单一疗法治疗难治性胃癌或胃食管结合部癌的安全性和有效性，结果显示，Duvalumab或Tremlimumab 单独治疗或联合治疗的应答率均较低；但联合治疗12个月后患者的总生存率高于单独治疗，同时在治疗过程中患者也出现了不同程度的不良事件。因此，在免疫检查点抑制剂联合治疗的临床实践中需要密切关注胃癌患者不良反应的预防和处理。目前针对胃癌患者的免疫检查点抑制剂联合治疗，有多项 Ⅲ 期临床研究正在开展。

4 免疫检查点抑制剂和肿瘤干细胞联合治疗胃癌的研究现状

免疫检查点抑制剂和肿瘤干细胞治疗已经使肿瘤治疗发生了革命性的变化，但仍只有部分患者获益。因此，在肿瘤发生发展机制研究及多种疗法联合应用的背景下，肿瘤干细胞联合免疫检查点抑制剂靶向治疗成为了全球研究的热点。ZHENG等[5]研究了肿瘤干细胞DC疫苗联合PD-L1和 CTLA-4 双重阻断对黑色素瘤小鼠的肿瘤干细胞靶向作用，结果显示，与单独接种肿瘤干细胞DC疫苗的小鼠相比，接种肿瘤干细胞DC疫苗联合免疫检查点抑制剂可显著抑制高表达乙醛脱氢酶标记的肿瘤干细胞，且可促进T细胞增殖，增强干扰素-γ的分泌，并显著增强了宿主特异性CD8+T细胞对肿瘤干细胞的应答，显示出良好的抗肿瘤作用。此外，ZHANG等[42]建立了小鼠皮下转移膀胱癌模型，并在膀胱癌肿瘤干细胞疫苗治疗的基础上联合应用PD-1单抗，结果发现，二者联合可诱导机体产生大量的效应T细胞和激活免疫反应的细胞因子，增强了机体杀伤肿瘤细胞的能力，有效地抑制膀胱转移癌的发生和发展。

基于免疫联合疗法在多种癌症类型中的研究结果，目前免疫靶向药物联合肿瘤干细胞治疗胃癌的探索也获得了突破。SUN等[43]研究发现，胃癌相关间充质干细胞来源的白细胞介素-8可通过上调PD-L1在胃癌细胞中的表达来抑制抗肿瘤免疫，应用抗PD-1治疗性抗体可有效抑制小鼠胃癌细胞的生长；提示在胃癌相关间充质干细胞存在的情况下，抗PD-1治疗性抗体能有效增强机体的抗肿瘤免疫功能。因此，以肿瘤干细胞为靶点，同时阻断PD-1/PD-L1和(或)CTLA-4调节的免疫抑制，可能会显著提高目前癌症免疫治疗的效果。

5 总结与展望

随着分子生物学技术的发展，人们对胃癌的发病机制有了进一步认识，胃癌免疫靶向治疗已取得了显著的成果。然而由于胃癌异质性较高，分子机制复杂，单一免疫治疗只能使部分患者受益。近年来，肿瘤干细胞理论为肿瘤复发转移及耐药机制提供了新的解释，也为胃癌的预后评估提供了新的途径。免疫治疗为胃癌患者带来了新的希望，尽管其在临床研究中仍存在较多问题，但随着研究的进一步深入，相信可以找到胃癌发生发展的具体机制，从而推动胃癌特异性治疗的发展。