肿瘤免疫治疗相关不良反应的预测因素△

张旭，梁静，哈福双，高艳颖

天津市第三中心医院消化（肝病）科，天津市重症疾病体外生命支持重点实验室，天津市人工细胞工程技术研究中心，天津市肝胆研究所，天津 300170

以程序性死亡受体1（programmed cell death 1，PDCD1，也称 PD-1）/程序性死亡受体配体 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）抑制剂和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA4）抑制剂为代表的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）作为新型的免疫治疗方法，已经在包括黑色素瘤、小细胞肺癌、肾癌等多种肿瘤中取得了令人欣喜的疗效，为肿瘤的治疗开辟了新方向[1]。但值得关注的是，免疫治疗的同时可能会发生免疫相关不良事件（immune-related adverse event，irAE），最常受累的是皮肤（34%～45%）、消化系统（13%～32%）、肝脏（4%～8%）和内分泌系统（7%～8%）[2]。irAE可以发生在免疫治疗开始后的任何时期[3-4]，严重时可能引起持久的损害甚至危及患者的生命。因此，探讨irAE的预测因素意义重大，有效的预测因素可以帮助患者进行风险分层，优化治疗策略。近年来，研究者们致力于在血细胞检测、自身抗体、细胞因子、趋化因子、基因组学及微生物等多个方面寻找潜在的irAE预测因素，本文就肿瘤免疫治疗相关不良反应的预测因素进行综述。

1 irAE的发生机制

免疫检查点在维持机体正常的自我免疫耐受中发挥着重要作用，ICI的应用可以导致机体免疫系统失衡。但目前ICI引起irAE的具体机制尚不明确，有研究发现，自身反应性T细胞的激活、免疫耐受性降低[5]、分子模拟[6]、表位扩张[7]和直接毒性[8]等多种途径均可能与ICI导致的irAE相关。PD-1和CTLA4通过抑制共刺激信号介导T细胞的负性调节，对维持自身的免疫耐受至关重要。阻断PD-1和CTLA4可以增强效应T细胞的功能，导致致病性T细胞和细胞因子的过度产生，同时造成B细胞数量和功能的改变，增加自身抗体，从而导致炎症和自身免疫反应。调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）上表达的CTLA4对防止自身反应性T细胞的激活，维持外周免疫耐受至关重要。CTLA4抗体可导致Treg耗竭，并改变Treg的功能，激活自身反应性T细胞，进而影响B细胞功能，促进自身抗体的产生。PD-1抗体可以激活转录因子，改变耗竭T细胞的表观基因组，进而导致耗竭T细胞的重新激活并对自身组织造成攻击（自身反应性T细胞激活和免疫耐受下降）[5]。ICI可以攻击与宿主组织交叉反应的肿瘤蛋白（分子模拟）[6]。表位扩张也可以导致免疫耐受性下降。肿瘤细胞死亡导致自身抗原和肿瘤抗原的产生，这些抗原被抗原呈递细胞（antigen-presenting cell，APC）摄取，迁移到淋巴结及原始T细胞。自身反应性T细胞可以重新进入正常组织，识别自身抗原，导致细胞因子产生和自身抗体增加，造成机体免疫耐受性下降和组织破坏（表位扩张）[7]。ICI治疗还可能通过与正常组织上表达的CTLA4结合而直接破坏器官耐受性。研究显示，垂体中存在CTLA4的表达，给予CTLA4抗体可导致抗体依赖性细胞介导的毒性，引发垂体炎和垂体功能障碍（直接毒性）[8]。总体来讲，ICI通过多种途径降低了机体的免疫耐受性，导致多系统和器官的免疫性损害。

2 irAE潜在的预测因素

2.1 血细胞计数

淋巴细胞是机体免疫应答的重要细胞成分，是淋巴系统几乎全部免疫功能的主要执行者，在irAE的发生发展中起主要作用，备受关注。研究认为，淋巴细胞计数升高与irAE发生有关。Diehl等[9]发现，应用抗PD-1治疗的患者，基线或治疗1个月时的淋巴细胞计数＞2000/μl与2级及以上irAE的发生相关。Egami等[10]研究认为，免疫治疗后2周的淋巴细胞计数＞820/μl预示着6周内irAE的早期发病，可用于识别早期irAE的发生风险。相反，Bai等[11]与 Egami等[12]研究均认为，基线高水平淋巴细胞计数会减少irAE的发生。除基线数据外，Fujisawa等[13]分析了免疫治疗过程中的数据发现，出现irAE时伴随着明显的白细胞计数增加及淋巴细胞计数减少，可见二者的变化可以作为监测严重不良反应的信号，但不能作为irAE的预测因素。

除单独的淋巴细胞计数外，还有一些由淋巴细胞计数组合成的炎症指标。近年来，多项临床和实验研究表明，全身炎症反应在肿瘤进展中发挥着重要作用[14-15]，其中，中性粒细胞与淋巴细胞比值（neutrophil lymphocyte ratio，NLR）是反映中性粒细胞促肿瘤特性与淋巴细胞抗肿瘤宿主免疫反应间平衡的指标，irAE的发生与NLR的关系也备受关注。Eun等[16]分析了391例应用抗PD-1患者的病历资料发现，基线高NLR水平（≥3）患者irAE的发生率下降。Peng等[17]和Daniello等[18]的研究也认为，irAE的发生与基线低NLR水平（＜5）相关。此外，Pavan等[19]和Lee等[20]的研究结果显示，除低NLR水平外，低血小板淋巴细胞比值（platelet lymphocyte ratio，PLR）也与irAE的发生有一定的相关性，值得进一步探讨。可见，基线低NLR、PLR水平患者irAE的发生率更高。但也有少数研究持不同观点，Egami等[12]在抗PD-1治疗非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的患者中发现，治疗前高NLR（＞2.3）和高PLR（＞165）也会增加irAE的发生风险。

嗜酸性粒细胞与多种免疫疾病相关，嗜酸性粒细胞与irAE的关系也逐渐引起了临床的重视。多项研究发现，接受CTLA4或PD-1治疗的患者中，出现irAE的患者基线及治疗1个月后嗜酸性粒细胞计数明显增加。Diehl等[9]研究显示，基线嗜酸性粒细胞计数增加与2级以上irAE的发生相关。Nakamura等[21]研究发现，基线嗜酸性粒细胞计数升高（＞240/μl）和治疗1个月后嗜酸性粒细胞比率＞3.2%与内分泌特异性irAE相关。Chu等[22]也发现，ICI治疗中发生免疫相关性肺炎患者的基线外周嗜酸性粒细胞计数明显高于未发生肺炎的患者。但也有研究认为，嗜酸性粒细胞计数与总体irAE的发生无明显相关性[16]。因此，嗜酸性粒细胞计数的增加是否与某种特异的irAE有关，值得进一步探讨。

目前，对于淋巴细胞、嗜酸性粒细胞与irAE的关系，多数研究的结论较为一致，但也有少数研究持不同观点，尚需要更深入的研究，特别是对于淋巴细胞，可能需要进一步探讨T淋巴细胞及B淋巴细胞亚群与irAE的相关性。

2.2 自身抗体

ICI的应用可能造成B细胞的增殖及活化，产生自身抗体，在irAE的发生中发挥一定作用。因此，近年来，自身抗体作为irAE的预测因子已经成为一个前景广阔的研究领域[23]。目前，比较受关注的自身抗体包括抗核抗体谱、类风湿因子（rheumatoid factor，RF）、抗甲状腺抗体和风湿免疫性抗体谱等。Toi等[24]回顾了137例抗PD-1治疗患者的抗核抗体谱、RF和抗甲状腺抗体，发现治疗前的任意一种抗体阳性都会增加irAE的发生风险，特别是抗核抗体谱和RF。Les等[25]也证实了抗核抗体谱、RF、抗中性粒细胞抗体和甲状腺抗体阳性与irAE的发生密切相关。但Yoneshima等[26]和Sakakida等[27]研究未发现治疗前抗核抗体谱阳性与irAE发生的相关性。此外，de Moel等[28]研究纳入了23种不同的自身抗体，同样没有发现治疗前抗体阳性会增加总体irAE的发生风险，但证实治疗过程中某种特异性抗体阳性与特定的irAE相关，例如抗甲状腺抗体阳性与甲状腺功能不全的发生显著相关。Giannicola等[29]也证实，免疫治疗过程中抗核抗体谱、风湿免疫性抗体谱或抗平滑肌抗体阳性与irAE的发生密切相关。由此可见，与基线抗体阳性相比，治疗过程中抗体阳性对irAE更具有预测价值。

甲状腺炎及甲状腺功能障碍是比较常见的irAE。Maekur等[30]纳入64例接受抗PD-1治疗患者，其中5例出现了甲状腺功能亢进，与甲状腺过氧化物酶和甲状腺球蛋白抗体的基线水平呈正相关。Kimbara等[31]研究显示，基线甲状腺球蛋白抗体水平与治疗过程中甲状腺功能障碍显著相关，甲状腺过氧化物酶抗体与irAE无明显的相关性。除基线抗体水平外，治疗过程中甲状腺球蛋白和甲状腺过氧化物酶抗体水平与irAE的关系也有相关研究。Kurimoto等[32]研究显示，与未发生irAE的患者相比，发生甲状腺相关irAE患者的甲状腺球蛋白和甲状腺过氧化物酶抗体水平在治疗早期（4周内）升高显著。因此，以上证据表明，甲状腺球蛋白和甲状腺过氧化物酶抗体无论是基线水平升高，还是治疗过程中出现上升，均与甲状腺相关irAE的发生密切相关，是临床甲状腺相关irAE有价值的预测指标。

此外，Ali等[33]发现，与大疱性类天疱疮（bulloupemphigoid，BP）相关的抗BP-180免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）抗体水平升高与皮肤irAE相关。Tahir等[34]研究发现，腺苷酸环化酶Gα蛋白抗体、整合膜蛋白2B抗体与免疫相关垂体炎的发生相关，而抗CD74抗体与免疫相关性肺炎的发生相关。表明特异性抗体阳性对特定的irAE有预测价值。此外，一项研究使用了覆盖超过19 000种蛋白质的人类蛋白质组阵，评估75例接受ICI治疗患者血清中的自身抗体，结果发现，无论PD-1、CTLA4单独或联合使用，出现严重免疫毒性的患者与没有或轻度毒性的患者相比，基线自身抗体谱有明显的差异，且出现免疫毒性的患者抗体谱表达相似，证实了自身抗体与irAE的相关性，可以作为有价值的预测指标[35]。

尽管取得了诸多进展，但关于自身抗体与irAE的研究仍有很多局限。首先，多限于一些回顾性分析，缺乏前瞻性研究评估自身抗体出现的时间、治疗过程中的变化、抗体滴度水平及多种抗体同时出现是否具有更高的预测意义等。此外，irAE的发生是否取决于所应用的ICI和肿瘤的种类、与自身抗体的相关性尚需要长时间的进一步研究。

2.3 细胞因子和趋化因子

细胞因子和趋化因子是免疫活性的关键调节因子，局部促炎因子水平升高，可导致致病性免疫细胞浸润，产生局部炎症环境，造成器官损伤，在ICI治疗诱发irAE的机制中发挥重要作用。因此，细胞因子及趋化因子的表达有望成为irAE潜在的预测因素，其中关于白细胞介素（interleukin，IL）-6的研究最多。Valpione等[36]分析了140例接受抗CTLA4治疗患者的血液循环生物标志物水平，包括乳酸脱氢酶、C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、β2微球蛋白、血管内皮生长因子、IL-2和IL-6，结果显示，只有基线低血清IL-6水平（＜2.5 ng/L）才会增加3级及以上irAE的发生风险。类似地，Chaput等[37]研究显示，抗CTLA4诱导的结肠炎患者的基线IL-6、IL-8和可溶性IL-2受体水平较低，表明基线低水平IL-6与irAE发生风险增加相关。但也有研究表明，治疗过程中irAE出现早期常伴随着血清IL-6升高，监测IL-6水平变化有利于预测irAE的发生发展[38-39]。

CRP是指在机体受到感染或组织损伤时，在多种细胞因子的调控作用下由肝细胞生成的急性期反应蛋白。IrAE是一种免疫性的组织损伤，推测CRP也对irAE有一定的预测价值。Abolhassani等[40]对ICI治疗患者irAE的病历资料进行分析发现，irAE发作前到发作时平均CRP水平从8.4 mg/L显著升高至52.7 mg/L。此外，Stroud等[41]也证实发生irAE时，CRP从基线时的23 mg/L显著增加至109 mg/L，且治疗有效后下降至19.2 mg/L，证实了CRP与irAE的相关性。但在临床中，CRP容易受到恶性肿瘤、感染及其他多种因素的干扰，因此不能作为准确的预测因素，仅能给临床医师起到警示作用。

IL-17是一种促炎细胞因子，已被证实与银屑病、类风湿性关节炎等多种免疫性疾病的发生相关。Tarhini等[42]在35例抗CTLA4治疗的患者中检测到了36种细胞因子和趋化因子，发现IL-17与3级以上irAE及结肠炎的发生相关。Bamias等[43]在抗CTLA4诱导的9例结肠炎患者的肠黏膜组织中也发现，IL-17水平与对照组相比明显上升。由此推测，基线IL-17上调可能作为预测免疫性结肠炎发生的有效指标。值得注意的是，在抗PD-L1治疗的患者中，未观察到IL-17与irAE的相关性。

由于一种细胞因子或趋化因子的预测作用有限，人们也在试图建立风险预测模型。在98例ICI治疗的黑色素瘤患者中，研究者分析了65种细胞因子及趋化因子的表达情况，通过与基线和治疗早期的比较发现，出现严重irAE时11种细胞因子均显著上调，其中包括促炎细胞因子，如IL-1α、IL-2和干扰素-α2等，将这11种细胞因子的表达整合到一个评分中，即细胞因子毒性（cytokine toxicity，CYTOX）评分，在探索队列和验证队列中均验证了其效用，可有效预测irAE[44]。

2.4 其他

免疫相关基因位点和人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）谱中的一些单核苷酸多态性已被描述与irAE相关。但多项研究的数据均显示，某些HLA类型可能预测特定的irAE类型。如已知的1型糖尿病的危险因素HLA-DR4的存在预示着治疗过程中免疫毒性相关糖尿病的发生风险增高[45]；也有研究发现，银屑病相关多基因风险评分与免疫相关皮肤毒性的发展相关。由于HLA类型与不同的自身免疫现象相关[46]，因此单一HLA类型不能作为预测irAE的良好指标。

微生物组可以影响免疫内环境平衡已被人们广泛认可。Dubin等[47]前瞻性分析了34例抗CTLA4治疗患者的基线微生物组，结果显示，无结肠炎患者基线时粪便拟杆菌数量显著增加。另一项对26例抗CTLA4治疗患者的前瞻性分析中，9例发生ICI相关结肠炎的患者在基线时拟杆菌数量显著降低，厚壁杆菌数量较高[37]。由此可见，拟杆菌可能对免疫相关结肠炎的发生起到保护作用，基线低水平的拟杆菌对irAE的发生具有一定的预测价值。

3 小结与展望

ICI的临床应用显著改善了多种肿瘤患者的预后，随着ICI的广泛应用，irAE越来越受到重视。目前研究多建立在小样本量、单中心、回顾性研究的基础上，缺乏更有利的证据来确定irAE的生物标志物。同时，在未来的研究中，仍有许多关键的问题，如irAE的出现是否与ICI的疗效有直接关系？不同种类肿瘤的irAE是否不同？不同种类irAE的预测因素是否不同？能否出现单一有效的irAE预测因子？仍需要更多的研究来探索。未来，期待随着相关数据的增多，逐渐形成体系，研发出全面可靠的预测模型，用于ICI治疗前的风险评估，指导治疗的选择。