非小细胞肺癌PD-L1蛋白表达与18F-FDG PET/CT代谢指标的关系研究

刘建宇 郑飞波 朱宗平 石德道

青岛大学第三临床医学院（青岛市市立医院），青岛 266071

肺癌是在中国乃至全世界发病率最高的恶性肿瘤，也是癌症患者死亡的首要原因[1]。在肺癌的所有病理类型中，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）约占80%[2]，70%的NSCLC患者在初诊时已进展到中晚期，数据显示，中晚期NSCLC患者的5年生存率仅为16%[3]。目前，化疗及分子靶向药物治疗已成为此类患者的主要治疗手段[4]，在一定程度上可以控制疾病的进展，对患者的生存期及生存率有一定的积极影响。然而在实际临床工作中，患者发生获得性耐药从而导致病情进展的情况难以避免，这就促使临床工作者开始寻求其他有效的治疗手段[5]。近年来，肿瘤的免疫疗法兴起，其对NSCLC具有良好的治疗效果[6]，其中以程序性死亡受体1（programmed death-1，PD-1）/程序性死亡受体配体1（programmed deathligand 1，PD-L1）为代表的免疫检查点抑制剂在临床治疗中表现出良好的疗效[7]。

PD-L1作为一种跨膜糖蛋白，由290个氨基酸组成，属于B7-28超家族成员，PD-L1蛋白可在乳腺癌和NSCLC等多种恶性肿瘤细胞中过表达[8-9]。18F-FDG PET/CT 作为一种将功能代谢显像与解剖结构显像相结合的影像检查方法，既能获得肿瘤组织结构的解剖信息，又可通过量化葡萄糖代谢获得肿瘤组织的代谢信息，其将PET 与CT的优劣势互补，广泛应用于恶性肿瘤的诊断、疗效评价及预后评估[10]。本研究主要通过对NSCLC病灶PD-L1蛋白的表达水平与18F-FDG PET/CT的代谢指标进行分析，探讨二者之间是否存在一定的关系。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2020年1月至2021年7月在青岛大学第三临床医学院（青岛市市立医院）行18F-FDG PET/CT 检查的55例初诊NSCLC患者的临床资料，其中男性34例、女性21例，年龄（66.5±9.3）岁，所有患者均于18F-FDG PET/CT 检查后一周内获取组织病理学检查（穿刺活体检查11例、手术44例）结果，其中腺癌42例、鳞癌13例。根据国际肺癌研究协会（IASLC）制订的第8版肺癌分期标准[11]，本组患者中T1期36例、>T1期19 例。

纳入标准：（1）治疗前均行18F-FDG PET/CT检查；（2）年龄≥18岁；（3）穿刺活体检查或手术后组织病理学检查结果证实为NSCLC 并进行PD-L1免疫组织化学检测；（4）治疗过程完整。排除标准：（1）既往有其他恶性肿瘤病史；（2）伴有糖尿病；（3）妊娠或哺乳期女性。

所有患者均于检查前签署了知情同意书。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

1.2 18F-FDG PET/CT 图像采集与判读

所有患者均采用美国GE 公司生产的Discovery 710 Clarity PET/CT进行显像。显像前，患者均禁食6 h 以上，控制血糖水平为4.0～8.0 mmol/L，经手背静脉注射18F-FDG（3.7MBq/kg），暗室安静休息45～60 min，嘱患者排尿后行常规PET/CT检查。扫描范围从头顶至大腿中段（必要时加做双下肢扫描）。CT扫描电压为120 kV，电流为100 mA。PET 扫描通常为7～8个床位，每个床位采集时间为1～2min，采集方式为三维模式。应用CT数据进行衰减校正，采用迭代法进行重建，获得全身PET、CT 及PET/CT 融合图像。找到肺癌原发病灶，人工设置参数，系统勾画ROI，通过系统自带软件（PET VCAR）处理ROI，获得原发病灶SUV，取其平均值（SUVmean）和最大值（SUVmax）；依据肿瘤PET/CT显像EANM 指南2.0版[12]推荐，将41%SUVmax作为阈值获得肿瘤代谢体积（metabolic tumor volume，MTV），MTV与SUVmean相乘获得病灶糖酵解总量（total lesion glycolysis，TLG）。

1.3 肺癌组织PD-L1的测定

采用免疫组织化学方法对NSCLC组织进行PD-L1的免疫组织化学染色。由2名副主任及以上级别的病理科医师对所有染色切片进行独立评估。选取高倍镜下（×400）具有代表性的10个视野，每个视野计数100个肿瘤细胞，计算PD-L1蛋白表达阳性的肿瘤细胞比例分数（tumor proportion score，TPS），以此来分析NSCLC细胞PD-L1蛋白的表达情况。以PD-L1蛋白表达阳性的TPS=1%为临界值，将患者分为PD-L1蛋白表达阳性组（TPS≥1%）和阴性组（TPS<1%）；以PD-L1蛋白表达阳性的TPS=50%为临界值，将阳性组患者分为PD-L1高表达组（TPS≥50%）和低表达组（1%≤TPS<50%）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析，符合正态分布的计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示；计数资料以频数（百分比）表示，组间比较采用卡方检验；对病灶SUVmax与PD-L1蛋白表达情况的关系行Pearson 相关分析；对病灶TLG 和MTV 与PD-L1蛋白表达情况的关系行Spearman 秩相关分析。勾画ROC曲线，以SUVmax的最佳临界值将入组患者分为高SUVmax组与低SUVmax组，观察2组的PD-L1蛋白表达情况。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者临床及病理特征

本研究中入组的55例NSCLC患者的肺结节均为实性结节；有肺门及纵隔高代谢淋巴结者31例、无肺门及纵隔高代谢淋巴结者24例；原发灶分期中，T1期36例、T2 期12例、T3期3例、T4期4例；临床分期中，Ⅰ期10例、Ⅱ期31例、Ⅲ期8例、Ⅳ期6例。根据PD-L1蛋白表达情况进行的分组结果：PD-L1阳性组34例、阴性组21例，腺癌患者PD-L1蛋白表达阳性率为50.00%（21/42），鳞癌患者PD-L1蛋白表达阳性率为100%（13/13）；PD-L1阳性组患者中，PD-L1蛋白高表达组13例、低表达组21例，高表达组中腺癌患者占38.46%（5/13），鳞癌患者占61.54%（8/13）。典型病例的组织病理学检查图见图1。

图1 非小细胞肺癌患者（男性，70岁，TPS=90%）的组织病理学检查图 A 为苏木精-伊红染色，×100；B为PD-L1染色，×400；C为阴性试剂对照染色，×100。TPS为肿瘤细胞比例分数；PD-L1为程序性死亡受体配体1Figure 1 Histopathological examination images of non-small cell lung cancer patient (male,70 yearsold,TPS=90%)

由表1可知，存在肺门及纵隔高代谢淋巴结的患者PD-L1蛋白表达阳性率高于无肺门及纵隔高代谢淋巴结的患者，且差异有统计学意义（χ2=10.668，P=0.001）；而患者PD-L1蛋白表达情况在不同性别、年龄、癌组织是否累及胸膜以及肿瘤原发灶分期亚组之间的差异均无统计学意义（χ2=0.083～2.902，均P>0.05）。

表1 55例非小细胞肺癌患者的一般资料及其与PD-L1蛋白表达之间的相关性Table 1 General information of 55 patients w ith non-small cell lung cancer and its correlation w ith programmed death-ligand 1 protein expression

2.2 SUVmax 与PD-L1蛋白表达阳性的TPS的关系

55例患者中，PD-L1蛋白表达阳性组的SUVmax为12.58±6.35，阴性组为5.60±4.83，阳性组SUVmax高于阴性组，且差异有统计学意义（t=2.576，P<0.05）。由图2可见，当SUVmax=5.15时，约登指数（灵敏度+特异度−1）最大（0.520），灵敏度和特异度分别为85.3%和66.7%。以SUVmax=5.15为临界值，高SUVmax组36例、低SUVmax组19例，高SUVmax组患者PD-L1蛋白表达阳性率为80.56%（29/36），PD-L1蛋白表达阳性的TPS为12.50%±3.21%；低SUVmax组患者PD-L1蛋白表达阳性率为28.16%（5/19），PD-L1蛋白表达阳性的TPS为1.28%±0.46%；高SUVmax组患者PD-L1蛋白表达阳性率及TPS均更高，且差异均有统计学意义（χ2=15.500，t=2.671，均P<0.05）。Pearson相关分析结果显示，病灶SUVmax与PD-L1蛋白表达阳性的TPS呈正相关（r=0.604，P<0.001）。典型病例的18F-FDG PET/CT 图像见图3。

图2 SUVmax 预测非小细胞肺癌患者程序性死亡受体配体1蛋白表达情况的受试者工作特征曲线SUVmax 为最大标准化摄取值Figure 2 Receiver operating characteristic curve of maximum standardized uptake value predicting programmed death-ligand 1 expression in non-small cell lung cancer patients

图3 非小细胞肺癌患者肺原发病灶18F-FDG PET/CT 显像图A～C从左至右依次为病灶CT 纵隔窗图像、CT 肺窗图像、PET/CT 融合图像和PET 图像，各图中红色箭头所示为肿瘤病灶；A 为70岁男性腺癌患者，PD-L1蛋白高表达（TPS=90%），原发病灶SUVmax=15.8；B为85岁女性腺癌患者，PD-L1蛋白低表达（TPS=30%），原发病灶SUVmax=6.0；C 为75岁女性腺癌患者，PD-L1蛋白表达阴性（TPS=0），原发病灶SUVmax=1.2。FDG 为氟脱氧葡萄糖；PET 为正电子发射断层显像术；CT 为计算机体层摄影术；PD-L1为程序性死亡受体配体1；TPS为肿瘤细胞比例分数；SUVmax 为最大标准化摄取值Figure 3 18F-FDG PET/CT imagesof primary lung lesions in patientsw ith non-small cell lung cancer

2.3 MTV 和TLG 与PD-L1蛋白表达阳性的TPS的关系

55例患者的原发病灶的MTV 和TLG 分别为3.66（1.35，11.07）cm3和16.20（5.20，72.30）g，PD-L1蛋白表达阳性组的MTV 及TLG 分别为5.46（1.68，12.70）cm3和37.65（8.73，94.18）g，阴性组分别为1.56（0.71，6.00）cm3和5.90（3.55，40.75）g，Spearman 秩相关分析结果显示，MTV和TLG 与PD-L1蛋白表达阳性的TPS均无相关性（r=0.083，P=0.563；r=0.102，P=0.476）。

3讨论

葡萄糖是细胞的能量来源，18F-FDG 作为PET/CT 常用的显像剂，属于葡萄糖类似物，其被注入人体后可以被细胞摄取，从而起到显像的作用[13]。相关研究结果显示，多种细胞层面分子机制导致肿瘤细胞对葡萄糖的摄取增加，而葡萄糖经糖酵解后无法进行进一步反应，因此18F-FDG 滞留于肿瘤细胞中，达到了肿瘤显像的目的[14]。临床上一般采用PET/CT 代谢指标中的SUVmax来评价恶性肿瘤病灶的代谢情况，另外，MTV 和TLG 也可以在一定程度上反映恶性肿瘤的代谢情况。18F-FDG PET/CT 既具有PET 所独有的显示病灶代谢情况的优势，又具有CT 可以显示病灶解剖结构及与周围结构的位置关系的优势，二者互补，使得18F-FDG PET/CT可以对早期恶性肿瘤组织进行准确诊断及明确分期，并且对恶性肿瘤放疗中靶区的勾画与确定亦起着重要作用[15]。有研究结果显示，NSCLC患者术前PET/CT代谢指标（SUVmax）以及原发灶PD-L1蛋白表达阳性的TPS均为单因素分析中与NSCLC预后呈负相关的因素，PD-L1蛋白表达阳性且SUVmax≥3.0的患者的预后最差，因此，结合原发灶PD-L1蛋白的表达情况以及术前PET/CT SUVmax，有助于对NSCLC患者的预后进行评估[16]。由此可见，18F-FDG PET/CT 在晚期NSCLC 患者的诊疗中起着重要作用。

NSCLC的发生发展机制复杂，目前尚不明确。有研究者认为，NSCLC的发生发展与许多原癌基因的激活及抑癌基因的失活密切相关[17-18]。人PD-1基因主要定位于9号染色体上，在人体免疫细胞中广泛表达，参与人体的自身免疫耐受，PD-L1是PD-1的配体，是负性共刺激因子，可以与PD-1结合，调控T 细胞活性，PD-L1在多种肿瘤细胞中高表达，肿瘤细胞借助PD-1/PD-L1信号通路逃避T 细胞的免疫作用[19]。因此，阻断PD-1/PD-L1通路在晚期NSCLC患者中显示出明显的抗肿瘤作用，该通路被认为是新的免疫治疗药物及联合治疗的明确靶点。本研究结果表明，NSCLC患者中PD-L1蛋白表达阳性组的SUVmax比阴性组明显升高，且差异有统计学意义（P<0.05），并且病灶的SUVmax与PD-L1蛋白表达阳性的TPS呈正相关（r=0.604，P<0.001），其原因可能是PD-L1与NSCLC细胞的快速增殖及细胞内磷酸化酶的活性增加等因素有关。而NSCLC病灶的PET/CT 代谢指标TLG 和MTV 与PD-L1蛋白表达阳性的TPS未见明显相关性。由此得出，SUVmax可以作为PD-L1蛋白表达阳性的TPS的独立预测因素，这与Wu等[20]的研究结果一致。MTV 与具有高代谢的原发病灶的体积有关，而原发病灶的体积与患者的发病时间长短及病情进展程度有关，具有个体差异，因此，MTV 与PD-L1蛋白表达阳性的TPS无相关性；TLG 为病灶MTV 与SUVmean的乘积，由于MTV 与PD-L1蛋白的表达无相关性，其再与另一个代谢指标（SUVmean）相乘，数值的离散程度更大，因此，TLG 与病灶PD-L1蛋白的表达之间亦无相关性。上述结果表明，通过SUVmax能够初步预测NSCLC病灶的PD-L1蛋白表达的阴阳性及表达阳性的TPS。

本研究具有一定的局限性。（1）PD-L1蛋白的检测方法多样，目前已有5种单克隆抗体用于检测，分别为基于Dako平台的22C3、28-8和73-10以及基于Vantana 平台的SP142和SP263。有研究结果显示，不同的免疫组织化学方法可能会影响检测的准确性[21]。（2）本研究为单一机构开展的回顾性分析，结果仍需要多中心研究进行进一步验证。

综上所述，NSCLC病灶18F-FDG PET/CT 代谢指标SUVmax与PD-L1蛋白表达阳性的TPS呈正相关，通过病灶SUVmax可以初步预测PD-L1蛋白表达阳性的TPS，从而为PD-L1蛋白表达阳性的NSCLC患者的免疫治疗提供PET/CT代谢方面所特有的临床信息。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明刘建宇负责数据的收集、论文的撰写；郑飞波负责论文的审阅及最终版本的修订；朱宗平负责研究命题的提出与设计；石德道负责文献的查阅与整理