结直肠癌新辅助抗PD-1/PD-L1治疗的现状与展望

韩 曲,曾 慧,徐 维,吴 墨

韩曲,曾慧,丰城市人民医院普外一科 江西省丰城市 331100

徐维,吴墨,南昌大学第二附属医院胃肠外科 江西省南昌市 330006

0 引言

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是全球最常见的恶性肿瘤之一,每年新发病例占所有癌症的10%[1].目前,治疗方式主要包括手术切除、化疗、放疗和分子靶向治疗[2].尽管最近多种治疗方式在CRC治疗方面取得了显著进展[3],但每年CRC相关死亡人数仍达到915880人,占所有肿瘤相关死亡的9.4%,在全球所有肿瘤中排名第二[4].因此,目前的治疗效果已经遇到了瓶颈,迫切需要新的方式以获得更好的CRC治疗效果.

近年来,免疫治疗由于其良好的抗肿瘤效果而在临床应用中得到快速发展和更多关注,这进一步为CRC提供了动力[5].与传统治疗相比,免疫治疗可以通过激活抗肿瘤免疫力来杀死癌细胞,并且专门针对癌细胞抗原以防止正常细胞遭受攻击[6].其中,程序性细胞死亡蛋白1是激活T细胞表达和介导免疫抑制的最重要的受体,而程序性细胞死亡配体1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)参与了程序性细胞死亡1(programmed cell death 1,PD-1),导致T细胞凋亡或无功能[7].因此,PD-1/PD-L1抑制剂可以阻止T细胞凋亡和功能障碍,进一步增强T细胞的活化[8].自2006年纳武利尤单抗首次应用于人类以来,PD-1/PD-L1抑制剂已经在许多临床试验中应用于治疗各种难治性癌症,包括黑色素瘤、胃癌和肺癌[9].CRC根据突变模式被分类为缺陷型错配修复(deficient mismatch repair,dMMR)/高度微卫星不稳定性(high microsatellite instability,MSI-H)和熟练型错配修复(proficient mismatch repair,pMMR)/非高度微卫星不稳定性(non-MSI-H).许多临床试验已经证明免疫检查点抑制剂(ICIs)对dMMR/MSI-H CRC患者表现出有效稳定的治疗效果;因此,美国食品药品监督管理局批准了几种药物如纳武利尤单抗和帕博利珠单抗用于治疗这类患者[10].

新辅助治疗是在手术前使用放疗、化疗和各种治疗方法的组合,可以减少肿瘤的分期,从而降低局部复发率并获得更好的预后[11].目前,新辅助治疗在某些CRC患者,特别是局部晚期直肠癌和结直肠肝转移的治疗中已被证明是有效的.因此,新辅助治疗的总生存率被证明与术后治疗相比并没有显著提高[12].新辅助放疗可以通过促进T细胞的活化和招募、促进树突状细胞成熟、抗原曝露和上调主要组织相容性复合物分子等免疫应答环节,扩大抗PD-1/PD-L1治疗的效果[13].此外,新辅助化疗可以诱导PD-1/PD-L1的表达,并进一步增强ICI治疗的效果[14,15].因此,将抗PD-1/PD-L1治疗加入到新辅助治疗中可能会改变原发可切除或部分转移性CRC的治疗策略,并进一步获得更好的预后和生存结果.因此,本综述旨在关注新辅助抗PD-1/PD-L1治疗的发展,并讨论当前的机遇和挑战,强调可切除和部分转移性CRC的前期治疗考虑因素.

1 PD-1/PD-L1抑制剂在dMMR/MSI-H CRC中的机制

1.1 抗PD-1/PD-L1治疗的机制 抗肿瘤免疫过程主要包括免疫消除、免疫平衡和免疫逃逸.PD-1和PD-L1是一对重要的免疫检查点(ICs),它们在免疫系统中起到制动器的作用,在肿瘤免疫逃逸过程中发挥关键作用[16].PD-1和PD-L1结合后,肿瘤细胞利用T细胞受体的识别,进一步抑制免疫并逃避免疫监视.2002年,首次报道了PD-1通路介导肿瘤免疫的证据,即PD-L1的过表达会削弱T细胞的溶解活性,从而显著促进肿瘤的发生和侵袭[17].有趣的是,通过应用针对PD-L1的单克隆抗体,这种效应可以被逆转.PD-L1在许多肿瘤细胞表面高度表达,它还能诱导免疫细胞(尤其是T辅助淋巴细胞,即Th细胞)分泌免疫抑制因子,并进一步抑制抗肿瘤免疫的杀伤效应[18].抗PD-1/PD-L1治疗可以与PD-1和PD-L1相应地结合,进一步阻止T细胞表面的PD-1与肿瘤细胞表面的PD-L1结合[19].这种功能可以逆转肿瘤细胞对免疫系统的抑制作用,并恢复抗肿瘤免疫.

1.2 dMMR/MSI-H CRC的生物学特征 人体通过进化出精细的机制来维持基因组稳定性.错配修复(mismatch repair,MMR)是一个在进化上保守的系统,由五个关键蛋白组成: mutL同源物1(MutL homolog 1,MLH1)、生殖后分离2以及mutS同源物2、3和6(mutS homologs 2、3 and 6,MSH2、3和6),它们能够识别和修复DNA复制、DNA重组以及某些形式的DNA损伤过程中的碱基错配、缺失和错误连接[20].此外,MMR还能在响应DNA损伤剂方面发挥关键作用,通过诱导细胞凋亡或调节细胞周期.值得注意的是,MMR状态的改变可能导致不同的微卫星长度,即MSI,可以通过完全病理学反应(pathological complete response,PCR)或第二代测序技术进行准确检测[21].

在正常结肠直肠上皮细胞的癌变过程中,基因组不稳定性是一个重要的推动因素,它导致癌细胞无限增殖并避免免疫清除.CRC中的dMMR/MSI-H状态最早在林奇综合征中被报道,这是一种遗传性癌症综合征,主要由MMR基因(最常见的是MLH1和MSH2)的突变引起[22].与pMMR相比,dMMR CRC具有更高的肿瘤突变负荷(tumor mutation burden,TMB),而突变率增加了约100-1000倍.所有CRC病例中dMMR/MSI-H的比例约为15%,而约85%的患者MMR功能正常.有趣的是,约20%的Ⅱ期和11%的Ⅲ期肿瘤是dMMR/MSI-H,然而在Ⅳ期仅占5%(50)[23].

Ⅱ期或Ⅲ期的dMMR/MSI-H CRC患者的预后明显优于pMMR/non-MSI-H患者,而Ⅳ期患者的预后较差.dMMR的CRC具有许多值得注意的特征,如淋巴细胞浸润、倾向于发生在结肠近端、较低的转移率以及粘液性或粘液腺癌样表现[24].

根据以往的文献报道,II期的dMMR/MSI-H CRC患者无法从以5-FU为基础的传统细胞毒药物的辅助化疗中获益[25].这种现象可能主要是因为dMMR/MSI-H CRC无法识别5-FU修饰的DNA,这是触发细胞毒作用的重要步骤.然而,奥沙利铂辅助治疗的疗效似乎不受MMR或MSI状态的影响[26].主要报道表明,dMMR/MSI-H CRC对ICI治疗,尤其是抗PD-1/PD-L1治疗有良好的反应.报道显示[27],dMMR/MSI-H CRC具有显著较高水平的细胞毒性T淋巴细胞、Th1、Th2、滤泡辅助性T细胞和T细胞标记物(58).此外,还报道了更高的TMB、肿瘤新抗原负荷以及更多的淋巴细胞浸润和肿瘤组织中的PD-L1表达[28].以上充分的证据表明,PD-1/PD-L1抑制剂可以增强抗肿瘤免疫力,在治疗这些患者时产生出色的治疗效果.

1.3 探索在转移性dMMR/MSI-H CRC中应用PD-1/PD-L1抑制剂的研究 2016年的KEYNOTE-016研究报告指出,接受帕博利珠单抗治疗的pMMR/non-MSI-H CRC患者的整体反应率(overall response rate,ORR)为0%,疾病控制率(disease control rate,DCR)为16%,而dMMR/MSI-H患者的ORR为50%,DCR为89%[29].随后的2期研究KEYNOTE-164报告了dMMR/MSI-H转移性结直肠癌(metastatic colorectal cancer,mCRC)患者的中位无进展生存期(progression-free survival,PFS)为4.1 mo,24 mo生存率为63%,ORR为33%,DCR为57%[30].CheckMate-142是一项2期临床试验,评估了另一种PD-1抑制剂纳武利尤单抗在dMMR/MSI-H mCRC患者中的治疗效果.在中位随访时间为12 mo时,31%的患者(74例中的23例)达到了ORR,而生存率(overall survival,OS)和PFS分别为73%和50%[31].考虑到上述结果,2017年纳武利尤单抗和帕博利珠单抗获得了FDA对于dMMR/MSI-H mCRC患者的加速批准作为二线治疗[32].

作为C R C 免疫治疗发展的重要里程碑,KEYNOTE-177研究比较了帕博利珠单抗与标准化疗在一线治疗dMMR/MSI-H mCRC中的疗效.在2021年的最终分析中,帕博利珠单抗组的中位OS(中位随访时间为44.5 mo)未达到,而化疗组为36.7 mo.此外,帕博利珠单抗组的中位PFS为16.5 mo,而化疗组为8.2 mo[33].由于这一令人满意的结果,根据2021年版《美国国家综合癌症网络(NCCN)指南》,不论是否适合强化治疗,推荐将帕博利珠单抗或纳武利尤单抗作为dMMR/MSI-H mCRC患者的一线治疗选项,且可单独应用或与伊匹木单抗联合使用[34].

2 RC的新辅助治疗中的PD-1/PD-L1抑制剂

CRC的新辅助治疗主要针对局部晚期直肠癌和一些可切除的mCRC.传统的新辅助治疗包括化疗、放疗、靶向治疗和联合治疗.目前,直肠癌的新辅助治疗主要基于放疗,并结合化疗药物;而结肠癌的新辅助治疗则主要基于药物,包括化疗药物和靶向药物.

2.1 dMMR/MSI-H CRC的新辅助抗PD-1/PD-L1疗法 当前的NCCN指南(版本2.2021)改变了先前关于检测MMR/MSI状态的建议.该指南建议对所有患有结肠或直肠癌的患者进行MMR或MSI普查.除了作为晚期CRC免疫治疗应用的预测标志物外,MSI/MMR状态还有助于识别具有Lynch综合征的个体,并为II期CRC患者的辅助治疗决策提供信息[34].以前的建议将此类检测限制在疑似有转移的患者中.因此,新的指南意味着抗PD-1/PD-L1治疗不仅适用于Ⅳ期dMMR/MSI-H CRC患者,也可作为新辅助治疗的一部分.

具有pMMR/non-MSI-H的CRC对免疫疗法反应不佳.针对这个问题,许多研究集中于采用化疗或放疗与免疫疗法相结合的策略,以提高治愈效果.许多传统化疗药物如奥沙利铂、5-FU和吉西他滨可以调节肿瘤浸润淋巴细胞(TILs),作为免疫原性细胞死亡诱导剂,在肿瘤免疫抑制微环境中重新激活抗肿瘤免疫力[35].因此,化疗与免疫疗法的结合可以促进免疫反应,增强ICIs的治疗效果,并进一步改善患者的临床预后.

2.2 新辅助抗PD-1/PD-L1治疗在pMMR/non-MSI-H CRC中的应用 广泛的证据表明,放疗与免疫疗法的联合在临床上可以实现1+1>2的效果.放疗可以通过诱导肿瘤抗原释放、增强肿瘤细胞免疫原性、激活免疫细胞和分泌免疫因子,促进肿瘤相关抗原呈递.此外,放疗不仅可以上调T细胞上PD-1和肿瘤细胞上PD-L1的表达,从而抑制免疫疗法的抗药性,还可以杀死肿瘤细胞,诱导炎症因子、损伤相关分子模式和肿瘤相关抗原的释放,实现协同抗肿瘤效应[36].根据2021年的一份美国试验报告,评估了在新辅助放疗中添加帕博利珠单抗是否能够改善新辅助直肠癌(NAR)评分,而不是与5-氟尿嘧啶、亚叶酸和奥沙利铂(FOLFOX)相比的PCR[37].这些研究为将放疗与免疫疗法联合治疗应用于CRC提供了一些有益的信息.

3 新辅助免疫治疗的评价

随着越来越多的患者在术前免疫疗法中达到了pCR,“观望并等待”策略越来越有可能实现肛门保留的目的,减少手术创伤而不影响生存率.在密切随访的前提下,被评估为近乎完全临床反应的患者可以考虑采用“观望并等待”策略,而对于有明显肿瘤残留的患者,则建议尽早进行根治性手术.直肠MRI目前是国际指南推荐的用于诊断原发性直肠癌的重要分期方法.MRI可以准确显示直肠及邻近器官的解剖结构,进一步提供相对准确的肿瘤分期信息.然而,由于术前免疫疗法后肿瘤部位的测量常受坏死等因素的干扰,传统的MRI方法不能准确监测肿瘤的反应情况[38].

由于免疫细胞浸润和其他原因,免疫术前治疗的一个特点是影像和病理评估结果可能存在很大差异.这种现象被称为(pseudo-progression,PsPD),表现为许多患者在影像上并未观察到肿瘤缓解,而是保持稳定甚至有些增大,但病理检查可能发现这些患者中肿瘤有所退缩[39].因此,如何识别和区分PsPD和真实进展具有重要意义.一项系统综述还报告称[40],与RECIST 1.1相比,基于免疫的肿瘤反应评估标准对ORR和DCR统计没有显著影响,对平均生存时间的预测差异也可以忽略不计(0.46 mo).因此,目前术前抗PD-1/PD-L1免疫疗法疗效的评估标准和方法需要改进,这也应是相关临床研究设计中的一个关键考虑因素.

4 新辅助PD-1/PD-L1抑制剂在CRC中的安全性

随着免疫疗法在癌症领域的广泛应用,越来越多的研究报告集中于临床实践中的安全性.免疫相关不良事件(irAEs)可能涉及多个器官,包括皮肤(如白癜风)、内分泌系统(如甲状腺功能亢进)、呼吸系统(如肺炎)、消化系统(如腹泻和结肠炎)以及心血管系统(如心肌炎)[41].上述提到的不良事件通常发生在前2 mo-3 mo,而皮肤表现首先发生[42].报道的不良事件包括甲状腺功能减退症、结肠炎、甲状腺功能亢进症、肺炎、肾上腺功能不全、肝炎、输液反应、严重皮肤反应和甲状腺炎等.此外,也有文献支持单一PD-1/PD-L1抑制剂引起的治疗相关不良事件较化疗单药更少[10].目前,包括欧洲医学肿瘤学会、美国临床肿瘤学会和NCCN在内的许多学术组织已经发布了irAEs的标准和指南,可以为临床使用提供支持[43].总体而言,由PD-1/PD-L1抑制剂引起的这些irAEs是可以接受、可预测和可控制的.因此,在CRC治疗中,抗PD-1/PD-L1疗法可能在所有可使用新辅助疗法的场景中发挥作用,而安全性是前提和保证.

5 争议与挑战

在CRC治疗之前检测MMR/MSI状态非常重要,尤其是结合临床特征、家族病史和影像特征进行有针对性的检测,以避免错过免疫疗法的受益者.对于pMMR/non-MSI-H患者,需要监测和开发更多提高免疫原性和增强免疫细胞浸润能力的新型新辅助组合策略.作为一种具有潜力的新兴治疗方法,对其安全性的关注仍然不能忽视.特别是目前对新辅助抗PD-1/PD-L1疗法后手术相关并发症的评估研究较少.目前对CRC新辅助免疫治疗后的治疗效果评价及后续器官保存和观察等待策略的选择尚不明确.迫切需要探索CRC新辅助治疗与免疫治疗的最佳模式,包括放疗模式的选择(长程vs短程)、化疗药物的配合、PD-1药物的时机选择(同步放疗vs顺序放疗)以及是否进行全程新辅助治疗等等.总之,合理地说,免疫疗法,尤其是抗PD-1/PD-L1疗法,可能改变CRC新辅助治疗的前景,并最终实现患者获益的目标.

6 结论

环境、饮食和生活方式因素包括饮食、吸烟、饮酒、肥胖、睡眠、运动和微生物组等可能影响CRC的致癌机制、治疗反应、生物学和临床结果.这些因素可能在每个患者中以不同方式影响分子病理学、免疫浸润和治疗反应,这在接受免疫疗法治疗的患者中越来越明显.此外,基因与环境的相互作用也影响着免疫系统和癌症上的遗传变异.此外,在CRC患者中,分子病理流行病学可能与微生物组、分子病理学、免疫细胞浸润和临床结果相关,尤其是在免疫疗法方面.因此,上述因素与CRC新辅助抗PD-1/PD-L1疗法之间的关系仍需要未来进一步探索和讨论.抗PD-1/PD-L1疗法在手术切除、化疗、放疗和靶向治疗之后是一种有用的治疗策略,在CRC的治疗中具有巨大的潜力.我们相信免疫疗法在CRC新辅助治疗中的拥有广阔应用前景.