林城 陳雄 劉靜南 黃于芳 綜述 歐陽學農(nóng) 審校
肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。在我國,肺癌的發(fā)病率、死亡率均高居惡性腫瘤之首,分別為53.57/10萬、45.57/10萬,嚴重威脅著國民的健康[1]。非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)約占肺癌的84%,大部分患者就診時已屬晚期,其治療手段比較局限,5年生存率僅為2%[2,3]。近年來腫瘤免疫治療研究突飛猛進[4]:機體免疫系統(tǒng)除了有免疫監(jiān)視清除腫瘤細胞作用,在某些階段還促進腫瘤免疫逃逸,在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中扮演極其重要的角色。研究[5]顯示程序性死亡分子1(programmed death 1, PD-1)/ PD-1配體(PD-1 ligand, PD-L1)信號通路的激活可導致免疫抑制性腫瘤微環(huán)境形成,使腫瘤細胞逃避機體免疫監(jiān)視和殺傷,而阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫微環(huán)境,增強內(nèi)源性抗腫瘤免疫效應(yīng)。目前免疫檢查點阻滯劑抗PD-1、抗PD-L1抗體因其特異性強、副作用低、腫瘤控制時間長等優(yōu)點已成為治療NSCLC新方向,在臨床試驗中不斷取得突破性進展[6-8]。
腫瘤的特性之一是能通過基因、表觀遺傳的改變導致一系列抗原的產(chǎn)生,人體免疫系統(tǒng)能夠通過識別腫瘤特異性抗原、腫瘤相關(guān)抗原,產(chǎn)生T細胞免疫應(yīng)答清除腫瘤細胞。T細胞的完全活化需要“雙重信號”:首先,T細胞表面受體(T cell antigen receptor, TCR)識別由抗原提呈細胞(antigen-presenting cells, APCs)提呈的抗原肽-主要組織相容性復合體,使T細胞初步活化。進而,APC表面的共刺激分子與T細胞表面的相應(yīng)共刺激分子結(jié)合,使T完全活化成為效應(yīng)T細胞。在正常生理情況下,共刺激分子與共抑制分子之間的平衡,即免疫檢查點分子的平衡,使T細胞的免疫效應(yīng)保持適當?shù)纳疃?、廣度,從而最大程度減少對于周圍正常組織的損傷,維持對自身組織的耐受、避免自身免疫反應(yīng)。然而,腫瘤細胞可異常上調(diào)共抑制分子及其相關(guān)配體,例如PD-1、PD-L1,抑制T細胞的免疫活性,造成腫瘤免疫逃逸,導致腫瘤發(fā)生、發(fā)展[9,10]。越來越多的證據(jù)[6-8]表明阻斷共抑制分子與配體結(jié)合可以加強及維持內(nèi)源性抗腫瘤效應(yīng),使腫瘤得到持久的控制。
目前臨床研究最為透徹的免疫檢查點分子有:細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyteassociated antigen 4, CTLA-4)、PD-1及PD-L1。而利用免疫檢查點阻滯劑抗PD-1、抗PD-L1抗體阻斷PD-1/PD-L1信號通路治療晚期NSCLC在臨床試驗展現(xiàn)良好的療效性、安全性。
PD-1是免疫球蛋白B7-CD28家族成員之一,由胞外段、疏水性跨膜區(qū)、胞內(nèi)段組成,其胞內(nèi)段含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif, ITIM)、免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif, ITSM)[11]。其中,ITSM的激活與效應(yīng)性T細胞應(yīng)答活性密切相關(guān)。PD-1可表達于活化的CD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞、自然殺傷T細胞、單核細胞和樹突狀細胞上[10]。另外,研究[12]顯示PD-1也表達于調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg),并能促進Treg細胞的增殖,抑制免疫應(yīng)答。
PD-1包括兩個配體:PD-L1[13]、PD-L2(B7-CD,CD273)[14]。其中,PD-L1是PD-1的主要配體,在許多惡性腫瘤中高表達,包括NSCLC[15,16]、黑色素瘤[17]、腎細胞癌[18]、前列腺癌[19]、乳腺癌[20]、膠質(zhì)瘤[21]等。研究[22,23]發(fā)現(xiàn)PD-L1在腫瘤浸潤性樹突狀細胞、腫瘤浸潤性淋巴細胞(tumour infiltrating lymphocytes, TILs)、腫瘤浸潤性巨噬細胞中也表達。目前認為PD-L1的表達可能有兩種機制[5,24]:①由腫瘤的癌基因調(diào)控,也稱為固有免疫抵抗,通過PI3K-AKT、EGFR、ALK/STAT3等信號通路誘導腫瘤細胞表達PD-L1,此時PD-L1的表達是持續(xù)性的,與腫瘤微環(huán)境中炎癥反應(yīng)無關(guān)[25-27];②由腫瘤免疫微環(huán)境中的T細胞驅(qū)動的,亦稱為適應(yīng)性免疫抵抗,此時PD-L1是抗腫瘤免疫效應(yīng)過程中產(chǎn)生的炎癥信號誘發(fā)的,呈非持續(xù)性表達,可使機體免受感染引發(fā)的、免疫介導的組織損傷[28]。另外,最新的文獻[17]報道顯示,在黑色素瘤模型中,PD-L1的上調(diào)與CD8 T細胞密切相關(guān),而并不依賴于癌基因信號。上述的研究或許能提示哪些患者更能從免疫檢查點阻滯劑中受益,未來的研究需要闡明兩種不同機制在不同腫瘤中的作用。值得注意的是,Butte等[29]的研究顯示PD-L1除了結(jié)合PD-1,也可與激活的T細胞表面的CD-80(B7-1)結(jié)合,此時CD-80是作為受體而非配體傳遞負調(diào)節(jié)信號。相對于PD-L1,PD-L2僅在NSCLC、黑色素瘤、腎細胞癌等少數(shù)腫瘤細胞及浸潤性免疫細胞中表達[23],其具體免疫調(diào)節(jié)機制尚不完全明確,但PD-L1、PD-L2在信號通路中的功能或有重疊,值得未來進一步探究[14]。
研究[13,14,30,31]表明,PD-L1作為B7家族中一個重要的T細胞共抑制分子,與PD-1結(jié)合后可通過ITSM募集酪氨酸磷酸酶SHP-2,進而去磷酸化TCR信號通路上的多個關(guān)鍵分子,抑制CD4 T、CD8 T細胞的增殖和活性,負性調(diào)節(jié)機體免疫應(yīng)答過程。在健康的機體中,PD-1/PD-L1信號通路的激活可最大程度減少免疫反應(yīng)對周圍組織的損傷,避免發(fā)生自身免疫疾病[10,32]。然而,PD-1/PD-L1信號通路激活可使腫瘤局部微環(huán)境T細胞免疫效應(yīng)降低,從而介導腫瘤免疫逃逸,促進腫瘤生長[5],其具體機制尚不完全清楚,可能有以下幾個方面:①誘導T細胞耐受:PD-L1與PD-1持續(xù)作用可抑制TCR介導的停止信號,導致T細胞的外周耐受。利用抗PD-1、抗PD-L1抗體阻斷兩者相互作用,可降低T細胞的運動性、增加T細胞與樹突狀細胞作用時間,導致自身免疫性糖尿病形成[33];②誘導T細胞凋亡:腫瘤細胞表達的PD-L1能通過與PD-1及其他受體結(jié)合增加抗原特異性T細胞的凋亡,阻斷PD-L1能減少T細胞凋亡。另外,小鼠模型也顯示PD-L1能促進活化的腫瘤效應(yīng)性T細胞的凋亡[34];③誘導T細胞耗竭:研究[35]顯示:17.8%的腫瘤發(fā)生與慢性感染密切相關(guān)。而對慢性病毒感染的研究發(fā)現(xiàn),PD-1在功能耗竭的T細胞上高表達,阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以恢復T細胞的增殖、分泌和殺傷功能[36]。最新的研究[37]表明:腫瘤微環(huán)境中的TILs的耗竭與腫瘤細胞、腫瘤來源的髓系細胞分泌的PD-L1有關(guān),阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以增加效應(yīng)性CD8 T細胞的功能,抑制Treg細胞和髓系來源抑制細胞的功能,加強抗腫瘤效應(yīng)。因此,PD-1、PD-L1可能在T細胞耗竭中作用不可忽視;④增強Treg細胞的功能:PD-L1能通過下調(diào)mTOR、AKT、S6和ERK2的磷酸化及上調(diào)PTEN,促進誘發(fā)性Treg的產(chǎn)生、維持,從而抑制效應(yīng)性T細胞活性[12];⑤抑制T細胞增殖:PD-1可以通過選擇性抑制RAS/MEK/ERK及PI3K/AKT信號通路,進而抑制細胞周期相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達,阻礙細胞周期進展及T細胞的增殖[38];⑥可誘導性共刺激分子(inducible co-stimulatory molecule, ICOS)與PD-1的失衡:Sugita等[39]研究顯示,生發(fā)中心樹突狀細胞、濾泡樹突狀細胞的功能發(fā)揮不僅僅依賴于T細胞的激活,也和PD-L1的負調(diào)節(jié)相關(guān)。ICOS、PD-1可同時共表達于某些活化的CD4 T細胞上,前者傳遞正刺激信號促進T細胞激活,而后者則相反,兩者間的平衡決定T細胞的正常功能。因此,未來腫瘤免疫治療的研究重點在于從根源上阻斷PD-1/PD-L1信號通路的激活,維持正常T細胞功能,減少免疫逃避,從而提高抗腫瘤免疫效應(yīng)。
近年來,眾多基礎(chǔ)試驗也支持免疫檢查點阻滯劑抗PD-1、抗PD-L1抗體在阻斷PD-1/PD-L1信號通路的療效。在小鼠模型中,利用抗PD-1抗體阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以降低促癌細胞因子的表達,增強效應(yīng)性T細胞的功能,重塑腫瘤免疫微環(huán)境,使小鼠壽命延長[26,40]。相關(guān)研究[41,42]顯示PD-1或PD-L1基因缺失的小模型不易發(fā)生自身免疫病,也進一步驗證了阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以增強機體免疫應(yīng)答。
鑒于PD-1/PD-L1信號通路在腫瘤的免疫逃逸及其治療中的重要意義,免疫檢查點分子PD-1、PD-L1在NSCLC中的臨床意義也得到廣泛的研究。
回顧性分析[22,43]顯示在NSCLC中,腫瘤細胞過表達PD-L1提示侵襲性高、預后差,類似結(jié)論在肝癌、結(jié)直腸癌等腫瘤中均見報道[44,45]。而Yang等[46]研究顯示PD-L1過表達的I期肺腺癌患者無復發(fā)生存時間更長;Velcheti等[15]研究提示PD-L1蛋白或RNA過表達的患者有更長的總生存時間(overall survival, OS),而與年齡、分期、組織類型無關(guān)。甚至有研究[47]認為PD-L1與NSCLC的預后無明顯相關(guān)。各個研究的結(jié)果不一致可能與PD-L1的表達易受到檢驗試劑、檢驗方法、腫瘤樣本質(zhì)量、腫瘤類型及腫瘤異質(zhì)性等因素影響有關(guān),因此,目前PD-L1表達水平能否作為預后指標尚未得到一致肯定,有待研究進一步證實。
有研究表明PD-L1的表達可能與NSCLC免疫治療的療效相關(guān)。I期臨床試驗[6]提示僅有少數(shù)NSCLC患者對于抗PD-1抗體(nivolumab)有效,PD-L1陽性、陰性患者的客觀緩解率(objective response rate, ORR)分別為36%、0%,因此,PD-L1陽性被認為可能是潛在抗PD-1抗體治療有效的生物學靶標。進一步的回顧性分析[23]提示:腫瘤細胞PD-L1的表達與浸潤性免疫細胞明顯相關(guān),雖然與其他免疫抑制分子PD-1及PD-L2的表達亦相關(guān),但它反映的是一個充滿免疫活性的微環(huán)境,是抗PD-1抗體療效評價最密切的獨立因素。不過鑒于上述結(jié)果由回顧性分析得來且樣本量較小,可靠性值得商榷。在最新的MPDL3280A和MK-3475的臨床試驗[48,49]中也觀察到,PD-L1高表達的NSCLC患者較低表達或陰性表達患者的ORR更高,但兩者同樣面臨樣本較小問題。Taube等[28]在黑色素瘤中也觀察到PD-L1陽性較PD-L1陰性患者OS明顯延長,提示PD-L1陽性的患者可能更受益。然而,臨床試驗[48,50,51]顯示部分PD-L1陰性的NSCLC患者也能從抗PD-1、抗PD-L1治療中受益,若將PD-L1陽性作為生物學靶標有可能剔除潛在免疫治療獲益人群。此外,PD-L1狀態(tài)與ORR無明顯相關(guān)也可見報道[51]。因此,PD-L1預測免疫治療療效有待于大樣本II期、III期臨床試驗進一步驗證。
近期報道[52]顯示NSCLC患者服用靶向藥物的療效與PD-L1的表達密切相關(guān),而與PD-1表達無關(guān):EGFR基因突變且服用厄洛替尼或吉非替尼治療的晚期NSCLC患者中,PD-L1陽性與PD-L1陰性對比,疾病進展時間(time to progression, TTP)明顯延長(13.0個月 vs 8.5個月,P=0.011),OS有延長趨勢(29.5個月 vs 21.0個月,P=0.752)。這項研究不僅有助于篩選靶向藥物治療的優(yōu)勢人群,而且也提示了未來研究抗PD-1、抗PD-L1抗體聯(lián)合靶向藥物治療的潛在臨床價值。
4.1 抗PD-1抗體
4.1.1 Nivolumab(MDX-1106, BMS-936558, ONO-4538)Nivolumab是全人源化免疫球蛋白G4、抗PD-1抗體,它的出現(xiàn)改變了既往肺癌對于免疫治療不敏感、療效差的觀念。2010年J Clin Oncol雜志報道了用MDX-1106阻斷PD-1/PD-L1通路治療難治性實體瘤的I期臨床試驗[53],研究共包括晚期轉(zhuǎn)移性黑色素瘤、NSCLC、腎癌、去勢抵抗前列腺癌和結(jié)腸癌等,結(jié)果顯示MDX-1106可激活機體免疫效應(yīng),發(fā)揮有效的抗腫瘤作用,初步認為阻斷PD-1/PD-L1通路是相對比較安全的。2012年新英格蘭雜志發(fā)表的有關(guān)nivolumab的I期臨床試驗(CA209-003,NCT00730639)[6]結(jié)果顯示:在76例可評價的NSCLC患者中,所有劑量組的ORR為18%,疾病穩(wěn)定時間大于24周的患者為7%。值得一提的是,55%的患者此前已接受了至少3次系統(tǒng)治療。但是考慮到樣本量少,須謹慎解讀該數(shù)據(jù)。
Nivolumab在NSCLC的明顯生存獲益促使其I期擴展性臨床試驗[54]的開展,該試驗共入組129例此前接受過系統(tǒng)治療的晚期NSCLC患者,試驗分為1 mg/kg、3 mg/kg和10 mg/kg劑量組。結(jié)果顯示:根據(jù)標準實體瘤的療效評價標準(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors, RECIST)1.0評估標準,所有劑量組的ORR為17%(22/129),中位OS為9.9個月,1年、2年生存率明顯提高,高達42%、24%。在腫瘤初次評估(第8周)時即有50%(11/22)獲得緩解,而且中位持續(xù)反應(yīng)時間持久,高達74.0周(6.1周-133.9周)。進一步分析顯示在所有患者中,3 mg/kg劑量組ORR最高,達24%,OS最長,為14.9個月,因此3 mg/kg被選為未來研究的標準劑量;而非鱗癌、鱗癌患者的OS無明顯差異。藥物相關(guān)的不良事件(adverse events, AEs)總發(fā)生率為41%,3/4級的嚴重藥物AEs為5%,主要包括:皮膚(16%)、胃腸道反應(yīng)(12%)、肺部(7%)。藥物相關(guān)的肺炎發(fā)生率為(6%),3級/4級肺炎發(fā)生率為2%(2/129),試驗早期有2例患者因肺炎死亡,因此,臨床試驗早期干預值得研究者重視。研究還提示:組織學類型、既往系統(tǒng)治療次數(shù)>3次,年齡>70歲、EGFR、Kras基因狀態(tài)并不影響Nivolumab的臨床療效。
Nivolumab的明顯療效引發(fā)了我們對于晚期NSCLC治療的思考:免疫治療作為一線還是二線使用?是單獨應(yīng)用還是與其他療法聯(lián)合應(yīng)用療效最佳?是否可作為轉(zhuǎn)換維持治療?兩項相關(guān)的III期臨床試驗NCT01673867、NCT01642004正在開展,分別對比nivolumab與多西他賽治療鱗癌、非鱗癌療效差異。另一項I期臨床試驗NCT01454102正在招募中,研究nivolumab聯(lián)合含鉑類雙藥、厄洛替尼、貝伐珠單抗或抗CTLA-4抗體ipilimumab在不同類型NSCLC患者中的療效。
4.1.2 Lambrolizumab(MK-3475) MK-3475也是人源化IgG4、抗PD-1抗體。I期臨床試驗[49]納入了38例至少接受過2次系統(tǒng)治療的晚期NSCLC患者。給藥方式為每3周給藥1次,每次10 mg/kg,每9周行1次腫瘤影像檢查,直到疾病發(fā)生進展為止。數(shù)據(jù)分析提示,第9周時大部分患者腫瘤即有緩解,根據(jù)RECIST 1.1評估標準,總ORR為21%,初步估計中位OS為51周,中位無進展生存期(progression free survival, PFS)為9.7周。亞組分析顯示:鱗癌患者的ORR為33%,高于非鱗癌患者的16%,該結(jié)果是否提示鱗癌患者的免疫治療療效更佳,目前結(jié)論尚不清楚,有待于大樣本臨床試驗驗證。53%患者發(fā)生藥物相關(guān)AEs,最常見的是皮疹(21%)、瘙癢(18%)和乏力(16%)。
目前MK-3475聯(lián)合化療或比對化療運用于特定NSCLC人群的相關(guān)臨床試驗NCT01840579、NCT01905657也在積極開展中。
4.2 抗PD-L1抗體
4.2.1 BMS-936559 BMS-936559是高親和力、全人源化IgG4抗體,I期臨床試驗NCT00729664[7]共納入包括NSCLC、黑色素瘤、結(jié)直腸癌、腎細胞癌、宮頸癌、胰腺癌、胃癌、乳腺癌等207例晚期患者。結(jié)果顯示只有NSCLC、黑色素瘤、腎細胞癌、宮頸癌獲得持久腫瘤退縮,ORR為6%-17%;在75例晚期NSCLC患者中,有49例患者可評估,ORR為10%(5/49),24周PFS比率為31%。藥物相關(guān)AEs多為1級-2級,包括皮疹、腹瀉、輸液反應(yīng)、過敏反應(yīng)、內(nèi)分泌紊亂、眼干、肝功能異常等。
4.2.2 MPDL3280A MPDL3280A是人源化IgG4抗體,無抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cellmediated cytotoxicity, ADCC),理論上可避免殺傷腫瘤直接激活的T細胞。I期臨床試驗[48]結(jié)果顯示:MPDL3280A在既往接受過系統(tǒng)治療的晚期NSCLC中具有良好的耐受性及安全性,總ORR為23%(12/53),24周PFS比率為46%。此外研究提示MPDL3280A的療效與EGFR狀態(tài)、組織類型、先前接受治療的次數(shù)無明顯相關(guān),而可能與PD-L1狀態(tài)相關(guān),PD-L1陽性與陰性患者ORR分別為80%(4/5)、14%(4/28)。相對于其他免疫檢查點阻滯劑,MPDL3280A的AEs較輕,3級-4級AEs發(fā)生率為12%,包括疲乏、高血糖、缺氧,至今尚沒有3級-5級肺炎、腹瀉病例報告。
目前MPDL3280A相關(guān)兩項的II臨床試驗NCT01846416、NCT01903993正在招募中,期待進一步的結(jié)果報告指導晚期NSCLC的診療。
值得注意的是,Gajewski等[55]研究提示:免疫治療或許應(yīng)根據(jù)患者的不同腫瘤微環(huán)境特征,即炎癥性或非炎癥性T細胞亞型,而采取不同的干預模式。對于前者,腫瘤主要通過免疫系統(tǒng)抑制性通路逃避免疫殺傷,因此免疫檢查點阻滯劑可能獲得最佳療效,而對于后者可能并不受益。此外,雖然抗PD-1、抗PD-L1抗體均作用于PD-1/PD-L1信號通路,但兩者的作用靶點不同:抗PD-1抗體能阻斷PD-1與PD-L1、PD-L2結(jié)合,卻不能阻斷PD-L1與CD80相互作用,抗PD-L1抗體能阻斷PD-L1與PD-1、CD-80結(jié)合,卻不能阻斷PD-1與PD-L2的結(jié)合[56];其次,兩者的親和力不同,導致對通路阻斷程度、作用時間不同;最后,抗體亞型也不盡相同,例如IgG1抗體與IgG4抗體,兩者介導的ADCC、補體依賴性細胞毒作用強度不同、對于T細胞的影響不同,這些都導致抗PD-1、抗PD-L1抗體療效和毒性的差異[57]。因此,抗PD-1、抗PD-L1抗體的適用人群有待進一步研究,而兩者的具體臨床療效差異有待于頭對頭臨床試驗證實。4.3 聯(lián)合免疫治療 近年來,免疫檢查點阻斷劑聯(lián)合治療是否能獲得最佳療效成為研究熱點。早期基礎(chǔ)試驗提示PD-1、CTLA-4聯(lián)合阻斷能增加腫瘤微環(huán)境TILs的表達,減少Treg細胞、髓系細胞的表達,促使抑制性腫瘤微環(huán)境的抗腫瘤免疫效應(yīng)增強[58]。最新I期臨床試驗[59]結(jié)果提示,相對于Nivolumab序貫抗CTLA-4抗體(Ipilimumab)方案組治療晚期黑色素瘤,nivolumab、ipilimumab同時方案組的臨床療效更佳,后者的ORR可達40%,明顯高于序貫組的20%。其次,同時方案組應(yīng)用最大劑量伴可接受水平的不良事件時,53%患者獲得客觀緩解,所有患者腫瘤減小至少80%,效果明顯。另外,還有研究[60,61]顯示抗PD-1或PD-L1抗體聯(lián)合抗淋巴細胞激活基因3(lymphocyte activation gene 3, LAG3)抗體或IL-2治療也能協(xié)同增強抗腫瘤免疫。但聯(lián)合免疫治療在NSCLC中的療效有待臨床試驗結(jié)果進一步揭示。
目前PD-1/PD-L1信號通路阻斷在NSCLC中的重要作用得到廣泛重視。免疫檢查點阻滯劑迅速、持久、有效的藥物反應(yīng)、明顯的生存獲益具有里程碑式意義,為NSCLC的免疫治療奠定了堅實的基礎(chǔ),也促進更多的基礎(chǔ)及臨床試驗的擴展、深入。但同時也帶給我們思考:PD-L1的預后和預測價值尚不明確,作為生物標記物還有待商榷,因此,探索腫瘤和機體免疫之間的關(guān)系,腫瘤微環(huán)境與療效的關(guān)系,從而尋找穩(wěn)定的生物標記物,篩選腫瘤免疫治療優(yōu)勢人群,使治療個體化、最優(yōu)化,是未來亟需解決的問題;免疫治療作為腫瘤治療的新方向,已經(jīng)成為NSCLC綜合治療的重要組成部分,其在不同階段NSCLC的適應(yīng)癥及與其他免疫治療聯(lián)合的臨床意義有待未來更多臨床試驗的廣泛開展。