韓穎 任秀寶

·國家基金研究進展綜述·

IDO抑制劑調(diào)控MDSCs逆轉(zhuǎn)PD-1抗體治療惡性腫瘤耐藥研究進展*

韓穎 任秀寶

目前，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）抗體已在一些特定腫瘤中被臨床批準用于一線治療，但耐藥問題在很大程度上限制了免疫治療的療效。髓源抑制性細胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）在腫瘤微環(huán)境中可以誘導(dǎo)免疫治療耐藥。吲哚胺2，3雙加氧酶（indoleamine-2，3-dioxygenase，IDO）抑制劑則可以逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥，其與PD-1抗體的聯(lián)合在多種惡性腫瘤臨床試驗中表現(xiàn)良好。本文就惡性腫瘤患者中MDSCs誘導(dǎo)PD-1抗體耐藥機制，IDO抑制劑調(diào)控MDSCs逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥機制以及IDO抑制劑逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥臨床研究等方面的研究進展進行綜述。

吲哚胺2，3雙加氧酶 髓源抑制性細胞 程序性死亡受體-1抗體 惡性腫瘤

免疫治療作為癌癥領(lǐng)域的突破性進展于2013年首次刊登在《科學(xué)》雜志［1］。自2014年免疫治療正式被美國食品和藥物管理局（FDA）批準上市以來，已經(jīng)獲批了多種惡性腫瘤適應(yīng)癥，包括非小細胞肺癌、黑色素瘤、腎細胞癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸部癌以及膀胱癌，同時在肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌等也取得了較好的臨床療效［2］。2017年《科學(xué)》雜志刊登癌癥免疫治療的突破性研究使得FDA批準程序性死亡受體－1（programmed cell death-1，PD-1）抗體用于治療攜帶微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高（microsatellite instability-high，MSI-H）或錯配修復(fù)缺陷（mismatch repair deficient，dMMR）的成人和兒童實體瘤患者［3］，這也是FDA首次不依據(jù)腫瘤來源，而是依據(jù)生物標志物區(qū)分批準的抗腫瘤療法。但臨床實踐中只有約5%的癌癥患者具有MSI-H或dMMR，更多的患者應(yīng)用單一免疫治療仍然無法獲得最佳治療效果。其中因腫瘤免疫耐受引發(fā)的原發(fā)性或繼發(fā)性耐藥是PD-1抗體療效有限的最主要原因［4］。如何通過聯(lián)合治療來逆轉(zhuǎn)免疫耐受，降低PD-1抗體耐藥性，從而提高PD-1抗體在惡性腫瘤中的療效成為癌癥治療的難點和熱點［5］。吲哚胺2，3雙加氧酶（indoleamine-2，3-dioxygenase，IDO）抑制劑聯(lián)合PD-1抗體在多種惡性腫瘤中良好的協(xié)同作用，提示其可以糾正PD－1抗體耐藥。本文就惡性腫瘤患者PD-1抗體耐藥機制，IDO逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥臨床實踐以及IDO下調(diào)髓源抑制性細胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥機制等方面的研究進展進行綜述。

作者單位：天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院生物治療科，國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室，天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心（天津市300060）

1 惡性腫瘤患者微環(huán)境中MDSCs誘導(dǎo)PD-1抗體免疫治療耐藥機制

PD-1抗體治療惡性腫瘤患者耐藥的主要機制分為原發(fā)性免疫耐藥，適應(yīng)性免疫耐藥和獲得性免疫耐藥［6］，以上三種PD-1抗體免疫治療耐藥的主要形式均與腫瘤免疫編輯學(xué)說相關(guān)［7］。免疫編輯學(xué)說即免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞實行抵抗、塑形和選擇，而腫瘤細胞則經(jīng)過免疫消除、相持和逃逸三個階段逃逸免疫監(jiān)視。腫瘤細胞與宿主免疫系統(tǒng)相互作用過程中，為逃避細胞毒性T淋巴細胞的攻擊而發(fā)生免疫原性改變，導(dǎo)致細胞毒性T淋巴細胞無法識別腫瘤細胞。同時，腫瘤細胞還通過分泌具有免疫抑制功能的細胞因子，以及募集具有免疫抑制功能的免疫細胞形成免疫抑制的腫瘤微環(huán)境，直接抑制細胞毒性T淋巴細胞的細胞毒作用［8-10］。

MDSCs是機體免疫耐受的主要細胞，可以通過多種途徑抑制機體的獲得性和天然性抗腫瘤免疫，使腫瘤細胞逃避機體的免疫監(jiān)視和攻擊，促進腫瘤發(fā)展。MDSCs同時也是誘導(dǎo)PD-1抗體耐藥的主要細胞［4］，清除腫瘤微環(huán)境中的MDSCs可以有效提高PD-1抗體免疫治療的療效［6］，有研究證實清除MDSCs可以使對PD-1抗體耐藥的腫瘤細胞消失［11］。腫瘤細胞同時可以通過分泌IL-6從而招募MDSCs發(fā)揮免疫抑制作用，增多的MDSCs也可以分泌白細胞介素（Interlukin，IL）-6來促進腫瘤發(fā)展［12］。有研究報道IL-6可以下調(diào)PD-1配體，從而誘導(dǎo)PD-1抗體耐藥［13］。

MDSCs可以通過多種途徑誘導(dǎo)免疫耐受導(dǎo)致PD-1抗體耐藥，其中消耗腫瘤局部T細胞生長和分化的必需氨基酸IDO是其已經(jīng)明確的主要作用途徑之一［12，14-16］。IDO是人體色氨酸代謝的限速酶，IDO共有三個，其中IDO-1散布于胎盤、附睪、眼前房及胃腸道黏膜等免疫組織中，是與腫瘤關(guān)系最密切的IDO。IDO-1含量越高，腫瘤的惡性程度越高，也越容易擴散。IDO可以使色氨酸氧化成犬尿氨酸，而色氨酸是T細胞活化的必須氨基酸：1）當色氨酸被氧化，T細胞就失去了殺傷腫瘤的功能，導(dǎo)致腫瘤逃避機體免疫。2）色氨酸氧化的產(chǎn)物犬尿氨酸也會對T細胞活化起到抑制作用。3）在腫瘤引流淋巴結(jié)中，過度活躍的IDO還會促使樹突細胞直接抑制和抵抗引起抗原反應(yīng)的T細胞以及T細胞對抗原的識別，使得淋巴細胞無能，不能發(fā)揮抗腫瘤的作用。所以在腫瘤微環(huán)境中IDO可以直接抑制T細胞的功能，也可以增強調(diào)節(jié)性T細胞的免疫抑制作用，從而介導(dǎo)局部免疫耐受作用，促進腫瘤的免疫逃逸［17-19］。在乳腺癌免疫微環(huán)境中，腫瘤細胞通過分泌IL-6，激活腫瘤微環(huán)境中的MDSCs，上調(diào)其IDO通路，并最終促進腫瘤免疫逃逸［20-21］。

2 IDO抑制劑逆轉(zhuǎn)MDSCs介導(dǎo)的PD-1抗體耐藥機制

近期有研究指出［22］，MDSCs可以直接結(jié)合T細胞和B細胞，清除其表面的L-選擇素從而阻止T、B細胞進入淋巴結(jié)，極大削弱了殺傷腫瘤細胞的保護性免疫反應(yīng)。Chevolet等［23］在其臨床研究中發(fā)現(xiàn)，在惡性黑色素瘤患者外周血MDSCs上均有不同水平的IDO表達。且IDO表達水平與臨床分期呈正相關(guān)，即黑色素瘤患者分期越晚，其IDO蛋白表達水平越高（P=0.027）。提示有效抑制IDO表達，即可以有效調(diào)控MDSCs免疫抑制功能，糾正患者免疫治療耐藥。Pinton等［24］研究得出相似的結(jié)論，下調(diào)MDSCs可以抑制IDO的表達，從而增強T細胞的抗腫瘤活性，糾正免疫耐受。

IDO可以被腫瘤細胞產(chǎn)生，也可以被免疫細胞產(chǎn)生。Holmgaard等［25］研究證實，腫瘤細胞分泌的IDO通過調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T cells，Tregs）依賴途徑介導(dǎo)MDSCs的富集和活化。Munn等［26］及Prendergast等［27］分別開展體內(nèi)研究證實由免疫細胞分泌的IDO可以通過促進MDSCs和Tregs的數(shù)量和活性來發(fā)揮抑制免疫細胞的功能。而Weber等［28］研究指出經(jīng)過PD－1抗體免疫治療惡性黑色素瘤失敗的患者，治療12周時患者Tregs的數(shù)量與疾病進展呈正相關(guān)。IL-17A由Tregs產(chǎn)生，Akbay等［29］研究表明，IL-17A通過趨化中性粒細胞到達腫瘤部位從而促進腫瘤生長誘導(dǎo)PD－1抗體耐藥。

Schafer等［30］在肺癌小鼠模型研究中指出，荷瘤小鼠予以IDO抑制劑后，腫瘤浸潤MDSCs也顯著減少，MDSCs凋亡更快，更重要的發(fā)現(xiàn)是IDO-/-CD8+T細胞顯示了AMPK活性，使得T細胞功能顯著增強。該研究通過體內(nèi)試驗再次證實了IDO抑制劑與免疫抑制劑聯(lián)合的抗腫瘤增效作用，同時進一步揭示了其作用機制可能是通過AMPK通路下調(diào)MDSCs表達，逆轉(zhuǎn)免疫耐受，糾正免疫治療耐藥，從而提高免疫治療療效。MDSCs在不同條件下可以通過不同途徑發(fā)揮免疫耐受的作用，如乳腺癌中MDSCs通過STAT3-NF-κB-IDO 通路實現(xiàn)功能［31］。Holmgaard等［32］研究結(jié)果顯示，用CSF-1R抑制劑靶向作用于MDSCs，從而逆轉(zhuǎn)IDO過表達腫瘤的免疫治療耐藥。提示CSF-1R通路也可能是IDO抑制劑逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥的有效通路之一。

3 IDO抑制劑逆轉(zhuǎn)PD-1抗體耐藥臨床實踐

IDO抑制劑作為一種新興的免疫治療手段，其抗腫瘤作用機理主要為通過抑制色氨酸的降解，扭轉(zhuǎn)樹突狀細胞對T細胞的抑制，從而激活T細胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)最終抑制或消滅腫瘤組織?；谏鲜隼碚摚囗桰DO抑制劑聯(lián)合免疫治療的臨床試驗在惡性黑色素瘤、肺癌、結(jié)直腸癌、頭頸鱗癌等多種惡性腫瘤中開展。其中IDO抑制劑與PD-1抗體的聯(lián)合治療在多個實體腫瘤中表現(xiàn)出較好的臨床療效［33］。

目前epacadostat是唯一一個已經(jīng)開展與PD-1抗體聯(lián)合治療實體瘤Ⅲ期臨床試驗的IDO抑制劑。Epacadostat的劑型為口服給藥，2016年歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)年會（ESMO）中其與PD-1抗體pembrolizumab聯(lián)合的Ⅰ～Ⅱ期研究（Keynote 037/NCT02178722）中納入了56例晚期惡性腫瘤患者，其中包括36例惡性黑色素瘤，20例腎癌，18例非小細胞肺癌。安全性分析提示此聯(lián)合治療耐受良好，沒有觀察到4級或4級以上與治療相關(guān)的嚴重不良反應(yīng)。其中36例惡性黑素瘤患者數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析顯示，其總體疾病控制率為74%，總體客觀緩解率為53%，其中26%的患者達到完全緩解，32%患者達部分緩解。該聯(lián)合方案的成功促成了Ⅲ期研究（NCT02752074）的開展。

Epacadostat聯(lián)合PD-1抑制劑pembrolizumab在其他實體瘤中也起到了較好的療效。正在進行的Ⅰ/Ⅱ期ECHO-202/KEYNOTE 037研究表明，在轉(zhuǎn)移性或復(fù)發(fā)性頭頸鱗癌患者中，epacadostat聯(lián)合PD-1抑制劑可以達到34%的客觀緩解率（13/38），進展期尿道細胞癌中為35%（14/40），轉(zhuǎn)移性腎細胞癌為33%（10/30）。

Epacadostat聯(lián)合PD-1抑制劑nivolumab在多個臨床試驗中也有較好的療效。2017年美國腫瘤學(xué)年會（ASCO）報道的Ⅰ/Ⅱ期 ECHO-204研究（NCT 02327078）結(jié)果顯示，在未接受過治療的黑色素瘤患者中，epacadostat聯(lián)合治療的客觀緩解率為63%，完全緩解率為5%。而在頭頸部鱗癌患者中的客觀緩解率為23%，完全緩解率為3%。在29例可評價的卵巢癌患者中，客觀緩解率為14%，疾病控制率為31%，其中1例未經(jīng)過治療的BRCA陰性、PD-L1陽性患者獲得完全緩解。在26例結(jié)直腸癌患者中，伴有MSI患者的疾病控制率為25%，而dMMR患者中未出現(xiàn)緩解。

另一個有前景的IDO抑制劑是indoximod。2017年美國癌癥研究協(xié)會年會（AACR）上報道的一項indoximod聯(lián)合keytruda治療94例惡性黑色素瘤單臂研究，結(jié)果顯示，中位隨訪時間10.5個月，60例患者完成腫瘤評估，總體客觀反應(yīng)率達到52%，其中包括6例完全緩解和25例部分緩解。值得關(guān)注的是，此項研究中包括了9例預(yù)后極差的眼部惡性黑色素瘤患者，在常規(guī)臨床試驗中眼部惡性黑色素瘤一般被排除在外，如果除去這9例患者，該聯(lián)合治療的客觀反應(yīng)率可以高達59%。安全性分析顯示，所有入組患者對此聯(lián)合方案耐受良好，主要的不良反應(yīng)表現(xiàn)為乏力、頭痛、惡心，沒有4級或5級嚴重不良反應(yīng)發(fā)生。

4 結(jié)語

PD-1抗體在惡性腫瘤中的耐藥與MDSCs誘導(dǎo)的免疫耐受密切相關(guān)。IDO抑制劑體內(nèi)外試驗均證實其可以通過活化AMPK通路下調(diào)MDSCs從而逆轉(zhuǎn)PD-1抗體免疫治療耐藥性。IDO抑制劑聯(lián)合PD-1抗體為逆轉(zhuǎn)免疫治療耐藥提供了一種嶄新的高效安全的臨床治療模式。

綜上所述，IDO抑制劑與PD-1抗體的聯(lián)合應(yīng)用為糾正PD-1抗體免疫治療的耐藥性提供了新的可能，使惡性腫瘤患者的生存時間更長、生存質(zhì)量更高。但臨床應(yīng)用上仍存在很多問題，比如如何配伍、聯(lián)合劑量、適合瘤種、更深層次聯(lián)合機制等。今后應(yīng)就以上問題進一步開展基礎(chǔ)及臨床研究，以進一步提高IDO抑制劑與PD-1抗體的聯(lián)合治療療效，減輕聯(lián)合治療不良反應(yīng)。

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Research progress on the mechanism and clinical data of IDO inhibitor in reversing the resistance of malignancies to PD-1 antibody by regulating MDSCs

Ying HAN,Xiubao REN

Department of Immunology,Biotherapy Center,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital;National Clinical Research Center for Can-cer;Tianjin Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin's Clinical Research Center for Cancer,Tianjin 300060,China
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81702268)

PD-1 antibody immunotherapy has been used as a first-line treatment against various malignancies,but resistance to this treatment limits its efficacy.For instance,myeloid derived suppressor cells,myeloid derived suppressor cells induce resistance to PD-1 antibody in a tumor microenvironment.A few combination regimens of an IDO inhibitor plus PD-1 antibody are currently subjected to ongoing clinical trials in the US,and preliminary results have shown that this inhibitor can reverse the resistance of malignancies to PD-1 antibody.This study reviewed the research progress on the resistance mechanism of malignancies to PD-1 antibody and revealed that IDO inhibitor regulates MDSCs to reverse the resistance to PD-1 antibody.This study also described the clinical efficacy of this inhibitor plus PD-1 antibody.

IDO inhibitor,MDSCs,PD-1 antibody,malignancy

Xiubao REN;E-mail:rwziyi@yahoo.com

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.18.960

*本文課題受國家自然科學(xué)基金（編號：81702268）資助

任秀寶 rwziyi@yahoo.com

（2017-08-23收稿）

（2017-09-13修回）

（編輯：武斌 校對：鄭莉）

韓穎 專業(yè)方向為實體瘤免疫治療的臨床轉(zhuǎn)化研究。

E-mail：13612190539@163.com