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PD-1/PD-L1相關(guān)免疫逃逸機(jī)制在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

2021-03-24 20:57:49季一鳴孫樂(lè)剛王岳張凌楠馬向瑞
關(guān)鍵詞:程序性鱗狀免疫治療

季一鳴 孫樂(lè)剛 王岳 張凌楠 馬向瑞

【摘要】 腫瘤細(xì)胞利用免疫檢查點(diǎn)逃避免疫監(jiān)視是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要步驟之一。程序性細(xì)胞死亡受體-1(programmed cell death protein 1, PD-1)/程序性細(xì)胞死亡配體-1(programmed cell death ligand 1, PD-L1)是參與腫瘤免疫逃逸過(guò)程重要的調(diào)節(jié)因子,與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)。以PD-1/PD-L1為主要靶點(diǎn)的免疫療法近年來(lái)在臨床上取得了顯著療效。本文就PD-1/PD-L1參與腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的機(jī)制及其在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)免疫治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】 頭頸部鱗狀細(xì)胞癌 程序性細(xì)胞死亡受體-1 程序性細(xì)胞死亡配體-1 免疫逃逸 預(yù)后

[Abstract] Escape of immune surveillance using immune checkpoints by tumor cells is one of the important steps in tumorigenesis and development. Programmed cell death protein-1 (PD-1) and programmed cell death ligand-1 (PD-L1) are important regulators involved in tumor immune escape, and closely related to the occurrence, development and prognosis of tumors. Immunotherapy with PD-1 and PD-L1 as the main target has yielded significant therapeutic effects in recent years. This article reviews the PD-1 and PD-L1 mechanism involved in tumor cell immune escape and its current applications and prospects in immunotherapy of head and neck squamous cell carcinoma.

[Key words] Head and neck squamous cell carcinoma Programmed cell death protein 1 Programmed cell death ligand 1 Immune escape Prognosis

First-author’s address: Binzhou Medical University Hospital, Binzhou 256603, China

doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2021.17.044

頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)在頭頸部惡性腫瘤中的占比達(dá)90%以上,其發(fā)病率位居所有癌癥種類(lèi)的第六位,全球每年約有60萬(wàn)新增病例,目前治療方法以個(gè)體化的綜合序列為主[1-3]。近年來(lái),HNSCC治療中,以PD-1/PD-L1為主的免疫治療成為研究熱點(diǎn),其可通過(guò)協(xié)助免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗腫瘤功效,影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展,以期達(dá)到治愈的目的,具有安全性較高、不良反應(yīng)少等優(yōu)勢(shì)。

1 PD-1/PD-L1概述

PD-1及其配體PD-L1屬于B7-CD28家族成員。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),PD-1作為一種Ⅰ型跨膜單體糖蛋白,其分子量的大小為50~55 kD[4]。屬于Ig超家族(IgSF),共含288個(gè)氨基酸殘基,由三個(gè)區(qū)域構(gòu)成,分別為類(lèi)似免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)V樣的胞外區(qū)結(jié)構(gòu)域、疏水性跨膜區(qū)以及胞內(nèi)區(qū)。其胞內(nèi)區(qū)有2個(gè)酪氨酸殘基,近N端為免疫受體酪氨酸抑制基序、近C端為免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif,ITSM)。PD-1以單體的形式存在于細(xì)胞表層,可由CD4-、CD8-的胸腺細(xì)胞,外周活化的CD4+、CD8+ T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞和一些樹(shù)突狀細(xì)胞等表達(dá),在T細(xì)胞抑制和衰竭中起重要作用[4]。

PD-L1是一種跨膜蛋白,共含290個(gè)氨基酸殘基,由三個(gè)區(qū)域構(gòu)成,分別為胞外區(qū)結(jié)構(gòu)域、疏水性跨膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū),其中胞外區(qū)各有一個(gè)IgC和IgV樣結(jié)構(gòu)域[4]。PD-L1廣泛存在于成熟的CD4+、CD8+ T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等細(xì)胞表面,在腫瘤微環(huán)境(包括癌細(xì)胞和腫瘤侵襲性巨噬細(xì)胞)中也有該受體的表達(dá)[5]。

2 PD-1/PD-L1參與腫瘤免疫逃逸的分子機(jī)制

PD-1與其配體的結(jié)合主要通過(guò)T細(xì)胞受體(T cell receptor,TCR)傳導(dǎo)信號(hào),使PD-1胞內(nèi)區(qū)ITSM中的酪氨酸磷酸化,而后募集Src同源區(qū)結(jié)構(gòu)域中的蛋白酪氨酸磷酸酶1(SHP-1)與蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP-2)。SHP-2可使TCR相關(guān)的CD3ζ及ζ鏈相關(guān)的蛋白激酶(ZAP70)去磷酸化,進(jìn)而抑制T細(xì)胞活化信號(hào)的傳導(dǎo),包括磷酸肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)及其下游蛋白激酶Akt的活性,擾亂葡萄糖代謝以及抑制白細(xì)胞介素-2的分泌[6]。該過(guò)程介導(dǎo)的負(fù)性信號(hào)能夠有效阻礙T淋巴細(xì)胞的增殖、活化及細(xì)胞因子的分泌,負(fù)向調(diào)控免疫應(yīng)答,使已激活的T細(xì)胞呈“耗竭(hyper exhaustion)”狀態(tài),降低效應(yīng)T細(xì)胞的活性并終止免疫反應(yīng),在正常情況下可防止發(fā)生過(guò)度的炎癥反應(yīng)或自身免疫反應(yīng)[7]。在HNSCC細(xì)胞表面PD-L1顯著表達(dá),同時(shí)在其結(jié)合淋巴細(xì)胞表面的PD-1分子之后,會(huì)削弱機(jī)體抗腫瘤免疫功能,形成利于腫瘤存活的免疫微環(huán)境,促進(jìn)腫瘤免疫逃逸,以此參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[8]。最近研究表明PD-1/PD-L1均可通過(guò)多種分子信號(hào)通路參與腫瘤免疫逃逸[9-12]。

2.1 缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)信號(hào)通路 在低氧酸性腫瘤微環(huán)境下,HIF-1α的分泌增強(qiáng),利于VEGF的表達(dá)。VEGF基因調(diào)控區(qū)內(nèi)包含多個(gè)HIF-1結(jié)合位點(diǎn),且VEGF轉(zhuǎn)錄需要HIF-1的參與。HIF-1α在體外條件下具有激活血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子啟動(dòng)子的功能。Barsoum等[9]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境下HIF-1α可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中PD-L1的表達(dá),VEGF亦可上調(diào)PD-L1表達(dá)。而PD-L1可與激活的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的(CTLs)上的PD-1相互作用,誘導(dǎo)CTLs凋亡,抑制免疫反應(yīng)從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。見(jiàn)圖1。

2.2 腫瘤源性轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)信號(hào)通路 腫瘤誘導(dǎo)樹(shù)突狀細(xì)胞及常規(guī)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell,Tregs)分泌TGF-β,通過(guò)Foxp1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄、抑制等多種機(jī)制損害效應(yīng)性T細(xì)胞的活性[10]。Stephen等[11]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在成熟T細(xì)胞活化過(guò)程中,TGF-β可抑制SATB1的產(chǎn)生,從而促進(jìn)PD-1的表達(dá)。TGF-β通過(guò)SATB1啟動(dòng)子與Smad蛋白結(jié)合,抑制SATB1的表達(dá)。在腫瘤浸潤(rùn)性T細(xì)胞中,這種途徑的失調(diào)導(dǎo)致抗腫瘤免疫功能降低。而SATB1可向PD-1增強(qiáng)子招募NuRD復(fù)合物,在調(diào)節(jié)PD-1表達(dá)的基因組區(qū)域CR-C、CR-B處推動(dòng)組蛋白去乙?;种芇D-1轉(zhuǎn)錄進(jìn)而影響PD-1的表達(dá)。TGF-β通過(guò)抑制TCR激活介導(dǎo)的SATB1表達(dá),在SATB1介導(dǎo)的組蛋白去乙?;^(guò)程中釋放PD-1轉(zhuǎn)錄機(jī)制,解除SATB1介導(dǎo)的PD-1抑制,促進(jìn)PD-1表達(dá)。TGF-β對(duì)SATB1缺陷T細(xì)胞中PD-1的表達(dá)沒(méi)有影響,表明TGF-β介導(dǎo)的PD-1升高完全依賴(lài)于SATB1。

2.3 糖原合成酶激酶-3(GSK-3)信號(hào)通路 GSK-3是調(diào)節(jié)CD8+ T細(xì)胞和PD-1表達(dá)的關(guān)鍵上游激酶。TCR信號(hào)活化使GSK-3失活,增加CD8+ CTLs中TbX21的轉(zhuǎn)錄,促進(jìn)T-bet的活化,而T-bet可抑制Pdcd1的轉(zhuǎn)錄進(jìn)而抑制PD-1的表達(dá),還可增強(qiáng)CTLs的功能。Taylor等[12]通過(guò)微陣列分析等,證明GSK-3失活還可增加T-bet與Pdcd1啟動(dòng)子的結(jié)合,并用siRNAs干擾實(shí)驗(yàn)證實(shí)了T-bet負(fù)調(diào)控Pdcd1轉(zhuǎn)錄,通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)GSK-3是PD-1表達(dá)的調(diào)節(jié)因子,并證明了GSK-3抑制劑在免疫治療中調(diào)節(jié)PD-1的適用性。在體內(nèi)使用GSK-3抑制劑可抑制PD-1的表達(dá),增強(qiáng)T細(xì)胞清除病毒感染的能力,進(jìn)而提高身體免疫力。

3 PD-1/PD-L1免疫治療與HNSCC

近年來(lái)PD-1/PD-L1抑制劑逐步應(yīng)用于多種惡性腫瘤的治療,在HNSCC患者中也取得了顯著療效。國(guó)外多項(xiàng)單藥或聯(lián)合用藥臨床試驗(yàn)證實(shí),PD-1/PD-L1抑制劑可有效延長(zhǎng)HNSCC患者的生存時(shí)間,且較傳統(tǒng)治療方案不良反應(yīng)發(fā)生率更低[13-15]。目前應(yīng)用PD-1/PD-L1抑制劑是HNSCC治療的有效手段,但該免疫療法仍存在導(dǎo)致免疫相關(guān)不良事件及耐藥等問(wèn)題[5,16-19]。

3.1 PD-1/PD-L1與HNSCC預(yù)后的相關(guān)性 PD-1、PD-L1在HNSCC中呈高表達(dá),且其表達(dá)與患者的總生存期(overall survival,OS)呈強(qiáng)相關(guān)[20-21]。腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocytes,TILs)中PD-1高表達(dá)可顯著提升HNSCC患者的OS[21]。但患者自身免疫反應(yīng)較強(qiáng)時(shí)可誘導(dǎo)PD-1/PD-L1分泌,反而限制TILs在無(wú)治療干預(yù)時(shí)的抗腫瘤能力[22]。PD-L1的表達(dá)與患者性別、腫瘤的分化程度、是否合并人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)感染、腫瘤復(fù)發(fā)、淋巴結(jié)受累、臨床分期、OS、Treg浸潤(rùn)程度密切相關(guān),但與腫瘤組織大小、頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無(wú)明顯關(guān)聯(lián)性[4,23]。PD-L1在腫瘤細(xì)胞中的定位也與預(yù)后相關(guān),其在HNSCC中主要表達(dá)于淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)處[22]。在HNSCC中,PD-L1的過(guò)度表達(dá)通常提示患者免疫應(yīng)答削弱,預(yù)后不良[24]。Yearley等[25]研究發(fā)現(xiàn),腫瘤相關(guān)PD-L1的表達(dá)可以預(yù)測(cè)PD-1導(dǎo)向免疫治療的臨床效果。但部分PD-L1陰性患者對(duì)PD-1阻斷治療也有反應(yīng),提示PD-1的其他配體可能與免疫治療的效果相關(guān)。

3.2 抗PD-1和抗PD-L1免疫治療在HNSCC中的應(yīng)用 腫瘤免疫治療主要用于挽救呈耗竭狀態(tài)的T細(xì)胞、調(diào)控免疫抑制細(xì)胞,喚醒受損的免疫系統(tǒng)。近年來(lái),腫瘤免疫治療在HNSCC等惡性腫瘤的治療中獲得顯著性進(jìn)展[26]。阻斷PD-1可復(fù)蘇耗竭的T細(xì)胞,并使其恢復(fù)細(xì)胞毒性作用[27]。而對(duì)于PD-L1來(lái)說(shuō),其表達(dá)水平的高低與其抑制劑的療效及HNSCC間質(zhì)表型有關(guān)[28]。阻斷PD-L1可增強(qiáng)TILs對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用,將阻斷PD-L1的活化T細(xì)胞移植入患者體內(nèi),與僅移植活化T細(xì)胞的患者相比,其生存率顯著提高,提示使用PD-L1阻斷劑可延緩HNSCC的發(fā)展[23]。

Nivolumab是PD-1抑制性抗體之一,其應(yīng)用可提高晚期非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者5年OS,且12例5年生存者(75%)沒(méi)有接受后續(xù)治療,在最后一次隨訪(fǎng)中也沒(méi)有出現(xiàn)疾病進(jìn)展的跡象(CA209-003)[29]。經(jīng)鉑類(lèi)化療后病情進(jìn)展的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性(R/M)HNSCC患者,改行Nivolumab治療者比接受傳統(tǒng)治療者有更長(zhǎng)的OS及更高的生活質(zhì)量[13]。

作為高度特異性的PD-1阻斷性單克隆抗體,Pembrolizumab可以抑制PD-1和PD-L1的結(jié)合,解除由PD-1引發(fā)的免疫應(yīng)答抑制機(jī)制。FDA已批準(zhǔn)應(yīng)用該兩種藥物治療鉑類(lèi)抵抗的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性HNSCC,美國(guó)國(guó)家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(national comprehensive cancer network,NCCN)已在治療HNSCC的指南中納入這兩種藥物[14]。

作為高特異性、親和性的PD-L1抑制性抗體,Durvalumab可以抑制PD-L1和PD-1的結(jié)合。其Ⅲ期臨床試驗(yàn)最新結(jié)論表明,應(yīng)用Durvalumab單藥治療的R/M HNSCC患者較對(duì)照組有更高的OS,其中HPV陽(yáng)性者的OS較陰性者高[15,30]。

應(yīng)用PD-1/PD-L1抑制劑的免疫療法會(huì)導(dǎo)致一系列免疫相關(guān)不良事件(immune-related adverse events, irAEs),常見(jiàn)的包括皮膚癥狀如瘙癢、皮疹、反應(yīng)性毛細(xì)血管瘤(reactive capillary hemangiomas,RCH)[16];胃腸道和肝臟癥狀如惡心、腹瀉、結(jié)腸炎、肝炎;呼吸道癥狀如肺炎[17];內(nèi)分泌癥狀如甲亢、甲減、垂體炎、腎上腺功能不足等[5];心腦血管癥狀如心肌炎、腦炎等[18]。是否合并irAEs患者的OS比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≤0.001),在報(bào)告3次及以上irAEs事件的患者中,OS顯著提高(P≤0.001)。HNSCC中PD-1/PD-L1的表達(dá)是否與irAEs的發(fā)生的相關(guān)性仍待進(jìn)一步研究[5]。因免疫檢查點(diǎn)抑制劑針對(duì)的是免疫系統(tǒng)而不是腫瘤組織本身,故應(yīng)考慮患者自身免疫反應(yīng)能力,兼顧治療的安全性和有效性,監(jiān)測(cè)患者自身免疫性疾病惡化導(dǎo)致的潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外,應(yīng)鼓勵(lì)患者在出現(xiàn)irAEs癥狀早期及時(shí)就診。2級(jí)及以上irAEs患者可應(yīng)用皮質(zhì)類(lèi)固醇治療,具體適應(yīng)證和應(yīng)用劑量取決于irAEs的類(lèi)型[5]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述,PD-1/PD-L1參與組成多種腫瘤免疫逃逸的分子信號(hào)通路,在HNSCC腫瘤細(xì)胞免疫逃逸過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。對(duì)PD-1/PD-L1參與腫瘤免疫逃逸機(jī)制的深入研究有助于發(fā)現(xiàn)HNSCC免疫治療新的靶點(diǎn)并開(kāi)發(fā)針對(duì)性藥物,制定新的治療方案。目前采用定向抗體阻斷PD-1/PD-L1信號(hào)通路的治療方法已經(jīng)取得較為持久的抗癌應(yīng)答效果,并逐步應(yīng)用于HNSCC的治療且可有效改善患者預(yù)后[14,31]。然而現(xiàn)有PD-1/PD-L1抑制劑仍可能導(dǎo)致不同程度的免疫不良事件,且表現(xiàn)出部分耐藥、免疫原性高、成本高、穩(wěn)定性差、產(chǎn)量低等缺點(diǎn)[32]。待未來(lái)解決這些問(wèn)題后,可為患者提供更加安全、高效的免疫抑制劑,達(dá)到治療HNSCC的目的,使患者收獲更好的預(yù)后。

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(收稿日期:2021-01-26) (本文編輯:張明瀾)

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