綜述 審校
手術(shù)、放療和化療一直是癌癥治療最主要的手段,隨著腫瘤的免疫治療不斷取得進展,目前免疫療法已成為多種惡性腫瘤的有效治療方法。其主要方式包括:腫瘤疫苗、過繼輸注體外激活的免疫細胞、溶瘤病毒以及針對免疫檢查點的抗體[1]。其中,免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICPIs)的臨床應(yīng)用取得了較大成功。與通過直接的細胞毒性來發(fā)揮抗腫瘤作用的傳統(tǒng)治療相比,ICPIs在多種癌癥中表現(xiàn)出更高的緩解率和總體生存率。然而,在取得較好臨床療效的同時,ICPIs誘發(fā)的相關(guān)不良事件限制了其臨床應(yīng)用。本文就ICPIs的作用機制、臨床研究現(xiàn)狀、免疫相關(guān)不良事件的最新進展進行綜述,并分析當前面臨的問題及可能的解決方案。
T細胞的活化,首先需要通過T細胞抗原受體(T cell receptor,TCR)與抗原提呈細胞(antigen presenting cell,APC)表面的主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)-抗原肽復合物相互作用,從而接受抗原信號的刺激并識別抗原,然后接受共刺激信號的作用。共刺激信號由CD28-CD80/CD86、CD154-CD40、OX40-OX40L、ICOS-ICOSL 等共刺激分子與其配體間的相互作用提供。此外,腫瘤微環(huán)境中存在的細胞因子和趨化因子等參與T細胞功能的調(diào)節(jié)。共刺激分子(也稱為共受體),多屬于免疫球蛋白超家族[包括CD28和ICOS、細胞毒性T淋巴細胞抗原-4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4,CTLA-4)、程序性死亡受體-1(programmed death-1,PD-1)、淋巴細胞活化基因3(lymphocyte-activation gene 3,LAG3)、T細胞免疫球蛋白黏蛋白分子3(T cell immunoglobulin and mucin-containing protein-3,TIM-3)、B、T淋巴細胞衰減因子(B and T lymphocyte attenuator,BTLA)和TIGIT]和腫瘤壞死因子受體超家族(包括GITR、OX40、CD40和4-1BB等)[2]。由于其在T細胞活化過程中發(fā)揮關(guān)鍵性調(diào)節(jié)作用,因而被稱為免疫檢查點。在這些通路中,有一些向T細胞內(nèi)傳遞活化信號,而另一些傳遞抑制信號。理論上講,阻斷抑制性信號通路會促進T細胞活化,從而促進抗腫瘤免疫反應(yīng),由此產(chǎn)生免疫檢查點阻斷這一治療方式。
CTLA-4是在CD4+、CD8+T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells,Treg)表面表達的同源二聚體糖蛋白,是T細胞活化調(diào)控的關(guān)鍵分子。CTLA-4競爭性抑制CD28,從而抑制白細胞介素-2(interleukin-2,IL-2)、干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、IL-4的合成,減少IL-2受體的表達和阻滯細胞周期進程,最終抑制T細胞活化和增殖,促進活化的T細胞凋亡。CTLA-4對免疫應(yīng)答的負性調(diào)節(jié)作用還包括細胞外機制,如通過分泌免疫抑制性細胞因子誘導Treg[3]和促進APC中吲哚胺2,3-雙加氧酶的表達及活性。CTLA-4可能是Treg維持自身免疫耐受和免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵,缺乏CTLA-4的小鼠會自發(fā)發(fā)生全身性淋巴組織增生。小鼠結(jié)腸腺癌模型中,通過抗CTLA-4抗體阻斷效應(yīng)性T細胞和Treg上的CTLA-4信號通路,導致腫瘤部位Treg的快速減少與CD8+T細胞增多[4]。
PD-1主要表達于活化的CD4+和CD8+T細胞。其細胞外結(jié)構(gòu)域由單個IgV樣結(jié)構(gòu)域組成,其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域包含免疫受體酪氨酸抑制序列結(jié)構(gòu)(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)和免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換序列結(jié)構(gòu)(immunoreceptor tyrosine-based switch motif,ITSM)。在與其生理性配體PD-L1(B7-H1)/PD-L2(B7-DC)結(jié)合后,PD-1通過募集磷酸酶SHP-2,使TCR介導的信號傳導的主要整合子Zap70去磷酸化并失活[5],從而抑制T細胞增殖及其效應(yīng)功能(如分泌IFN-γ和細胞毒活性)。某些腫瘤抗原可持續(xù)上調(diào)T細胞PD-1的表達,從而引起T細胞凋亡和功能抑制,這一機制被稱為同源抗原特異性T細胞耗竭。由此,PD-L1+細胞(APC和腫瘤細胞)引起PD-1+T細胞的凋亡、無應(yīng)答、耗竭以及促進IL-10等抑制性細胞因子的表達,最終介導腫瘤免疫逃逸。此外,PD-L1還能夠與活化的T細胞及APC表達的CD80分子相互作用傳遞抑制信號;PD-L1可能作為受體回傳信號,影響T細胞和腫瘤細胞的存活,但此機制有待進一步研究。因此,PD-L1可以同時充當配體和受體來執(zhí)行免疫調(diào)節(jié)功能[6]。
TIGIT是一種新型共抑制性受體,在自然殺傷細胞(natural killer cell,NK細胞)、活化的T細胞、記憶性T細胞和Treg上表達,并通過影響T細胞和APC來抑制免疫應(yīng)答。TIGIT與PVR(poliovirus receptor)及PVRL2相互作用,可迅速觸發(fā)PVR、絲裂原活化蛋白激酶Erk和p38的磷酸化,進一步促進樹突狀細胞(dendritic cell,DC)合成IL-10,并抑制炎癥性細胞因子(如IL-12)的生成。分離培養(yǎng)的CD4+T細胞功能不受TIGIT的影響,當DC存在時,添加重組TIGIT或抗TIGIT抗體,則引發(fā)CD4+T細胞活性的抑制或增強[7]。由此可見,上述效應(yīng)依賴TIGIT誘導PVR陽性DC產(chǎn)生IL-10的能力。
其次,TIGIT通過 ITT(immunoglobulin tyrosine tail)和ITIM在NK細胞中發(fā)揮作用,導致NK細胞效應(yīng)功能降低。其可以抑制原代NK細胞和永生化YTS NK細胞殺傷表達PVR的靶細胞。研究證實TIGIT還能抑制NK細胞分泌IFN-γ[8]。此外,TIGIT可能通過破壞TCR復合物抑制T細胞活化和效應(yīng)功能。最后,TIGIT、CD226、CD96競爭性結(jié)合PVR,其中CD226具有最低的親和力,因此TIGIT和CD96具備一定競爭優(yōu)勢[9],TIGIT的第3種作用即是競爭并干擾CD226結(jié)合及其信號傳導。綜上所述,TIGIT有望成為新的腫瘤免疫治療靶點。其他檢查點分子還包括TIM-3、LAG3、BTLA等。
ipilimumab是一種人源化抗CTLA-4的IgG1單克隆抗體。臨床試驗中,ipilimumab單藥治療惡性黑色素瘤患者的緩解率為11.7%。隨后的Ⅱ期研究顯示,疾病治療緩解率與ipilimumab的藥物濃度呈正相關(guān),但是隨著藥物濃度的升高其毒性也隨之增加[10]。由于在兩項Ⅲ期臨床試驗中為患者帶來顯著的生存獲益,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準ipilimumab用于治療晚期黑色素瘤。此后,一項Ⅲ期研究評估了高危Ⅲ期黑色素瘤患者腫瘤完全切除術(shù)后ipilimumab輔助治療的效果,與安慰劑相比,其顯著改善患者的無復發(fā)生存率(46.5%vs.34.8%)[11]。據(jù)此,F(xiàn)DA批準ipilimumab用于這一適應(yīng)證,隨后的研究顯示作為輔助治療,ipilimumab在10 mg/kg的劑量下,無復發(fā)生存期、總生存期(overall survival,OS)和無遠處轉(zhuǎn)移生存期均得到顯著改善[12]。tremelimumab是另一種人源化抗CTLA-4的IgG2單抗。其在轉(zhuǎn)移性惡性黑色素瘤患者的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中顯示出抗腫瘤活性,然而在Ⅲ期試驗中未能達到主要終點(OS)并導致7例患者死亡[13]。另外,tremelimumab與重組干擾素α2b聯(lián)合治療Ⅳ期惡性黑色素瘤的結(jié)果也較差。因此tremelimumab已被排除于晚期黑色素瘤的治療。
多項臨床試驗評估了ipilimumab在其他癌癥中的療效,然而結(jié)果均不盡人意。在前列腺癌中,ipilimumab的早期研究結(jié)果表現(xiàn)出一定的臨床獲益,少數(shù)患者的前列腺特異抗原下降。然而,ipilimumab與安慰劑分別治療放療后的轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的Ⅲ期研究卻未能達到主要終點(OS)[14]。CTLA-4阻斷劑單藥治療非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者僅顯示出較小的治療活性。ipilimumab聯(lián)合紫杉醇和卡鉑治療NSCLC的Ⅱ期研究顯示,相比于單純化療,階段性ipilimumab聯(lián)合化療組改善了無進展生存期(progression free survival,PFS)。在此基礎(chǔ)上開展了Ⅲ期試驗,該研究評估了ipilimumab或安慰劑聯(lián)合紫杉醇和卡鉑治療晚期肺鱗癌的療效,結(jié)果表明ipilimumab聯(lián)合一線化療并不能延長OS[15]。最近公布的Ⅱb期臨床試驗結(jié)果表明,與安慰劑相比,tremelimumab作為復發(fā)惡性間皮瘤的二/三線治療,并未顯著延長患者的OS[16],目前正在研究聯(lián)合免疫治療是否可以提供更好的療效。此外,還有Ⅱ期和Ⅲ期試驗正在評估tremelimumab在胃癌、NSCLC、膀胱癌和前列腺癌中的表現(xiàn)。
nivolumab是一種全人源抗PD-1的IgG4抗體。2014年,F(xiàn)DA批準nivolumab用于治療晚期黑色素瘤。兩項Ⅲ期臨床試驗表明nivolumab在晚期黑色素瘤治療中有臨床獲益。一項研究比較了nivolumab與達卡巴嗪在BRAF野生型黑色素瘤中的作用,結(jié)果表明nivolumab的療效優(yōu)于化療,因其表現(xiàn)出更好的1年生存率(72.9%vs.42.1%)和緩解率(40.0%vs.13.9%)[17]。另一項研究比較了nivolumab與化療(達卡巴嗪或紫杉醇加卡鉑)對ipilimumab難治性惡性黑色素瘤患者的治療情況,結(jié)果顯示nivolumab組有更高的客觀有效率(objective response rate,ORR)(31.7%vs.10.6%)[18]。近期發(fā)布的臨床試驗結(jié)果證實,相比于ipilimumab單藥治療,nivolumab聯(lián)合ipilimumab能夠顯著改善惡性黑色素瘤患者的ORR(61%vs.11%)、PFS(未達到vs.4.4個月)和OS(63.8%vs.53.6%)[19]。
pembrolizumab是人源化抗PD-1的IgG1抗體。早期研究證明,對于ipilimumab難治性惡性黑色素瘤,pembrolizumab可能是有效治療手段。2014年,F(xiàn)DA批準pembrolizumab治療晚期黑色素瘤。一項Ⅱ期研究比較不同劑量pembrolizumab(2 mg/kg和10 mg/kg)與化療治療ipilimumab難治性惡性黑色素瘤的效果,證實pembrolizumab療效更好,3組患者PFS達到6個月的比例分別為34%、38%和16%[20]。此外,不同給藥時間的pembrolizumab(每2周或3周)與ipilimumab分別治療惡性黑色素瘤的Ⅲ期研究表明,pembrolizumab組的1年生存率更高(74.1%,68.4%vs.58.2%),該組患者也受益于較低的不良反應(yīng)發(fā)生率[21]。2015年,歐洲藥品管理局批準pembrolizumab治療ipilimumab難治性惡性黑色素瘤。近期,作為高危Ⅲ期黑素瘤患者腫瘤完全切除術(shù)后的輔助治療,pembrolizumab顯著提高患者的無復發(fā)生存率[22]。
在nivolumab治療NSCLC的前期研究基礎(chǔ)上,進行了兩項Ⅲ期臨床試驗。第一項研究比較了nivolumab和多西他賽在晚期肺鱗癌中的療效,結(jié)果顯示nivolumab組明顯優(yōu)于化療(OS:9.2個月vs.6.0個月;RR:20%vs.9%),而療效與PD-L1表達水平無關(guān)[23]。2015年,F(xiàn)DA批準nivolumab用于治療鱗狀NSCLC。第二項研究比較了nivolumab和多西他賽在晚期非鱗狀NSCLC中的療效,nivolumab組表現(xiàn)出生存獲益(12.2個月vs.9.4個月),緩解率為19%,并且PD-L1+患者比PD-L1-者RR更高(37%vs.11%)[24]。此外,一項pembrolizumab治療495例NSCLC的Ⅰ期研究中,患者ORR為19.4%,其中PDL1+患者的ORR更高(45.2%)[25]。因此,pembrolizumab獲準用于PD-L1+NSCLC,同時PD-L1免疫組織化學檢測被批準作為伴隨診斷試驗。另外兩種抗PD-L1抗體,atezolizumab[26](對比多西他賽)和durvalumab[27](對比安慰劑)均在Ⅲ期臨床試驗中為NSCLC患者提供臨床獲益。其他用于NSCLC的PD-1/PD-L1抑制劑正在開發(fā)中,包括抗PD-L1抗體avelumab和抗PD-1抗體PDR001。
一項Ⅲ期研究比較了nivolumab與依維莫司治療晚期腎癌的療效,nivolumab組表現(xiàn)出更長的OS(25.0個月vs.19.6個月)、更高的ORR(25%vs.5%)及更低的3/4級不良事件發(fā)生率(19%vs.37%)[28]。2015年底,F(xiàn)DA批準nivolumab用于一線血管內(nèi)皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑治療后進展的轉(zhuǎn)移性腎透明細胞癌患者。
在膀胱癌中,具有抗癌活性的PD-L1抑制劑atezolizumab已獲準用于治療局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者,同樣獲準的還有durvalumab[29]。近期nivolumab治療DNA錯配修復缺陷型/微衛(wèi)星不穩(wěn)定型轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的Ⅱ期研究顯示,nivolumab為患者提供持久的應(yīng)答和疾病控制,69%的患者疾病控制≥12個周,反應(yīng)的中位持續(xù)時間>12個月[30]。在卵巢癌、小細胞肺癌、默克爾細胞癌和肝癌中的前期研究顯示,PD-1/PD-L1阻斷具有早期活性。
ICPIs應(yīng)用過程中表現(xiàn)出一類與免疫激活相關(guān)的新毒性,被稱為免疫相關(guān)不良事件(immune-related adverse events,irAEs),這是T細胞抑制喪失導致自身免疫耐受受損的結(jié)果。irAEs可能會波及每個器官和系統(tǒng),皮膚、胃腸道、內(nèi)分泌和肝毒性占主導地位。
常見的ipilimumab相關(guān)皮膚毒性包括皮疹(15%~33%)和瘙癢(25%~35%)[21,31],更常見于惡性黑色素瘤患者。腹瀉在ipilimumab治療患者中的發(fā)生率為23%~33%。當ipilimumab以10 mg/kg劑量應(yīng)用時可能引起患者因結(jié)腸炎導致腸穿孔死亡[11],因此對于中重度腹瀉病例必須進行緊急評估和管理。最常見的內(nèi)分泌不良反應(yīng)是垂體炎和甲狀腺功能減退癥。ipilimumab誘發(fā)的垂體炎平均發(fā)病率為13%,常見于男性和高齡患者[32]。ipilimumab相關(guān)肝炎常表現(xiàn)為肝酶的無癥狀升高,重者可誘發(fā)暴發(fā)性肝炎。一些少見的不良反應(yīng)包括葡萄膜炎、結(jié)膜炎、炎癥性腸病、肌病、淋巴結(jié)病、胰腺炎和腎炎。據(jù)報道,大部分ipilimumab相關(guān)irAEs在最初給藥后12周內(nèi)發(fā)生,并在發(fā)病12周內(nèi)消退[33]。
ipilimumab相關(guān)毒性較為普遍,有超過30%的患者需要全身性皮質(zhì)類固醇或其他免疫抑制劑治療。早診早治有利于降低嚴重irAEs的發(fā)生率。盡管皮膚毒性常表現(xiàn)輕微,但仍有中毒性表皮壞死松解癥和史-約綜合征的罕見報道,治療時需應(yīng)用皮質(zhì)類固醇并停用ICPIs。腹瀉和結(jié)腸炎的治療取決于患者癥狀的嚴重程度,如為中度或符合2級標準,則應(yīng)中斷ICPIs;對于伴有腹痛或腹瀉頻率>6次/d的患者,須開始應(yīng)用激素;手術(shù)證實的結(jié)腸炎經(jīng)積極治療48~72 h后仍無法改善者,須應(yīng)用英夫利昔單抗[34]。垂體炎可表現(xiàn)為頭痛、復視、眩暈等非特異性癥狀,可通過實驗室檢查和腦部MRI確認,確診患者需長期激素替代治療,如激素無效,則應(yīng)口服霉酚酸酯。
PD-1/PD-L1抑制劑的irAEs與抗CTLA-4抗體類似。據(jù)報道,單用抗CTLA-4抗體治療的患者中3/4級不良事件的發(fā)生率為10%~18%,而單用PD-1/PD-L1抑制劑者僅為7%~12%[35]。PD-1/PD-L1抑制劑的器官特異性不良事件主要包括皮膚毒性、腹瀉/結(jié)腸炎、肝毒性、內(nèi)分泌毒性和肺炎。免疫相關(guān)性肺炎雖然罕見但最嚴重,其在肺癌中比其他癌癥更常見。對于無癥狀的1級肺炎,應(yīng)延遲使用ICPIs,并且1次/2~3 d監(jiān)測患者是否出現(xiàn)癥狀;對于有癥狀者,激素是主要治療手段,需輔以經(jīng)驗性抗生素治療直至去除感染;對于2級肺炎,應(yīng)停用ICPIs,直至降到1級;對于3~4級肺炎,應(yīng)永久停藥。
ICPIs可能引發(fā)高度irAEs,尤其是聯(lián)合治療。近期研究結(jié)果顯示ICPIs治療后出現(xiàn)101例嚴重心肌炎病例,同時觀察到癥狀早期發(fā)作,多數(shù)患者合并肌炎和重癥肌無力等,病死率高達46%。而且抗PD-1聯(lián)合抗CTLA-4與抗PD-1單藥治療相比,免疫相關(guān)性心肌炎的發(fā)病率與死亡率更高[36]。有報道2例惡性黑色素瘤患者經(jīng)ipilimumab和nivolumab聯(lián)合治療后發(fā)生致死性心肌炎,接受聯(lián)合治療和nivolumab單藥治療者出現(xiàn)嚴重心肌炎的概率分別為0.27%和0.06%[37]。
調(diào)節(jié)免疫抑制通路是癌癥治療的一項重大突破。但CTLA-4抑制劑除了獲準用于治療惡性黑色素瘤之外,在其他癌癥類型中的療效均不盡人意,同時突出的毒性以及激素治療irAEs的相關(guān)不良反應(yīng)限制了其臨床發(fā)展的進程。PD-1/PD-L1抑制劑在多種癌癥類型中表現(xiàn)出良好的臨床療效,毒性在可接受范圍。然而,由于腫瘤免疫原性較低及免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的影響,患者會對ICPIs產(chǎn)生耐藥。對此,聯(lián)合療法可以降低腫瘤負荷并增加腫瘤抗原暴露,提高免疫原性的同時改變腫瘤微環(huán)境,是當前改善耐藥的合理手段。雖然聯(lián)合療法為患者帶來生存獲益,但是顯著增加的毒性仍然限制其臨床應(yīng)用。為此,可以通過調(diào)節(jié)給藥劑量、時間和順序等降低毒性。工程化藥物遞送系統(tǒng)能夠改善藥物在靶細胞和組織中的積聚,增強療效的同時減少非靶組織的藥物暴露,也有利于降低毒性。此外,尋找有效的預測性生物標志物,從而選擇恰當?shù)幕颊呷后w進行治療,是當前的重點與難點。目前正在探討的用于ICPIs療效預測的主要指標包括PD-L1表達水平、腫瘤浸潤淋巴細胞與腫瘤突變負荷等。其均與應(yīng)用ICPIs的有效性之間存在一定程度的關(guān)系,但均具有明顯的局限性,因此需進一步研究以確定評估各項指標的最佳標準。綜上所述,明確耐藥機制,尋找提高療效的聯(lián)合療法同時降低毒性,以及優(yōu)化預測性生物標志物仍然是該領(lǐng)域的研究重點。