何帆 王華萍 趙家義 殷鋼 韓一平

1海軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科,上海200433；2鄭州聯(lián)勤保障中心450000

肺癌是全球范圍內發(fā)病率最高的實體腫瘤[1]。最新的統(tǒng)計數(shù)據表明,肺癌的發(fā)病率占癌癥總發(fā)病率的11.6%,死亡率占癌癥總死亡率的18.4%,嚴重威脅著人們的健康[2]。作為肺癌的傳統(tǒng)標準治療方案,含鉑雙藥聯(lián)合化療方案也進入了瓶頸期[3]。以表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑 (epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)為代表的分子靶向治療雖然延長了驅動基因陽性的非小細胞肺癌 (non-small cell lung cancer,NSCLC)患者的無進展生存期 (progression free survival,PFS),但很多患者在治療一段時間后都會出現(xiàn)耐藥性[4]。近年來隨著對腫瘤免疫學和分子生物學的深入研究,免疫治療為腫瘤治療提供了新方向[5]。然而免疫檢查點抑制劑價格昂貴,且在未經選擇的患者中有效率不高,只有15%～20%的患者從中獲益[6],如何優(yōu)化選擇優(yōu)勢人群至關重要。隨著研究深入,發(fā)現(xiàn)基因突變與免疫治療療效密切相關。本文就影響免疫治療療效的突變基因作一綜述。

1 免疫治療療效負相關的基因突變

1.1 EGFR 基因 EGFR 基因是NSCLC 患者中最重要的驅動基因之一。EGFR 基因突變在白種人中的發(fā)生率約為15%[7],在亞洲人中的發(fā)生率約為40.3%～64.5%[8]。多項臨床試驗表明,EGFR 突變患者無法從免疫治療中獲益。Check Mate 057試驗主要分析了二線使用PD-1抑制劑納武單抗及多西他賽單藥治療晚期NSCLC 患者效果的差異,結果顯示,EGFR 突變患者無法從免疫檢查點抑制劑中獲得總生存優(yōu)勢,而EGFR 野生型患者則在總生存期(overall survival,OS) 和 PFS 上 均 明 顯 受 益[9]。KEYNOTE-010試驗也證實了上述觀點[10]。OAK 研究結果表明,晚期NSCLC 患者接受PD-L1抑制劑阿特珠單抗治療相較于接受多西他賽治療,OS 明顯延長 (P=0.000 3)。而深層分析該研究入組的85例EGFR 突變的晚期NSCLC患者,免疫治療無明顯優(yōu)勢[11]。一項大型薈萃分析納入了5 項臨床試驗 (Check Mate 017[12]、Check Mate 057[9]、KEYNOTE-010[10]、OAK[11]和POPLAR[13]),其中EGFR 突變的晚期NSCLC患者共有271例,接受免疫檢查點抑制劑與化療相比較,差異無統(tǒng)計學意義(HR=1.11,95%CI：0.80～1.53,P=0.54)[14]。EGRF 突變對免疫治療療效影響的研究,除了臨床試驗綜合分析,也可以從個案報道中獲得啟示。在用PD-1 抑制劑帕博利珠單抗治療EGFR 突變NSCLC患者的典型病例中,1例EGFR-L858R突變的肺腺癌患者 (PD-L1表達陰性,吸煙),經免疫治療2個周期后病情急劇進展；另1例EGFR 基因19外顯子缺失的肺鱗癌患者 (PD-L1表達強陽性,不吸煙),經免疫治療3個周期后疾病也很快進展[15]。以上臨床研究及個案報道均表明,EGFR 突變NSCLC患者接受免疫檢查點抑制劑單藥治療相比于傳統(tǒng)化療并無明顯獲益。

然而,部分學者發(fā)現(xiàn)少數(shù)EGFR 突變的NSCLC 患者也可以從免疫治療中獲益[16]。ATLANTI研究納入了444例不可手術的Ⅲ期NSCLC 患者接受PD-L1抑制劑德瓦魯單抗治療,結果顯示,免疫檢查點抑制劑與安慰劑相比,PFS可延長超過11個月[17]。值得注意的是,EGFR/ALK突變且PD-L1表達水平＞25%的患者,也可從免疫檢查點抑制劑治療中獲益。此外,一項納入了25 例EGFR-TKI治療耐藥后的晚期NSCLC 患者研究結果表明,EGFRT790M 陰性患者接受免疫抑制點抑制劑治療的效果優(yōu)于EGFR-T790M 陽性患者 (中位PFS：2.1個月比1.3個月)[18]。EGFR 突變患者對免疫檢查點抑制劑反應不同可能與各實驗存在異質性有關,其中有回顧性研究、小樣本實驗、個案報道,meta分析中的各實驗入組標準也存在差異,且各實驗使用的檢測技術和方法學也不盡相同。此外,EGFR 突變的晚期NSCLC 患者中PD-L1表達水平＞25%或EGFR-T790 M 陰性也可能是其能從免疫治療中獲益的原因。

綜上可見,EGFR 突變的晚期NSCLC患者二線使用免疫檢查點抑制劑后整體治療效果欠佳,原因可能有以下幾個方面：第一,EGFR 突變通過影響PD-L1表達從而影響免疫檢查點抑制劑療效。有基礎研究表明EGFR 通過p-ERK1/2/p-c-Jun通路促進PD-L1表達,EGFR 基因突變會激活EGFR 通路,致使ERK 及c-Jun磷酸化,從而上調PD-L1 的表達[19]；值得指出的是,也有臨床研究顯示EGFR 突變對PD-L1 表達存在負向調控作用,Li等[20]對4 857例肺癌患者數(shù)據進行meta分析顯示,EGFR 突變型患者與野生型相比,其腫瘤PD-L1表達率較低 (36.7%比44.1%,P＜0.05)。不同研究結果相互矛盾可能與樣本來源的異質性和PD-L1檢測技術有關。綜合各研究EGFR 突變與PD-L1表達的關系有以下特點：(1)PD-L1表達水平與EGFR 突變類型無關,L858R 突變與19 外顯子缺失相比較,PD-L1表達差異無統(tǒng)計學意義[21]；(2)PD-L1表達水平與EGFR-TKI耐藥機制有關,EGFR-T790 M 陰性患者PD-L1表達強陽性比例顯著高于EGFR-T790 M 陽性[22]；(3)EGFR 突變患者PD-L1表達≥50%發(fā)生率只有0.5%～9.9%[23]。第二,Mazzaschi等[24]發(fā)現(xiàn)EGFR 突變患者腫瘤微環(huán)境中CD8+和PD-1+腫瘤浸潤淋巴細胞顯著減少,從而導致免疫檢查點抑制劑難以發(fā)揮療效。第三,Huang等[25]研究顯示,EGFR 突變基因可通過促Treg細胞的生成而抑制腫瘤特異性殺傷細胞的表達,從而減弱免疫檢查點抑制劑抗腫瘤作用。第四,腫瘤突變負荷 (tumor mutation burden,TMB)。TMB 是肺癌免疫檢查點抑制劑療效預測標志物之一,TMB 值越高,腫瘤免疫原性增強,免疫治療效果越好[26]。而多項研究表明EGFR 突變患者TMB值低。Spigel等[27]研究顯示EGFR 突變肺癌患者具有較低TMB值。Dong等[15]分析了TCGA、Broad和GLCI數(shù)據庫,結果均顯示EGFR 野生型TMB 中位數(shù)明顯高于EGFR 突變型。

1.2 ALK 基因 ALK 基因也是NSCLC 患者中重要的驅動基因之一。其中EML4-ALK 融合基因突變是最常見的一種類型。有研究表明EML4-ALK 陽性細胞相較于EML4-ALK 陰性細胞,PD-L1 表達水平顯著增高[28]。ATLANTI研究中,74例ALK 突變且PD-L1 表達陽性的NSCLC組患者,三線使用德瓦魯單抗的有效率達12.2%(9/74)[17]。但另一項回顧性數(shù)據表明,與陰性患者相比,EGFR 或ALK 突變患者接受免疫檢查點抑制劑治療,其客觀緩解率明顯下降 (23.3%比3.6%,P=0.053)。這可能與ALK 突變患者CD8+和PD-1+腫瘤浸潤淋巴細胞在腫瘤內存在比率低有關[29]。ALK 基因與免疫治療關系復雜,以上研究樣本量較小,尚需要大樣本、前瞻性的實驗去進一步證實。但在ALK 突變的NSCLC 患者中,免疫檢查點抑制劑整體療效并不突出。

1.3 其他基因 除上述基因,STK11、MET14 exon等基因突變患者免疫治療效果也并不理想。NSCLC 患者中MET 外顯子14突變的發(fā)生率大約為2%～4%,這部分患者TMB 值較低,對免疫檢查點抑制劑反應不佳。而STK11突變患者PD-L1表達通常較低且腫瘤微環(huán)境中效應T 淋巴細胞浸潤少,也無法從免疫治療中獲益[30]。

2 免疫治療療效正相關的基因突變

2.1 KRAS基因 KRAS基因是最早發(fā)現(xiàn)的癌基因,作為NSCLC患者中重要的驅動基因之一,其突變發(fā)生率為15%～20%,其中白種人突變率為25%～50%,亞洲人突變率為5%～15%[31]。KRAS是RAS基因家族中對人類腫瘤影響最大的一種,是EGFR 信號下游一個重要的調節(jié)位點,通過MAPK 信號途徑,促進腫瘤細胞增殖、轉移。Rizvi等[32]針對帕博利珠單抗治療NSCLC 的研究發(fā)現(xiàn),相較于無持續(xù)獲益組 (1/17),達到持續(xù)臨床獲益組患者 (7/14)中高表達KRAS突變。可見,與KRAS基因野生型相比,KRAS基因突變型患者可從免疫治療中獲益更多。Check Mate 057 臨床試驗結果與此相符,KRAS 基因突變型患者可從納武單抗治療中獲益,而KRAS基因野生型患者不能從免疫治療中獲益[9]。一項回顧性研究也顯示EGFR 突變或ALK 突變的NSCLC 患者使用免疫檢查點抑制劑單藥治療后獲益有限,而KRAS突變患者可以從免疫治療中獲益[33]。BIRCH 研究也證實KRAS突變型患者一線使用阿特珠單抗治療療效要優(yōu)于野生型,中位OS分別為31.9個月、21.3個月,PFS 分別為9.8個月、7.1個月[34]。Dong等[35]還評估了KRAS合并其他突變對免疫治療療效的影響,研究回顧性分析了174例使用免疫檢查點抑制劑的存在KRAS 突變的肺腺癌患者,結果顯示KRAS/TP53共突變患者臨床療效最好,其次是僅KRAS突變組,KRAS/STK11 共突變患者獲益最少,這提示STK11基因突變可能是KRAS突變患者對免疫檢查點抑制劑耐藥的主要原因。

KRAS基因突變型患者可從免疫治療中獲益可能的原因包括：(1)KRAS突變發(fā)生率與吸煙相關性肺癌密切相關。一項回顧性研究探討了吸煙狀態(tài)對于免疫檢查點抑制劑治療致癌基因突變陽性的NSCLC 患者療效的影響,結果發(fā)現(xiàn)吸煙狀況是與KRAS 基因突變顯著相關的唯一因素。吸煙者TMB 值高,腫瘤免疫原性強,對免疫檢查點抑制劑治療的客觀反應率顯著高于不吸煙者[36]。(2)有研究表明KRAS基因突變會促進PD-L1的表達和CD8+T 細胞浸潤[35]。Chen等[37]研究也顯示相較于KRAS野生型肺癌患者,KRAS突變型PD-L1表達明顯增高。但另有一項回顧性研究卻發(fā)現(xiàn),高KRAS 突變率的患者低表達PD-1[38]。KRAS 基因與PD-1/PD-L1 通路之間關系復雜,仍有爭議,尚需要更權威、樣本量更大的臨床實驗去驗證。

2.2 TP53基因 TP53基因是一種抑癌基因,位于人類第17號染色體短臂上,參與細胞周期調控、DNA 修復、細胞分化、細胞凋亡等重要生物學功能。有研究發(fā)現(xiàn)TP53突變腫瘤可能會有更好的免疫療效。2017年世界肺癌大會上報道的一項研究,分析了KRAS 合并TP53 突變 (KP型)、KRAS合并LKB1突變 (KL型)、僅KRAS突變 (K型)3類肺癌患者對免疫治療療效的影響。結果顯示KP型、KL 型和K 型的客觀緩解率分別為35.7%、7.4%、28.6% (P=0.000 73),表明相比于其他兩型,KRAS合并TP53突變的免疫治療療效最好。另有研究表明TP53突變可以促進PD-L1表達,增加TMB值[35]。Shinbrot等[39]和Cortez等[40]均支持上述觀點,認為TP53突變患者能從免疫檢查點抑制劑治療中獲益。

2.3 POLE基因 POLE 基因是編碼DNA 校正酶的相關基因,該酶參與DNA 復制和修復過程。有研究發(fā)現(xiàn)POLE基因突變會導致突變負荷和腫瘤浸潤淋巴細胞數(shù)量的升高,對免疫檢查點抑制劑更敏感,從而更易從免疫治療中獲益[41]。另有研究顯示POLE基因突變的肺癌患者使用免疫檢查點抑制劑后效果顯著[42]。為了進一步證實POLE 基因突變與免疫治療療效的關系,有研究者分析了TCGA 數(shù)據庫中早期子宮內膜癌的患者,發(fā)現(xiàn)相較于微衛(wèi)星不穩(wěn)定腫瘤,POLE突變腫瘤擁有更高的PD-L1表達,更高比例的CD8+T 細胞和活化的自然殺傷細胞[43]。而PD-L1、TMB高表達以及效應T 細胞數(shù)量的增加是免疫治療反應較好的標志物。綜上可見,POLE 突變患者是免疫治療的優(yōu)勢對象。

2.4 其他基因 除此之外,POLD1、BRCA1、BRCA2、LIG3等少見基因突變也會影響免疫治療的療效,它們是編碼DNA 復制過程中具有修復功能蛋白的相關基因。這些基因突變會引起TMB 高表達以及腫瘤浸潤淋巴細胞的增加,從而更易從免疫檢查點抑制劑中獲益[41]。

3 免疫治療耐藥相關的基因突變

3.1 PTEN 基因 PTEN 基因是至今發(fā)現(xiàn)的第一個具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因,其所編碼的多功能磷酸酶在維持細胞增殖、分化、凋亡中起重要作用。PTEN 可抑制PI3K 通路,后者在腫瘤存活和增殖等一些關鍵細胞處理加工過程中起調節(jié)作用。而PTEN 表達缺乏則會激活PI3KAKT 通路,進而減少淋巴T 細胞浸潤,降低效應T 細胞的腫瘤殺傷作用[44]。在TCGA 的黑色素瘤數(shù)據庫中也證實了PTEN 基因缺失與IFN-γ基因表達的下降和CD8+T 淋巴細胞浸潤的減少顯著相關。有研究發(fā)現(xiàn),在黑色素瘤患者中,有30%的免疫檢查點抑制劑的耐藥與PTEN 基因的缺失有關[45]。另有研究報道,與PTEN 表達缺乏的黑色素瘤患者相比,PTEN 表達的患者接受免疫檢查點抑制劑治療的抗腫瘤效果更顯著,使用選擇性PI3K-β抑制劑可增強抗免疫檢查點抑制劑療效[46]。綜上可見,PTEN 基因缺失通過激活PI3K-AKT 信號通路從而誘導免疫耐受,聯(lián)合使用選擇性PI3K 抑制劑可增強免疫檢查點抑制劑療效。

3.2 JAK1或JAK2基因 JAK 激酶是一類胞質內可溶性的酪氨酸蛋白激酶,在細胞因子信號傳遞中起重要作用。JAK 蛋白酪氨酸激酶家族包括4 個成員：TYK2、JAK1、JAK2和JAK3。Shin等[47]研究發(fā)現(xiàn)JAK1/2基因突變的患者,可能對免疫治療原發(fā)耐藥。Zaretsky等[48]分析了4例黑色素瘤患者免疫治療前和復發(fā)耐藥后腫瘤細胞的全基因組序列,其中2 例患者復發(fā)耐藥后分別發(fā)生了JAK1 和JAK2突變。JAK2 突變腫瘤細胞雖能夠產生IFN-γ,但JAK2-STAT 信號通路不能被IFN-γ 激活,也不能上調PD-L1表達,從而導致IFN 對JAK2 突變腫瘤細胞殺傷作用弱。而JAK1突變細胞則對IFN 各類型作用均不敏感。以上研究提示,JAK1/JAK2 基因突變腫瘤細胞對IFN 的殺傷作用不敏感,且PD-L1表達水平低,使其突變的腫瘤細胞對免疫檢查點抑制劑產生抗耐藥。

3.3 B2M 基因 B2M 是HLAⅠ類分子的重要組成部分,參與MHCⅠ類分子的折疊及運輸,在腫瘤抗原的加工和提呈過程中起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)B2M 突變可導致MHCⅠ類分子在APCs表面的表達受損,繼而導致抗原遞呈受損,從而發(fā)生免疫治療耐藥[49]。另有研究發(fā)現(xiàn)CRISPR 介導的敲除肺癌小鼠模型中的B2 M 基因可導致其對免疫檢查點抑制劑產生耐藥性[50],這也證明了B2 M 突變在免疫治療耐藥中的作用。

4 免疫治療后腫瘤爆發(fā)性進展相關的基因突變

爆發(fā)性進展 (hyper-progressive disease,HPD)是腫瘤反常加速生長的一種疾病進展模式。迄今為止,權威腫瘤臨床實踐指南中尚未對HPD 給出確切定義。2018年11月,由Ferrara等[51]共同完成的至今樣本量最大的一項關于HPD 的臨床研究,共納入406例NSCLC 患者。結果發(fā)現(xiàn),在接受免疫檢查點抑制劑治療后,HPD 發(fā)生率為13.8% (56/406),并將HPD 定義為免疫治療后首次評價療效時腫瘤生長速率比治療前增加＞50%。NSCLC 患者中HPD 的發(fā)生率約為9%～29%[52]。

4.1 MDM2/MDM4基因 MDM2基因是一種癌基因,參與調控腫瘤蛋白P53基因的表達。Wezel等[53]發(fā)現(xiàn),具有MDM2/MDM4擴增的患者,接受免疫治療后易出現(xiàn)HDP現(xiàn)象。Kato等[54]對接受免疫檢查點抑制劑治療的38 例NSCLC 患者進行了基因測序分析,結果顯示有6 例(16%)患者攜帶MDM2/MDM4 擴增,其中4 例 (67%)MDM2/MDM4擴增患者發(fā)生HPD,另2例患者的臨床癥狀也迅速惡化。MDM2基因擴增導致HPD 的原因認為可能與高表達的MDM2抑制了野生型P53基因表達有關[55]。

4.2 EGFR 基因 EGFR 基因突變可能是HDP 發(fā)生的獨立預測因子。有研究對696例做過基因測序的患者進行了分析,發(fā)現(xiàn)26例 (4%)患者攜帶EGFR 基因突變,有2例EGFR 突變患者接受了免疫檢查點抑制劑治療,其中1例EGFR 突變患者發(fā)生HPD[56]。另有研究報道,接受免疫治療的10例EGFR 突變患者中有2例發(fā)生HPD,且腫瘤體積分別增長了53.6%和125%[54]。分析HPD 發(fā)生可能與EGFR 突變腫瘤細胞高表達CD73有關。CD73會使腺苷酸去磷酸化生成腺苷,繼而導致腫瘤微環(huán)境中腺苷堆積。而腺苷具有顯著的免疫抑制作用,從而抑制免疫檢查點抑制劑的抗腫瘤效果[57]。

5 總結與展望

隨著肺癌發(fā)病率的居高不下,尋求一種高效方法治療這種惡性腫瘤是醫(yī)師和患者共同的目標。相比于化療和靶向治療,免疫治療是通過調動自身機體免疫系統(tǒng)來抵抗腫瘤細胞,具有不良反應小、療效持久等優(yōu)點,已成為治療惡性腫瘤的一種重要手段,為腫瘤患者帶來新的希望。但免疫治療優(yōu)勢人群的選擇仍是一道難題?；蛲蛔兣c免疫治療關系密切,但免疫治療療效和特定基因及相關基因通路關系的研究較少,尚需一系列前瞻性、大樣本的臨床研究來探究基因突變狀態(tài)在免疫治療療效預測中的價值。因此,通過基因測序分析等技術篩選出免疫治療的優(yōu)勢群體,以增強治療的適用性和精準性是我們今后努力和研究的方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突