宋若飄 臧愛民 賈友超

河北大學附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，河北省腫瘤放化療機制與規(guī)程研究重點實驗室（河北保定071000）

程序性死亡受體1/程序性死亡配體1 信號通路（programmed cell death protein 1/Programmed death-ligand 1，PD-1/PD-L1）作為腫瘤免疫逃逸的重要途徑是目前研究的熱點。腫瘤細胞表達PDL1，抗PD-L1 抗體減少腫瘤發(fā)生和腫瘤侵襲性，增強細胞毒性T 細胞介導的腫瘤細胞溶解。但由于PD-L1 在腫瘤細胞中表達的多樣性，這使得PD-L1表達的調(diào)控機制成為了人們關注的焦點。靶向細胞PD-1/PD-L1 的藥物在免疫檢查點治療中取得了巨大的臨床進展，包括黑色素瘤，非小細胞肺癌，霍奇金淋巴瘤，膀胱癌，頭頸部鱗狀細胞癌［1］，錯配修復缺陷實體腫瘤［2］等。但其持久客觀反應在不同腫瘤類型之間是不同的，PD-L1 的表達與抗PD-1/PD-L1 阻滯劑在不同腫瘤中的預后及客觀反應率相關，但效果卻不盡相同。研究發(fā)現(xiàn)，PD-L1高表達與非小細胞肺癌、胃癌、食管癌、卵巢癌和其他癌癥的總體生存率顯著降低相關。然而，某些研究報道高PD-L1 表達可預測良好的預后。PD-L1 陽性表達對部分黑色素瘤（客觀反應率26%）和非小細胞肺癌（客觀反應率30%）患者的預后和客觀反應較好［3］。此外，研究發(fā)現(xiàn)抗PD-1/PD-L1 藥物不僅對PD-L1 陽性表達的患者有益，對PD-L1 低表達或者陰性表達的腫瘤患者仍可受益，在非小細胞肺癌患者中，納武單抗和ipilimumab 聯(lián)合一線治療的總生存期比化療的長，與PD-L1 表達水平無關［4］。然而，一些研究發(fā)現(xiàn)在常規(guī)抗腫瘤藥物如mTOR 抑制劑治療腫瘤過程中，潛在的宿主免疫細胞上誘導表達的PD-L1 可能是不可忽視的貢獻于腫瘤免疫逃逸的力量。因此，阻斷PD-1/PD-L1 通路在腫瘤治療中有效性以及PD-L1 表達對免疫檢查點抑制劑的不同反應突出了研究PDL1 調(diào)控機制的重要性。本文對免疫細胞上表達的PD-L1 對免疫調(diào)控做初步說明，并根據(jù)PD-L1 在腫瘤細胞中表達，回顧了PD-L1 表達的多層調(diào)控機制。

1 PD-L1在腫瘤細胞和宿主免疫細胞中表達

程序性死亡配體1（programmed cell death ligand 1，PD-L1），一種由激活的CD8+T 細胞表達的抑制性受體，主要在兩大類細胞中表達，包括一些宿主免疫細胞和大部分腫瘤細胞。PD-L1 在宿主免疫細胞上的表達分為誘導性表達和組成型表達。例如，在造血系統(tǒng)中選擇性抑制mTORC1 信號通路會使得造血干細胞和前體細胞偏向于分化為一種高表達PD-L1 的新發(fā)現(xiàn)的先天髓樣淋巴母細胞效應細胞。IFN-α和IFN-β可以誘導內(nèi)皮細胞、單核細胞和樹突狀細胞中PD-L1 的表達［5］。研究發(fā)現(xiàn)，宿主免疫細胞上PD-L1 的表達可以促進腫瘤免疫逃逸。在肉瘤細胞中分別敲除和過表達PD-L1，證實了腫瘤細胞中的PD-L1 是促進腫瘤免疫逃逸的關鍵，在用IFN-γ阻斷抗體治療小鼠，在很大程度上消除了腫瘤細胞上的PD-L1 表達，但僅部分降低了腫瘤相關巨噬細胞上的PD-L1 水平，表明宿主細胞上PD-L1 的表達對腫瘤免疫逃逸也很重要［6］。

PD-L1 在腫瘤細胞中的表達是由內(nèi)外因素共同作用的。PD-L1 的表達又可分為誘導性表達、微環(huán)境中的外源性因素表達和組成性表達、內(nèi)源性腫瘤驅(qū)動基因改變表達。外源性因素，如γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、白介素-17（IL-17）、白介素-27（IL-27）等細胞因子可以通過不同信號通路誘導PD-L1 表達［7］。內(nèi)源性因素，是指癌基因或抑癌基因的改變可導致PD-L1 在癌細胞中的結(jié)構性表達，如MYC 蛋白過表達、RAS 癌基因突變、EGFR基因的激活突變均可以上調(diào)PD-L1，從而促進腫瘤免疫逃逸。

PD-L1 的生理功能是與T 細胞上的PD-1 受體結(jié)合，傳遞免疫抑制信號從而抑制效應T 細胞的活性來阻礙其對腫瘤細胞的殺傷。在腫瘤細胞中，PD-L1 利用這一通路抑制T 細胞活化，從而促進腫瘤免疫逃逸。在許多癌癥中，腫瘤固有的PD-L1 信號通路通常處于異常激活狀態(tài)。PD-L1異常激活的機制主要包括基因組改變（擴增和調(diào)節(jié)）、組成性癌基因信號激活、外源性因素和表觀遺傳機制如癌基因miRNAs 的上調(diào)、抑癌基因miRNAs 的下調(diào)、異常的DNA 甲基化和組蛋白修飾）。下面，回顧了近年來基因組改變、表觀遺傳機制和組成型癌基因信號激活水平調(diào)節(jié)PD-L1 表達的調(diào)控機制。

2 基因組擴增對PD-L1 表達的調(diào)控

PD-L1 基因位于9p24.1 號染色體上。研究發(fā)現(xiàn)9p24.1 的擴增與惡性細胞中PD-L1 表達增加密切相關。小細胞肺癌、宮頸癌、卵巢癌和前列腺癌等顯示PD-L1所在的9p24染色體拷貝數(shù)增加。ZANUSSO 等［8］發(fā) 現(xiàn)，PD-L1 基 因Rs4143815 是 前列腺癌局部晚期前列腺癌放療后生化復發(fā)的一個新的免疫遺傳標志物。然而，在實體瘤中PD-L1 擴增的頻率要低得多，在118 187 例未鑒定的腫瘤標本中，PD-L1 擴增在843 例中被鑒定，其中包括100 多種實體腫瘤［9］。并且免疫組化分析發(fā)現(xiàn)PD-L1 擴增與PD-L1 高陽性表達并不總是相關的。有PD-L1 基因改變的彌漫性大B 細胞淋巴瘤患者在一線化學免疫治療后有較低的無進展生存期［10］。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)B 細胞淋巴瘤和原發(fā)性睪丸B 細胞淋巴瘤中PD-L1 的高表達也與9p24.1 的擴增相關，對抗PD-1 治療有較高反應。

3 染色質(zhì)修飾對PD-L1 表達的調(diào)控

DNA 甲基化和組蛋白修飾是最基本的表觀遺傳學，是癌癥發(fā)展和進展的中心機制。DNA 甲基化和組蛋白修飾可以促進PD-L1 表達。在乳腺癌干細胞中研究發(fā)現(xiàn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換相關的PD-L1過表達與翻譯后組蛋白修飾密切相關［11］。PD-L1基因啟動子區(qū)的組蛋白乙?；荘D-L1 表達所必需的。組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitor，HDACI）增強了人黑色素瘤細胞系和小鼠黑色素瘤模型中PD-L1 的表達。在黑色素瘤中，通過增加PD-L1 啟動子片段的活性，抑制一種i 類組蛋白去乙酰化酶8（histone deacetylase8，HDAC8）被證明能提高PD-L1 的表達［12］。最近的研究表明PD-L1 啟動子的DNA 甲基化狀態(tài)可以作為各種惡性腫瘤預后生物標志物［13］。在非小細胞肺癌小鼠模型中，抗PD-1 治療可能通過PD-L1 啟動子的甲基化促進耐藥［14］。在原發(fā)性乳腺癌和大腸癌患者的外周血中發(fā)現(xiàn)PD-L1 異常的啟動子甲基化可能是導致其表達上調(diào)的潛在機制［15］。因此，去甲基化抑制劑聯(lián)合抗PD-L1 抗體可能是更有效的腫瘤治療策略。然而，DNA 甲基化和組蛋白修飾也可以降低PD-L1 的表達。在頭頸部鱗狀細胞癌中PD-L1 啟動子的低甲基化與其mRNA 和蛋白表達呈負相關［14］，在大腸癌、前列腺癌［16］、膠質(zhì)母細胞瘤［17］中同樣發(fā)現(xiàn)PD-L1 甲基化與其mRNA 呈負相關。

4 PD-L1 表達的轉(zhuǎn)錄調(diào)控

4.1 MicroRNAs 對PD-L1 表達的調(diào)控MicroRNAs（miRNAs）是一類小的（18～25 個核苷酸）非編碼RNA 分子，其主要能夠通過與靶標基因3′UTR的完全或不完全配對，降解靶標基因mRNA 或抑制其翻譯，調(diào)節(jié)不同類型癌癥的基因表達、轉(zhuǎn)錄后和免疫反應。研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs 與靶基因mRNA的3′-非翻譯區(qū)（3′-UTR）結(jié)合，導致mRNA 切割或翻譯抑制，從而起到負調(diào)控PD-L1 表達的作用。miRNAs 通過多種機制調(diào)節(jié)PD-L1 的表達。MiR-15a/b、MiR-16 和MiR-193a-3p 靶向PD-L1 3′UTR 降低惡性胸膜間皮瘤細胞PD-L1 表達［18］。在非小細胞肺癌中，野生型P53 誘導的miR-34a/b/c 可與PDL1 的3′-UTR 結(jié)合，促進PD-L1 mRNA 的降解，從而抑制非小細胞肺癌免疫逃逸。研究發(fā)現(xiàn)，miR-193a、miR-214、miR-200、miR-200c 等均可以調(diào)節(jié)PD-L1 表達，從而促進免疫逃逸（表1）。

HALVORSEN等［37］發(fā)現(xiàn)了7 個miRNAs（miR-215-5p、miR-411-3p、miR-493-5p、miR-494-3p、miR-495-3p、miR-548j-5p 和miR-93-3p）與免疫檢查點抑制劑納武單抗治療后的總生存率密切相關。更重要的是，最近的一項研究已經(jīng)證實miR-146a 是黑色素瘤中一種可比較的免疫檢查點分子，聯(lián)合抑制PD-L1 和miR-146a 可能是一種增強抗PD1/PDL1 治療的抗腫瘤效果，這表明miRNAs 可能是一種新的免疫檢查點治療的組合靶點［38］。

4.2 LncRNAs 對PD-L1 的調(diào)節(jié)LncRNAs 是 高度保守的非編碼RNA 的一個主要子集，可以在不同水平上控制癌癥的病理生理過程，包括轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯。最新研究發(fā)現(xiàn)，lncRNAs 可以與miRNAs 相互作用，通過抑制靶mRNA 轉(zhuǎn)運或促進mRNA 降解來調(diào)節(jié)生理和病理過程，從而促進PD-L1 表 達。lncRNAs 以多種方式調(diào)節(jié)PD-L1 的表達（表1）。在非小細胞肺癌中，lncRNA 轉(zhuǎn)移相關的肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1（MALAT1）通過調(diào)節(jié)PD-L1 的下游目標miR-200a-3p 間接調(diào)控PD-L1 的表達［21］。在卵巢癌中，lncRNA HOTTIP 可以通過促進IL-6的分泌上調(diào)PD-L1 的表達，進而加速腫瘤的免疫逃逸［39］。此外，lncRNA 還可以作為競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）調(diào)控PD-L1 的表達。乳酸脫氫酶a（LDHA）可以作為ceRNA 促進PD-L1 的表達而導致三陰性乳腺癌的不良預后。lncRNAs 抑制劑與miRNAs 在抑制PD-L1 表達方面是否有協(xié)同作用仍需進一步研究。

5 PD-L1 表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控

已知多種腫瘤信號通路參與PD-L1 轉(zhuǎn)錄后的調(diào)節(jié)。其中最主要的兩個信號通路是JAK/STAT/PI3K/AKT/MEK/ERK 和SHP2/RAS/RAF/MEK/ERK 途徑。JAK/STAT 信號通路是調(diào)節(jié)PD-L1 表達的途徑之一。成纖維細胞生長因子受體2（FGFR2）在大腸癌中高表達，最新研究表明，F(xiàn)GFR2通過JAK/STAT3 信號通路誘導人大腸癌細胞PDL1 表達，并促進大腸癌異種移植小鼠PD-L1 的表達［40］。信號通路JAK1/JAK2 功能缺失突變導致腫瘤細胞中PD-L1 表達缺失，從而導致對PD-1 阻斷治療的原發(fā)性和獲得性耐藥。此外，在檢查點阻斷后復發(fā)的患者中可以檢測到IFNGR/JAK/STAT通路的失活突變［41］。這可能揭示了對免疫檢查點耐藥或治療后復發(fā)的內(nèi)在抵抗機制。IFN-γ主要通過JAK/STAT1/干擾素調(diào)節(jié)因子1（IRF-1）途徑在多種癌癥中發(fā)揮作用［42］，IFN-γ信號通路是腫瘤免疫微環(huán)境中誘導PD-L1 表達的另一重要途徑。內(nèi)源性IFN-γ 在頭頸部鱗癌中可以通過IFNAR1/STAT1 通路促進腫瘤細胞中PD-L1 的表達，從而促進腫瘤的免疫逃逸［43］。miR-150 和miR-223 靶向STAT1 3′UTR 減少STAT1 的表達，同時減少干擾素依賴和非干擾素依賴STAT1 介導的信號轉(zhuǎn)導；IRF1 蛋白和IRF1mRNA 的表達在mir-383 轉(zhuǎn)染的睪丸胚胎性癌細胞中均明顯降低。

表1 非編碼RNA 對PD-L1表達的調(diào)控Tab.1 Regulation of PD-L1 expression by non-coding RNA

PD-L1 轉(zhuǎn)錄還受到PTEN/PI3K/AKT/mTOR 通路上PTEN 和mTOR 調(diào)節(jié)。研究 發(fā) 現(xiàn)，PTEN 的缺失或者mTOR 的激活可以促進PD-L1 的表達。在膠質(zhì)瘤、乳腺癌和前列腺癌中，PTEN 丟失或PIK3CA 突變可以激活AKT-mTOR 通路，并隨后增加PD-L1 的表達［44］。在非小細胞肺癌中發(fā)現(xiàn)腫瘤和IFN-γ誘導的PD-L1 的表達都依賴mTOR，他們證實了AKT-mTOR 通路的致癌激活通過驅(qū)動PD-L1 的表達促進免疫逃避，并且證明mTOR 抑制劑聯(lián)合PD-L1 抗體可以阻止這一過程［45］。因此，mTOR 抑制劑與免疫檢查點抑制劑聯(lián)合可能是腫瘤免疫治療的新方向。然而，在肺鱗癌小鼠模型中顯示腫瘤細胞中高PD-L1 的表達還促進細胞PTEN 表達的缺失［46］。由此得知，PTEN 與PD-L1可能一個相互作用的過程。

6 小結(jié)與展望

近年來，越來越多研究證明PD-L1 在腫瘤細胞中表達的調(diào)控機制，基于PD-L1 表達調(diào)控的分子機制，一些潛在的治療方法已經(jīng)出現(xiàn)。例如，MEK/ERK 激酶對IFN-γ誘導PD-L1 的表達起著關鍵作用。U0126（mek1/2 的抑制劑）通過抑制MEK/ERK通路阻斷IFN-γ誘導的PD-L1在多發(fā)性骨髓瘤漿細胞和肝星狀細胞中的表達。ZHOU 等［47］研究表明，Pevonedistat（MLN4924）是一種特異的NEDD8 激活酶抑制劑，可提高PD-L1 mRNA 水平并阻止PD-L1 蛋白質(zhì)的降解，并證明聯(lián)合MLN4924 和抗PD-1/PD-L1 抑制劑作為一種潛在的治療策略來治療膠質(zhì)母細胞瘤。

雖然PD-1/PD-L1 信號通路介導的免疫逃逸是抗腫瘤研究和癌癥轉(zhuǎn)化醫(yī)學領域的熱門話題。但是靶向PD-1/PD-L1 免疫治療尚未達到預期目標，因此，在未來研究中仍有許多待解決的問題。PD-L1在不同類型的癌細胞中的表達調(diào)控機制已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，在染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后等多個水平上發(fā)揮作用，但是哪種水平占優(yōu)勢仍需進一步探索。并且這些調(diào)控因子是否可以與免疫抑制劑協(xié)調(diào)發(fā)揮抗腫瘤作用仍待解決。

因此，針對PD-1/PD-L1 抗體治療是有效的，但仍會出現(xiàn)耐藥或復發(fā)，PD-L1 高表達為預后不良的主要標志物，因此，深入研究PD-L1 表達調(diào)控機制為完善腫瘤免疫治療提供新方向。