李玉婷,丁軍利,王惠宇,許雋穎
一直以來,臨床上普遍采用美國癌癥聯(lián)合委員會/國際癌癥控制聯(lián)盟(AJCC/UICC)提出的TNM系統(tǒng)作為經(jīng)典的指導(dǎo)方針來對腫瘤進行分期,主要根據(jù)原發(fā)腫瘤范圍(T)、區(qū)域淋巴結(jié)受累程度(N)、有無遠處轉(zhuǎn)移(M)來對腫瘤進行評估,是一種基于腫瘤細(xì)胞特征的分類方法。盡管沿用至今的TNM系統(tǒng)在多種腫瘤中顯示出其強大的功能性,但越來越多的研究表明TNM系統(tǒng)不能提供完整的預(yù)后信息,同一TNM分期的患者在預(yù)后方面存在顯著差異,甚至分期較早的患者比分期晚的患者預(yù)后更差[1]。這可能是由于TNM分期未能對宿主免疫狀態(tài)及腫瘤微環(huán)境的特征進行評估,因此不能全面而精準(zhǔn)地預(yù)測患者的預(yù)后。由此,Galon等基于免疫結(jié)構(gòu)這一概念提出了免疫評分(Immunoscore,IS)來彌補傳統(tǒng)TNM分期在預(yù)后方面的不足[2]。免疫評分最早在結(jié)腸癌患者中展現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)TNM分期預(yù)測預(yù)后的作用[3],而不斷進行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化改進后的免疫評分系統(tǒng)也在多種實體瘤中展現(xiàn)出其作為一種潛在生物標(biāo)志物對腫瘤患者預(yù)后及療效的強大預(yù)測潛力。本文就免疫評分在腫瘤預(yù)后、療效預(yù)測及其在臨床中的應(yīng)用研究進展作一綜述。
越來越多的證據(jù)表明,癌癥發(fā)展依賴于其發(fā)生發(fā)展過程中所處的復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境,腫瘤微環(huán)境由腫瘤細(xì)胞及其周圍的免疫細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴管等構(gòu)成。有學(xué)者提出用“免疫結(jié)構(gòu)”(immune contexture)這一概念來描述腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)浸潤的空間組織和密度,主要指獲得性免疫細(xì)胞在不同腫瘤區(qū)域內(nèi)的類型、功能定位、密度和位置[4]。免疫結(jié)構(gòu)主要由CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)和記憶T細(xì)胞(CD45RO+)的密度、它們在腫瘤中心(tumor center,CT)和腫瘤浸潤交界(invasive margin,IM)的位置以及第三級淋巴結(jié)構(gòu)(tertiary lymphoid structures,TLS)的質(zhì)量和其他功能成分,如TH1相關(guān)因子(IFNG、Tbet、IRF1、IL12)、趨化因子(CX3CL1、CXCL9、CXCL10、CCLL10)等構(gòu)成[2]。在結(jié)腸癌、肺癌、膀胱癌、肝細(xì)胞肝癌等多個瘤種中已證實免疫結(jié)構(gòu)對患者預(yù)后的評估有重要意義[5]。
腫瘤發(fā)展過程和宿主免疫反應(yīng)之間存在著復(fù)雜而持續(xù)的相互作用[3-4,6-7]。而經(jīng)典的TNM分期卻未能基于宿主免疫狀態(tài)對預(yù)后進行評估,盡管目前做了一些改進,包括納入腫瘤生物標(biāo)記的免疫組織化學(xué)因素[8-9]、亞細(xì)胞群體的流式細(xì)胞術(shù)[10]、分子標(biāo)記[11]、深層蛋白質(zhì)組[12]或遺傳特征[13]等,但這些方法仍主要基于腫瘤細(xì)胞的特征,而忽略了腫瘤微環(huán)境和免疫成分的影響[14]。
經(jīng)過不斷的研究與驗證,Galon和他的團隊探索出較完善的免疫評分操作方法:收集結(jié)腸癌患者的腫瘤組織標(biāo)本,制作成石蠟包埋福爾馬林固定組織切片后,對切片進行CD3+、CD8+免疫組織化學(xué)染色,再通過專用的分析軟件(Immunoscore? Analyzer)對腫瘤中心和腫瘤浸潤邊緣的CD3+和CD8+細(xì)胞密度進行檢測和量化,該軟件可計算出每個區(qū)域中每個標(biāo)志物的密度水平,然后轉(zhuǎn)換為在大型國際回顧性驗證研究中定義的密度百分位數(shù)[15]。根據(jù)平均密度百分位數(shù)分類,免疫評分可分為三類,IS=0~1:低CD3+和CD8+淋巴細(xì)胞浸潤(0~25%);IS=2:中度CD3+和CD8+淋巴細(xì)胞浸潤(25%~75%);IS=3~4:高CD3+和CD8+淋巴細(xì)胞浸潤(75%~100%)[16]。這一創(chuàng)新、便捷、可操作性強的評估方法引起了許多學(xué)者的興趣。隨后,越來越多的研究探討了在不同瘤種中,選擇不同的目標(biāo)淋巴細(xì)胞組合(如CD45RO T和CD8T;CD3、CD8和CD20)對腫瘤患者進行免疫評分,以進一步驗證免疫評分在不同腫瘤預(yù)后及療效評估中的適用性。
目前,腫瘤免疫細(xì)胞浸潤在腫瘤的預(yù)后及療效中扮演著重要的角色,而免疫評分可對CT和IM的免疫浸潤細(xì)胞進行直接量化分析。因此,不難推測,作為首個用于癌癥分類的標(biāo)準(zhǔn)化免疫檢測方法,免疫評分對腫瘤患者預(yù)后的評估與免疫治療療效的預(yù)測有著重要意義。
值得注意的是,由于不同腫瘤間免疫結(jié)構(gòu)的差異,不同免疫細(xì)胞在腫瘤中心及侵襲邊緣的浸潤密度對腫瘤預(yù)后及療效的預(yù)測意義存在差異,應(yīng)選擇最有意義的免疫細(xì)胞進行免疫評分,因此,不同腫瘤的免疫評分方法不盡相同。
腫瘤免疫結(jié)構(gòu)、免疫微環(huán)境等特征對腫瘤患者的預(yù)后有著重要的意義,且原位免疫細(xì)胞在腫瘤中的浸潤與良好的預(yù)后相關(guān)[7],而免疫評分系統(tǒng)可對腫瘤中心及浸潤邊緣的特異性免疫細(xì)胞直接進行定量分析,從而在對患者預(yù)后的評估中發(fā)揮作用。
有研究表明,在結(jié)腸癌中,免疫評分是預(yù)測結(jié)腸癌患者復(fù)發(fā)風(fēng)險的可靠、有效的臨床方法,且其對預(yù)后的評估優(yōu)于包括TNM、MSI在內(nèi)的其他預(yù)后因素[15]。在癌癥免疫治療協(xié)會(society for immunotherapy of cancer,SITC)的支持下,來自13個國家的14個中心共同組成了一個國際聯(lián)盟,在臨床試驗中驗證免疫評分對Ⅰ~Ⅲ期結(jié)腸癌患者預(yù)后的預(yù)測作用[15]。這一國際性的合作試驗收集了3 539例患者的腫瘤組織樣本,通過質(zhì)控分析后納入2 681例患者的樣本(實驗組700例、內(nèi)部驗證組636例和外部驗證組1 345例)。實驗組中,免疫評分高的患者5年復(fù)發(fā)風(fēng)險最低,且在預(yù)后能力評估方面,免疫評分顯著優(yōu)于TNM評估的無病生存期(DFS)和總生存期(OS)。與鏡下人工測量經(jīng)HE染色的腫瘤組織T淋巴細(xì)胞密度相比,免疫評分定量結(jié)果在多中心不同病理學(xué)家的定量分析結(jié)果中有著更高的一致性和重復(fù)性。該研究通過Cox多變量分層分析發(fā)現(xiàn),免疫評分與腫瘤復(fù)發(fā)時間相關(guān),且獨立于患者年齡、性別、T分期、N分期、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性和現(xiàn)有預(yù)后因素等其他因素。在包括TNM分期在內(nèi)的所有臨床參數(shù)對結(jié)腸癌風(fēng)險預(yù)測分析的研究中,免疫評分對結(jié)腸癌患者預(yù)測風(fēng)險的相對貢獻率最高。上述研究顯示了免疫評分在評估結(jié)腸癌患者預(yù)后方面的優(yōu)越性、可行性和可重復(fù)性。
隨著免疫評分在結(jié)腸癌研究中的開展,證實了其在評估患者預(yù)后方面有著優(yōu)于經(jīng)典TNM分期的預(yù)測價值,目前越來越多的國內(nèi)外研究進一步對免疫評分在其他實體腫瘤中的預(yù)測作用進行了探索與驗證。
在肝細(xì)胞肝癌中,有研究[17]評估了免疫評分的預(yù)后作用:研究中對接受根治性切除的90例肝癌患者和未經(jīng)治療的359例肝癌患者的兩個獨立隊列的腫瘤標(biāo)本進行免疫評分。通過對患者腫瘤標(biāo)本腫瘤中心和腫瘤浸潤邊緣中的CD8+T、CD3+T細(xì)胞密度進行定量分析,發(fā)現(xiàn)較高IS與較長的DFS和OS顯著相關(guān),而較低的IS與較差的預(yù)后顯著相關(guān)。此外,該研究還提出了一個與較好預(yù)后相關(guān)的最佳臨界值:與CD8+T細(xì)胞密度<93/mm2的患者相比,>93/mm2的患者的生存期顯著延長。此后,另一研究[18]對65例經(jīng)手術(shù)切除治療的Ⅰ~Ⅳ期肝癌患者的腫瘤組織標(biāo)本進行免疫評分,發(fā)現(xiàn)經(jīng)免疫評分分組后,各組肝癌患者的復(fù)發(fā)率分別為:IS 0分組65%,IS 1分組22%,IS 2分組10%,IS 3分組10%,IS 4分組11%。這表明免疫評分高的患者肝癌復(fù)發(fā)率顯著降低。此外,該研究調(diào)整了血管侵襲和細(xì)胞分化等變量后進行多變量Logistic回歸模型分析發(fā)現(xiàn),在調(diào)整其他協(xié)變量后,CD3+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞密度仍然是預(yù)測腫瘤復(fù)發(fā)的重要危險因素。因此,免疫評分可以獨立于其他風(fēng)險因素(如血管侵襲和細(xì)胞分化)來預(yù)測經(jīng)手術(shù)切除治療的肝癌患者復(fù)發(fā)風(fēng)險。
在胰腺癌中,有研究[19]對108例胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)手術(shù)患者進行免疫評分,發(fā)現(xiàn)高IS和低組織學(xué)分級與較好的疾病特異性生存期(disease-specific survival,DSS)和總生存期(OS)顯著相關(guān)。低、中、高IS組的5年DSS率分別為5.0%、15.2%和33.4%(P=0.007),5年OS率分別為4.2%、13.4%和31.5%(P=0.004)。同時,該研究通過多因素分析發(fā)現(xiàn),高IS是改善5年DSS和OS的獨立預(yù)后因素,且IS對預(yù)后的評估優(yōu)于TNM分期。因此,對PDAC患者初次手術(shù)治療后,免疫評分可能是一個有效的預(yù)后標(biāo)志物。
在胃癌中,國內(nèi)有團隊對診斷為胃癌的患者生存預(yù)測進行回顧性研究[20]:對251例胃癌樣本中的27種免疫細(xì)胞進行了篩選,使用Lasso-Cox模型,最終確定了5個特異性免疫細(xì)胞CD3IM、CD3CT、CD8IM、CD45ROCT(記憶T細(xì)胞)和CD-66bIM,并將其合并到免疫評分系統(tǒng)中,通過推導(dǎo)出的公式對胃癌患者進行免疫評分。發(fā)現(xiàn)免疫評分高和免疫評分低患者的5年無病生存率(45.0%vs.4.4%,P<0.001)和5年總生存率(48.8%vs.6.7%,P<0.001)差異有統(tǒng)計學(xué)意義。此外免疫評分預(yù)測了具有相同TNM分期的患者的生存期,表明IS可能具有補充TNM分期的預(yù)后價值。
這些研究表明免疫評分系統(tǒng)在不同瘤種中具有重要的預(yù)后預(yù)測價值。同時,免疫評分具有作為一種良好生物標(biāo)志物所需的穩(wěn)定性、便捷性、簡便性、可行性和可重復(fù)性特征。因此,在未來可能作為生物標(biāo)志物而被廣泛應(yīng)用于臨床。
顯然,免疫評分作為預(yù)后標(biāo)志物對評估多種實體瘤患者的生存是非常有意義的,然而,它是否能為腫瘤患者的治療提供有價值的預(yù)測也是近年來許多學(xué)者關(guān)注與研究的方向。目前,惡性腫瘤的治療方法包括手術(shù)、化療、放療、靶向和免疫治療等。而隨著腫瘤免疫逃逸機制的提出與研究的深入,免疫治療已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腫瘤的臨床治療。目前認(rèn)為,治療前腫瘤微環(huán)境中淋巴細(xì)胞的浸潤對免疫治療的療效有著積極的影響,而免疫評分作為對腫瘤中心及浸潤邊緣淋巴細(xì)胞進行定量分析的一種新方法,可能與免疫治療的療效相關(guān)。
有研究報道[21],在接受抗PD-1治療的Ⅲ期黑色素瘤患者中,最能預(yù)測臨床療效的標(biāo)志物不是PD-1或PD-L1,而是腫瘤中心和腫瘤浸潤邊緣中CD8+T細(xì)胞的密度:產(chǎn)生免疫應(yīng)答者的CD8+T細(xì)胞密度在治療期間增加,而無應(yīng)答者的CD8+T細(xì)胞密度仍然很低。因此推測,腫瘤中心和腫瘤浸潤交界部位存在天然的CD8+細(xì)胞似乎是用抗PD-1誘導(dǎo)或激活抗腫瘤免疫反應(yīng)的必要條件。一項研究[22]通過Logistic回歸模型選擇8個免疫標(biāo)志物建立免疫評分模型來預(yù)測黑色素瘤患者抗PD1治療的療效,結(jié)果發(fā)現(xiàn):免疫評分高的患者客觀緩解率顯著高于免疫評分低的患者,且免疫評分高的患者有更長的生存期;免疫評分高的患者腫瘤浸潤性淋巴細(xì)胞(TIL)比例更高,對干擾素-γ有更強的應(yīng)答;此外,基因富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)結(jié)果表明,免疫評分高的患者富含抗腫瘤免疫相關(guān)信號通路。因此,該研究構(gòu)建了一個穩(wěn)健、有效的免疫評分模型,可預(yù)測轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的抗PD1治療反應(yīng)。
一項Ⅱ期生物標(biāo)志物研究[23]探索了82例接受Ipilimumab(IPI)治療的黑色素瘤患者的療效與生物標(biāo)志物的相關(guān)性。該研究發(fā)現(xiàn)Ipilimumab的臨床活性與TIL的升高呈正相關(guān),提示浸潤的淋巴細(xì)胞可能具有抗腫瘤活性,腫瘤免疫微環(huán)境的改變可能延緩了疾病的進展。此外,有學(xué)者提出TIL在IM或CT的定位可能會影響IPI治療的臨床反應(yīng),進而對CTLA-4+TIL的潛在相關(guān)性及其定位與IPI的療效展開研究[24]:來自17例接受IPI治療的40個黑色素瘤病變組織進行IHC染色后,由3位病理學(xué)家進行獨立評估,對組織切片腫瘤浸潤邊緣和腫瘤中心的TIL進行評分,發(fā)現(xiàn)在IPI治療后,大多數(shù)TIL亞群在原位增加,尤其是FoxP3+細(xì)胞,且腫瘤浸潤邊緣高于腫瘤中心,還發(fā)現(xiàn)高TIL評分和CD3+、CD8+細(xì)胞密度與免疫應(yīng)答顯著相關(guān)。因此該研究發(fā)現(xiàn)CTLA-4+TIL可能是單獨或與CD3+/CD8+細(xì)胞一起代表IPI反應(yīng)的標(biāo)志物,但這一結(jié)論仍需要在更大規(guī)模的研究中得到證實。此外,在黑色素瘤中發(fā)現(xiàn),CD45ROT、CD8+T細(xì)胞的基線水平可作為預(yù)測Ipilimumab抗PD-1治療療效的生物標(biāo)志物。
免疫評分不僅在腫瘤免疫治療療效中表現(xiàn)出強大的預(yù)測潛力,在輔助化療中,也展示了與腫瘤患者治療療效的相關(guān)性,提示免疫評分可協(xié)助制定治療方案從而使患者能得到更好的治療。在2020 ESMO指南中,免疫評分已被明確推薦用于早期結(jié)腸癌的預(yù)后及指導(dǎo)輔助化療。一項研究對492例Ⅲ期結(jié)腸癌患者中的481例分別采用mFOLFOX6方案輔助化療3月和6月的患者進行分析發(fā)現(xiàn),與接受輔助化療3月相比,接受輔助化療6月的中-高IS患者在DFS方面觀察到了有益的效果,而低IS患者并沒有從6月的輔助化療方案中顯著獲益[25],這表明IS可能預(yù)測結(jié)腸癌患者輔助化療療效。在一項Ⅲ期胃癌輔助化療的療效研究[20]中也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果:在251例胃癌樣本中,使用Lasso-Cox模型對27種免疫細(xì)胞進行了篩選,基于最終確定的5個特異性免疫細(xì)胞(CD3IM、CD3CT、CD8IM、CD45ROCT和CD66bIM)對胃癌患者進行免疫評分。對于IS高的胃癌患者,輔助化療顯著增加DFS和OS,但對IS低的患者無明顯影響;且在高IS的Ⅲ期胃癌患者中,兩年復(fù)發(fā)率明顯低于低IS患者,這表明IS可幫助區(qū)分更適合輔助化療的Ⅱ、Ⅲ期胃癌患者。進一步分析發(fā)現(xiàn),高IS的Ⅱ期和Ⅲ期胃癌患者對輔助化療有良好的反應(yīng)。通過構(gòu)建nomograms,成功預(yù)測了將從術(shù)后輔助化療中獲益的是Ⅱ期和Ⅲ期胃癌患者。該研究表明免疫評分是一種有用的預(yù)測工具。
隨著對免疫評分與腫瘤患者療效相關(guān)性研究的深入開展,免疫評分已漸漸展現(xiàn)其對腫瘤治療反應(yīng)的預(yù)測能力,目前仍需在更深入、更大規(guī)模的研究中探究免疫評分的預(yù)測能力,以確定其應(yīng)用于臨床的價值。
免疫評分系統(tǒng)對腫瘤患者的預(yù)后有著強大的評估能力,經(jīng)典的免疫評分系統(tǒng)和根據(jù)不同腫瘤特性而選擇不同目標(biāo)淋巴細(xì)胞的免疫評分模型均對腫瘤的療效展示出很好的預(yù)測能力,由此可期待,免疫評分可在未來的臨床應(yīng)用中更好地識別能從治療中受益的患者,從而協(xié)助臨床醫(yī)生更好地制定治療方案。為確保免疫評分的穩(wěn)定性,目前已開展經(jīng)體外免疫評分試驗(CE-IVD)批準(zhǔn)的應(yīng)用于臨床的體外免疫評分試驗。對免疫評分方法的不斷完善,大大增加了免疫評分應(yīng)用于臨床的可能性。
經(jīng)典的免疫評分大多通過對腫瘤組織切片進行免疫組織化學(xué)染色以進行數(shù)字病理定量分析,該方法對免疫組織化學(xué)染色操作及病理分析要求嚴(yán)格,為了確保該檢測方法的穩(wěn)健性,HalioDx開發(fā)的免疫評分專用分析軟件Immunoscore?Analyzer已用于經(jīng)批準(zhǔn)臨床使用的CE-IVD。而隨著檢測技術(shù)的不斷進步以及免疫評分系統(tǒng)的逐漸完善,目前提出了更加便捷的可用于臨床的活檢免疫評分,且活檢免疫評分也在患者預(yù)后中表現(xiàn)出強大的預(yù)測能力。同時,越來越多的研究采用生信分析工具以選擇更有意義的目標(biāo)免疫細(xì)胞進行免疫評分,而不僅局限于經(jīng)典的CD3+、CD8+細(xì)胞,這使免疫評分可在不同瘤種中發(fā)揮更優(yōu)的作用。
但免疫評分也存在一些亟待解決的問題:首先,免疫評分是一項運用數(shù)字病理方法對特定CD3、CD8細(xì)胞進行定量檢測的方法,盡管這種方法已顯示出強大的功能,但仍尚未被病理學(xué)界完全接受;其次,在臨床中活檢組織很難取到腫瘤侵襲邊緣的標(biāo)本,因此對免疫評分中的IM定量較難實現(xiàn)。針對這一問題,目前已開發(fā)了用于臨床活檢的免疫評分方法,盡管不及免疫評分(含IM)的預(yù)測能力強大,該方法也能顯著預(yù)測患者的預(yù)后[26];再者,免疫評分還需對不同腫瘤進行更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的定量,以提高其臨床適用性;最后,關(guān)于免疫評分對不同腫瘤單一或聯(lián)合治療方法的療效預(yù)測作用,還需進行更多可靠的且具代表性的前瞻性試驗來進一步論證。
作為首個基于免疫因素對腫瘤進行分類的檢測方法,免疫評分可對經(jīng)典的TNM分期進行優(yōu)化,從而形成TNM-I分期,以對腫瘤患者進行更全面、精準(zhǔn)地評估。目前,免疫評分已在多種腫瘤的預(yù)后及療效研究中展現(xiàn)出其強大的預(yù)測能力,增加了免疫評分作為生物標(biāo)志物進入臨床的可能性。在未來,若免疫評分應(yīng)用于臨床,不僅可以預(yù)測患者的生存期,還能評估免疫治療及輔助治療的效果,從而指導(dǎo)臨床治療方案的制定,實現(xiàn)個體化的治療,延長患者的生存期。