冷光現，張有成

蘭州大學第二醫(yī)院普外科，蘭州 730030

程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）是CD28超家族成員之一，1992年由Ishida等成功克隆，包括免疫球蛋白樣結合結構域、跨膜結構域和位于細胞質尾部的結構域，其中尾部結構域包括一個免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif，ITIM）和一個免疫受體酪氨酸轉換基序（immunoreceptor tyrosine-based swith motif，ITSM）。PD-1不僅在CD8和CD4細胞中表達，還在調節(jié)性T細胞、B淋巴細胞、腫瘤相關巨噬細胞、自然殺傷細胞及樹突狀細胞等免疫細胞中表達。程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）和PD-L2是PD-1的天然配體，可表達于多種細胞中，包括腫瘤細胞和暴露于γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）等細胞因子后的免疫細胞；而PD-L2主要在正常組織的樹突狀細胞中表達。PD-1是一種抑制性受體，與PD-L1或PD-L2結合后，其酪氨酸殘基處會發(fā)生磷酸化，與蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2作用并產生抑制信號，抑制T細胞的活化、增殖及對腫瘤細胞的殺傷活性。在腫瘤微環(huán)境中，當PD-1與表達PD-L1的腫瘤細胞接觸時，免疫細胞的PD-1信號被激活，導致腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸從而在外周免疫耐受中發(fā)揮關鍵作用。既往采用抗PD-1/PD-L1通路的免疫檢查點抑制劑治療惡性腫瘤的效果顯著。抗PD-1和抗PD-L1的單克隆抗體可以通過與PD-1或PD-L1競爭性結合，緩解T細胞的免疫抑制狀態(tài)。抗PD-1單抗如納武單抗、帕博利珠單抗，抗PD-L1單抗如阿特珠單抗、度伐利尤單抗、阿維單抗，均已被美國食品藥品管理局（FDA）批準作為多種惡性腫瘤的臨床用藥。此外，另一款抗PD-1單抗——特瑞普利單抗，于2018年在中國獲得了全球首個有條件批準，用于既往全身治療失敗的不可切除或轉移性黑色素瘤的治療。但只有部分患者受益于這種免疫單藥治療，除應答率低外，許多患者最終還因耐藥而復發(fā)，有研究表明，抗PD-1/PD-L1抗體聯(lián)合其他治療方法可能獲得更好的臨床效果，但其臨床療效仍有待進一步提高。有研究表明，PD-1也可在腫瘤細胞中表達并影響腫瘤細胞的生物學行為，這些影響均不依賴于機體的適應性免疫應答。腫瘤細胞固有的PD-1是腫瘤抑制因子p53的直接靶點，p53在K120/164位點發(fā)生乙?；?yōu)先招募乙酰轉移酶輔助因子至PD-1啟動子上，通過增強局部染色質乙?；x擇性促進PD-1的轉錄。依據癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）和癌細胞系百科全書（Cancer Cell Line Encyclopedia，CCLE）數據庫進行富集分析發(fā)現，PD-1在32種腫瘤組織中有表達，并進一步通過逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcriptionpolymerase chain reaction，RT-PCR）、蛋白質印跡法和流式細胞儀證實，PD-1在包括皮膚惡性腫瘤、肝癌、胰腺癌、結腸癌、胃癌、乳腺癌、腎癌、前列腺癌等13種腫瘤的40個細胞系中表達。提示腫瘤細胞固有的PD-1可能通過不同于免疫細胞來源的PD-1的作用機制影響腫瘤的生物學行為。本文綜述了近年來腫瘤細胞固有PD-1的表達及其相關作用機制的研究進展，旨在協(xié)助解釋基于PD-1/PD-L1信號通路的免疫檢查點抑制劑在不同腫瘤治療中的療效及作用機制，為開發(fā)新的免疫聯(lián)合治療方案提供重要參考。

1 腫瘤細胞固有PD-1促進腫瘤細胞增殖

1.1 通過激活雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號通路促進腫瘤細胞增殖

MTOR信號通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。既往研究認為，T細胞中的PD-1受體通過調節(jié)磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）、蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）、大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）、細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、VAV和磷脂酶Cγ等通路調節(jié)細胞的生長增殖。MTOR是PI3K/AKT信號通路的下游效應分子，在基因轉錄水平調控細胞的存活和生長。腫瘤細胞中的MTOR信號通路被激活后，可通過改變一些關鍵代謝酶的表達和活性來調控腫瘤細胞的代謝。研究顯示，激活MTOR可使其下游真核翻譯起始因子4E結合蛋白1（eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1，4EBP1）和S6K1磷酸化，磷酸化的真核起始因子4E（eukaryotic initiation factor 4E，elF4E）與4EBP1分離后可促進c-myc、缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）等原癌基因的轉錄；而磷酸化的S6K1可以繼續(xù)磷酸化核糖體蛋白 S6（p-S6）、elF4B（p-elF4B）等與mRNA翻譯相關的靶點。因此，免疫細胞來源的PD-1可以通過PI3K/AKT/MTOR/p-eIF4E或PI3K/AKT/MTOR/p-S6通路和級聯(lián)反應促進腫瘤細胞的增殖。

Kleffel等通過流式細胞儀、免疫熒光法、RT-PCR和蛋白質印跡法檢測證實，人和小鼠黑色素瘤細胞中均存在表達PD-1的亞群，該亞群產生的PD-1與PD-L1結合后可直接激活MTOR，促進了其下游的核糖體蛋白S6的磷酸化，而該磷酸化可以通過特異性的MTOR抑制劑來逆轉，該研究成果于2015年發(fā)表在cell雜志上。此后，關于腫瘤細胞固有PD-1的研究逐漸擴展至肝癌、胰腺癌、肺癌等惡性腫瘤中。其中，肝癌細胞也被發(fā)現存在PD-1的固有表達，其腫瘤細胞固有的PD-1可激活MTOR通路，與下游靶分子S6和eIF4E結合并促進其磷酸化，從而促進腫瘤進展。黑色素瘤及肝癌細胞中固有PD-1均可通過直接激活MTOR及其下游通路發(fā)揮作用，提示PD-1受體不依賴于經典的PI3K/AKT/MTOR信號通路，這可為新的聯(lián)合免疫方案提供思路，目前相關的研究正在進行。有體外實驗采用MTOR抑制劑——INK128與抗PD-1單抗聯(lián)合處理免疫缺陷的肝癌小鼠及肝癌細胞系，結果顯示，聯(lián)合用藥能更有效地促進腫瘤消退并抑制肝癌細胞的生長，而單藥的療效并不顯著。

1.2 通過Hippo通路促進腫瘤細胞增殖

腫瘤的發(fā)生發(fā)展涉及多種信號通路的調控。其中Hippo信號通路不僅在組織生長發(fā)育和內環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，同時也可調控腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程。當Hippo通路被激活時，通過MST1/2、Sav、LATS1/2、MOB1等級聯(lián)反應最終使下游效應分子YAP/TAZ磷酸化，留滯于細胞質中被降解或滅活。與此相反，非磷酸化的YAP/TAZ易位至細胞核，通過與轉錄因子TEA結構域家族成員（TEA domain family member，TEAD）結合，誘導靶基因的表達。Yao等通過對TCGA的回顧性分析發(fā)現，胰腺導管腺癌中存在腫瘤固有PD-1 mRNA的表達。另有研究顯示，胰腺癌細胞中固有的PD-1可抑制單極紡錘體-結合蛋白1（Mps one binder 1，MOB1）的磷酸化，導致LATS1失活，從而抑制YAP的磷酸化而避免被清除，非磷酸化的YAP蛋白易位入細胞核與TEDA結合后，激活Hippo通路下游富含半胱氨酸蛋白61（cysteinerich 61，Cyr61）、結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）等基因促進腫瘤細胞的增殖。與黑色素瘤及肝癌細胞中固有的PD-1相似，該生物學過程不依賴于適應性免疫，Hippo通路抑制劑聯(lián)合抗PD-1單抗治療胰腺癌，二者間發(fā)揮了更強的協(xié)同抗腫瘤作用。由此可見，基于腫瘤細胞固有PD-1特定的作用機制制訂個體化的聯(lián)合免疫治療方案可能是未來研究的方向。

2 腫瘤細胞固有PD-1抑制腫瘤細胞增殖

PI3K/AKT及促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/ERK1/2信號通路的激活是促進腫瘤細胞增殖的兩條關鍵通路。磷酸化AKT（p-AKT）是激活PI3K/AKT信號通路的關鍵分子，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。磷酸化ERK1/2（p-ERK1/2）可以轉移至細胞核，調節(jié)轉錄因子的活性，最終改變細胞的代謝和功能，參與惡性腫瘤細胞的形成。在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）細胞中也可檢測到固有PD-1的表達，然而與黑色素瘤和肝細胞癌不同，NSCLC固有PD-1通過抑制p-AKT及p-ERK1/2從而抑制AKT和ERK1/2的激活，最終抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。另有研究報道，1例表達腫瘤固有PD-1的NSCLC患者接受抗PD-1治療2個月后，腫瘤進展迅速；同樣，在小鼠NSCLC細胞系M109中也檢測到固有PD-1的表達，并與PD-L1的表達呈負相關，PD-1過表達顯著降低了細胞增殖能力，而PD-1敲除后細胞活力增加；推測這可能是由于在NSCLC細胞中與PD-1結合的磷酸酶不同于黑色素瘤細胞中固有PD-1結合的磷酸酶結果。

一項研究報道顯示，PD-1在黑色素瘤細胞中表達為假陽性，Metzger等通過流式細胞儀證實，黑色素瘤細胞中表達的PD-1是凋亡細胞的核抗原與抗PD-1單抗發(fā)生交叉反應從而誤導了結果的判定。提示上皮腫瘤細胞可能并沒有真正存在PD-1的表達，但相關結論仍需要進一步證實。無論怎樣，關于腫瘤細胞固有PD-1的研究是一個很有吸引力的話題。

3 小結與展望

雖然目前相關研究已經很好地描述了PD-1在免疫細胞中的作用，但PD-1在腫瘤細胞中的固有表達及其潛在作用機制尚不明確，闡明細胞內固有PD-1在不同腫瘤中調控機制非常必要。PD-1在不同腫瘤細胞mRNA和蛋白水平上表達，并在不同類型的腫瘤細胞發(fā)揮不同的生物學作用，提示PD-1在腫瘤細胞中可能發(fā)揮了不同于在免疫細胞中的作用，這將有助于理解目前免疫檢查點抑制劑對腫瘤治療效果有限的可能原因。雖然越來越多的研究旨在闡明腫瘤固有PD-1表達在腫瘤細胞中的作用及其臨床意義，但對它的了解仍然有限。因此，未來對腫瘤固有PD-1的深入研究可能為進一步提高免疫檢查點阻斷療法的療效提供更多理論依據，并有利于開發(fā)更有效的聯(lián)合免疫治療方案。