黎鈺欣,金風(fēng)
近年來,腫瘤免疫治療特別是免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)的應(yīng)用取得了顯著進展。對免疫檢查點分子如程序性細胞死亡受體1(programmed death 1,PD-1)及其配體(programmed cell death 1 ligand 1,PD-L1)、細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4,CTLA-4)等的研究表明,免疫檢查點包括若干抑制通路,靶向PD-1、PD-L1和CTLA-4的ICIs能夠阻斷這些抑制通路,從而增強對腫瘤細胞的殺傷作用,延緩腫瘤進展[1]。
ICIs正在改變癌癥治療模式,特別是抗PD-1/PD-L1單克隆抗體已經(jīng)在超過15種類型癌癥中顯示了臨床效益[2]。但許多實體腫瘤以免疫抑制為特征,通過多種耐藥機制規(guī)避免疫應(yīng)答,導(dǎo)致PD-1/PD-L1抗體藥物的整體應(yīng)答率較低。由于腫瘤的異質(zhì)性,僅有少部分患者獲得了長期療效,其余大部分患者出現(xiàn)耐藥(包括原發(fā)性和獲得性耐藥)復(fù)發(fā),成為該領(lǐng)域的一個棘手問題。本文簡述了PD-1/PD-L1結(jié)構(gòu)和功能,闡述基于免疫檢查點PD-1的腫瘤免疫耐藥機制,探討抗PD-1/PD-L1耐藥后再程治療策略,為腫瘤免疫耐藥后再治療的方案選擇提供新的理論和臨床依據(jù)。
PD-1(CD279)是一種刺激性共刺激信號受體,屬于CD28家族,是編碼T細胞Ⅰ型跨膜蛋白的程序性死亡誘導(dǎo)基因,由細胞的可變型免疫球蛋白胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和執(zhí)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成[3],主要在活化的T細胞和B細胞上表達。PD-L1(CD274)是PD-1的主要配體,也是Ⅰ型跨膜蛋白,主要由IgV樣和IgC樣胞外結(jié)構(gòu)域、疏水跨膜結(jié)構(gòu)域和由30個氨基酸組成的短細胞質(zhì)尾部組成。PD-L1是一類調(diào)節(jié)Ⅰ型T輔助免疫應(yīng)答和介導(dǎo)癌癥免疫逃避的檢查點分子,主要在腫瘤細胞和(或)腫瘤浸潤免疫細胞上表達,與腫瘤浸潤淋巴細胞相互作用,鈍化效應(yīng)T細胞反應(yīng),使腫瘤逃避免疫攻擊,促進腫瘤進展[4]。在腫瘤微環(huán)境中,活化的T細胞表達高水平的PD-1,通過釋放細胞因子,誘導(dǎo)局部組織中PD-L1的表達。PD-L1與PD-1相互作用后,招募蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2來減弱T細胞的激活信號并介導(dǎo)免疫逃逸[5]。阻斷PD-1和PD-L1的相互作用可以逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài),提高機體免疫細胞對腫瘤細胞的殺傷能力。
腫瘤細胞的免疫原性是由基因突變誘導(dǎo)細胞表達一系列被稱為新抗原的突變蛋白所決定的。腫瘤的異質(zhì)性造成了不同類型腫瘤之間或同一腫瘤內(nèi)的亞群之間細胞表面抗原的表達存在顯著差異,表現(xiàn)出不同水平的蛋白免疫原性[5]。ICIs治療腫瘤失?。ㄔl(fā)性或繼發(fā)性耐藥)的最直接原因之一是缺乏高免疫原性的腫瘤特異性抗原,導(dǎo)致T細胞無法識別。兩組接受抗PD-1治療的非小細胞肺癌患者的外顯子組測序顯示,具有持久臨床效益的非同義突變負擔更高[6]。由此我們可以推測高突變負荷的腫瘤有更高的概率產(chǎn)生更多具有足夠免疫原性的新抗原,能夠誘導(dǎo)抗原特異性T細胞反應(yīng)。有研究表明[7],形成的腫瘤特異性抗原越有效,ICIs的療效越好,且與患者的無進展生存期有關(guān)。
在腫瘤微環(huán)境(tumor micro-environment,TME)中,抗原呈遞主要通過主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ類通路發(fā)生,β2-微球蛋白(beta2-microglobulin,β2-GM)對于人類白細胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)Ⅰ類復(fù)合物的組裝和穩(wěn)定至關(guān)重要。β2-GM突變后表達缺失導(dǎo)致HLAⅠ類復(fù)合物的抗原呈遞功能障礙,導(dǎo)致T細胞的細胞毒性減弱[8]。在一組接受抗PD-1治療的黑色素瘤患者中,無應(yīng)答者的β2-GM位點雜合性缺失比有應(yīng)答者高3倍[9]。在一個抗CTLA-4治療的隊列中也觀察到類似的現(xiàn)象,這表明β2-GM突變可能是原發(fā)性ICIs耐藥的共同機制[10]??傮w而言,腫瘤可能通過β2-GM突變干擾MHCⅠ類功能來抵抗ICIs治療。
T細胞衰竭被認為是免疫抑制腫瘤微環(huán)境和腫瘤抗原長期存在導(dǎo)致的功能失調(diào)狀態(tài)[11]。持續(xù)抗原刺激導(dǎo)致T細胞耗竭,而CD8+T細胞耗竭被認為是腫瘤免疫抵抗最重要的原因之一[5]。在耗竭后期,γ-干擾素的產(chǎn)生能力明顯受損,耗竭的CD8+T細胞表達多種抑制受體,包括PD-1、CTLA-4、T細胞免疫球蛋白域黏蛋白域蛋白-3(T cell immunoglobulin and mucin domain 3,TIM-3)和淋巴細胞活化基因3(lymphocyte-activation gene 3,LAG-3)。據(jù)推測,抗PD-1/PD-L1抗體只能調(diào)控TME中的部分抑制信號,但有更多的抑制軸阻礙T細胞在TME中的功能。對非小細胞肺癌患者組織的分析表明,TIM-3在T細胞表面上調(diào),導(dǎo)致抗PD-1耐藥性[12]。胸腺細胞選擇相關(guān)的高遷移率組框基因(Thymocyte selection-associated high mobility group box,TOX)在腫瘤浸潤的CD8+T細胞中正向調(diào)控免疫檢查點的表達,導(dǎo)致CD8+T細胞的衰竭[13]。
腫瘤細胞誘導(dǎo)周圍環(huán)境抑制抗腫瘤免疫,免疫抑制細胞、細胞因子和腫瘤代謝產(chǎn)物構(gòu)成了腫瘤耐藥的外在因素。目前已知三種免疫抑制細胞:(1)調(diào)節(jié)性T細胞(T regulatory cells,Tregs):是CD4+T細胞的主要免疫抑制亞群,誘導(dǎo)CD8+T細胞中高水平的PD-1表達,使腫瘤逃脫抗腫瘤免疫;(2)骨髓源性抑制細胞(bone marrow-derived myeloid cells,MDSCs):是一群在腫瘤微環(huán)境中具有抑制能力的未成熟髓系細胞,可抑制效應(yīng)T細胞反應(yīng)并誘導(dǎo)Treg細胞表達。研究揭示了MDSCs的浸潤與抗PD-1抵抗之間的關(guān)系,選擇性消耗MDSCs可恢復(fù)抗PD-1的功效[12];(3)腫瘤相關(guān)巨噬細胞(Tumor-associated macrophages,TAMs):分為兩種表型,即參與促進抗腫瘤免疫的M1型和具有促癌特性的M2型。PD-1可在TAMs膜上表達,且以M1型為主。臨床研究證實了TAMs增加與不良臨床結(jié)果之間的相關(guān)性,靶向TAMs有望誘導(dǎo)腫瘤回歸[14]。
TME中的免疫抑制因子主要由腫瘤或巨噬細胞釋放,局部抑制抗腫瘤免疫。其中轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)通過誘導(dǎo)腫瘤細胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、招募免疫抑制細胞如Tregs和MDSCs以及抑制CD8+T細胞的功能來促進腫瘤進展,其升高與多種腫瘤預(yù)后不良有關(guān)。
腫瘤來源的趨化因子如CCL2、CCL5、CCL7和CXCL8與受體結(jié)合后,將免疫抑制細胞招募到TME,通過抑制效應(yīng)T細胞功能,介導(dǎo)抗PD-1/PD-L1耐藥的發(fā)生[15]。
DNA破壞劑能夠通過增加新抗原復(fù)合物促進癌細胞的免疫原性,誘導(dǎo)免疫細胞死亡,改變腫瘤微環(huán)境中的細胞因子環(huán)境,從而導(dǎo)致腫瘤細胞上PD-L1的重新分布和表達增加。在實體瘤和淋巴瘤治療中,將PD-1抑制劑與化療相結(jié)合取得了良好效果。另一方面,經(jīng)抗PD-1治療失敗的復(fù)發(fā)性和難治性霍奇金淋巴瘤患者似乎可以從常規(guī)挽救性化療治療中獲益[16]。一項臨床結(jié)果提示,西妥昔單抗和紫杉醇對ICIs治療后進展的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性頭頸部鱗狀細胞癌有效且安全性可控[17]。Falvo等[18]實驗證明,環(huán)磷酰胺和長春瑞濱可激活干性CD8+T細胞,提高三陰性乳腺癌的抗PD-1療效。一項研究顯示,抗PD-1單藥治療后進展或復(fù)發(fā)的霍奇金淋巴瘤患者接受地西他濱聯(lián)合PD-1抑制劑卡瑞利珠單抗治療,接受療效評估的50例患者的客觀反應(yīng)率為52%,地西他濱聯(lián)合卡瑞利珠單抗組的中位無進展生存期為21.6月,較之前的抗PD-1單藥治療顯著延長[19],提示地西他濱聯(lián)合卡瑞利珠單抗與抗PD-1治療失敗的復(fù)發(fā)或難治性霍奇金淋巴瘤患者的高緩解率和長期獲益相關(guān)。
研究證明抗血管生成藥物在腫瘤微環(huán)境中具有免疫調(diào)節(jié)作用:逆轉(zhuǎn)由組織缺氧和免疫抑制細胞引起的免疫抑制,增強樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)成熟、T細胞運輸和功能。同時,腫瘤血管正?;梢灾厮躎ME,使TME由免疫抑制型轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖咧С中蚚20]。KEYNOTE-146[21]是一項1b/2期研究,旨在評估既往免疫治療失敗的轉(zhuǎn)移性腎細胞癌患者使用樂伐替尼加派姆單抗的療效。共有145例患者入組,104例曾接受過ICIs治療的患者中有58(55.8%)例在第24周出現(xiàn)客觀反應(yīng),且3~4級不良反應(yīng)發(fā)生率較低,提示樂伐替尼加派姆單抗顯示出較好的抗腫瘤活性和可控的安全性,可能是ICIs耐藥后治療轉(zhuǎn)移性腎細胞癌的一種選擇。有報道顯示,一例58歲女性腎細胞癌合并Xp11.2易位/轉(zhuǎn)錄因子E3基因融合患者,對抗PD-1單一療法和標準劑量的阿昔替尼均具有耐藥性,最終通過低劑量阿昔替尼和抗PD-1的持續(xù)聯(lián)合治療獲得了部分緩解[22]。Zhao等[23]發(fā)現(xiàn)小劑量阿帕替尼可緩解缺氧,增加CD8+T細胞浸潤,減少腫瘤中TAMs的募集,并降低腫瘤和血清中的TGF-β1水平,增強抗PD-1/PD-L1的作用。小劑量阿帕替尼聯(lián)合抗PD-L1抗體顯著延緩腫瘤生長和轉(zhuǎn)移,并誘導(dǎo)小鼠模型生存期延長。一項回顧性研究[24]納入了7例免疫治療失敗并隨后接受阿帕替尼-卡瑞利珠單抗聯(lián)合治療的復(fù)發(fā)性霍奇金淋巴瘤患者,在接受4周期治療后,2例完全緩解,4例部分緩解,1例病情穩(wěn)定,中位無進展生存期為10月,提示低劑量阿帕替尼加卡瑞利珠單抗可能是免疫治療失敗后復(fù)發(fā)的霍奇金淋巴瘤患者的一種有希望的治療選擇。這種聯(lián)合治療值得在其他免疫治療失敗的實體瘤患者中進一步試驗。
放療可以直接作用于腫瘤細胞的DNA來殺傷細胞,也可以通過產(chǎn)生原位腫瘤疫苗來改變腫瘤微環(huán)境,誘導(dǎo)免疫激活,引發(fā)抗腫瘤反應(yīng),并誘導(dǎo)非照射區(qū)域的腫瘤消退,這被稱為遠隔效應(yīng)[25]。越來越多的證據(jù)表明,在高突變負荷的腫瘤中,突變相關(guān)的新抗原驅(qū)動ICIs反應(yīng)[26]。病灶放射治療(radiation therapy,RT)可將輻照腫瘤轉(zhuǎn)化為腫瘤特異性T細胞的引物位點,促進腫瘤相關(guān)抗原釋放、MHC-Ⅰ類分子的表達及免疫細胞招募,形成“腫瘤原位疫苗”,觸發(fā)內(nèi)源性損傷相關(guān)因子的釋放進而激活DCs促進腫瘤相關(guān)抗原的呈遞,增強免疫應(yīng)答。同時,放療誘導(dǎo)的凋亡腫瘤細胞被DCs等抗原提呈細胞吞噬,與MHC-Ⅰ類分子形成復(fù)合物,激活內(nèi)源性CD8+T細胞[27]。隨著ICIs治療的進步,RT促進抗腫瘤T細胞活化的能力在臨床上受到重視,在小鼠實驗中表明RT可以幫助克服對ICIs的耐藥性[28]。正因為如此,RT理論上也可以用于PD-1耐藥后治療,RT聯(lián)合免疫治療可以增強并持續(xù)產(chǎn)生抗腫瘤免疫反應(yīng),控制遠處腫瘤,但激發(fā)全身性抗腫瘤免疫所需的最佳放療劑量和分割方式仍在積極研究中。
3.4.1 CTLA-4單抗 CTLA-4與PD-1作用機制不同,在調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答中起互補作用。PD-1使外周T細胞耗竭,而CTLA-4主要在T細胞活化的早期起到抑制作用,因此抗CTLA-4抗體能協(xié)同抗PD-1抗體的臨床作用。雖然已經(jīng)有很多臨床試驗證明雙免聯(lián)合治療具有更高的應(yīng)答率和相當?shù)陌踩?,但將其?yīng)用于免疫治療耐藥后再治療的臨床研究才剛開始。S1400F[29]是一項度伐利尤單抗加曲美木單抗治療既往抗PD-1/PD-L1耐藥Ⅳ期鱗狀細胞肺癌患者的Ⅱ期研究,遺憾的是,該項研究沒有展現(xiàn)出明顯的臨床獲益,但不失為終末期肺癌患者一種可能的選擇方向。目前,在難治性肺癌患者中檢查點抑制劑聯(lián)合使用拉莫西林單抗加彭博利珠單抗(S1800A)的研究正在進行,期待能有好的臨床獲益。
3.4.2 其他新型免疫檢查點抑制劑 近年對新型免疫檢查點及其配體進行阻斷的研究在持續(xù)進行中。具有免疫球蛋白和免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)結(jié)構(gòu)域的T細胞免疫受體(T cell immunoreceptor with immunoglobulin and ITIM domain,TIGIT)是一種很有前途的癌癥免疫治療新靶點。Kawashima[30]等證明TIGIT/CD155軸可介導(dǎo)對ICIs的耐藥性,TIGIT阻斷劑可能是治療免疫耐藥抵抗患者的潛在候選藥物。TIGIT通路在體內(nèi)和體外調(diào)節(jié)T細胞和自然殺傷細胞介導(dǎo)的腫瘤識別效應(yīng),雙重PD-1/TIGIT阻斷可有效增加腫瘤抗原特異性CD8+T細胞的體外擴增和發(fā)揮免疫殺傷作用,并在小鼠腫瘤模型中促進腫瘤排斥[31]。但TIGIT協(xié)同抗PD-1/PD-L1逆轉(zhuǎn)耐藥性的具體機制未闡明。Siglec-15[32]是一種腫瘤巨噬細胞相關(guān)性的新型免疫檢查點,被證明其在腫瘤細胞上的表達與PD-L1分子不具有相關(guān)性且作用機制不同,提示其可能作為抗PD-1/PD-L1耐藥后可供選擇的明星靶點,對其單克隆抗體的研究目前已進入Ⅱ期臨床試驗階段。
研究發(fā)現(xiàn),腸道微生物群對腫瘤的影響貫穿于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和治療的各個階段。腸道微生物群的組成對ICIs功效有顯著影響,有助于提高ICIs的治療活性[33]。一項臨床試驗評估了糞便微生物群移植(fecal microbial transplantation,FMT)聯(lián)合抗PD-1治療PD-1難治性黑色素瘤患者的安全性和有效性,結(jié)果顯示15例患者中有6例取得臨床獲益?;颊呶⑸镓S度增加,CD8+T細胞激活增加,表達白細胞介素-8的骨髓細胞減少,這表明通過調(diào)整腸道微生物組,腫瘤微環(huán)境被重新編程,逆轉(zhuǎn)了晚期黑色素瘤對抗PD-1的耐藥性[34]。
免疫檢查點與其應(yīng)答配體之間的交流通過靶向大量的信號軸,人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)的激活導(dǎo)致無數(shù)致癌信號軸特別是磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/Akt途徑激活,削弱了T細胞的激活和由此產(chǎn)生的抗腫瘤免疫力。Qi等[35]發(fā)現(xiàn),在PTEN基因缺失的前列腺癌模型上,間歇性而非每日給藥的PI3Kα/β/δ抑制劑BAY1082439可以克服抗PD-1耐藥性,并在體內(nèi)釋放CD8+T細胞依賴的抗腫瘤免疫。曲妥珠單抗是一種HER2靶向抗體,可以通過增強樹突狀細胞標志物的表達,提高腫瘤細胞中MHCⅠ類的表達,增加適應(yīng)性免疫細胞對二次接觸的小鼠HER2表達的乳腺癌細胞產(chǎn)生排斥來促進抗腫瘤免疫[36]。Tian等[37]發(fā)現(xiàn),納武利尤單抗和曲妥珠單抗聯(lián)合治療改善了胃癌患者的無進展生存期,并且安全狀況可控?,敻裢孜魡慰故且环N新型的抗HER2單克隆抗體,與帕博利珠單抗聯(lián)合治療HER2陽性的92例胃食管腺癌患者中,有17(18.48%)例出現(xiàn)了客觀反應(yīng),顯示出明顯療效和可接受的安全性和耐受性[38]。這又為免疫治療失敗后的治療方案選擇提供了新的方向。
其他可供選擇的方案有:(1)溶瘤病毒:聯(lián)合T-VEC溶瘤病毒及伊匹單抗對比單純伊匹單抗治療,客觀有效率可由18%上升至39%,并且觀察到腫瘤體積縮小[39];(2)MDM2癌基因抑制劑:一項Ⅱ期臨床研究初步結(jié)果顯示,APG-115(MDM2癌基因抑制劑)聯(lián)合PD-1抑制劑帕博利珠單抗或可恢復(fù)對腫瘤免疫藥物耐藥或不耐受的患者的抗腫瘤作用[40];(3)Toll樣受體9(Toll like receptor 9,TLR9)激動劑:瘤內(nèi)注射新型TLR9激動劑CMP-001聯(lián)合抗PD-1治療可在注射部位和遠處腫瘤誘導(dǎo)更持久的腫瘤消退,并顯著延長小鼠生存時間。與對照組相比,CMP-001聯(lián)合抗PD-1小鼠的抗腫瘤作用同時伴隨著γ-干擾素和CD4+/CD8+T細胞的增加[41],提示CMP-001在HNSCC中可能具有逆轉(zhuǎn)抗PD-1免疫耐藥的作用,但還需要臨床研究佐證;(4)嵌合抗原受體T細胞免疫療法(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy,CAR-T):對于難治性、終末期癌癥,CAR-T療法無疑為癌癥治療帶來新希望,但由于其費用高昂且不良反應(yīng)嚴重,目前還未見其用于PD-1/PD-L1耐藥后的挽救治療。
免疫療法正在革新實體腫瘤的治療模式,但由于腫瘤細胞的異質(zhì)性,免疫治療僅使少部分晚期腫瘤患者獲得長期生存,免疫治療耐藥后再程治療方案的選擇還處于探索階段,目前仍無最佳方案的定論。聯(lián)合應(yīng)用是目前抵抗和逆轉(zhuǎn)免疫耐藥的研究熱點。免疫抑制劑聯(lián)合放化療、靶向及其他具有逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫微環(huán)境作用的新型靶點及藥物等的諸多研究已經(jīng)展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,但目前對于各方案的機制和療效未完全明確,仍需進一步臨床研究。