免疫靶點PD?1/PD?L1的研究現(xiàn)狀與應用進展

全詩翠 胡佳 劉暢 鄧飛

1遵義醫(yī)學院病理教研室（貴州遵義563000）；2遵義醫(yī)學院（貴州遵義563000）；3遵義市第一人民醫(yī)院（貴州遵義518100）

免疫系統(tǒng)是機體抵御內(nèi)外因素對機體造成的威脅時起保護作用的一個強大的防御系統(tǒng)。在機體中，免疫系統(tǒng)的內(nèi)在平衡與穩(wěn)定是機體能夠正常運轉的重要保障。免疫系統(tǒng)被激活并引起一系列免疫應答的過程中，各種免疫細胞都在不斷地接受著多種免疫信號的刺激。T細胞免疫系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用，它的激活需要第一信號和第二信號的共同刺激。第二信號即“共刺激信號”。

研究發(fā)現(xiàn)，共刺激信號不僅包括提供免疫正性的信號（CD28?B7、CD40?CD154），也存在很多免疫抑制信號（CT?LA4?B7、BT?LA?BTLAL、BTLA/B7x、OPG、DcR3、PD1?PD?L1）。這些信號共同形成了一個復雜的正性和負性共刺激信號網(wǎng)絡，它們在免疫炎癥反應、移植免疫耐受以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，起重要的調(diào)節(jié)作用。正性和負性共刺激信號相互平衡和制約，最終的免疫應答取決于二者的優(yōu)劣形勢。正性分子提供的正性刺激信號占優(yōu)勢，T細胞就會活化增殖以及向輔助性T細胞分化，提高免疫活性；若負性免疫抑制分子表達較多，占據(jù)了主導地位，逐漸形成免疫耐受［1］。以程序性死亡受體?1（programmed death 1，PD?1）及其配體?1（programmed death ligand 1，PD?L1）這一免疫抑制分子為靶點的免疫調(diào)節(jié)對抗腫瘤，抗感染［2］，抗自身免疫性疾病以及器官移植免疫耐受均有重要價值和意義［3］。接下來我們重點探討與PD?1/PD?L1有關的基礎及臨床研究的現(xiàn)狀和趨勢。

1 PD?1/PD?L1的研究歷程

1.1 PD?1的發(fā)現(xiàn) PD?1/PD?L1是免疫球蛋白超家族協(xié)同刺激分子成員之一，參與維持自身免疫耐受和腫瘤的發(fā)生發(fā)展的調(diào)節(jié)過程。PD?1/PD?L1信號通路對免疫系統(tǒng)T淋巴細胞進行負性調(diào)控，在誘導效應T細胞向Tregs方向分化，抑制T細胞活化、誘導T細胞的凋亡等方面發(fā)揮重要作用。

PD?1是T細胞表面一個跨膜蛋白，為重要的抑制性受體，與CTLA?4同源，最初在凋亡的T細胞淋巴瘤中被發(fā)現(xiàn)，并因能促進程序性細胞死亡而將其命名為程序性死亡受體?1（PD?1）。1992年，ISHIDA等在程序性凋亡的T細胞雜交瘤中首次檢測到PD?1蛋白的表達，隨后研究又發(fā)現(xiàn)了其主要配體?1（PD?L1）。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)PD?1是具有單一胞外IgV樣功能區(qū)的I型跨膜蛋白，由288個氨基酸殘基構成。

1.2 PD?1的表達部位及功能 PD?1主要表達于活化的T/B淋巴細胞、NK細胞、單核細胞、樹突狀細胞（DCs）及間充質干細胞（BMSCs）［4?5］。PD?1是維持自身免疫耐受的重要免疫抑制分子。在生理條件下，PD?1通過調(diào)節(jié)外周組織中T細胞的分化方向調(diào)節(jié)免疫功能，調(diào)控機體對外來或自身抗原的免疫應答反應，防止免疫過激導致的相關疾病的發(fā)生。

1.3 PD?1的配體PD?L1和PD?L2 PD?1有兩個已知配體PD?L1和PD?L2。PD?L1和PD?L2這兩個配體最初都是從胎盤cDNA文庫中克隆得到的，二者都屬B7家族的成員。PD?L1和PD?L2兩個配體均高表達于胎盤組織；且在脾臟、淋巴結、胸腺中呈低表達狀態(tài)，這對維持外周免疫耐受，減少自身免疫系統(tǒng)相關疾病的發(fā)生有重要意義。

1.3.1 PD?L1 1999年，DONG及其實驗團隊［6］首次克隆出人類B7共刺激分子（B7 homolog 1，B7?H1），并鑒定了其對T細胞調(diào)節(jié)功能。PD?L1作為PD?1的主要的配體，主要在惡性腫瘤細胞上過表達、在APCs、淋巴細胞、造血細胞以及上皮細胞都有表達［7?8］。

1.3.2 PD?L2 與PD?L1相比，PD?L2的分布較為局限，主要在APCs中表達，比如DC和激活的巨噬細胞（m ?）。PD?L2參與調(diào)節(jié)輔助性T細胞1和2（Th1/Th2）之間的平衡。相對而言，PD?L2的親和力比PD?L1高出許多，PD?1與PD?L2的結合能顯著抑制CD4+T細胞增殖和某些細胞因子（IFN?γ）的產(chǎn)生，誘導其無能和凋亡；而PD?1/PD?L1的結合對淋巴細胞所產(chǎn)生的抑制效應更為緩和適度。

2 PD?1/PD?L1信號通路對機體的作用

PD?1/PD?L1信號通路的激活能有效抑制T細胞的活化增殖及細胞因子（如IL?10、INF?γ）的分泌。作為機體免疫系統(tǒng)的抑制信號，PD?1/PD?L1信號通路能夠有效調(diào)節(jié)外周組織中免疫反應的強度，避免嚴重的持續(xù)性組織損傷，并參與維持對于自身抗原的免疫耐受；另一方面，腫瘤細胞通過上調(diào)PD?L1分子的表達來激活PD?1/PD?L1的抑制信號通路，抑制T細胞的活化，形成適合腫瘤細胞生長的免疫微環(huán)境［3］。

2.1 PD?1/PD?L對過敏性炎癥反應的抑制作用 內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是機體內(nèi)各個系統(tǒng)相互幫助，相互協(xié)調(diào)而達成的狀態(tài)。而免疫系統(tǒng)的內(nèi)在穩(wěn)定對機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有積極意義。

過敏性炎癥反應，是由于內(nèi)外環(huán)境因素作用于機體導致免疫細胞之間的免疫失衡，引起以Th2及Th17免疫反應為主的變應性炎癥反應。Th1/Th2及Tregs/Th17免疫失衡是過敏炎癥反應發(fā)生的主要機制。Tregs和Th17是CD4+T細胞的亞群之一，二者在分化及功能上相互制約，共同參與調(diào)節(jié)機體免疫穩(wěn)態(tài)。Tregs/Th17免疫失衡，Treg細胞的減少及功能的失活，T細胞向Th17方向的分化，這些因素共同參與機體炎癥反應，導致自身免疫性疾病（SLE、關節(jié)炎、系統(tǒng)性血管炎、硬皮病等）的發(fā)生［9?12］。

有研究表明［13］，PD?L1 可通過增強T 細胞上Foxp3 的表達從而誘導T細胞向Tregs分化，形成和維持免疫耐受，避免免疫損傷［14?15］。而當PD?L1 缺失引起PD?1/PD?L1 信號通路缺乏時，體內(nèi)的Tregs受損，從而導致與免疫損傷相關的一系列疾病的發(fā)生。有學者用小鼠研究了PD?1/PD?L1信號途徑在變應性鼻炎發(fā)病中的作用。研究結果顯示，使用PD?L1重組蛋白能夠有效緩解小鼠的過敏性鼻炎癥狀，能使Tregs表面主要的特異性轉錄因子Foxp3以及細胞因子TGF?β、IL?10的表達增強；同時能降低Th17的轉錄因子RORγ和細胞因子IL?17的水平。給對照組使用了PD?L1單克隆抗體后，小鼠的過敏性鼻炎的癥狀有所加重。該實驗表明PD?L1可能通過調(diào)節(jié)Tregs/Th17平衡促進Tregs的分化和發(fā)育，抑制過敏性鼻炎的發(fā)生；PD1/PDL1信號通路抑制過敏性鼻炎發(fā)生的機制可能是通過上調(diào)TGF?β、IL?10、Foxp3表達，下調(diào) IL?17、RoRrt表達參與過敏性鼻炎的發(fā)生、發(fā)展［13，16］。

2.2 PD?1/PD?L1對移植排斥反應的抑制作用 移植手術過后，由于移植物和宿主之間互相不耐受，而引起的免疫細胞互相攻擊，互相排斥的一系列移植排斥反應（trans?plant rejection）。宿主抗移植物反應（host versus graft reac?tion，HVGR）是一般以宿主的免疫系統(tǒng)對供者移植物產(chǎn)生的免疫排斥和攻擊反應，主要發(fā)生在實體器官移植術后；移植物抗宿主反應（graft versus host reaction，GVHR）是同種異體移植后，移植物中的T/B淋巴細胞對宿主的正常組織和器官為目標進行的異物攻擊，引起宿主機體組織免疫損傷的反應，常見于骨髓移植；由GVHR引起的疾病稱為移植物抗宿主?。╣raft?versus?host disease，GVHD）［17］。

在移植排斥反應發(fā)生過程中，以T細胞為首的細胞免疫發(fā)揮主導作用。T細胞的活化和增殖的第一信號來源于APCs表面的抗原肽?MHC復合物（p?MHC）；而第二信號則由T細胞和APC間共刺激分子的相互作用來啟動，包括正性信號和負性信號兩種。利用PD?1/PD?L1介導的負性調(diào)節(jié)信號，下調(diào)T細胞的活化和增殖，誘導T細胞無能，有效降低宿主和供體之間免疫排斥，誘導免疫耐受。

用PD?L1免疫球蛋白（Ig）重組腺病毒轉染的動物模型的腎臟器官后進行腎臟的同種異體移植。與沒有任何處理的對照組相比，PD?L1 Ig局部修飾大鼠的腎臟移植組小鼠的移植腎存活時間有所延長。該實驗結果表明PD?L1基因修飾的DC可以明顯延長移植物腎存活時間，PD?1/PD?L1共刺激信號在移植物耐受誘導過程中發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)PD?1/PD?L1信號通路通過調(diào)節(jié)IFN?γ的分泌水平來下調(diào)GVHD的發(fā)生，提示了一種抑制GVHD的新途徑。

2.3 PD?1/PD?L1與其他分子聯(lián)合運用誘導移植免疫耐受T細胞的激活過程依賴多種信號通路共同參與，各通路之間有協(xié)同效應。在誘導移植免疫耐受的過程中，單獨誘導或抑制免疫反應中某一條信號通路往往難以達到移植物耐受的誘導目的，但是通過多條信號途徑聯(lián)合干預，則能使移植物的存活率大大提高。在器官移植免疫耐受的誘導研究過程中發(fā)現(xiàn)：單獨通過利用PD?1/PD?L1免疫抑制信號時，往往只能稍微延長移植物的存活時間，而不能維持移植物的長時間的移植免疫耐受。

有研究用PD?L1免疫球蛋白Ig修飾的BMSCs抑制大鼠肝移植排斥反應，誘導肝移植免疫耐受，其效果明顯優(yōu)于 BMSCs 單用［18?20］。

3 PD?1/PD?L1靶點治療惡性腫瘤

3.1 PD?1/PD?L1促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展 PD?1/PD?L1這免疫抑制信號的存在對機體的健康和內(nèi)環(huán)境的長久穩(wěn)態(tài)起著重要作用。然而，威脅人類健康的的重大疾病之一的腫瘤，卻能依靠PD?1/PD?L1抑制免疫活性這一特性，通過上調(diào)PD?L1的表達下調(diào)抗腫瘤免疫反應，誘導效應T細胞凋亡、抑制T細胞活化、抑制機體抗腫瘤免疫反應，制造出適合自身生長的局部微環(huán)境，形成免疫逃逸，促進腫瘤細胞的生長［21］。多年研究表明，PD?L1在多種實體惡性腫瘤中都有表達，但不同個體、不同類型甚至不同分期的腫瘤組織中，表達水平也有顯著差異。目前，PD?1/PD?L1信號通路因為明確參與腫瘤的免疫逃逸而成為腫瘤免疫療法研究熱點。

3.2 PD?1/PD?L1靶點治療腫瘤 通過阻斷PD?1和PD?L1的腫瘤免疫療法已經(jīng)證實在多種惡性腫瘤中都是很有效的。PD?1/PD?L1免疫抑制劑可以阻斷PD?1/PD?L1信號通路，使T細胞恢復免疫活性，增強免疫應答，提高殺傷腫瘤細胞的能力。

以PD?1/PD?L1為靶點相關的治療手段尚未完全成熟，多處于臨床實驗階段，但其顯著的療效和較輕微的不良反應使其在未來的發(fā)展有著廣闊的前景。目前，有關PD1/PD?L1免疫抑制劑的研發(fā)是惡性腫瘤治療領域的研究大趨勢。

3.3 PD?1/PD?L1靶點免疫抑制劑的研發(fā) 以PD?1/PD?L1為靶點的免疫抑制劑主要有針對PD?1和針對PD?L1的兩種。

3.3.1 PD?1免疫抑制劑 PD?1單抗在多種實體腫瘤治療中均顯示出抗腫瘤效應。目前研發(fā)的針對PD?1免疫抑制劑主要有 pembrolizumab（Keytruda）、nivolumab（Opdivo）及pidilizumab（CT?011）三種。（1）pembrolizumab是一種人源化單克隆抗體，與PD?1有著高親和力的同時，幾乎去除了免疫原性和毒副作用。pembrolizumab已是美國FDA批準用于部分晚期黑色素瘤的治療藥物之一［22］。單獨使用pem?brolizumab治療非小細胞肺癌（NSCLC）的臨床試驗（KEY?NOTE?001）的結果顯示：pembrolizumab的毒副反應較輕，嚴重不良事件發(fā)生率較低，腫瘤晚期的患者對其耐受性表現(xiàn)良好。檢測發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞表面高表達PD?L1的患者療效改善更為明顯［23］。目前，該PD?1單抗已被批準用于既往治療失敗的非小細胞肺癌的治療，也是首個被批準用于非小細胞肺癌的免疫抑制劑。此外，pembrolizumab正在被研發(fā)應用于其他類型腫瘤治療。（2）nivolumab是一種抗PD?1的全人源單克隆抗體。有研究分析發(fā)現(xiàn)nivolumab單抗和pembrolizumab單抗的臨床試驗治療效果比較接近。由于其全人源性，避免了與免疫原性相關的毒副作用［24］。研究評估了PD?L1的表達，從評估結果來看PD?L1表達陽性的患者療效較為明顯。目前主要被批準用于黑色素瘤和非小細胞肺癌的治療以及對腎細胞癌的臨床實驗。（3）pidilizumab是抗PD?1的人源性的重組單克隆抗體，主要研發(fā)用于大B細胞淋巴瘤、膠質細胞瘤和多發(fā)性骨髓瘤的臨床治療，目前處于Ⅱ期臨床研究階段。有研究表明：pidilizumab單抗和利妥昔單抗（靶向CD20）聯(lián)合用藥治療復發(fā)性濾泡性淋巴瘤［25］取得較為滿意的緩解率，且患者耐受性良好。提示了免疫抑制劑聯(lián)合其他腫瘤藥物治療易復發(fā)惡性腫瘤的新策略。

3.3.2 PD?L1的免疫抑制劑 針對PD?L1的免疫抑制劑的出現(xiàn)雖然相比PD?1單抗要晚，但種類較多，Atezolizum?ab［26］、avelumab（MSB0010718C）［27］、MP?DL3280A（RG7446）、durvalumab（MEDI4736）、AMP?514和 AMP?22皆為能夠識別和結合PD?L1的單抗，并且能取得與PD?1單抗類似的效果。

主要嘗試用于多種PD?L1過表達實體腫瘤和淋巴瘤。目前這些抗體類藥物大多處于I期和II期臨床試驗階段，主要嘗試用于多種PD?L1過表達實體腫瘤和淋巴瘤［25］。其中，抗PD?L1單抗avelumab（MSB0010718C）是完全人源化的單克隆抗體，能競爭性抑制PD?1/PD?L1信號通路。早期主要研究用于卵巢癌及胃癌的治療。目前avelumab已經(jīng)開始被嘗試用于治療其他類型腫瘤，尤其是非小細胞肺癌和皮膚癌中的 Merkel細胞癌［28?30］。

4 PD?1/PD?L1免疫療法聯(lián)合其他療法的新趨勢

腫瘤組織在機體內(nèi)，能營造適合自身生長的免疫微環(huán)境，逃脫免疫殺傷。還能通過各種途徑（血液、淋巴、種植）發(fā)生轉移，在機體多個部位形成腫瘤轉移灶。單一的腫瘤治療方法不能有效緩解腫瘤發(fā)展和轉移，所以聯(lián)合治療手段成為臨床常用的治療方法。PD?1/PD?L1免疫抑制劑聯(lián)合放化療的治療效果優(yōu)于傳統(tǒng)放化療。多種類型的免疫抑制劑聯(lián)合應用優(yōu)于單獨用藥。兩種及兩種以上的免疫抑制劑聯(lián)合應用治療易復發(fā)的難治性惡性腫瘤的研究正在進行。Nivolumab（PD?1單抗）與Ipilimumab（CTLA?4單抗）聯(lián)合治療的臨床試驗的數(shù)據(jù)顯示：二者聯(lián)合治療比單用其中一種能取得更好的療效［31］。PD?1單抗與美羅華（利妥昔單抗）聯(lián)合治療濾泡淋巴瘤的臨床研究結果顯示：客觀緩解率及完全緩解率都能達50%以上。二者聯(lián)合安全性較好，未發(fā)生嚴重不良反應。

現(xiàn)階段對PD?1/PD?L1信號通路的作用機制已經(jīng)趨于成熟，以PD?1/PD?L1為靶點治療自身免疫性疾病和惡性腫瘤的相關研究正在加速進行。作為一種新型靶點藥物，PD?1/PD?L1免疫抑制劑成為目前備受矚目的抗腫瘤的免疫治療藥物。其主要優(yōu)勢是能通過激活自身免疫系統(tǒng)去控制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在臨床腫瘤治療鄰域顯示出廣闊的應用前景。PD?1/PD?L1免疫抑制劑聯(lián)合其他治療方法治療腫瘤成為現(xiàn)代腫瘤治療的新趨勢。