肺癌免疫治療的研究進展

郭寒菲，丁筱，崔久嵬

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院，長春130021)

腫瘤的免疫逃逸機制在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[1]。隨著腫瘤免疫學(xué)及生物技術(shù)的日益發(fā)展，腫瘤的免疫治療得到廣泛關(guān)注，肺癌的免疫治療已取得突破性進展。目前肺癌的免疫治療主要分為主動免疫治療和被動免疫治療，前者是指通過激活患者自身的免疫應(yīng)答反應(yīng)，增強機體的抗腫瘤作用；后者指給患者輸入免疫應(yīng)答終產(chǎn)物，如效應(yīng)細胞和抗體，進而增強機體抗腫瘤免疫應(yīng)答。但腫瘤微環(huán)境錯綜復(fù)雜，各種免疫過程相互影響，使肺癌的免疫療法在臨床轉(zhuǎn)化中面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。本研究針對目前肺癌免疫治療方法的最新進展及面臨的挑戰(zhàn)進行綜述，旨在為研發(fā)新的肺癌治療方案提供啟示。

1　免疫檢查點抑制劑

T細胞是腫瘤免疫應(yīng)答中的主要效應(yīng)細胞。在生理情況下，T細胞的免疫應(yīng)答受到共抑制分子即免疫檢查點的調(diào)節(jié)，維持對自身組織耐受，從而避免自身免疫疾病的發(fā)生。共刺激因子CD28與抗原提呈細胞表面的CD80/CD86相互作用，使細胞毒T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)向胞膜轉(zhuǎn)移，以更強的結(jié)合力與CD80/CD86結(jié)合，抑制T細胞的活化與增殖。程序性死亡受體1(PD-1)在T細胞、自然殺傷細胞(NK)、單核細胞及B細胞等多種細胞中表達，其功能與CTLA-4相似。程序性死亡配體1(PD-L1)主要在腫瘤細胞表面及腫瘤微環(huán)境中表達。腫瘤細胞可異常上調(diào)共抑制分子及其相關(guān)配體的表達，抑制T淋巴細胞活化，從而導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸[2]。近年來通過單克隆抗體阻斷免疫檢查點分子如PD-1、PD-L1、CTLA-4的研究較為廣泛，研究顯示上述分子具有顯著的抗腫瘤效應(yīng)[2]。目前從二線治療到一線治療再到聯(lián)合治療，免疫檢查點抑制劑療法逐步提高了肺癌治療的效果，正在改變肺癌的治療策略。

在非小細胞肺癌(NSCLC)的二線治療中，免疫檢查點抑制劑已取得突破性進展。PD-1抑制劑Nivolumab用于進展期肺鱗癌和非鱗狀NSCLC的Ⅲ期臨床研究結(jié)果顯示，Nivolumab組患者的總生存期(OS)、客觀緩解率(ORR)、無進展生存期(PFS)及1年生存率均明顯提高[3,4]。目前，美國FDA已批準(zhǔn)Nivolumab用于以鉑類為基礎(chǔ)化療方案的進展晚期(轉(zhuǎn)移性)肺鱗癌及非鱗狀NSCLC的治療。PD-1抑制劑Pembrolizumab治療進展期NSCLC的Ⅰ期臨床研究顯示，患者ORR和中位緩解持續(xù)時間(MDR)明顯延長，且PD-L1高表達，即腫瘤細胞PD-L1染色陽性比例(TPS)≥50%的患者療效更為顯著[5]?；诖私Y(jié)果，美國FDA批準(zhǔn)Pembrolizumab用于二線治療PD-L1陽性(TPS≥1%)且在含鉑化療期間或之后發(fā)生疾病進展的NSCLC患者。PD-L1抑制劑Atezolizumab治療NSCLC患者的Ⅲ期臨床研究顯示，Atezolizumab治療組中位OS比多西他賽化療組平均延長了4.2個月[6]。美國FDA批準(zhǔn)Atezolizumab用于接受含鉑化療治療期間或治療后病情進展以及接受靶向療法治療失敗的轉(zhuǎn)移性NSCLC患者。

Nivolumab單藥用于晚期NSCLC患者一線治療的Ⅰ期臨床研究也取得了一定成果[7]，但近期公布的Ⅲ期臨床研究(CheckMate-026)宣布失敗[8]。Reck等[9]臨床研究首次證實了Pembrolizumab單藥一線治療晚期NSCLC的效果優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)含鉑雙藥化療，促使了Pembrolizumab獲得美國FDA和歐盟藥品監(jiān)管(EMA)批準(zhǔn)，用于治療PD-L1高表達(TPS≥50%)、表皮生長因子受體(EGFR)及ALK突變陰性的轉(zhuǎn)移性NSCLC患者。Langer等[10]研究顯示，與單純化療相比，Keytruda聯(lián)合化療的肺癌患者ORR和PFS均顯著提高；基于此項研究，美國FDA加速批準(zhǔn)了Keytruda聯(lián)合化療一線治療轉(zhuǎn)移性非鱗狀NSCLC。

CTLA-4代表抑制劑有Ipilimumab(MDX010)及Tremelimumab。在Ⅱ期臨床研究中，Ipilimumab二線治療Ⅳ期NSCLC的結(jié)果提示該方案可提高患者的 PFS及OS[11]，但在后續(xù)Ⅲ期臨床研究的中期分析未顯示出臨床獲益，故終止研究。在鉑類聯(lián)合化療后維持治療的NSCLC Ⅱ期臨床研究中，Tremelimumab不能延長患者的PFS[12]。

最近的研究表明，腫瘤細胞中錯配修復(fù)基因缺陷(dMMR)及微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高(MSI-H)會導(dǎo)致腫瘤出現(xiàn)高水平的突變負(fù)荷，產(chǎn)生大量可被免疫系統(tǒng)識別的新抗原，增強體內(nèi)抗腫瘤免疫活性，進而促進免疫檢查點抑制劑的療效[13,14]。因此，美國FDA批準(zhǔn)Pembrolizumab用于MSI-H或dMMR的實體瘤患者，成為FDA批準(zhǔn)的首個依據(jù)生物標(biāo)志物而非腫瘤類型選擇的抗腫瘤療法，標(biāo)志著免疫治療正在為腫瘤綜合治療帶來巨大變革。

從二線治療到一線治療再到聯(lián)合治療，免疫檢查點抑制劑療法逐步提高了肺癌治療的效果，正在改變肺癌的治療策略。但目前只有少部分患者能夠應(yīng)用這種療法，盲目使用可明顯提高不良反應(yīng)發(fā)生率。因此，開發(fā)預(yù)測療效的生物標(biāo)志物、篩選可能獲益人群對實現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)治療尤為重要。

針對Pembrolizumab的KEYNOTE系列研究顯示PD-L1表達水平與免疫檢查點抑制療法的療效存在相關(guān)性，但將其作為腫瘤標(biāo)志物尚存在爭議。原因主要包括：①檢測試劑盒及抗體不同，所規(guī)定的PD-L1陽性定義標(biāo)準(zhǔn)亦不相同，不同研究規(guī)定PD-L1陽性的TPS閾值也不同；②有些PD-L1陽性患者對免疫治療反應(yīng)不佳，而有些PD-L1陰性患者卻能從免疫治療中獲益；③不同腫瘤組織類型PD-L1表達水平存在差異，而大部分研究未限定腫瘤類型；④PD-L1不僅在腫瘤細胞表達，在腫瘤間質(zhì)中的免疫細胞也有表達。因此，目前認(rèn)為PD-1/PD-L1尚不能作為預(yù)測免疫治療療效的生物標(biāo)志物，尋找預(yù)測PD-1/PD-L1抑制劑療效的標(biāo)志物仍是未來探索的方向。

2　肺癌疫苗

肺癌細胞可通過改變表面抗原、表達異常的主要組織相容性復(fù)合體1(MHC-1)分子和共刺激分子、樹突狀細胞功能缺陷等機制逃避機體免疫系統(tǒng)的識別和監(jiān)視作用，由此科學(xué)家設(shè)計出肺癌疫苗試圖喚起集體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。

第一代肺癌疫苗是以腫瘤細胞為基礎(chǔ)，使用化學(xué)因子刺激、化學(xué)修飾或基因修飾后，再進行輻射處理制成疫苗，如GM-CSF基因修飾的腫瘤細胞疫苗(GVAX)、TGF-β2反義核酸轉(zhuǎn)染NSCLC細胞株獲得的LUCANIX疫苗。合成肽疫苗是一類僅含腫瘤抗原決定簇組分的短肽與載體連接后加佐劑制成的疫苗，可用于合成肽疫苗的肺癌特異性抗原包括黏蛋白1(MUC1)、XAGE-1b、MAGE-A3。針對肺癌細胞特異性抗原及免疫逃逸機制設(shè)計出的肺癌疫苗，能激發(fā)患者的主動免疫反應(yīng)，部分已進入Ⅲ期臨床研究階段，但結(jié)果尚未顯示出明顯的生存獲益，部分臨床研究由于未達到預(yù)期研究目的而被終止。

免疫逃逸是腫瘤發(fā)生的主要機制之一，腫瘤疫苗只是激活抗腫瘤免疫反應(yīng)的起始步驟，而腫瘤及其微環(huán)境具有復(fù)雜的免疫抑制效應(yīng)，故雖然多種腫瘤疫苗在研究初期成功引起血清學(xué)反應(yīng)，但最終無法產(chǎn)生抗腫瘤作用。調(diào)整腫瘤微環(huán)境，聯(lián)合其他免疫療法等，可能有望提高肺癌疫苗的療效。

3　免疫調(diào)節(jié)劑

免疫調(diào)節(jié)劑通過解除腫瘤患者免疫抑制狀態(tài)，糾正免疫功能失調(diào)以達到治療腫瘤的目的，包括免疫增強劑、免疫抑制劑和雙向免疫調(diào)節(jié)劑。免疫檢查點單克隆抗體也屬于免疫調(diào)節(jié)劑，在前文中已闡述。免疫增強劑卡介苗[15]、干擾素α(IFN-α)、IFN-β等可刺激機體免疫系統(tǒng)增強免疫反應(yīng)，IFN-γ可削弱腫瘤微環(huán)境中的靶向調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)功能而解除免疫耐受狀態(tài)[16]，但早期臨床研究由于劑量毒性及療效不確切而被中止。在一項化療聯(lián)合免疫療法治療小細胞肺癌(SCLC)的Ⅱ期臨床研究中，化療聯(lián)合IFN-α組顯示出明顯生存獲益[17]。另一項NGR-hTNF聯(lián)合Doxorubicin治療進展期SCLC的臨床研究正在進行中(NCT00483509)。

轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是一個具有雙重作用的細胞因子[18]，在腫瘤發(fā)生早期，TGF-β是一種有效的腫瘤抑制劑，但在腫瘤微環(huán)境中，TGF-β可由腫瘤細胞和間質(zhì)細胞分泌，與受體結(jié)合后啟動Smad和非Smad信號通路，參與腫瘤生長、血管生成、轉(zhuǎn)移和侵襲等多個過程[19]。腫瘤細胞可通過分泌TGF-β和IL-10等負(fù)向免疫調(diào)節(jié)劑來創(chuàng)建一個免疫抑制的腫瘤微環(huán)境。相關(guān)細胞因子阻斷劑的研究正在進行中，但缺乏在肺癌中的相關(guān)研究。

免疫調(diào)節(jié)劑的作用機制目前尚不明確，其效果受免疫微環(huán)境及局部濃度的影響。在腫瘤微環(huán)境中，持續(xù)低濃度TNF-α可以促進腫瘤血管生長，并且通過多種機制促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[20]。故目前免疫調(diào)節(jié)劑(除免疫檢查點抑制劑)僅限用于肺癌的輔助治療。此外，劑量毒性也是限制細胞因子等免疫調(diào)節(jié)劑在臨床應(yīng)用的重要因素，用至有效劑量時往往會引起多系統(tǒng)毒性以及一些嚴(yán)重不良反應(yīng)如低血壓和器官衰竭等[21]。未來仍需對免疫調(diào)節(jié)劑的作用機制、應(yīng)用時機及最佳劑量進行進一步研究。

4　細胞免疫療法

細胞免疫治療是指體外培養(yǎng)擴增或活化的免疫細胞回輸進腫瘤患者體內(nèi)，直接殺傷腫瘤細胞。常用的免疫細胞有毒性T淋巴細胞(CTL)、T細胞受體基因修飾T細胞(TCR-T)、嵌合抗原受體修飾的T細胞(CAR-T)、淋巴因子激活的殺傷細胞(LAK)、腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)、細胞因子誘導(dǎo)的殺傷細胞(CIK)、γδT細胞、NK細胞等。

細胞免疫療法在肺癌治療領(lǐng)域目前仍處于探索階段。由于腫瘤細胞中存在MHC-Ⅰ類分子表達下調(diào)，故采用CTL的細胞免疫治療均以失敗告終。通過基因修飾產(chǎn)生的CAR-T療法，通過識別腫瘤細胞表面蛋白而實現(xiàn)了更強的自主性，不依賴于MHC激活，成為近幾年研究的熱點，在肺癌中也有諸多實踐，但目前尚未達到預(yù)期療效。靶向EGFR的CAR-T細胞治療復(fù)發(fā)或難治NSCLC的Ⅰ期臨床研究(NCT01869166)證實了其在肺癌患者治療中的安全性和可靠性[22]，但缺乏臨床數(shù)據(jù)進一步印證其療效。早期研究表明，LAK細胞免疫治療可延長肺癌患者的生存期[23]，但治療過程中應(yīng)用IL-2引起的嚴(yán)重不良反應(yīng)限制了其臨床應(yīng)用。CIK細胞免疫治療與化療聯(lián)合可改善晚期NSCLC患者的PFS及OS[24]。兩項γδT細胞用于晚期NSCLC的Ⅰ期臨床研究[25,26]均表明γδT細胞免疫治療的安全性，但有效性有待進一步驗證。目前自體NK細胞聯(lián)合多西他賽已用于晚期NSCLC的Ⅱa臨床研究，但其與傳統(tǒng)治療方法相比并不能改善患者的PFS及ORR[27]。

目前肺癌的細胞免疫治療面臨的問題是：①體外免疫細胞擴增及制備的效率及標(biāo)準(zhǔn)化難以實現(xiàn)[28]；②抗原受體常在正常組織中也有表達而造成“脫靶效應(yīng)”；③腫瘤患者體內(nèi)T細胞黏附、驅(qū)化或穿透血管壁的能力缺陷，實體腫瘤包膜及外層纖維化可致免疫細胞不能有效到達腫瘤部位[29]；④缺少隨機對照研究。

總之，隨著免疫學(xué)和分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，多靶點多學(xué)科的聯(lián)合與精準(zhǔn)治療有望在未來使肺癌綜合治療取得新的突破，為肺癌提供新的治療模式。

參考文獻：

[1] Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2016[J]. CA Cancer J Clin, 2016,66(1):7-30.

[2] Haanen JB, Robert C. Immune checkpoint inhibitors[J]. Prog Tumor Res, 2015(42):55-66.

[3] Brahmer J, Reckamp KL, Baas P, et al. Nivolumab versus docetaxel in advanced squamous-cell non-small-cell lung cancer[J]. N Engl J Med, 2015,373(2):123-135.

[4] Borghaei H, Paz-Ares L, Horn L, et al. Nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous non-small-cell lung cancer[J]. N Engl J Med, 2015,373(17):1627-1639.

[5] Garon EB, Rizvi NA, Hui R, et al. Pembrolizumab for the treatment of non-small-cell lung cancer[J]. N Engl J Med, 2015,372(21):2018-2028.

[6] Rittmeyer A, Barlesi F, Waterkamp D, et al. Atezolizumab versus docetaxel in patients with previously treated non-small-cell lung cancer (OAK): a phase 3, open-label, multicentre randomised controlled trial[J]. Lancet, 2017,389(10066):255-265.

[7] Hellmann MD, Rizvi NA, Goldman JW, et al. Nivolumab plus ipilimumab as first-line treatment for advanced non-small-cell lung cancer (CheckMate 012): results of an open-label, phase 1, multicohort study[J]. Lancet Oncol, 2017,18(1):31-41.

[8] Killock D. Lung cancer: frontline nivolumab-checkmate 026 ends in stalemate[J]. Nat Rev Clin Oncol, 2017,14(8):458-459.

[9] Reck M, Rodriguez-Abreu D, Robinson AG, et al. Pembrolizumab versus chemotherapy for PD-L1-positive non-small-cell lung cancer[J]. N Engl J Med, 2016,375(19):1823-1833.

[10] Langer CJ, Gadgeel SM, Borghaei H, et al. Carboplatin and pemetrexed with or without pembrolizumab for advanced, non-squamous non-small-cell lung cancer: a randomised, phase 2 cohort of the open-label KEYNOTE-021 study[J]. Lancet Oncol, 2016,17(11):1497-1508.

[11] Lynch TJ, Bondarenko I, Luft A, et al. Ipilimumab in combination with paclitaxel and carboplatin as first-line treatment in stage ⅢB/Ⅳ non-small-cell lung cancer: results from a randomized, double-blind, multicenter phase Ⅱ study[J]. J Clin Oncol, 2012,30(17):2046-2054.

[12] Jeschke J, Bizet M, Desmedt C, et al. DNA methylation-based immune response signature improves patient diagnosis in multiple cancers[J]. J Clin Invest, 2017,127(8):3090-3102.

[13] McGranahan N, Furness AJ, Rosenthal R, et al. Clonal neoantigens elicit T cell immunoreactivity and sensitivity to immune checkpoint blockade[J]. Science, 2016,351(6280):1463-1469.

[14] Le DT, Durham JN, Smith KN, et al. Mismatch repair deficiency predicts response of solid tumors to PD-1 blockade[J]. Science, 2017,357(6349):409-413.

[15] Bottomley A, Debruyne C, Felip E, et al. Symptom and quality of life results of an international randomised phase Ⅲ study of adjuvant vaccination with Bec2/BCG in responding patients with limited disease small-cell lung cancer[J]. Eur J Cancer, 2008,44(15):2178-2184.

[16] Overacre-Delgoffe AE, Chikina M, Dadey RE, et al. Interferon-gamma drives treg fragility to promote anti-tumor immunity[J]. Cell, 2017,169(6):1130-1141,e1111.

[17] Zarogoulidis K, Ziogas E, Boutsikou E, et al. Immunomodifiers in combination with conventional chemotherapy in small cell lung cancer: a phase Ⅱ, randomized study[J]. Drug Des Devel Ther, 2013(7):611-617.

[18] Neuzillet C, Tijeras-Raballand A, Cohen R, et al. Targeting the TGFbeta pathway for cancer therapy[J]. Pharmacol Ther, 2015(147):22-31.

[19] Connolly EC, Freimuth J, Akhurst RJ. Complexities of TGF-beta targeted cancer therapy[J]. Int J Biol Sci, 2012,8(7):964-978.

[20] Lin WW, Karin M. A cytokine-mediated link between innate immunity, inflammation, and cancer[J]. J Clin Invest, 2007,117(5):1175-1183.

[21] Lejeune FJ, Lienard D, Matter M, et al. Efficiency of recombinant human TNF in human cancer therapy[J]. Cancer Immun, 2006(6):6.

[22] Feng K, Guo Y, Dai H, et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells for the immunotherapy of patients with EGFR-expressing advanced relapsed/refractory non-small cell lung cancer[J]. Sci China Life Sci, 2016,59(5):468-479.

[23] Kato M, Goto S, Soma G. Lymphokine-activated killer cell therapy combined with high-dose glucocorticoid showed clinical efficacy towards advanced lung carcinoma[J]. Anticancer Res, 2010,30(8):3125-3128.

[24] Li DP, Li W, Feng J, et al. Adjuvant chemotherapy with sequential cytokine-induced killer (CIK) cells in stage IB non-small cell lung cancer[J]. Oncol Res, 2015,22(2):67-74.

[25] Sakamoto M, Nakajima J, Murakawa T, et al. Adoptive immunotherapy for advanced non-small cell lung cancer using zoledronate-expanded gammadeltaTcells: a phase Ⅰ clinical study[J]. J Immunother, 2011,34(2):202-211.

[26] Nakajima J, Murakawa T, Fukami T, et al. A phase Ⅰ study of adoptive immunotherapy for recurrent non-small-cell lung cancer patients with autologous gammadelta T cells[J]. Eur J Cardiothorac Surg, 2010,37(5):1191-1197.

[27] Yang YJ, Park JC, Kim HK, et al. A trial of autologous ex vivo-expanded NK cell-enriched lymphocytes with docetaxel in patients with advanced non-small cell lung cancer as second- or third-line treatment: phase Ⅱa study[J]. Anticancer Res, 2013,33(5):2115-2122.

[28] Schalper KA, Brown J, Carvajal-Hausdorf D, et al. Objective measurement and clinical significance of TILs in non-small cell lung cancer[J]. J Natl Cancer Inst, 2015,107(3):pii:dju435.

[29] Beatty GL, O′Hara M. Chimeric antigen receptor-modified T cells for the treatment of solid tumors: defining the challenges and next steps[J]. Pharmacol Ther, 2016,(166):30-39.