PD-1/PD-L1信號通路在犬乳腺腫瘤中的研究進(jìn)展

伍怡佳，姚 華

(北京農(nóng)學(xué)院動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京昌平102206)

乳腺腫瘤是犬常見的腫瘤之一，與其遺傳、品種、年齡和激素等因素有關(guān)[1]。程序性死亡受體-1(Programmed death receptor-1，PD-1)/程序性死亡配體-1(Programmed death ligand-1，PD-L1)信號通路與腫瘤逃逸有關(guān)，在乳腺腫瘤的發(fā)展過程中有著重要作用。近年來，PD-1/PD-L1信號通路在人類醫(yī)學(xué)上迅速發(fā)展，這也為犬乳腺腫瘤的研究提供了參考。

1 犬乳腺腫瘤發(fā)病現(xiàn)狀

在臨床上，犬乳腺腫瘤的發(fā)病率與死亡率非常高，占母犬腫瘤發(fā)病率的50%，發(fā)病率約1.988‰，其中大約50%為惡性腫瘤[2]。乳腺腫瘤是母犬中最為常見的腫瘤，僅次于皮膚腫瘤，公犬較為罕見。乳腺腫瘤在9-11歲老齡母犬中多發(fā)，治療方法較為局限和保守。犬乳腺腫瘤的治療方法有手術(shù)治療、放射線療法、激素療法、化學(xué)療法、光動力療法(PDT)、中醫(yī)療法等。臨床上最常用的是外科手術(shù)摘除法，但以上治療方法都具有一定的局限性。

免疫療法與手術(shù)治療、化療和放療并稱四大療法[3]。腫瘤的免疫療法有細(xì)胞免疫療法、腫瘤疫苗及免疫檢查點抑制劑等，其中免疫檢查點PD-1/PD-L1是免疫系統(tǒng)中的一種抑制性信號通路。本文整理歸納了PD-1/PD-L1信號通路在犬乳腺腫瘤中的研究情況，以期為寵物臨床診療提供參考。

2 PD-1/PD-L1信號通路

2.1 PD-1及其配體 1992年，日本學(xué)者Ishida等首次發(fā)現(xiàn)并從凋亡的T細(xì)胞雜交瘤中獲得PD-1[4]。PD-1在活化的T細(xì)胞，自然殺傷細(xì)胞和B細(xì)胞上表達(dá)[5]。其兩種已知配體分別是PD-L1(B7-H1，CD274)和PD-L2(B7-DC，CD273)，PD-L1的表達(dá)較

為廣泛，在活化的T細(xì)胞、B細(xì)胞等免疫細(xì)胞中表達(dá)，在腫瘤細(xì)胞中也有表達(dá)。除此之外，在人類和小鼠非淋巴器官中也有表達(dá)，如心臟，胎盤和肺中；在眼及其上皮、肌肉和血管內(nèi)皮等組織中也有表達(dá)；而PD-L2的表達(dá)比較局限，僅在活化的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和少數(shù)腫瘤上表達(dá)，因此PD-L1在體內(nèi)的作用遠(yuǎn)超過PD-L2[6-7]。

犬PD-1和PD-L1的完整核苷酸序列長度分別為1 781 bp和1 561 bp，并且該序列分別具有編碼288個和289個氨基酸。犬的PD-L1序列與牛、人和小鼠的氨基酸相似性分別為87.9%，86.2%和82.4%。與其他物種一樣，犬PD-1和PD-L1由假定的信號肽、胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成[8]。

2.2 PD-1/PD-L1信號通路的作用

2.2.1 維持免疫耐受 PD-1/PD-L1途徑在維持免疫耐受和預(yù)防自身免疫性疾病方面具有十分重要的意義。PD-1敲除小鼠在出生后3-4周內(nèi)，死于自身免疫性淋巴組織增生性疾病；PD-L1缺陷導(dǎo)致小鼠心肌炎和肺炎的發(fā)展；阻斷PD-1/PD-L1途徑加快了小鼠的自發(fā)性糖尿病的發(fā)展速度[9]。在小鼠器官移植模型中，該途徑與免疫排斥反應(yīng)有關(guān)[10]。這些研究表明，PD-1/PD-L1信號通路對維持正常的免疫耐受至關(guān)重要。

2.2.2 抑制T細(xì)胞功能 PD-1/PD-L1通路通過抑制細(xì)胞增殖和相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生來負(fù)向調(diào)節(jié)T細(xì)胞的功能，抑制T細(xì)胞的活化和增殖，誘導(dǎo)T細(xì)胞的凋亡，躲避機體免疫細(xì)胞的清除，形成免疫抑制的微環(huán)境。該通路誘導(dǎo)的T細(xì)胞衰竭在慢性感染(LCMV，HIV，HBV和HCV)中的研究較為透徹；對于病毒，細(xì)菌，寄生蟲或蠕蟲也有少許研究[11]。

因此，PD-1/PD-L1通路與糖尿病、心肌病、人類免疫缺陷病毒感染、狼瘡和其他自身免疫性疾病以及實體腫瘤如肺癌、膀胱癌和乳腺癌等有關(guān)。

2.3 PD-1/PD-L1信號通路與其他信號通路 PD-1/PD-L1信號通路與其他信號通路之間存在聯(lián)系。PD-L1的表達(dá)與PTEN、ALK/STAT3信號通路有關(guān)[12]。阻斷PD-1/PD-L1的機制與PI3K/AKT途徑、WNT/β-catenin途徑、JAK/STAT/IFN-γ途徑、RAS-MAPK等細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑有關(guān)[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，犬腫瘤細(xì)胞系中的PD-L1只在細(xì)胞表面被檢測，而加入IFN-γ后，在絕大多數(shù)細(xì)胞中檢測到PD-L1的表達(dá)[3]，證實了JAK/STAT/IFN-γ途徑在犬腫瘤細(xì)胞系中的存在。

3 PD-1/PD-L1信號通路與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

PD-1和PD-L1是一對免疫共刺激分子，當(dāng)PD-1與位于T細(xì)胞上的受體結(jié)合時，負(fù)向調(diào)節(jié)T細(xì)胞受體的活化信號，抑制細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的功能，造成免疫逃逸[14]。當(dāng)T細(xì)胞被其受體激活時，PD-1同時表達(dá)，為被攻擊細(xì)胞提供逃避免疫反應(yīng)的途徑。一旦免疫反應(yīng)消除了病理抗原，PD-1就會減少。很多腫瘤或癌癥表面大量表達(dá)PD-L1，抑制T淋巴細(xì)胞的增殖和相關(guān)因子的激活，促進(jìn)腫瘤的生長和發(fā)展。

3.1 PD-L1 在犬腫瘤中的表達(dá) Maekawa等通過免疫組織化學(xué)的方法檢測了犬惡性腫瘤中PD-L1的表達(dá)，其中乳腺癌的陽性率為80%，前列腺癌為60%[14]。Shosu等發(fā)現(xiàn)犬淋巴瘤標(biāo)本均為PD-L1染色陽性，而骨肉瘤標(biāo)本均為PD-L1陰性[3]。Kumar等在犬B淋巴瘤中檢測到PD-L1的陽性表達(dá)[15]。Coy和Hartley分別通過免疫組織化學(xué)、流式細(xì)胞術(shù)及蛋白質(zhì)印跡等方法檢測到犬T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和一些腫瘤細(xì)胞系中的PD-1或PD-L1表達(dá)[16-17]。

上述研究為犬腫瘤的免疫治療提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。不同類型腫瘤PD-L1的陽性表達(dá)率不同，可能與所研究的樣本量大小或犬的品種有關(guān)。

3.2 PD-L1在犬乳腺中的差異表達(dá) 有研究發(fā)現(xiàn)，2只健康比格犬組織標(biāo)本中PD-L1的表達(dá)情況。在垂體、甲狀腺、肺、心臟、食道、胰腺、肝臟、腎上腺和腎臟中未見PD-L1的表達(dá)；在大腦和小腦、在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、浦肯野氏細(xì)胞軸突和樹突中檢測到PD-L1表達(dá)；在胃和膀胱上皮細(xì)胞染色呈陽性；在胸腺、脾和淋巴結(jié)中有些淋巴細(xì)胞表達(dá)PD-L1[3]。PD-L1在犬惡性乳腺腫瘤中表達(dá)，但在良性乳腺腫瘤中未見陽性細(xì)胞表達(dá)[18]。

因此，在犬正常乳腺組織和惡性乳腺腫瘤中均可檢測到PD-L1表達(dá)。但在犬良性乳腺腫瘤中，PD-L1的表達(dá)情況還有待進(jìn)一步研究。

4 PD-1/PD-L1抑制劑的相關(guān)研究

免疫檢查點是免疫逃逸的主要機制之一， PD-1/PD-L1抑制劑可以阻斷其信號通路，激發(fā)機體抗腫瘤反應(yīng)[19]。其抑制劑可分為抗體藥物、肽類及其類似物以及小分子抑制劑[20]。目前，F(xiàn)DA已批準(zhǔn)了5種關(guān)于人類PD-1/PD-L1抑制劑的藥物[21]。

有研究開發(fā)了針對犬PD-1和PD-L1的單克隆抗體，這些抗體都會干擾PD-1和PD-L1之間的相互作用[22]。同時，靶向PD-1/PD-L1信號通路的免疫檢查點抑制劑與常規(guī)的化療聯(lián)合使用，可能對腫瘤的治療有一定療效[23]。Maekawa等在研究中發(fā)現(xiàn)PD-L1單克隆抗體以劑量依賴性方式有效地阻斷了重組犬PD-1和PD-L1蛋白的結(jié)合，這可能成為犬腫瘤新的治療策略[8]。有研究體外評估了犬嵌合抗PD-L1單克隆抗體c4G12的免疫調(diào)節(jié)作用，并對7只患有口腔惡性黑色素瘤(OMM)的犬和2只具有未分化肉瘤的犬進(jìn)行了試驗性臨床研究。最后觀察到客觀的抗腫瘤反應(yīng)，推斷c4G12可能是一種安全有效的治療犬癌癥的方法[24]。

犬乳腺腫瘤是人類乳腺癌免疫學(xué)的可靠生物學(xué)模型[25]。犬乳腺腫瘤和人乳腺癌之間存在很多相似性，其中包括分子、組織學(xué)、形態(tài)學(xué)、激素、臨床和流行病學(xué)等方面[26]。因此，犬乳腺腫瘤是研究人乳腺癌的優(yōu)秀模型，這也為比較腫瘤學(xué)提供了很好的機會。

5 展望

隨著寵物行業(yè)的發(fā)展，寵物的壽命得以延長，疾病的發(fā)生率和種類也增多。目前，在治療犬乳腺腫瘤時PD-1/PD-L1途徑的聯(lián)合治療、不良反應(yīng)及臨床療效尚不明確，該信號通路與其他通路的相互作用尚不清楚，而犬乳腺腫瘤的精準(zhǔn)化、個體化治療需進(jìn)一步研究。因此，PD-1/PD-L1抑制劑的應(yīng)用前景十分廣泛。