腫瘤免疫治療的療效預(yù)測因子△

張百紅，岳紅云

解放軍蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院1腫瘤科，2眼科，蘭州 730050

免疫檢查點抑制劑改變了傳統(tǒng)的腫瘤內(nèi)科治療模式，靶向免疫檢查點的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原-4（cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4）、程序性死亡受體 1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）和程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的單克隆抗體明顯提高了不同晚期腫瘤的臨床療效[1]。除了CTLA-4、PD-1和PD-L1抑制劑已經(jīng)成功應(yīng)用于臨床外，其他新的免疫檢查點如B7-H3、B7S1和T細(xì)胞激活V區(qū)Ig抑制因子（V-domain Ig suppressor of T cell activation，VISTA）抑制劑也正在研究中[2]。然而，腫瘤的藥物治療雖然延長了腫瘤患者的無進展生存時間（progression-free survival，PFS），但因為腫瘤異質(zhì)性和腫瘤競爭性播散，患者的整體生存時間（overall survival，OS）似乎并不能改變[3]。尋找免疫檢查點抑制劑的療效預(yù)測因子是提高腫瘤免疫治療效果和推進腫瘤精準(zhǔn)免疫治療的重要方法[4]。

1 PD-L1

最引人注目的預(yù)測生物標(biāo)志物是腫瘤細(xì)胞的PD-L1表達。雖然單用PD-1或PD-L1抑制劑可以較好耐受，但聯(lián)合應(yīng)用時免疫相關(guān)不良風(fēng)險增加。尋找免疫檢查點抑制劑的預(yù)測生物標(biāo)志物可以篩選優(yōu)勢人群，減少風(fēng)險并指導(dǎo)聯(lián)合治療[5]。KEYNOTE-001試驗發(fā)現(xiàn)，對于PD-L1高表達的晚期非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者pembrolizumab療效更為顯著，客觀緩解率（objective response rate，ORR）達到45.2%，PFS為6.3個月，OS未達到[6]。因此，KEYNOTE-010研究首次采用前瞻性研究利用PD-L1表達來預(yù)測pembrolizumab的療效，也最終證實PD-L1可作為預(yù)測pembrolizumab療效的生物標(biāo)志物[7]。KEYNOTE-024研究證實，對于腫瘤細(xì)胞PD-L1表達≥50%的晚期NSCLC患者，pembrolizumab較含鉑類化療有更長的PFS和OS，且不良反應(yīng)少[8]。OAK研究結(jié)果顯示，不考慮PD-L1的表達情況，atezolizumab治療與多西他賽治療相比，患者的總生存率提高了27%。根據(jù)PD-L1表達水平將患者分層后發(fā)現(xiàn)，PD-L1表達最高的患者群總生存率提高了59%[9]。越來越多的證據(jù)支持，PD-L1高表達的NSCLC患者更能從抗PD-1/PD-L1治療（nivolumab、pembrolizumab、durvalumab、atezolizumab 和 avelumab）中獲益[10]。雖然PD-L1高表達人群獲益更多，但對于多數(shù)腫瘤僅單獨檢測PD-L1并不能夠篩選出優(yōu)勢人群。

2 腫瘤突變負(fù)荷（tumor mutation burden，TMB）

TMB定義為體細(xì)胞基因組中突變的數(shù)目，目前通常檢測每一段堿基上的變異數(shù)。TMB決定了腫瘤的免疫原性，而腫瘤微環(huán)境則決定了T細(xì)胞的浸潤、分布和功能，因此低免疫原性和高腫瘤免疫抑制微環(huán)境是免疫檢查點抑制劑原發(fā)性耐藥的基礎(chǔ)，也影響了其療效[11]。維持基因組穩(wěn)定和DNA修復(fù)相關(guān)的基因突變能夠?qū)е麦w細(xì)胞突變頻率增加，錯配修復(fù)能力減弱，導(dǎo)致超突變或微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability，MSI），同樣會引起TMB的增加[12]。采用全外顯子測序計算體細(xì)胞的TMB發(fā)現(xiàn)，高TMB與pembrolizumab治療的ORR、PFS和持續(xù)臨床獲益相關(guān)[13]。錯配修復(fù)缺陷（deficient mismatch repair，dMMR）的腫瘤可能對免疫檢查點抑制劑敏感。Diaz LA和Le[14]評估了錯配修復(fù)狀態(tài)在預(yù)測pembrolizumab治療結(jié)直腸癌療效中的作用。結(jié)果顯示，dMMR的結(jié)直腸癌患者的免疫客觀反應(yīng)率和無進展生存率分別為40%和78%，而無dMMR患者分別為0和11%；dMMR的結(jié)直腸癌患者的中位PFS和OS均未達到，無dMMR患者分別為2.2個月和5.0個月（HR=0.10，P＜0.01）；全外顯子測序提示dMMR的腫瘤平均有1782個體細(xì)胞突變，而無dMMR的腫瘤有73個體細(xì)胞突變（P=0.007），高突變負(fù)荷有更長的PFS（P=0.02）。Checkmate 026研究將腫瘤組織DNA和血液來源的胚系DNA分別做全外顯子測序得到體細(xì)胞錯義突變，如果腫瘤組織DNA和胚系DNA外顯子數(shù)據(jù)能匹配就是最后的TMB數(shù)據(jù)。在這項探索性研究中，TMB越高則患者臨床獲益越多。nivolumab組若不考慮PD-L1水平，高TMB患者PFS更長；高TMB同時PD-L1≥50%的患者從nivolumab治療中獲益最大[12]。Le等[15]評估了PD-1抑制劑對攜帶錯配修復(fù)基因的12例晚期腫瘤患者的效果，研究結(jié)果顯示，所有患者的客觀反映率為53%，完全緩解率為21%，反映患者腫瘤內(nèi)有突變新抗原產(chǎn)生，可刺激新抗原特異性T細(xì)胞克隆擴增。TMB作為免疫檢查點抑制劑的療效預(yù)測因子正越來越引起大家關(guān)注。

基因突變產(chǎn)生的新抗原能夠激發(fā)機體的免疫系統(tǒng)，這些都可能成為免疫治療的療效預(yù)測因子。將新抗原特異性供體來源的T細(xì)胞受體（T cell receptor，TCR）引入患者的T細(xì)胞中，可以重新喚起患者自身的T細(xì)胞活性[16]。新抗原能夠增加免疫檢查點抑制劑的敏感性[17]。

3 MSI

MSI通常由dMMR引起，dMMR會累積高水平的突變并產(chǎn)生新抗原，因此對PD-1/PD-L1抗體有更高的敏感性。MSI胃癌亞型與PD-L1/2過表達有關(guān)，預(yù)示著可能對PD-1/PD-L2抗體治療敏感[18]。全外顯子測序結(jié)果顯示，MSI腫瘤有更多的體細(xì)胞突變，且更高的體細(xì)胞突變率與更長的PFS相關(guān)，提示基于dMMR的抗PD-1治療將是免疫治療的突破口?，F(xiàn)pembrolizumab用于治療具有MSI/dMMR的不可切除或轉(zhuǎn)移性腫瘤[19]。Checkmate 142研究證實，對于轉(zhuǎn)移性MSI/dMMR結(jié)直腸癌患者，PD-1抑制劑nivolumab有持久的反應(yīng)和疾病控制作用；74例患者中23例獲得了客觀反應(yīng)，51例患者疾病控制超過12周；中位隨訪12個月，74例患者全部生存，其中8例患者無病生存期超過12個月，無治療相關(guān)性死亡[20]。

4 γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）

PD-1抑制劑治療前腫瘤活檢標(biāo)本中IFN-γ信號上調(diào)時，患者應(yīng)答相對較好，所以IFN-γ可能成為潛在的療效預(yù)測指標(biāo)?？笴TLA-4治療可以提高機體T細(xì)胞反應(yīng)，產(chǎn)生宿主免疫反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞因子IFN-γ。Gao等[21]研究顯示，對CTLA-4抑制劑ipilimumab無反應(yīng)的黑色素瘤患者，其腫瘤存在IFN-γ通路基因缺陷，這可能是抗CTLA-4治療原發(fā)耐藥的主要機制。

5 腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞

腫瘤免疫微環(huán)境可以影響免疫治療的效果。另一方面，免疫檢查點抑制劑也只對特定的腫瘤浸潤T細(xì)胞亞群發(fā)揮作用，抗PD-1主要誘導(dǎo)腫瘤浸潤耗竭樣CD8+T細(xì)胞增殖，而抗CTLA-4促進誘導(dǎo)性共刺激因子（inducible costimulator，ICOS）陽性輔助CD4+T效應(yīng)細(xì)胞亞群和耗竭性CD8+T細(xì)胞擴增[22]。Mazzaschi等[23]研究發(fā)現(xiàn)，晚期NSCLC患者中細(xì)胞毒性CD8+腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的PD-1低表達提示免疫豁免微環(huán)境，這些患者能夠從nivolumab免疫治療中獲益，因此腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞可能成為nivolumab的療效預(yù)測因子。CTLA-4+PD-1+的腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞含量與PD-1單抗療效密切相關(guān)，CTLA-4+PD-1+的腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞含量越高，PD-1單抗效果越好[24]。

6 血清標(biāo)志物

Kamphorst等[25]分析了接受PD-1抑制劑治療的晚期NSCLC患者的預(yù)測標(biāo)志物。研究發(fā)現(xiàn)，70%左右的患者在治療1～2個周期后Ki-67+PD-1+CD8+T細(xì)胞增加，這些增加的CD8+T細(xì)胞具有效應(yīng)器樣表型（HLA-DR+/CD38+/Bcl-2lo）、表達共刺激分子（CD28、CD27、ICOS）和高水平的PD-1/CTLA-4。70%的疾病進展患者Ki-67+PD-1+CD8+T細(xì)胞缺乏或延遲增加，而80%的臨床獲益患者在治療后4周內(nèi)Ki-67+PD-1+CD8+T細(xì)胞明顯增加，提示外周血中T細(xì)胞增殖可能是PD-1抑制劑的療效預(yù)測標(biāo)志物。外周血PD-1+CD8+T淋巴細(xì)胞中富集了大量腫瘤新抗原特異性細(xì)胞。由于T細(xì)胞對腫瘤特異性抗原的識別是臨床免疫治療起效的關(guān)鍵因素，因此外周血PD-1+CD8+T淋巴細(xì)胞群的比例可能作為PD-1治療反應(yīng)的無創(chuàng)性標(biāo)志物[26]。Jacquelot等[27]回顧性分析了190例接受ipilimumab治療的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的預(yù)測標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)外周血T細(xì)胞中的PD-L1與PFS和OS密切相關(guān)；循環(huán)CD8+T細(xì)胞中的CD137與Ⅲ期黑色素瘤切除后輔助ipilimumab聯(lián)合nivolumab治療患者的無疾病狀態(tài)相關(guān)。

接受pembrolizumab治療后基線的高嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)、高淋巴細(xì)胞計數(shù)與低血清乳酸脫氫酶的黑色素瘤患者有較好的OS。基線嗜酸性粒細(xì)胞≥1.5%可能成為CTLA-4抑制劑ipilimumab治療晚期黑色素瘤的療效預(yù)測標(biāo)志物[28-29]。外周血生物標(biāo)志物如組織蛋白酶、磷脂酶A2、硫氧還蛋白還原酶和白細(xì)胞介素受體相關(guān)激酶3可能成為tremelimumab的療效預(yù)測因子[30]。KEYNOTE-012是首個成功證實PD-1抗體單藥治療三陰性乳腺癌有效性的臨床試驗?；€乳酸脫氫酶可能是三陰性乳腺癌不良預(yù)后和預(yù)測指標(biāo)之一[31]。另外，血漿中游離腫瘤細(xì)胞DNA拷貝數(shù)不穩(wěn)定可以作為免疫反應(yīng)的早期預(yù)測因子[32]。

7 基因譜

抗PD-1治療黑色素瘤患者的基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征顯示，原發(fā)耐藥的腫瘤顯示了不同的轉(zhuǎn)錄特征，表現(xiàn)為參與間充質(zhì)轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)、細(xì)胞黏附、細(xì)胞外基質(zhì)重塑、血管再生和傷口愈合的基因表達上調(diào)[33]。Ayers等[34]分析了pembrolizumab治療患者的腫瘤樣本基因表達譜，鑒定免疫治療中臨床獲益的患者的免疫相關(guān)分子標(biāo)簽，包括IFN-γ基因表達、趨化因子表達、細(xì)胞毒活性和過繼性免疫耐藥等分子特征。腫瘤基因譜分析代表了個體的整體信息，無疑是未來實現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)免疫治療的重要方法。

8 其他預(yù)測因子

接受免疫治療的爆發(fā)性進展人群發(fā)生率為8%～10%，預(yù)后極差，篩選免疫治療優(yōu)勢人群可減少爆發(fā)性進展人群發(fā)生。T細(xì)胞表面上的CD28/B7和CTLA-4結(jié)合后產(chǎn)生共刺激信號，促進機體T細(xì)胞活化，因此CD28/B7可能是PD-1抑制劑的療效預(yù)測因子[35]。非整倍體也稱為體細(xì)胞拷貝數(shù)目異常（somatic copy number alteration，SCNA），廣泛存在于各類腫瘤中，腫瘤SCNA與患者生存期呈負(fù)相關(guān)，可能成為免疫治療的預(yù)測因子[36]。Wu等[37]研究血清中Angiopoietin-2在免疫檢查點抑制劑治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中的預(yù)測價值，研究結(jié)果顯示，免疫治療前高Angiopoietin-2患者有低反應(yīng)率和低生存率，而免疫治療過程中部分患者血清Angiopoietin-2值升高；另外，ipilimumab治療可增加腫瘤血管Angiopoietin-2表達，引起患者腫瘤內(nèi)CD68+巨噬細(xì)胞浸潤增加和CD163+巨噬細(xì)胞浸潤降低；Angiopoietin-2可能是ipilimumab治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的療效預(yù)測因子。β2微球蛋白點突變或雜合性缺失在接受免疫檢查點抑制劑治療的惡性黑色素瘤的非反應(yīng)患者中更高，并有較差的OS，提示β2微球蛋白雜合性缺失可能是CTLA-4或PD-1抑制劑耐藥的機制之一，也可能成為療效預(yù)測因子[38]。

9 未來方向

免疫檢查點抑制劑為基礎(chǔ)的免疫治療引領(lǐng)腫瘤治療進入了一個新時代，尋找預(yù)測生物標(biāo)志物是實現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)免疫治療的必經(jīng)之路。上述免疫檢查點抑制劑療效預(yù)測因子并非單獨發(fā)揮作用，多個預(yù)測因子的聯(lián)合應(yīng)用才能更好地篩選出優(yōu)勢人群，最大程度地使腫瘤患者臨床獲益（表1）。腫瘤PD-L1、TMB和CD8+T細(xì)胞浸潤是常用的免疫檢查點抑制劑療效預(yù)測因子，這些因子在腫瘤標(biāo)本中往往相互作用而且關(guān)系到臨床獲益[39]。最新研究證實，PD-1抗體對免疫T細(xì)胞的再強化效應(yīng)和腫瘤負(fù)荷共同決定PD-1抑制劑的療效[40]。

表1 免疫檢查點抑制劑的主要療效預(yù)測因子

腫瘤在免疫治療過程中不斷進化[41]。Riaz等[42]評估了68例ipilimumab治療進展后應(yīng)用nivolumab治療的晚期黑色素瘤患者的基因組變化，發(fā)現(xiàn)免疫治療反應(yīng)患者的基因突變負(fù)荷和新抗原負(fù)荷較基線減少，治療過程中存在不同克隆進化和優(yōu)勢選擇；反應(yīng)者nivolumab治療前和治療中免疫細(xì)胞增加，特異性轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)激活和免疫檢查點基因表達上調(diào)；TCR測序顯示在新抗原缺失的條件下T細(xì)胞克隆擴增。Vilain等[43]動態(tài)分析了接受抗PD-1治療的黑色素瘤患者的PD-L1表達和腫瘤相關(guān)免疫細(xì)胞浸潤的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)者治療前腫瘤內(nèi)和腫瘤周圍組織的PD-1+T細(xì)胞密度明顯高于非反應(yīng)者；治療前患者腫瘤內(nèi)和巨噬細(xì)胞中PD-L1表達無差異，但反應(yīng)者PD-L1表達明顯高于非反應(yīng)者；反應(yīng)后進展患者的腫瘤內(nèi)CD8+淋巴細(xì)胞和CD68+巨噬細(xì)胞水平也明顯升高。因此，療效預(yù)測因子并非一成不變，只有實時監(jiān)測預(yù)測標(biāo)志物才可能真正實現(xiàn)療效預(yù)測。

基于腫瘤新抗原間的相互作用構(gòu)建預(yù)測免疫治療反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型也是未來尋找療效預(yù)測因子的方向[44]。結(jié)合 Fcγ受體（Fcγ receptor，F(xiàn)cγR）的抗PD-1/PD-L1抗體可能成為二代免疫檢查點抑制劑的發(fā)展方向[45]。隨著二代免疫檢查點抑制劑的研發(fā)，尋找新的療效預(yù)測因子任重道遠。