程序性死亡因子1及其配體在腦膠質(zhì)瘤中的研究進展

賈丁 王春紅 楊孝燕 李強 吉宏明

摘要：腦膠質(zhì)瘤一直是中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤研究的重點及難點，高級別膠質(zhì)瘤因其浸潤生長快，位置特殊，綜合治療后效果并不理想。腫瘤免疫治療通過維持腫瘤與免疫系統(tǒng)的平衡，恢復機體抗腫瘤免疫應答，從而限制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。目前免疫治療已運用與多種實體瘤中，并取得了令人欣喜的結(jié)果，也為腦膠質(zhì)瘤的治療提供了新的思路。阻斷PD-1/PD-L1是目前腫瘤免疫治療的熱點。本文就PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的研究及治療進展進行綜述。

關鍵詞：腦膠質(zhì)瘤;程序性死亡因子1;腫瘤免疫治療

中圖分類號：R739.41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.10.017

文章編號：1006-1959（2019）10-0047-03

Abstract：Gliomas have always been the focus and difficulty of central nervous system tumor research. High-grade gliomas are not ideal because of their invasive growth and special location. Tumor immunotherapy restores the body's anti-tumor immune response by maintaining the balance between the tumor and the immune system， thereby limiting the occurrence and development of the tumor. At present， immunotherapy has been applied to a variety of solid tumors， and has achieved gratifying results， and also provides new ideas for the treatment of glioma. Blocking PD-1/PD-L1 is currently a hot spot in tumor immunotherapy. This article reviews the research and treatment progress of PD-1/PD-L1 in glioma.

Key words：Glioma;Programmed death factor 1;Tumor immunotherapy

腦膠質(zhì)瘤（glioma）為顱內(nèi)最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，高級別膠質(zhì)瘤因其位置特殊，生長較快，預后較差，中位生存期僅14.6個月[1]。盡管目前手術治療、放療、化療已讓大多數(shù)患者獲益，高級別膠質(zhì)瘤尤其是膠質(zhì)母細胞瘤的治療效果并不理想，亟需一種新的治療思路。腫瘤免疫治療越來越成為研究的重點，其中阻斷PD-1/PD-L1更是受到了廣泛關注，了解PD-1/PD-L1的表達和免疫逃逸中的機制，可能會給我們提供新的思路。程序性死亡因子1（programmed death 1，PD-1）和其配體（programmed death ligand 1，PD-L1）所介導的免疫逃逸的發(fā)生越來越受到關注。腦膠質(zhì)瘤免疫治療在臨床試驗中已取得了突破性進展，但仍面臨著許多挑戰(zhàn)[2]。本文就PD-1/PD-L1介導免疫逃逸的機制及腦膠質(zhì)瘤中的研究進展進行綜述。

1 PD-1/PD-L1的結(jié)構(gòu)及分布

PD-1（CD279）是一種由288個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白，屬于CD28家族成員，基因編碼為PDCD1，其通過T細胞抗原受體和細胞因子受體在T細胞上被誘導表達[3]。PD-1主要有2個配體，分別為PD-L1（CD274）、PD-L2（CD273），PD-L1是其主要配體，PD-L1 是一種40-kDa大小的跨膜蛋白，由人CD274基因編碼，表達于抗原提成細胞（APCs），如活化的T細胞、B細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，在黑素瘤、乳腺癌、肺癌、肝癌等多種類型的腫瘤組織中也有較高的表達，在免疫特權部位的細胞，如胎盤，睪丸和眼睛等也發(fā)現(xiàn)其高表達[3]，其作用為在自身免疫疾病中抑制免疫系統(tǒng)的功能。

2 PD-1/PD-L1參與腫瘤免疫逃逸機制

腫瘤免疫逃逸的發(fā)生與多種因素有關，是一個多種機制調(diào)控的復雜過程。近年來PD-1/PD-L1在促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的作用受到了廣泛的關注。

2.1 PD-1/PD-L1影響免疫細胞功能? 腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）與腫瘤細胞特異性結(jié)合后，可殺傷腫瘤細胞或誘導腫瘤細胞凋亡，從而起到抗腫瘤的作用。IFN-γ是一種促炎細胞因子，主要由抗原識別和適應性免疫中的激活后的T淋巴細胞產(chǎn)生。有研究證明，在識別腫瘤抗原后，腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）產(chǎn)生IFN-γ，其驅(qū)動腫瘤細胞中的PD-L1表達[5]。研究發(fā)現(xiàn)，CD8+T細胞表面存在高表達的PD-1分子，其與腫瘤細胞表達的PD-L1結(jié)合后，可能導致細胞毒性T淋巴細胞（TIL）細胞耗竭[6]。Liu J[7]等通過細胞實驗，阻斷結(jié)直腸癌中CD8+腫瘤侵潤T淋巴細胞中PD-1/PD-L1，可使特異性CD8+T細胞的數(shù)量和功能得到恢復，從而增強了機體對腫瘤的特異性免疫功能，也證實了PD-L1與PD-1的結(jié)合對T細胞的抑制作用。調(diào)節(jié)性T細胞（Treg細胞）是CD4+淋巴細胞的亞組，在作為免疫抑制劑和維持外周免疫耐受中起著至關重要的作用。Dong L等[8]在小鼠胃癌模型的研究發(fā)現(xiàn)，部分胃切除術可導致Th17/TREG失衡，并增加PD-1和PD-L1的表達。阻斷PD-1/PD-L1通路改變了的Th17/Treg細胞失衡。

2.2腫瘤微環(huán)境參與腫瘤細胞發(fā)生? 免疫逃逸腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）是腫瘤細胞生活的特殊環(huán)境，腫瘤的形成是癌細胞與外周微環(huán)境中多種細胞共同作用的結(jié)果。腫瘤微環(huán)境包括腫瘤細胞間質(zhì)、間質(zhì)細胞、微血管、免疫細胞和炎性反應細胞等[9]。有研究顯示，腫瘤微環(huán)境對腫瘤免疫逃逸的發(fā)生有著重要的作用[10]。腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages，TAMs）為間質(zhì)細胞，其作為免疫抑制細胞對腫瘤的生長、侵襲、免疫逃逸起著至關重要。Gordon SR等[11]研究發(fā)現(xiàn)在TAMs上可表達PD-1，并且在小鼠荷瘤模型上發(fā)現(xiàn)隨著時間增加TAM上PD-1的表達也在增加，且在疾病的不同階段其表達也不同，TAM PD-1表達與針對腫瘤細胞的吞噬作用呈負相關，阻斷PD-1/PD-L1可增加巨噬細胞吞噬作用，減緩腫瘤生長。以往的研究觀點認為PD-L1主要存在于腫瘤細胞的細胞膜上，因此推斷其對T細胞的抑制作用也主要局限于局部微環(huán)境中。近期研究發(fā)現(xiàn)，外泌體可通過自分泌或旁分泌途徑參與對局部或遠處細胞的功能調(diào)控，影響細胞外微環(huán)境[12]。Chen G[13]等研究發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移性惡性黑色素瘤患者及小鼠荷瘤模型中，腫瘤細胞分泌的富含PD-L1的外泌體可進入機體外周血并對腫瘤微環(huán)境以外的T細胞起抑制作用。

3 PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的表達

Berghoff AS[14]等對43例WHO分級為Ⅱ～Ⅳ級且完成IDH基因檢測的膠質(zhì)瘤組織進行腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）侵潤分析及PD-L1表達分析，發(fā)現(xiàn)IDH突變狀態(tài)與TIL侵潤及PD-L1表達相關。相較IDH突變型組織，IDH野生型腦腫瘤組織發(fā)現(xiàn)顯著更高的PD-L1基因表達水平，提示腦膠質(zhì)瘤免疫腫瘤微環(huán)境與IDH突變狀態(tài)有關，可能為腦膠質(zhì)瘤的診斷及治療提供新策略。Wang Y[15]等通過熒光定量PCR分析發(fā)現(xiàn)，miR-34a表達水平與PD-L1表達水平呈負相關，異位表達miR-34a可抑制膠質(zhì)瘤細胞增殖。Nduom EK等[4]應用免疫組織化學方法檢測94例GBM患者PD-L1表達的陽性率，并與The Cancer Genome Atlas（TCGA）數(shù)據(jù)庫中PD-L1 mRNA表達相對比，發(fā)現(xiàn)PD-L1基因表達與相同TCGA數(shù)據(jù)集中結(jié)果之間存在顯著關聯(lián)。PD-L1高表達組的中位生存期顯著短于低表達組（11.42個月vs 14.9個月，P=0.023）。但通過生存分析發(fā)現(xiàn)PD-L1的表達水平的高低與預后無統(tǒng)計學意義。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)KBP5在多種腫瘤大量表達，在黑素瘤中有調(diào)節(jié)PD-L1表達中的作用[17，18]。D'Arrigo P[18]等通過免疫印跡法對U251神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞進行檢測，發(fā)現(xiàn)FKBP51s在膠質(zhì)瘤癌細胞系中也顯示出不同程度的表達，通過運用SAFit化合物（FKBP51的抑制劑，其選擇性地抑制FKBP51的催化活性）沉默F(xiàn)KBP51s，降低了糖基化PD-L1形式的表達水平。

放射治療（RT）是腫瘤患者的主要治療策略之一，但有研究證明，RT可誘導各種人類癌癥中的PD-L1表達[19]。Song X等[20]對人腦膠質(zhì)瘤細胞系（U87，U251）進行了照射，然后在24、48和72 h后檢測了PD-L1蛋白質(zhì)和mRNA水平的表達，發(fā)現(xiàn)兩種細胞系中PD-L1蛋白質(zhì)和mRNA的表達水平均顯著上調(diào)，另外單獨運用RT或PD-L1 Ab相比，當腫瘤細胞（U87和U251）與人CD8+T細胞共培養(yǎng)時，RT和PD-L1 Ab的聯(lián)合應用可促進腫瘤細胞凋亡。

4 PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的治療進展

PD-1與PD-L1配體結(jié)合可促使效應T細胞耗竭產(chǎn)生免疫抑制效應，阻斷PD-1/PD-L1信號可增強抗腫瘤免疫反應，因此，PD-1/PD-L1是腫瘤細胞逃離機體免疫殺傷的重要免疫抑制靶點[21]。在過去幾年中，由于其在黑素瘤和非小細胞肺癌臨床試驗中的顯著臨床療效，PD-1/PD-L1的靶向治療一直處于免疫治療的最前沿。PD-1抑制劑包括pembrolizumab、nivolumab和pidilizumab，PD-L1抑制劑包括durvalumab、atezolizumab和avelumab，有若干針對腦膠質(zhì)瘤的臨床研究正在進行之中[22]。Lukas RV[23]等對復發(fā)膠質(zhì)母細胞瘤患者評估了抗PD-1單克隆抗體pembrolizumab在20種晚期實體瘤類型中的安全性和有效性，有12例患者中位持續(xù)時間為39.4周，中位無進展生存期為2.8個月，中位生存期為14.4個月。吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）是一種色氨酸分解代謝酶，在抗原呈遞細胞和腫瘤細胞中過表達，在96%的GBM中已經(jīng)描述了IDO的表達，并且與患者的總體存活率相關[24]。Wainwright DA等[25]在GL261小鼠腦膠質(zhì)瘤細胞中分別單獨給予1-MT（一種IDO抑制劑）、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（CTLA-4）mAb、PD-L1單克隆抗體，或CTLA-4和PD-L1單克隆抗體聯(lián)合給藥原位植入。結(jié)果表明，100%接受三聯(lián)療法，即PD-L1mAb，CTLA-4mAb和1-MT，顯示出更好的存活率。Zhai L[26]等通過實驗證實，非腫瘤細胞中IDO對膠質(zhì)母細胞瘤中免疫阻斷治療有著重要的意義。一項針對10例復發(fā)性或難治性兒童顱內(nèi)腫瘤nivolumab治療的回顧性分析顯示，10例兒童中PD-L1陽性患者的中位生存期為13.7周，而PD-L1陰性患者為4.2周，nivolumab在10例兒科復發(fā)性腦腫瘤中耐受性良好[27]。

5 PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中挑戰(zhàn)與展望

針對PD-1/PD-L1軸作為膠質(zhì)瘤患者的治療方式的臨床應用存在一些挑戰(zhàn)。首先最重要的是，尚未定義對PD-1或PD-L1抑制有反應的患者的生物標志物。另外，缺乏用于檢測PD-L1的標準化方法和用于確定腦膠質(zhì)瘤細胞中PD-L1陽性的評分標準。其次，評估實體瘤對常規(guī)治療的反應的標準，其可能不太適合免疫療法。

抗PD-1/PD-L1抗體在膠質(zhì)瘤的免疫治療策略中的使用正在引起越來越多的關注。為了提高抗PD-1/PD-L1免疫療法的功效，許多研究集中于聯(lián)合治療包括靶向多種免疫抑制劑、放射治療、消融、化學療法和其他分子靶向療法。由于需要更好和更安全的神經(jīng)膠質(zhì)瘤治療策略，因此需要啟動更多與阻斷免疫檢查點相關的連續(xù)臨床試驗以及進一步探索腫瘤免疫機制。

參考文獻：

[1]van den Bent MJ，Brandes AA，Taphoorn MJ，et al.Adjuvant Procarbazine，Lomustine， and Vincristine Chemotherapy in Newly Diagnosed Anaplastic Oligodendroglioma：Long-Term Follow-Up of EORTC Brain Tumor Group Study 26951[J].J Clin Oncol，2013，31（3）：344-350.

[2]Saha D，Martuza RL，Rabkin SD.Macrophage Polarization Contributes to Glioblastoma Eradication by Combination Immunovirotherapy and Immune Checkpoint Blockade[J].Cancer Cell，2017，32（2）：253-267.

[3]Longo DL，Boussiotis VA.Molecular and Biochemical Aspects of the PD-1 Checkpoint Pathway[J].New England Journal of Medicine，2016，375（18）：1767-1778.

[4]Nduom EK，Wei J，Yaghi NK，et al.PD-L1 expression and prognostic impact in glioblastoma[J].Neuro Oncol，2016，18（2）：195-205.

[5]Buisseret L，Garaud S，de Wind A，et al.Tumor-infiltrating lymphocyte composition， organization and PD-1/PD-L1 expression are linked in breast cancer[J].Onco Immunology，2017，6（1）：e1257452.

[6]De Meulenaere A，Vermassen T，Creytens D，et al.Importance of choice of materials and methods in PD-L1 and TIL assessment in oropharyngeal squamous cell carcinoma[J].Histopathology，2018，73（3）：500-509.

[7]Liu J，Zhang S，Hu Y，et al.Targeting PD-1 and Tim-3 Pathways to Reverse CD8 T-Cell Exhaustion and Enhance Ex Vivo T-Cell Responses to Autologous Dendritic/Tumor Vaccines[J].J Immunother，2016，39（4）：171-180.

[8]Dong L，Zheng X，Wang K，et al.PD-1/PD-L1 pathway participates in gastric surgery-induced imbalance of Th17/Treg cells in mice[J].J Trauma Acute Care Surg，2018，85（3）：549-559.

[9]Charles NA，Holland EC，Gilbertson R，et al.The brain tumor microenvironment[J].Glia，2012，60（3）：502-514.

[10]Platten M，Ochs K，Lemke D，et al.Microenvironmental Clues for Glioma Immunotherapy[J].Curr Neurol Neurosci Rep，2014，14（4）：440-371.

[11]Gordon SR，Maute RL，Dulken BW，et al.PD-1 expression by tumor-associated macrophages inhibits phagocytosis and tumor immunity[J].Nature，2017，545（7655）：495-499.

[12]Colombo M，Raposo G，Théry C.Biogenesis，Secretion，and Intercellular Interactions of Exosomes and Other Extracellular Vesicles[J].Annu Rev Cell Dev Biol，2014，30（1）：255-289.

[13]Chen G，Huang AC，Zhang W，et al.Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response[J].Nature，2018，560（7718）：382-386.

[14]Berghoff AS，Kiesel B，Widhalm G，et al.Correlation of immune phenotype with IDH mutation in diffuse glioma[J].Neuro Oncol，2017，19（11）：1460-1468.

[15]Wang Y，Wang L.miR-34a attenuates glioma cells progression and chemoresistance via targeting PD-L1[J].Biotechnol Lett，2017，39（10）：1485-1492.

[16]Sun NK，Huang SL，Chang PY，et al.Transcriptomic profiling of taxol-resistant ovarian cancer cells identifies FKBP5 and the androgen receptor as critical markers of chemotherapeutic response[J].Oncotarget，2014，5（23）：11939-11956.

[17]Romano S，D'Angelillo A，Staibano S，et al.Immunomodulatory pathways regulate expression of a spliced FKBP51 isoform in lymphocytes of melanoma patients[J].Pigment Cell Melanoma Res，2015，28（4）：442-452.

[18]D'Arrigo P，Russo M，Rea A，et al.A regulatory role for the co-chaperone FKBP51s in PD-L1 expression in glioma[J].Oncotarget，2017，8（40）：68291-68304.

[19]Gong X，Li X，Jiang T，et al.Combined Radiotherapy and Anti-PD-L1 Antibody Synergistically Enhances Antitumor Effect in Non-Small Cell Lung Cancer[J].J Thorac Oncol，2017，12（7）：1085-1097.

[20]Song X，Shao Y，Jiang T，et al.Radiotherapy Upregulates Programmed Death Ligand-1 through the Pathways Downstream of Epidermal Growth Factor Receptor in Glioma[J].EBio Medicine，2018，28（1）：105-113.

[21]王文超，汪宇，施樂華，等.PD-1/PD-L1信號通路及其在腫瘤免疫治療中的作用[J].第二軍醫(yī)大學學報，2017，38（9）：1190-1195.

[22]中國醫(yī)師協(xié)會腦膠質(zhì)瘤專業(yè)委員會，上海市抗癌協(xié)會神經(jīng)腫瘤分會.中國中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)瘤免疫和靶向治療專家共識[J].中華醫(yī)學雜志，2018，98（5）：324.

[23]Lukas RV，Rodon J，Becker K，et al.Clinical activity and safety of atezolizumab in patients with recurrent glioblastoma[J].J Neurooncol，2018，140（2）：317-328.

[24]Zhai L，Ladomersky E，Lauing KL，et al.Infiltrating T Cells Increase IDO1 Expression in Glioblastomaand Contribute to Decreased Patient Survival[J].Clin Cancer Res，2017，23（21）：6650-6660.

[25]Wainwright DA，Chang AL，Dey M，et al.Durable Therapeutic Efficacy Utilizing Combinatorial Blockade against IDO， CTLA-4， and PD-L1 in Mice with Brain Tumors[J].Clinical Cancer Research，2014，20（20）：5290-5301.

[26]Zhai L，Ladomersky E，Dostal CR，et al.Non-tumor cell IDO1 predominantly contributes to enzyme activity and response to CTLA-4/PD-L1 inhibition in mouse glioblastoma[J].Brain Behav Immun，2017，62（1）：24-29.

[27]Gorsi HS，Malicki DM，Barsan V，et al.Nivolumab in the Treatment of Recurrent or Refractory Pediatric Brain Tumors： A Single Institutional Experience[J].J Pediatr Hematol Oncol，2018.

收稿日期：2019-3-22;修回日期：2019-4-2

編輯/楊倩