程序性死亡因子1及其配體在腦膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

賈丁 王春紅 楊孝燕 李強(qiáng) 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(diǎn)及難點(diǎn)，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(fù)機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答，從而限制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。目前免疫治療已運(yùn)用與多種實(shí)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(diǎn)。本文就PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的研究及治療進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(yù)后較差，中位生存期僅14.6個(gè)月[1]。盡管目前手術(shù)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(xì)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(diǎn)，其中阻斷PD-1/PD-L1更是受到了廣泛關(guān)注，了解PD-1/PD-L1的表達(dá)和免疫逃逸中的機(jī)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(dǎo)的免疫逃逸的發(fā)生越來越受到關(guān)注。腦膠質(zhì)瘤免疫治療在臨床試驗(yàn)中已取得了突破性進(jìn)展，但仍面臨著許多挑戰(zhàn)[2]。本文就PD-1/PD-L1介導(dǎo)免疫逃逸的機(jī)制及腦膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)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(gè)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(xì)胞抗原受體和細(xì)胞因子受體在T細(xì)胞上被誘導(dǎo)表達(dá)[3]。PD-1主要有2個(gè)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(dá)于抗原提成細(xì)胞（APCs），如活化的T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)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(dá)，在免疫特權(quán)部位的細(xì)胞，如胎盤，睪丸和眼睛等也發(fā)現(xiàn)其高表達(dá)[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(jī)制

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

2.1 PD-1/PD-L1影響免疫細(xì)胞功能? 腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）與腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合后，可殺傷腫瘤細(xì)胞或誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，從而起到抗腫瘤的作用。IFN-γ是一種促炎細(xì)胞因子，主要由抗原識別和適應(yīng)性免疫中的激活后的T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。有研究證明，在識別腫瘤抗原后，腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）產(chǎn)生IFN-γ，其驅(qū)動腫瘤細(xì)胞中的PD-L1表達(dá)[5]。研究發(fā)現(xiàn)，CD8+T細(xì)胞表面存在高表達(dá)的PD-1分子，其與腫瘤細(xì)胞表達(dá)的PD-L1結(jié)合后，可能導(dǎo)致細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（TIL）細(xì)胞耗竭[6]。Liu J[7]等通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，阻斷結(jié)直腸癌中CD8+腫瘤侵潤T淋巴細(xì)胞中PD-1/PD-L1，可使特異性CD8+T細(xì)胞的數(shù)量和功能得到恢復(fù)，從而增強(qiáng)了機(jī)體對腫瘤的特異性免疫功能，也證實(shí)了PD-L1與PD-1的結(jié)合對T細(xì)胞的抑制作用。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg細(xì)胞）是CD4+淋巴細(xì)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(guān)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(shù)可導(dǎo)致Th17/TREG失衡，并增加PD-1和PD-L1的表達(dá)。阻斷PD-1/PD-L1通路改變了的Th17/Treg細(xì)胞失衡。

2.2腫瘤微環(huán)境參與腫瘤細(xì)胞發(fā)生? 免疫逃逸腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）是腫瘤細(xì)胞生活的特殊環(huán)境，腫瘤的形成是癌細(xì)胞與外周微環(huán)境中多種細(xì)胞共同作用的結(jié)果。腫瘤微環(huán)境包括腫瘤細(xì)胞間質(zhì)、間質(zhì)細(xì)胞、微血管、免疫細(xì)胞和炎性反應(yīng)細(xì)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(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages，TAMs）為間質(zhì)細(xì)胞，其作為免疫抑制細(xì)胞對腫瘤的生長、侵襲、免疫逃逸起著至關(guān)重要。Gordon SR等[11]研究發(fā)現(xiàn)在TAMs上可表達(dá)PD-1，并且在小鼠荷瘤模型上發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間增加TAM上PD-1的表達(dá)也在增加，且在疾病的不同階段其表達(dá)也不同，TAM PD-1表達(dá)與針對腫瘤細(xì)胞的吞噬作用呈負(fù)相關(guān)，阻斷PD-1/PD-L1可增加巨噬細(xì)胞吞噬作用，減緩腫瘤生長。以往的研究觀點(diǎn)認(rèn)為PD-L1主要存在于腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜上，因此推斷其對T細(xì)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(yuǎn)處細(xì)胞的功能調(diào)控，影響細(xì)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(xì)胞分泌的富含PD-L1的外泌體可進(jìn)入機(jī)體外周血并對腫瘤微環(huán)境以外的T細(xì)胞起抑制作用。

3 PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的表達(dá)

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(jìn)行腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）侵潤分析及PD-L1表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)IDH突變狀態(tài)與TIL侵潤及PD-L1表達(dá)相關(guān)。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(dá)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(guān)，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(dá)水平與PD-L1表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，異位表達(dá)miR-34a可抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。Nduom EK等[4]應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法檢測94例GBM患者PD-L1表達(dá)的陽性率，并與The Cancer Genome Atlas（TCGA）數(shù)據(jù)庫中PD-L1 mRNA表達(dá)相對比，發(fā)現(xiàn)PD-L1基因表達(dá)與相同TCGA數(shù)據(jù)集中結(jié)果之間存在顯著關(guān)聯(lián)。PD-L1高表達(dá)組的中位生存期顯著短于低表達(dá)組（11.42個(gè)月vs 14.9個(gè)月，P=0.023）。但通過生存分析發(fā)現(xiàn)PD-L1的表達(dá)水平的高低與預(yù)后無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)KBP5在多種腫瘤大量表達(dá)，在黑素瘤中有調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)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(xì)胞進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)FKBP51s在膠質(zhì)瘤癌細(xì)胞系中也顯示出不同程度的表達(dá)，通過運(yùn)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(dá)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(dǎo)各種人類癌癥中的PD-L1表達(dá)[19]。Song X等[20]對人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞系（U87，U251）進(jìn)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(dá)，發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞系中PD-L1蛋白質(zhì)和mRNA的表達(dá)水平均顯著上調(diào)，另外單獨(dú)運(yùn)用RT或PD-L1 Ab相比，當(dāng)腫瘤細(xì)胞（U87和U251）與人CD8+T細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，RT和PD-L1 Ab的聯(lián)合應(yīng)用可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。

4 PD-1/PD-L1在腦膠質(zhì)瘤中的治療進(jìn)展

PD-1與PD-L1配體結(jié)合可促使效應(yīng)T細(xì)胞耗竭產(chǎn)生免疫抑制效應(yīng)，阻斷PD-1/PD-L1信號可增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，因此，PD-1/PD-L1是腫瘤細(xì)胞逃離機(jī)體免疫殺傷的重要免疫抑制靶點(diǎn)[21]。在過去幾年中，由于其在黑素瘤和非小細(xì)胞肺癌臨床試驗(yàn)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(jìn)行之中[22]。Lukas RV[23]等對復(fù)發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者評估了抗PD-1單克隆抗體pembrolizumab在20種晚期實(shí)體瘤類型中的安全性和有效性，有12例患者中位持續(xù)時(shí)間為39.4周，中位無進(jìn)展生存期為2.8個(gè)月，中位生存期為14.4個(gè)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(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中過表達(dá)，在96%的GBM中已經(jīng)描述了IDO的表達(dá)，并且與患者的總體存活率相關(guān)[24]。Wainwright DA等[25]在GL261小鼠腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞中分別單獨(dú)給予1-MT（一種IDO抑制劑）、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)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(shí)驗(yàn)證實(shí)，非腫瘤細(xì)胞中IDO對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中免疫阻斷治療有著重要的意義。一項(xiàng)針對10例復(fù)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(fù)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(yīng)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(yīng)的患者的生物標(biāo)志物。另外，缺乏用于檢測PD-L1的標(biāo)準(zhǔn)化方法和用于確定腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞中PD-L1陽性的評分標(biāo)準(zhǔn)。其次，評估實(shí)體瘤對常規(guī)治療的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，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(guān)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(xué)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(diǎn)相關(guān)的連續(xù)臨床試驗(yàn)以及進(jìn)一步探索腫瘤免疫機(jī)制。

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收稿日期：2019-3-22;修回日期：2019-4-2

編輯/楊倩