程序性死亡配體1與甲狀腺癌相關(guān)性研究進(jìn)展

馬煒柯，丁國楠，周迪綜述 張弘審校

甲狀腺癌是內(nèi)分泌系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，近幾十年來其發(fā)病率幾乎增加了3倍[1-2]，雖然大多數(shù)甲狀腺癌，主要是甲狀腺乳頭狀癌(85%～90%)具有惰性表現(xiàn)，然而5%～10%患者會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，其5年生存率僅為 50%～55%，15%～30%患者會(huì)復(fù)發(fā)[3]。對(duì)于放射性碘難治性或晚期轉(zhuǎn)移患者，治療結(jié)果仍然普遍較差，此外，甲狀腺濾泡癌偶爾會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，甲狀腺未分化癌具有高度侵襲性，病死率幾乎100%，免疫靶向抑制劑很少有被證明對(duì)侵襲性甲狀腺癌有效[4]。程序性死亡配體1(PD-L1)在甲狀腺癌組織中的大量表達(dá)提示程序性死亡受體-1(PD-1)/PD-L1 信號(hào)通路在腫瘤免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。自身免疫細(xì)胞可識(shí)別并清除機(jī)體的腫瘤細(xì)胞，內(nèi)源性宿主免疫監(jiān)視的破壞和腫瘤免疫逃逸的發(fā)生是腫瘤進(jìn)展的一種機(jī)制。許多研究已經(jīng)證實(shí)PD-L1廣泛表達(dá)于多種免疫細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞上，腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)的PD-L1與其受體PD-1相互作用，通過促進(jìn)T細(xì)胞衰竭來抑制抗腫瘤免疫，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。另外，PD-L1在腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境中的表達(dá)與多種途徑有關(guān)，強(qiáng)調(diào)了更好地理解調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)機(jī)制的必要性[5-6]。因此，筆者認(rèn)為PD-L1可能是甲狀腺癌一種潛在的腫瘤標(biāo)志物。本文綜述PD-L1在甲狀腺癌中的潛在作用機(jī)制及其與甲狀腺癌的相關(guān)性。

1 PD-L1結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制

PD-L1的基因定位于人染色體的9p24，編碼含有290個(gè)氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白，也稱為CD274，是B7家族的細(xì)胞表面糖蛋白，含有Ig-V和Ig-C樣細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和不含有信號(hào)基序的細(xì)胞質(zhì)尾部[7-8]。PD-L1和PD-1細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域之間的相互作用可以誘導(dǎo)PD-1構(gòu)象發(fā)生變化，通過Src家族激酶使胞漿免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)和免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM)磷酸化，這些磷酸化的酪氨酸基序隨后募集SHP-1和SHP-2蛋白酪氨酸磷酸酶以減弱T細(xì)胞活化信號(hào)，促進(jìn)免疫逃避和T細(xì)胞衰竭，這種反應(yīng)在預(yù)防自身免疫的情況下是生理性的，但在慢性感染和癌癥中是病理性的，其可以拮抗細(xì)胞毒性免疫應(yīng)答導(dǎo)致感染持續(xù)存在和/或腫瘤逃避免疫監(jiān)視[9]?；赥細(xì)胞的免疫系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)化為識(shí)別和破壞異常細(xì)胞，例如病原體感染的細(xì)胞和癌細(xì)胞。 通過T細(xì)胞上的T細(xì)胞受體(TCR)與靶細(xì)胞上的肽——主要組織相容性復(fù)合物(MHC)的結(jié)合，檢測(cè)異常細(xì)胞。然而，這種相互作用的結(jié)果在很大程度上受一系列共刺激和共抑制受體及其配體(也稱為免疫靶點(diǎn))的控制。在所有免疫靶點(diǎn)中，PD-L1/PD-1途徑因其在許多惡性腫瘤中作為治療靶點(diǎn)被證明有價(jià)值而脫穎而出，通過調(diào)節(jié)抗原特異性T細(xì)胞的數(shù)量和功能活性，從而在限制組織損傷和維持自身免疫耐受中起關(guān)鍵作用[7]。

2 PD-L1表達(dá)在甲狀腺癌中的潛在調(diào)節(jié)機(jī)制

2.1 通過遺傳改變調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá) 基因組重排，包括染色體9p24.1中的基因擴(kuò)增和易位可激活JAK2-STAT信號(hào)通路，使PD-L1轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)高表達(dá)。根據(jù)PD-L1基因3'-UTR的調(diào)節(jié)作用，由于不同結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致的該基因片段的丟失已在不同組織學(xué)腫瘤中被描述，并且與PD-L1的表達(dá)增加相關(guān)。Kataoka等[10]研究發(fā)現(xiàn)CRISPR Cas9對(duì)PD-L1基因3'-UTR的刪除作用導(dǎo)致細(xì)胞中PD-L1 mRNA穩(wěn)定性增加，上調(diào)PD-L1表達(dá)以逃避免疫監(jiān)視。此外，在小鼠腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)，敲除PD-L1基因的3'-UTR可以促進(jìn)腫瘤生長并逃避由細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocytes，CTL)介導(dǎo)的免疫監(jiān)視，使用PD-L1抗體可恢復(fù)CD8 CTL的作用。另外，位于染色體9p上的 Janus激酶(Janus kinase，JAK )擴(kuò)增有助于通過增加IFN-γ受體信號(hào)傳導(dǎo)，或者通過增強(qiáng)促炎信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)PD-L1的表達(dá)[11]。

2.2 通過microRNAs 調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá) PD-L1蛋白水平也受到與PD-L1 mRNA的3'-UTR結(jié)合的微小RNA(microRNA，簡(jiǎn)稱miRNA)的調(diào)節(jié),由20～22個(gè)核苷酸組成的miRNA通過靶向作用于3'-UTR來促進(jìn)mRNA轉(zhuǎn)錄物的切割，從而調(diào)節(jié)多種腫瘤抑制基因和癌基因的表達(dá)。許多研究證據(jù)表明，miRNA直接作用于PD-L1 mRNA的3'-UTR，以控制PD-L1的表達(dá)和抗腫瘤免疫。不同miRNA可調(diào)節(jié)不同組織中PD-L1 mRNA的表達(dá)，表明miRNA的異常表達(dá)在調(diào)節(jié)癌癥進(jìn)展和免疫靶向治療中起著重要作用[12]。

2.3 通過轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá) 越來越多的研究表明，各種上游信號(hào)通路可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)，各種信號(hào)主要通過激活轉(zhuǎn)錄因子參與控制PD-L1表達(dá)，這些轉(zhuǎn)錄因子直接結(jié)合PD-L1的啟動(dòng)子區(qū)域以促進(jìn)PD-L1表達(dá)[9]。

2.3.1 炎性反應(yīng)信號(hào)介導(dǎo)的PD-L1調(diào)節(jié)：JAK及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activators of transcription，STAT)可誘導(dǎo)干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)活化[11]。 IFN-γ通過與其受體的結(jié)合導(dǎo)致經(jīng)典JAK-STAT途徑的信號(hào)傳導(dǎo)，從而誘導(dǎo)一系列轉(zhuǎn)錄因子，即干擾素反應(yīng)因子(interferon-responsive factors，IRFs)的表達(dá)增加，其中IRF1可直接結(jié)合PD-L1啟動(dòng)子以誘導(dǎo)PD-L1的轉(zhuǎn)錄，PD-L1的過量表達(dá)抑制抗腫瘤免疫[13-15]。 另外，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5(cyclin-dependent kinase 5，CDK5)是一種在癌癥中高度表達(dá)的絲氨酸—蘇氨酸激酶，可通過其對(duì)IFN-γ信號(hào)通路的影響來調(diào)節(jié)PD-L1的表達(dá)。 Dorand等[16]研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)管細(xì)胞瘤中IFN-γ誘導(dǎo)的PD-L1上調(diào)需要CDK5，而CDK5的缺失或失活導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中PD-L1表達(dá)的下調(diào)。此外，CDK5通過共阻遏物IRF2BP2的翻譯后修飾使IRF2(IRF1的競(jìng)爭(zhēng)性阻遏物)不穩(wěn)定，IRF2的不穩(wěn)定表達(dá)導(dǎo)致其競(jìng)爭(zhēng)性阻遏物IRF1介導(dǎo)的PD-L1表達(dá)上調(diào)。

另外，NF-κB是一種普遍表達(dá)于各種細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB亞基的同源或異源二聚體RelA/p65和p50可導(dǎo)致NF-κB的活化，是INF-γ誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)的重要介質(zhì)。通過促進(jìn)PD-L1的表達(dá)而加快細(xì)胞的增殖、活化以及血管的生成從而導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)展，研究發(fā)現(xiàn)使用NF-κB抑制劑, 可以阻斷INF-γ誘導(dǎo)的PD-L1的表達(dá)[17]。

2.3.2 缺氧介導(dǎo)的PD-L1調(diào)節(jié)： 腫瘤組織的迅速增長導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞乏氧，從而激活一系列缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor，HIFs)，其中HIF-1介導(dǎo)腫瘤對(duì)缺氧的適應(yīng)性反應(yīng)，主要通過HIF-1α和HIF-1β的2個(gè)亞基進(jìn)行,HIF-1α是功能性亞基，其穩(wěn)定性由氧濃度以pVHL依賴的方式調(diào)節(jié)[18]。因此，HIF-1α在缺氧條件下上調(diào)，并且在腫瘤細(xì)胞存活中起重要作用。一些研究表明，缺氧誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞、骨髓衍生抑制細(xì)胞、樹突細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的PD-L1表達(dá)[19-21]，從機(jī)制上講，HIF-1α與PD-L1近端啟動(dòng)子中的缺氧反應(yīng)元件結(jié)合并誘導(dǎo)PD-L1的轉(zhuǎn)錄增加[22-23]。因此，缺氧會(huì)增加腫瘤細(xì)胞對(duì)CTL介導(dǎo)的裂解作用的抵抗力[19]。

2.3.3 C-myc介導(dǎo)的PD-L1 調(diào)節(jié)： 轉(zhuǎn)錄因子C-myc誘導(dǎo)參與不同功能基因的表達(dá)，包括細(xì)胞增殖、生長、分化和凋亡。研究發(fā)現(xiàn) C-myc基因在許多癌癥類型中擴(kuò)增，并且C-myc的上調(diào)被認(rèn)為是促進(jìn)癌癥發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力之一[24]。 腫瘤細(xì)胞模型中C-myc遺傳或藥理學(xué)滅活導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞模型中PD-L1的表達(dá)降低，從而改善了抗腫瘤免疫應(yīng)答[25]。 此外，染色質(zhì)免疫沉淀分析顯示MYC可與PD-L1啟動(dòng)子結(jié)合，表明PD-L1表達(dá)可以在轉(zhuǎn)錄水平由MYC直接調(diào)節(jié)[26-27]。

2.4 通過致癌信號(hào)通路調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá) 通過某些致癌信號(hào)通路的異常影響PD-L1的表達(dá)，從而控制細(xì)胞存活、增殖和分化，是癌癥發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵步驟。

2.4.1 MAPK通路在調(diào)控PD-L1表達(dá)作用： 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)傳導(dǎo)途徑可在多種腫瘤進(jìn)展過程中發(fā)生突變和過度活化，MAPK途徑主要由細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)，c-Jun氨基末端激酶(c-Jun amino-terminal kinases, JNKs)和p38介導(dǎo)[28]。MAPK通路的激活可以直接調(diào)節(jié)PD-L1的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞逃脫機(jī)體的免疫監(jiān)視，MAPK / ERK途徑也可以通過激活轉(zhuǎn)錄因子c-Jun來增加PD-L1表達(dá)，多項(xiàng)研究結(jié)果顯示MAPK途徑組分的藥理學(xué)抑制可改善抗腫瘤反應(yīng)，證明MAPK致癌信號(hào)通路激活可促進(jìn)腫瘤發(fā)展和免疫治療抵抗[29-31]，MAPK信號(hào)通路的改變可誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)的上調(diào)。另外，有研究證實(shí)MAPK通路可以通過激活細(xì)胞表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor，EGFR)來調(diào)節(jié)PD-L1的表達(dá)，從而促進(jìn)癌癥的發(fā)生發(fā)展[32]。

2.4.2 PI3K通路在調(diào)控PD-L1表達(dá)中作用：在癌癥中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)途徑過度活化的基因改變，包括同源性磷酸酶—張力蛋白(phosphatase and tensin homolog，PTEN)的缺失或失活，PI3K催化和調(diào)節(jié)亞基的突變和/或上調(diào)，以及上游激活劑K-RAS以及下游效應(yīng)物AKT和PDK1的改變[33-34]。PTEN的活性降低導(dǎo)致PI3K活化并增加PD-L1表達(dá)，部分通過提高腫瘤細(xì)胞中的PD-L1蛋白翻譯率來增加PD-L1表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤免疫抵抗和逃避[35]。

2.5 通過翻譯后修飾調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá) 蛋白質(zhì)翻譯后修飾(post-translational modifications，PTM)，包括泛素化、磷酸化、糖基化、甲基化和乙?；瑢?duì)于控制各種細(xì)胞的生理病理過程至關(guān)重要，包括腫瘤形成、轉(zhuǎn)移和抗腫瘤免疫[36]。多項(xiàng)研究證據(jù)表明，PD-L1也經(jīng)歷不同的PTM，影響其穩(wěn)定性及其生理和病理功能。泛素—蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system，UPS)促進(jìn)蛋白質(zhì)泛素化和降解，以控制各種細(xì)胞過程和疾病的發(fā)生發(fā)展，包括免疫監(jiān)視和腫瘤發(fā)生。 UPS的降解由活化酶(E1)，結(jié)合酶(E2)和連接酶(E3)3種不同作用的酶連續(xù)催化，這些酶導(dǎo)致多泛素鏈與靶蛋白上的賴氨酸殘基共價(jià)連接，這可以被26S蛋白酶體復(fù)合物識(shí)別以促進(jìn)其降解[37-38]。 Burr等[39]發(fā)現(xiàn)CMTM6是PD-L1表達(dá)的正調(diào)節(jié)因子，CMTM6與細(xì)胞表面的PD-L1相互作用，抑制PD-L1多泛素化，從而增加PD-L1的半衰期。針對(duì)上游調(diào)節(jié)因子比如CMTM6，降低PD-L1表達(dá)可能是PD-1 / PD-L1免疫靶向治療的替代策略。

3 PD-L1與甲狀腺癌相關(guān)性研究

3.1 PD-L1與甲狀腺癌生物學(xué)行為的相關(guān)性 甲狀腺癌的侵襲性和轉(zhuǎn)移等臨床特征可以提示腫瘤預(yù)后較差，某些基因改變也可能影響甲狀腺癌的進(jìn)展。在乳頭狀甲狀腺癌(PTC)中，PD-L1表達(dá)發(fā)生在約50%的腫瘤中，并且與無病生存率降低密切相關(guān)[40-41]。

Cunha等[42]研究結(jié)果顯示甲狀腺癌組織中的PD-L1染色與良性甲狀腺組織相比明顯增加，F(xiàn)rench等[43]發(fā)現(xiàn)伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的甲狀腺乳頭狀癌富含PD-L1，提示PD-L1與甲狀腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。另外在濾泡性甲狀腺癌和甲狀腺未分化癌中，PD-L1表達(dá)更為頻繁，染色強(qiáng)度更強(qiáng)，所有PD-L1陽性的未分化甲狀腺癌均顯示出更顯著的PD-L1染色強(qiáng)度，在≥80%的腫瘤細(xì)胞中呈陽性[4,44]。多項(xiàng)研究結(jié)果顯示，發(fā)病年齡是預(yù)測(cè)PTC預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[45-46]。有研究發(fā)現(xiàn)PD-L1在高年齡組(>55歲)的陽性表達(dá)率高于低年齡組，并且PD-L1蛋白的表達(dá)與腫瘤直徑及AJCC臨床分期有關(guān)[47]。因此，筆者認(rèn)為PD-L1可以作為判斷PTC臨床特征及預(yù)后的重要指標(biāo)之一，通過研究PD-L1與甲狀腺癌臨床特征的關(guān)系，可為甲狀腺癌尋找新的分層依據(jù)，并確定其作為甲狀腺癌的腫瘤標(biāo)志物的潛力。

3.2 PD-L1是甲狀腺癌潛在的治療靶點(diǎn) 雖然大多數(shù)乳頭狀甲狀腺癌具有惰性臨床表現(xiàn)，但診斷為晚期甲狀腺癌的患者預(yù)后較差，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移與10年總生存率<50%密切相關(guān)[48]。甲狀腺濾泡癌容易出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移，甲狀腺未分化癌具有高度侵襲性，病死率幾乎達(dá)到100%，很少有靶向治療被證明對(duì)侵襲性甲狀腺癌有效，對(duì)于這些患者，需要尋求新的治療策略。在所有免疫靶向治療中，PD-L1/PD-1途徑因其在許多惡性腫瘤中作為治療靶點(diǎn)被證明有價(jià)值。

目前，針對(duì)PD-L1/PD-1軸的抗體正在1 000多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估，并已被批準(zhǔn)用于多種癌癥的免疫靶向治療，包括黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、腎細(xì)胞癌、霍奇金淋巴瘤、膀胱癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、Merkel細(xì)胞癌和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高或錯(cuò)配修復(fù)缺陷實(shí)體瘤[49-52]。PD-L1在部分晚期甲狀腺癌患者中高度表達(dá)，例如濾泡性和甲狀腺未分化癌，PD-L1表達(dá)的測(cè)定可能與難治性甲狀腺癌患者具有直接的治療相關(guān)性[4，53]。因此，筆者認(rèn)為準(zhǔn)確檢測(cè)侵襲性甲狀腺癌中PD-L1陽性的腫瘤，對(duì)于確定其是否能從抗PD-L1治療中獲益非常重要，阻斷PD-1/PD-Ll的信號(hào)傳導(dǎo)途徑有望成為腫瘤免疫靶向治療的新前景，同時(shí)，了解PD-L1的作用機(jī)制及調(diào)節(jié)機(jī)制可為尋找新的治療靶點(diǎn)及臨床研究提供理論依據(jù)。

4 總結(jié)與展望

近年來，免疫靶向治療成為腫瘤治療研究的熱點(diǎn)之一，PD-1/PD-L1相互作用是影響腫瘤細(xì)胞逃避機(jī)體免疫監(jiān)視的重要機(jī)制之一。關(guān)于PD-L1與多種腫瘤相關(guān)性的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，PD-L1的過量表達(dá)與多數(shù)腫瘤的臨床特征、預(yù)后及無病生存期縮短密切相關(guān)，以PD-L1 為靶點(diǎn)的免疫靶向治療已廣泛應(yīng)用于臨床多種腫瘤的治療，并且取得了顯著的效果，PD-L1已經(jīng)成為一種潛在的新型腫瘤標(biāo)志物，并且為免疫靶向治療提供了一種有前景的選擇。

目前，關(guān)于甲狀腺癌免疫靶向治療的研究非常少，很少有免疫靶向藥物治療對(duì)甲狀腺癌有效。伴隨著PD-L1與甲狀腺癌相關(guān)性的不斷研究，可為甲狀腺癌診斷提供更精準(zhǔn)的判定指標(biāo)，免疫靶向治療可為放射性碘難治性、晚期甲狀腺癌的患者提供新的治療策略。