免疫檢查點抑制劑治療結(jié)直腸癌的研究進展

郭厚基

右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院肛腸外科，廣西百色 533000

結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)第3大常見惡性腫瘤，嚴重威脅著人類的生命健康［1］。結(jié)直腸癌在我國的發(fā)病率排名第5位，病死率排名第3位，且發(fā)病率和病死率均呈逐年上升趨勢［2］。有報道顯示，年齡和性別是影響結(jié)直腸癌預(yù)后的因素，65歲以上女性結(jié)直腸癌患者的病死率高于其他人群，且5年生存率也更低［3-4］?，F(xiàn)階段結(jié)直腸癌的臨床治療依然以手術(shù)治療為主，對于T3期中/低位結(jié)直腸癌或淋巴結(jié)陽性采取的治療手段則是將手術(shù)治療與術(shù)前放化療相結(jié)合，同時進行額外輔助治療［5］。盡管如此，結(jié)直腸癌患者的生存期并未得到明顯改善，且大部分結(jié)直腸癌患者在初次去醫(yī)院就診時已出現(xiàn)全身廣泛轉(zhuǎn)移，錯過了手術(shù)治療的最佳時機，因此亟待尋找新的有效治療結(jié)直腸癌的方法。

近年來，隨著現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)和分子生物學技術(shù)的不斷發(fā)展，腫瘤免疫治療已較過去取得了突破性進展。過繼性細胞治療和免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICI）均在腫瘤的臨床試驗中顯示出了特有的優(yōu)勢，尤其是程序性細胞死亡受體-1（programmed death-1，PD-1）及其配體（PD-L1）阻斷劑在包括結(jié)直腸癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤的治療中取得了重大突破［6］。越來越多的證據(jù)表明，ICI在結(jié)直腸癌的臨床治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文闡述免疫檢查點的作用和相關(guān)機制，總結(jié)近年來ICI在結(jié)直腸癌治療中的研究進展，旨在為更加全面地了解ICI治療結(jié)直腸癌的現(xiàn)狀，尋找新的ICI治療結(jié)直腸癌的分子標志物奠定理論基礎(chǔ)。

1 免疫檢查點概述

T淋巴細胞在機體抗腫瘤免疫應(yīng)答過程中扮演著關(guān)鍵角色，能夠經(jīng)由識別腫瘤特異性抗原并產(chǎn)生細胞毒性反應(yīng)。研究證實，T淋巴細胞的數(shù)量與結(jié)直腸癌患者的復(fù)發(fā)率和生存率之間存在密切聯(lián)系［7］。正常生理狀態(tài)下，T淋巴細胞能夠產(chǎn)生多種激活性和抑制性受體，從而調(diào)控機體的免疫平衡，在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、避免免疫系統(tǒng)過度活化方面發(fā)揮著重要作用［8］。但在腫瘤微環(huán)境中，腫瘤抗原的存在形成了對T細胞的持續(xù)性刺激，存在于T細胞表面的抑制性受體水平上調(diào)。同時，抑制性受體的相應(yīng)配體在腫瘤細胞或抗原呈遞細胞表面的含量持續(xù)上升，當抑制性受體與其配體相互識別并結(jié)合后，T細胞的激活過程受到抑制，增殖活性對之降低，T細胞的凋亡率上升，最終導致免疫抑制性腫瘤微環(huán)境形成［9］。上述過程引起腫瘤細胞逃避機體免疫系統(tǒng)的監(jiān)控和殺傷，最終造成免疫逃逸。T細胞表面存在多種抑制性受體，如細胞毒T淋巴細胞相關(guān)抗原-4（cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4）、PD-1、淋巴細胞活化基因-3（lymphocyte activation gene-3，LAG-3）、癌胚抗原相關(guān)細胞粘附因子1（carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM1）等［10-12］。上述抑制性受體所對應(yīng)的抑制性信號通路即被稱為免疫檢查點。

2 免疫檢查點的功能

2.1 CTLA-4 CTLA-4也被稱為CD152，主要存在于活化的T細胞或自然殺傷細胞表面，能夠與CD28受體競爭性結(jié)合抗原呈遞細胞上的B7-1/B7-2B7-2配體。由于CTLA-4與B7-1/B7-2B7-2配體結(jié)合的親和力明顯高于CD28，因此能夠抑制免疫刺激，對T細胞激活的早期步驟具有調(diào)控作用［13］。CTLA-4高表達的CD4+Treg細胞則經(jīng)由降低白介素2（interleukin-2，IL-2）的產(chǎn)生和釋放，抑制IL-2受體的表達，從而使T細胞產(chǎn)生G1期阻滯［14］。

2.2 LAG-3 LAG-3是存在于自然殺傷細胞、B細胞、抗原呈遞細胞、活化的T細胞表面的一種分子，主要組織相容性復(fù)合體II為其配體，兩者結(jié)合后明顯抑制CD4+T淋巴細胞的抗原依賴性刺激，實現(xiàn)對Treg細胞功能的調(diào)節(jié)，發(fā)揮維持機體免疫耐受的作用［15］。LAG-3與CTLA-4具有相似的生物學功能，可延長T細胞的細胞周期，誘導其凋亡。同時，LAG-3還能夠與PD-1/PD-L1發(fā)揮協(xié)同作用，共同促進T細胞凋亡，最終使機體免疫功能下降。因此，在慢性感染模型以及腫瘤患者機體中均能夠發(fā)現(xiàn)LAG-3與PD-1共表達的現(xiàn)象［16］。

2.3 PD-1/PD-L1 PD-1是CD28超家族的成員之一，與機體免疫抑制相關(guān)。在T細胞、B細胞、自然殺傷細胞、單核細胞以及樹突狀細胞中均能檢測到PD-1的表達。PD-L1為PD-1的主要配體，其在腫瘤免疫微環(huán)境中的表達水平顯著上調(diào)。當PD-1與PD-L1相互識別并結(jié)合后，經(jīng)由mTPR和PI3K/Akt信號通路抑制T細胞的生物學活性，誘導無反應(yīng)性和抗原特異性T淋巴細胞凋亡。上述過程對多種細胞因子的產(chǎn)生和釋放產(chǎn)生抑制作用，其中包括IL-2、腫瘤壞死因子γ、腫瘤壞死因子α等，同時促進IL-10的產(chǎn)生［17］。

2.4 CEACAM1 CEACAM1為癌胚抗原家族的重要成員之一，共有2個亞型，分別為CEACAM1-L和CEACAM1-S。T細胞激活后促使CEACAM1-L絲氨酸殘基發(fā)生磷酸化并向T細胞膜表面移動，CEACAM1-L單體經(jīng)由氨基末端的免疫球蛋白區(qū)域與腫瘤或免疫細胞膜表面CEACAM1單體相連，繼而影響抑制性信號的轉(zhuǎn)導。上述過程引抑制了T細胞的激活，同時諸如IL-2、IL-4、腫瘤壞死因子γ等細胞因子的產(chǎn)生和釋放也受到抑制［18］。除此之外，CEACAM1還能經(jīng)由自身相互作用，或與Tim-3分子遠端N-粘性末端順式和反式結(jié)合，形成二聚體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對于Tim-3的成熟和表達均具有促進作用，繼而影響T細胞衰竭。因此，CEACAM1在抗腫瘤免疫中扮演著重要角色。

3 ICI在結(jié)直腸癌中的應(yīng)用

3.1 CTLA-4抗體 阻斷免疫抑制信號的傳遞、逆轉(zhuǎn)腫瘤微環(huán)境、提高內(nèi)源性抗腫瘤效應(yīng)、恢復(fù)T細胞的生物學活性以發(fā)揮抗腫瘤作用等是ICI研發(fā)和應(yīng)用的最終目的。近年來已有多種ICI被開發(fā)并應(yīng)用于臨床上結(jié)直腸癌的治療當中，旨在提高患者內(nèi)源性抗腫瘤免疫效應(yīng)。ipilimumab為最早獲得美國食品與藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批 準 并 用 于 臨 床 治 療 的ICI［19］，為CTLA-4抗體，但該藥物卻并未在結(jié)直腸癌中發(fā)揮理想的治療效果。部分結(jié)直腸癌患者對ipilimumab的治療無應(yīng)答，甚至有患者因疾病進展在30 d內(nèi)死亡［20］。目前已有研究將ipilimumab與化療聯(lián)用，以期達到治療轉(zhuǎn)移瘤的目的，該研究已進入II期臨床試驗（NCT01769222）。tremelimumab也是一株已獲得美國FDA批準用于臨床治療的抗CTLA-4單克隆抗體。研究表明，在II期臨床試驗中將tremelimumab用于標準化療失敗的結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移患者，大部分患者均在3個月內(nèi)出現(xiàn)疾病進展或死亡，僅有1例患者接受了二次治療［21］，因此tremelimumab在結(jié)直腸癌中的治療效果并不理想。同時，患者在治療的過程中還出現(xiàn)了多種不良反應(yīng)，如潰瘍性結(jié)腸炎和腹瀉等，這也嚴重阻礙了tremelimumab在結(jié)直腸癌治療中的應(yīng)用。

nivolumab為一種PD-1/PD-L1抗體，該藥物在黑色素瘤以及肺癌的治療中均顯示出了良好的療效［22-23］，但對結(jié)直腸癌的治療效果卻并不理想。研究表明，nivolumab對19例結(jié)直腸癌患者并未產(chǎn)生明顯療效，推測可能與結(jié)直腸癌細胞表面的PD-1呈陰性表達有關(guān)［24］。pembrolizuma也屬于PD-1/PD-L1抗體。有學者采用pembrolizuma治療結(jié)直腸癌患者，發(fā)現(xiàn)帶有微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（MSI-H）的結(jié)直腸癌患者的客觀緩解率和無進展生存率均遠高于帶有微衛(wèi)星低度不穩(wěn)定（MSI-L）的患者［25］，因此，pembrolizuma已被FDA批準用于治療MSI-H的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌。BMS936559為另一種PD-L1抗體。有報道顯示，在I期臨床試驗中，將BMS936559應(yīng)用于結(jié)直腸癌的治療中并未顯示出客觀反應(yīng)，而將另一種PD-L1抗體MPDL3280用于結(jié)直腸癌的治療后，部分患者出現(xiàn)客觀臨床反應(yīng)［26-27］。對PD-L1抗體的研究表明，腫瘤細胞表面的PD-L1表達水平可能是決定結(jié)直腸癌患者是否適宜接受ICI治療的因素之一。

LAG-3與CTLA和PD-L1之間存在相似性，相較于MSI-L的腫瘤細胞，LAG-3在MSI-H的腫瘤細胞中的表達水平顯著上調(diào)。LAG-3的表達水平與結(jié)直腸癌患者的預(yù)后呈負相關(guān)［28］。在體外試驗中，將PD-1與LAG-3聯(lián)合作用于CD8+T細胞，對細胞生物學活性的抑制作用更強，因此也明顯減弱了CD8+T細胞的抗腫瘤免疫應(yīng)答［29］。在體內(nèi)研究中，將LAG-3和PD-1抗體聯(lián)用可有效提高小鼠的腫瘤特異性免疫應(yīng)答，與單獨使用LAG-3或PD-1抗體相比能夠獲得更好的治療效果［30］。目前，一項比較單獨和聯(lián)合使用LAG-3單克隆抗體（BMS-986016）治療結(jié)直腸癌療效的臨床試驗已在進行當中（NCT01968109）。

除上述抗體之外，還有Tim-3、CEACAM1、IDO、KIP抗體等進入了臨床試驗階段，為結(jié)直腸癌的治療帶來了新的希望。

4 ICI在結(jié)直腸癌治療中的影響因素

4.1 基因突變 MSI-H來自于缺陷型錯配修復(fù)蛋白，在15%的散發(fā)性結(jié)直腸癌患者中能夠檢測到，與結(jié)直腸癌的年齡和疾病進展有關(guān)［31］。MSI-H結(jié)直腸癌具有異常高水平的突變負荷，同時存在TIL和多個免疫檢查點的表達，其中包括PD-1、PD-L1、CTLA-4、LAG-3以及IDO，與細胞因子的應(yīng)答有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，MSI-H的結(jié)直腸癌患者較MSI-L患者具有更好的預(yù)后，且腫瘤復(fù)發(fā)率也較低，采用ICI治療MSI-H的結(jié)直腸癌患者能夠獲得更好的治療效果［32］。KRAS則與MSI相反，KRAS與NARAS突變的腫瘤患者，其免疫細胞浸潤以及腫瘤抑制分子表達均較低。在KRAS發(fā)生突變的結(jié)直腸癌組織中，CD4+T細胞水平明顯減少［33］。KRAS發(fā)生突變的結(jié)直腸癌處于免疫相對靜止的腫瘤微環(huán)境狀態(tài)，因此采用ICI治療此種類型結(jié)直腸癌患者的效果可能并不理想。除此之外，攜帶BRAF突變的結(jié)直腸癌患者預(yù)后也較差。

4.2 免疫微環(huán)境 腫瘤微環(huán)境能夠經(jīng)由多種機制對T細胞的激活和代謝過程產(chǎn)生影響，引起T細胞表面的抑制性因子表達水平增高，誘導T細胞向終末狀態(tài)分化，最終影響T細胞的抗腫瘤活性。骨髓來源的抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）能夠與T細胞發(fā)生相互作用，繼而抑制T細胞的激活，同時還能夠產(chǎn)生活性氧，誘導CCL2向N-CCL2轉(zhuǎn)化，對T細胞的浸潤產(chǎn)生抑制作用，最終促進腫瘤細胞免疫逃逸［34］。Treg細胞對腫瘤細胞和腫瘤相關(guān)成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）中的血管內(nèi)皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）具有促進作用，同時可降低T細胞生成腫瘤壞死因子γ的能力，下調(diào)顆粒酶的生成，從而抑制T細胞的抗腫瘤活性。在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的機體中能夠檢測到大量活化的Treg細胞，這些細胞能夠特異性抑制T細胞的生物學活性，同時產(chǎn)生高水平的TNFR相關(guān)蛋白（glucocorticoid-induced TNFR-related protein，GITR）和CTLA-4，加劇結(jié)直腸癌的進展［35］。CD8+T細胞表面粘附分子P-選擇素糖蛋白配體-1（P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1）能夠提高免疫檢查點水平，同時阻斷TCR以及IL-2的信號轉(zhuǎn)導，從而抑制T細胞的抗腫瘤活性。研究表明，當PSGL-1表達缺失時能夠引起PD-1水平下調(diào)，T細胞受到的抑制作用即被解除，其抗腫瘤活性也得以恢復(fù)［36］。

腫瘤浸潤性T細胞常常處于反應(yīng)性狀態(tài)，與腫瘤患者的生存期呈正相關(guān)。有報道顯示，腫瘤浸潤性T細胞能夠經(jīng)由激活共刺激受體，提高Th1細胞的生物學活性或抑制Treg細胞功能，最終發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的作用。因此，共刺激受體激動劑能夠有效增強T細胞的活化，與ICI聯(lián)用時能夠發(fā)揮出更好的抗腫瘤效率。腫瘤浸潤的T淋巴細胞具有免疫監(jiān)視的功能，可阻斷PD-1與PD-L1的結(jié)合過程，抑制腫瘤進展，其浸潤程度與抗腫瘤效果呈正相關(guān)［37］。除上述因素之外，ICI對結(jié)直腸癌的治療效果還受到患者其他一些生理特征的影響，如年齡、HLA類型、慢性感染、飲食、遺傳背景以及代謝差異等。結(jié)直腸癌患者的腸道微生物也是影響機體免疫狀態(tài)的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，采用CTLA-4阻斷療法能夠打破上皮淋巴細胞與腸道表皮細胞之間的平衡狀態(tài)，繼而促進多種擬桿菌屬菌類的增殖，影響?zhàn)つぬ帢渫粻罴毎?，最終促進抗腫瘤T細胞的活化［38］。

對結(jié)直腸癌患者攜帶的免疫檢查點相關(guān)基因進行篩選，有助于制定個體化ICI治療方案，經(jīng)由靶向抑制性細胞或激活T細胞表面的共刺激受體等途徑，調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境，最終提高結(jié)直腸癌的治療效果。此外，一些微生物抗原結(jié)構(gòu)對于腫瘤免疫反應(yīng)具有促進作用，將之作為腫瘤疫苗的組成成分與ICI聯(lián)用，有望提高結(jié)直腸癌的治療效果。

5 ICI的聯(lián)合治療

近年來，ICI治療結(jié)直腸癌的臨床效果已較過去有了極大飛躍，但由于腫瘤中存在多種免疫抵抗機制，因此依然有部分患者對ICI的治療無應(yīng)答。在臨床實際治療過程中，采用單一治療方法往往難以獲得令人滿意的療效，而聯(lián)合治療則能夠顯著改善腫瘤患者的預(yù)后，因此也是未來腫瘤治療研究領(lǐng)域的重點課題和發(fā)展方向。除了將多種ICI聯(lián)合應(yīng)用之外，ICI也可與放化療以及手術(shù)治療等傳統(tǒng)的治療方法聯(lián)合應(yīng)用，同時還可與其他免疫療法聯(lián)用。ICI的聯(lián)合治療有望控制腫瘤的惡性化進程，延長腫瘤患者的生存時間，甚至實現(xiàn)治愈腫瘤，但相關(guān)藥物的治療方法仍需深入研究。

6 小結(jié)與展望

隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，ICI在腫瘤治療中顯示出了較好的療效，但總體有效率依然是其主要的短板。但在臨床治療中，ICI聯(lián)合治療顯示出了較單一治療更好的作用效果。明確結(jié)直腸癌患者影響ICI療效的因素有助于篩選出對ICI敏感的患者，繼而制定出個體化治療方案，改善患者預(yù)后。將ICI療法與傳統(tǒng)的或新的治療模式相結(jié)合，將成為今后結(jié)直腸癌臨床治療的新方向。