程序性死亡蛋白1及其配體在結直腸癌中的臨床研究現狀

劉文 綜述 喬文波 審校

結直腸癌是全球第三大常見惡性腫瘤，每年全球約有120萬名患者間接死于結直腸癌，嚴重威脅著人們的身體健康[1]。由于現有的手術及放化療治療效果有限，因此免疫治療應運而生，研究顯示PD-1/PD-L1抑制劑與放化療和手術聯(lián)合治療在結直腸癌中取得了可觀的療效。程序性死亡蛋白-1(Programmed cell death protein-1，PD-1)及其配體程序性死亡蛋白配體-1(Programmed cell death protein ligand-1，PD-L1)是腫瘤微環(huán)境中重要的免疫抑制分子，PD-L1表達于結直腸癌細胞表面，當它與PD-1結合后，通過降低T細胞對腫瘤細胞的細胞毒性從而使結直腸癌細胞逃避了人體的抗腫瘤免疫反應。隨著對腫瘤免疫逃逸機理的深入研究，科研人員發(fā)現PD-L1作為腫瘤治療的新靶點在結直腸癌治療領域具有巨大潛力，同時PD-L1的表達還能為臨床工作者評價結直腸癌患者的疾病預后提供重要證據。故本文著重概述PD-1/PD-L1在結直腸癌中的表達、治療及其作為判斷結直腸癌患者預后的分子標志物的研究現狀。

1 PD-1/PD-L1概述

PD-1也稱為分化簇279(CD279)，是一種可以通過抑制T細胞活性來調節(jié)免疫系統(tǒng)的表面蛋白，普遍在活化的T細胞、B細胞、自然殺傷細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上表達[2]。PD-L1也稱B7-H1或CD274，在抗原呈遞細胞(Antigen presenting cell，APC)、淋巴樣、內皮和上皮細胞上表達[3]。活化的T細胞分泌的干擾素-γ(Interferon-γ，IFN-γ)和腫瘤壞死因子還可誘導腫瘤細胞和APC表達PD-L1[4]。當PD-L1與PD-1相互作用時，會引起PD-1結構域中酪氨酸殘基磷酸化，通過抑制PI3K/AKT或RAS/MEK/ERK信號通路的激活，進而抑制T細胞增殖[5]。程序性死亡蛋白配體-2(也稱作PD-L2，B7-DC)是PD-1的另一個配體，在腫瘤細胞、APC、腫瘤相關的成纖維細胞和巨噬細胞上表達[6]。PD-1/PD-L1信號通路通過抑制T細胞功能使腫瘤細胞從宿主的抗腫瘤免疫監(jiān)視中逃脫，這種免疫逃逸能夠幫助腫瘤細胞存活，間接促進腫瘤的轉移[7]。PD-L1在大多數惡性腫瘤細胞中表達水平升高，因此這種機制可能有利于減少T細胞對腫瘤細胞的細胞毒性并逃避抗腫瘤免疫反應[4]。近年來，隨著對PD-1/PD-L1信號通路的深入研究，科研人員發(fā)現PD-L1在結直腸癌中的異常表達與結直腸癌的發(fā)生發(fā)展及預后關系密切，這也預示著阻斷PD-1/PD-L1信號通路將成為腫瘤免疫治療的新方向。

2 PD-1/PD-L1在結直腸癌中表達的相關因素

鑒于靶向阻斷PD-L1通路在實體腫瘤治療中的應用前景，近年來多個研究團隊對PD-L1在結直腸癌中的臨床應用進行了深入探究。Pyo等[8]在265例結直腸癌患者中檢測PD-L1蛋白表達后發(fā)現免疫細胞中的PD-L1表達與較少淋巴結轉移或遠處轉移以及較低的TNM分期密切相關，且腫瘤細胞中PD-L1表達與腫瘤位置密切相關。另外，國外有研究發(fā)現錯配修復缺陷(Deficient mismatch repair，dMMR)型結直腸癌的PD-L1表達水平比錯配修復正常型結直腸癌低，且PD-L1表達的患者預后明顯較差[9]。Eriksen等[2]采用免疫組織化學方法檢測572例結腸癌中PD-L1的表達水平，并對其與患者的各項臨床病理學指標的關系進行分析，結果顯示PD-L1與女性患者、腫瘤惡性程度級別高、右側定位和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(Microsatellite instability，MSI)有關。

3 PD-L1與結直腸癌放化療和預后的關系

3.1 放化療對PD-L1表達水平的影響

目前的證據表明，放射治療在免疫調節(jié)過程中發(fā)揮了重要作用，放射治療可以促進腫瘤細胞表面PD-L1的表達增加，進而增強腫瘤細胞的放療耐受性[3]。Chiang等[10]研究認為放射線和化學治療藥物可能會觸發(fā)結直腸癌細胞產生IFN-γ，通過JAK2/STAT1信號通路誘導PD-L1的表達，這一研究成果間接證明了新輔助放化療不僅可與免疫檢查點抑制劑治療聯(lián)合應用，而且有助于恢復機體固有的抗腫瘤免疫能力。國內有研究對68例新輔助放療的直腸癌患者腫瘤組織標本分析，發(fā)現放療可促進PD-L1表達，且與短程放療關系更加密切，表明放療方案可能參與腫瘤細胞中PD-L1的表達[11]。Huang等[12]證明術前應用地西他濱方案化療可以降低結直腸癌患者的DNA甲基化程度，直接促進腫瘤細胞中PD-L1的表達，而且還促進了體內免疫相關基因的表達和腫瘤中T細胞的浸潤。Dosset等[13]報道稱在小鼠結直腸癌模型中，5-氟尿嘧啶+奧沙利鉑(Folfox)聯(lián)合抗PD-L1治療可以使小鼠達到臨床完全緩解，同時研究人員還發(fā)現在動物模型中Folfox方案治療結直腸癌能夠顯著促進CD8 T細胞和腫瘤細胞PD-L1的表達。因此，研究人員認為免疫檢查點阻斷療法與Folfox等化療方案的聯(lián)合使用能夠使結直腸癌患者獲得更好的治療效果。既往研究表明，放化療后可引起直腸癌細胞中PD-L1表達水平升高，提示抗PD-L1治療聯(lián)合放化療可改善晚期直腸癌的預后[14]。一項針對112例直腸癌患者的腫瘤組織免疫組化結果表明新輔助放化療后直腸癌組織中PD-L1的表達水平顯著升高，且腫瘤中PD-L1的表達與患者的無病生存期(Disease-free survival，DFS)和總生存期(Overall survival，OS)的改善相關[15]。術前放療和化療均可促進結直腸癌細胞PD-L1的表達，并且PD-L1表達水平可能與放療方式和化療方案有關，但此類研究在結直腸癌中相對較少。另外，Pembrolizumab聯(lián)合鉑類化療已被批準用于既往未經治療的轉移性非小細胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)。在復發(fā)或轉移性NSCLC研究中發(fā)現，PD-L1的腫瘤細胞陽性比例分數(Tumor proportion score，TPS)>1%的患者，應用Pembrolizumab聯(lián)合化療患者的中位OS均高于接受Pembrolizumab聯(lián)合ipilmumab的患者，免疫治療聯(lián)合化療可能有更大的臨床獲益[16]。Yuan等[17]報道稱在晚期肺鱗癌中，與單用Nivolumab的患者相比，Nivolumab聯(lián)合放療的患者遠處轉移病灶明顯縮小。腫瘤的免疫治療與化療、放療相結合，可能提高免疫反應，改善患者預后，但其安全性及有效性有待進一步驗證。

3.2 PD-L1與結直腸癌預后的關系

PD-L1蛋白的表達及其與疾病預后的相關性已在諸如肺癌、卵巢癌、食道癌和胃癌等多種惡性腫瘤性疾病中得到驗證，其中腫瘤細胞PD-L1的高表達與預后不良相關[18-20]，但PD-L1在結直腸癌預后中的作用存在爭議(表1)。

表1 PD-L1在結直腸癌中作為療效標志物的臨床研究

有研究顯示PD-L1表達與結直腸癌的不良預后密切相關。國外有研究入組了183例結直腸癌患者，采用免疫組化染色分析了PD-L1蛋白對結直腸癌的預測價值，結果顯示PD-L1 TPS>5%與結直腸癌患者預后不良相關，并證明JAK2/STAT1信號通路的異常激活是造成結直腸癌患者PD-L1表達的主要原因[21]。一組來自116例日本結直腸癌患者的研究數據同樣支持PD-L1是影響患者OS的獨立危險因素，但與患者DFS無明顯相關性[22]。Shao等[11]的研究獲得類似的結果，該研究對68例直腸癌患者的腫瘤組織進行免疫組化分析，并規(guī)定TPS>1%定義為PD-L1陽性，結果顯示腫瘤細胞中PD-L1陽性患者更容易發(fā)生腫瘤復發(fā)，PD-L1表達可以預測新輔助放療后直腸癌患者的局部無復發(fā)生存期(Local recurrence-free survival，LRFS)。另有研究表明PD-L1表達是影響右半結腸癌預后的獨立因素，在應用PD-L1抑制劑時應考慮腫瘤的位置[23]。

然而，也有研究發(fā)現PD-L1對于結直腸癌的預后具有積極的影響。有學者評估了來自199例結直腸癌患者的腫瘤組織，發(fā)現新輔助放化療與結直腸癌患者PD-L1表達增加有關，證明了PD-L1在腫瘤和免疫細胞上的低表達可以作為直腸癌患者預后不良的重要指標[24]。同樣，Pyo等[8]分析了PD-L1在265例結直腸癌腫瘤組織中的表達，發(fā)現TPS<10%的患者生存率較差。

還有一些研究卻發(fā)現PD-L1表達與結直腸癌患者的預后無相關性。國外一項包含572例結腸癌患者的研究結果發(fā)現PD-L1的表達對無復發(fā)生存期(Relapse-free survival，RFS)和OS的影響無統(tǒng)計學意義，不能作為判斷結腸癌患者預后的生物標志物[2]。Masugi等[25]的研究數據也顯示PD-L1的表達量對結直腸癌患者的預后無明顯相關性。

PD-1/PD-L1對于判斷結直腸癌患者的預后有著重要的作用，但其臨床價值仍存在爭議。推測在不同的結直腸癌患者間或者不同結直腸癌亞型的腫瘤內仍存在較大的異質性，導致存在假陰性結果的可能，PD-L1的表達目前還不足以作為常規(guī)臨床使用的生物標志物，其對預后的預測還需進一步的研究和臨床驗證。

4 PD-1/PD-L1抑制劑的臨床應用

眾所周知，腫瘤細胞表達的PD-L1與T細胞表面的PD-1受體結合后，會抑制T細胞介導的抗腫瘤免疫反應，這一過程稱為“免疫逃逸”[30]，而人為阻斷該途徑則可以更好地改善一些惡性腫瘤的預后。最近幾年，針對PD-1/PD-L1的免疫檢查點阻斷療法已經應用于腫瘤治療領域，并在各種惡性腫瘤的治療中均取得了良好的效果，將腫瘤免疫療法推向了新的高度，例如PD-1的單克隆抗體Nivolumab、Pembrolizumab和抗PD-L1單克隆抗體Avelumab、Atezolizumab被認為是潛在的抗腫瘤藥物[31]。目前，使用抗PD-1/PD-L1藥物如Nivolumab作為新的免疫治療靶點在幾種惡性腫瘤的臨床前和臨床研究正在進行中(表2)。

表2 免疫治療生物標志物的臨床研究

Yamamoto等[32]進行了一項應用Nivolumab治療結直腸癌患者的Ⅰ期臨床試驗，以評估Nivolumab在實體腫瘤中單劑量或多劑量治療的安全性及耐受性。試驗指定每兩周給藥劑量為1、3、10或20 mg/kg的Nivolumab。即使最高劑量為20 mg/kg時，仍未觀察到任何劑量限制毒性，最大耐受劑量無法確定。應用Nivolumab治療的患者具有良好的耐受性，并且無明顯的不良反應。因此，對于結直腸癌患者來說是一種非常有前景的治療方法。一項多隊列Ⅰb期臨床試驗共招募23例PD-L1陽性的晚期結直腸癌患者，分析Pembrolizumab治療的安全性及有效性，結果顯示在治療過程中，未出現藥物相關的嚴重不良反應，提示Pembrolizumab在癌癥治療中是安全的，并且在微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定(Microsatellite instability-high，MSI-H)者中可觀察到良好的抗腫瘤活性[4]。Kim等[28]納入了33例發(fā)生轉移的結直腸癌患者，每兩周接受10 mg/kg的Avelumab治療，發(fā)現dMMR/MSI-H患者的客觀緩解率(Objective response rate，ORR)為28.6%，中位無進展生存期(Progression free survival，PFS)為8.1個月，Avelumab在dMMR/MSI-H型的結直腸癌患者中顯示出良好抗腫瘤活性，無明顯的不良反應。一項應用Avelumab治療晚期結直腸癌患者的研究結果表明，PD-L1的表達與藥物療效相關，TPS>5%定義為PD-L1陽性，結果顯示PD-L1陽性的結直腸癌患者的ORR為39%，而PD-L1陰性的患者的ORR為13%，PD-L1表達的結直腸癌患者對Avelumab的應答率較高[2]。另外，一項Ⅰ期臨床試驗對Nivolumab聯(lián)合鉑類化療的安全性及有效性進行了評估，該研究共招募56例非小細胞肺癌患者，結果顯示免疫治療聯(lián)合化療具有良好的耐受性，PD-L1 TPS≥1%的患者的療效及生存預后均優(yōu)于PD-L1 TPS<1%的患者[33]。Enkhbat等[22]數據進一步表明PD-L1表達與腫瘤復發(fā)和不良預后密切相關，抑制PD-L1可能是成為減少腫瘤復發(fā)并改善疾病預后新的免疫治療策略。最近的研究有足夠的證據表明利用PD-1/PD-L1信號通路恢復宿主抗腫瘤免疫即將是未來結直腸癌的成功治療策略之一。

5 小結與展望

本文圍繞PD-1/PD-L1在結直腸癌中的表達、治療及其對預后的作用進行了總結。PD-L1在結直腸癌預后中的作用存在爭議，PD-1/PD-L1在結直腸癌中研究尚未成熟，需進一步深入的研究PD-1/PD-L1作為結直腸癌生物標志物的可行性，能否通過PD-1/PD-L1的表達水平預測結直腸癌患者的預后。另外，放療和化療均可上調腫瘤細胞中PD-L1的表達，并且PD-L1表達水平與放療方式和化療方案有關，提示我們還需進一步探索不同腫瘤的免疫治療與化療、放療相結合的安全性和有效性?；熉?lián)合免疫治療具有重要臨床價值，但未來還需要對化療方案和劑量，以及序貫順序進行探索。放療聯(lián)合免疫治療需要進一步驗證其有效性及安全性，聯(lián)合治療中放療方式及分割方式也值得在今后的臨床工作中進一步探究。