晚期非小細(xì)胞肺癌免疫治療中面臨的問題

杜靜怡 徐興祥

作者單位：1. 225001 江蘇 揚州，揚州大學(xué)醫(yī)學(xué)院

2. 225001 江蘇 揚州，江蘇省蘇北人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科

肺癌是全世界最常見的癌癥死亡原因，每年大約有160萬人死亡[1]，其中非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占所有肺癌的85%至90%。肺腺癌是NSCLC中最常見的亞型，鱗癌是第二常見亞型[2]?；瘜W(xué)療法、放射療法和外科技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致晚期NSCLC的無進(jìn)展生存期(progression-freesurvival,PFS)和總生存期(overall survival,OS)顯著提高，但OS仍然很低。針對程序性死亡蛋白1(programmed death-1, PD-1)/程序性死亡配體1(programmed death-ligand 1, PD-L1)的免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICIs)的出現(xiàn)，拓寬了晚期NSCLC患者的治療選擇范圍，且它們具有毒性小、療效佳的特點。但是并非所有的NSCLC患者都能從ICIs治療中獲益，這可能是由于缺乏理想的療效預(yù)測標(biāo)志物和不可避免的臨床耐藥所致。本文將就ICIs在晚期NSCLC治療方面面臨的問題進(jìn)行綜述。

ICIs療效預(yù)測標(biāo)志物

ICIs是一類新的癌癥治療藥物，靶向抑制性免疫檢查點分子，如PD-1、PD-L1或細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4, CTLA-4)，可以增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的激活及抗腫瘤活性，在特定的患者中產(chǎn)生持久的應(yīng)答[3-4]。近年來，ICIs在無陽性驅(qū)動基因突變的NSCLC中的研究取得了重大進(jìn)展。ICIs單藥的療效從二線到一線治療均得到了證實。盡管如此，接受PD-1/PD-L1抑制劑治療的晚期NSCLC患者中，應(yīng)答率僅約為30%，仍有相當(dāng)一部分患者獲益很小或沒有獲益。因此，研究預(yù)測ICIs療效的生物標(biāo)志物是必要的。

一、PD-L1

PD-L1是一種跨膜糖蛋白，也被稱為B7-H1，在人類中由CD274基因編碼，并與其受體PD-1結(jié)合。PD-L1不僅在T細(xì)胞上表達(dá)，在腫瘤細(xì)胞表面也有表達(dá)，可以直接抑制抗腫瘤細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活性[5]。在前瞻性臨床試驗中，腫瘤細(xì)胞上PD-L1的表達(dá)，被證實是NSCLC患者ICIs療效的預(yù)測因素。PD-L1表達(dá)≥50%的NSCLC患者對Pembrolizumab一線治療有明顯的反應(yīng)，但仍有一些PD-L1低表達(dá)甚至陰性的患者在ICIs二線治療中延長了PFS和OS[6]。肺鱗癌患者對Nivolumab的臨床應(yīng)答與PD-L1的表達(dá)水平無關(guān)，這可能是因為應(yīng)答是由突變負(fù)荷和突變特征介導(dǎo)的，或僅僅因為肺鱗癌是一種高免疫浸潤性腫瘤[7]。在大多數(shù)PD-1和PD-L1抑制劑的Ⅲ期試驗中，評估了PD-L1表達(dá)的預(yù)測作用[8]。但是由于腫瘤微環(huán)境中PD-L1動態(tài)、異質(zhì)性表達(dá)，檢測評估方法的差異，使其并不是預(yù)測ICIs療效的良好生物標(biāo)志物。

二、TMB

腫瘤突變負(fù)荷(tumor mutation burden, TMB)已成為ICIs療效預(yù)測的另一生物標(biāo)志物。TMB是指對腫瘤標(biāo)本進(jìn)行DNA測序時發(fā)現(xiàn)的體細(xì)胞突變的數(shù)目。有兩種最常用的方法來測量TMB。一是全外顯子組測序(wholeexome sequencing, WES)，由于成本高、檢測時間長，在臨床實踐中不可行。另一種是綜合基因組圖譜(comprehensive genomic profiling,CGP)，在臨床試驗和常規(guī)實踐中更常用。Rizvi等人進(jìn)行的一項回顧性研究表明，在接受Pembrolizumab治療的34例晚期NSCLC患者中，高TMB(WES定義為≥178個非同義突變)與更好、更持久的客觀反應(yīng)(objective responses,OR)相關(guān)，并且在PFS方面獲益[9]。在Checkmate227 Ⅲ期研究中，聯(lián)合應(yīng)用Nivolumab和Ipilimumab治療高TMB的晚期NSCLC，與化療相比，顯示出更長的PFS和更高的客觀緩解率(objective response rate,ORR)，且療效與PD-L1的表達(dá)無關(guān)[10]。高TMB可誘導(dǎo)腫瘤內(nèi)新抗原的產(chǎn)生，并增加腫瘤的免疫原性。但是新抗原對腫瘤免疫原性的影響并不相同，其高度異質(zhì)性可能與ICIs較短的PFS有關(guān)[11]。因此，需要對TMB進(jìn)行前瞻性驗證，開發(fā)探索新的生物標(biāo)志物。

除PD-L1、TMB外，大量實驗表明，微衛(wèi)星不穩(wěn)定、腫瘤淋巴浸潤、腫瘤組織免疫表型、腸道微生物組也可作為預(yù)測ICIs療效的生物標(biāo)志物。無論是根據(jù)現(xiàn)有的療效預(yù)測生物標(biāo)志物進(jìn)行聯(lián)合預(yù)測，還是探索更多新的潛在生物標(biāo)志物，都需要進(jìn)行大量臨床研究。

ICIs耐藥性

ICIs在癌癥治療中顯示出巨大的潛力，與傳統(tǒng)方法治療晚期NSCLC相比，有更顯著的療效。到目前為止，美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and DrugAdministration, FDA)已批準(zhǔn)了幾種抗PD-1/PD-L1或CTLA-4的單克隆抗體用于癌癥的治療。然而，臨床數(shù)據(jù)顯示，只有20%～50%不同類型的癌癥患者可以從抗PD-1/PD-L1治療中獲益[12-14]。隨著ICIs的廣泛應(yīng)用，越來越多的晚期NSCLC患者出現(xiàn)耐藥問題，進(jìn)而導(dǎo)致治療失敗或預(yù)后不良。目前ICIs治療導(dǎo)致的耐藥可分為原發(fā)性、適應(yīng)性和獲得性耐藥。由于對與臨床應(yīng)答相關(guān)的免疫學(xué)、分子學(xué)和臨床因素的了解不足，以及對ICIs治療長期優(yōu)勢的認(rèn)識不足，ICIs的耐藥機(jī)制尚不明確。因此，為了使晚期腫瘤患者獲得更大的生存獲益，深入探索與了解耐藥機(jī)制，具有深遠(yuǎn)的臨床意義。

一、原發(fā)性、適應(yīng)性耐藥機(jī)制

原發(fā)性耐藥是指患者對免疫治療無反應(yīng)的臨床情況。適應(yīng)性耐藥是一種免疫系統(tǒng)能夠識別腫瘤，但腫瘤可通過適應(yīng)免疫攻擊來保護(hù)自身的抵抗機(jī)制。在臨床上可表現(xiàn)為原發(fā)性耐藥、混合反應(yīng)或獲得性耐藥。腫瘤不對ICIs產(chǎn)生反應(yīng)的最直接原因可能是缺乏足夠的免疫原性腫瘤抗原[15]，或者，癌細(xì)胞可能具有腫瘤抗原，但抗原提呈機(jī)制的改變使其提呈至主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)表面及MHC本身受限[16]，進(jìn)而導(dǎo)致耐藥的發(fā)生。

1 腫瘤細(xì)胞內(nèi)源性機(jī)制：腫瘤細(xì)胞內(nèi)源性機(jī)制包括腫瘤細(xì)胞中某些基因和通路的表達(dá)或抑制，從而阻止免疫細(xì)胞浸潤或在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮作用。其中包括①通過MAPK通路的信號傳導(dǎo)和/或PTEN表達(dá)缺失，增強(qiáng)PI3K信號傳導(dǎo)；②WNT/β-catenin信號通路表達(dá)；③干擾素-γ(interferon gamma, IFN-γ)信號通路缺失；④腫瘤抗原表達(dá)缺失導(dǎo)致缺乏T細(xì)胞應(yīng)答。

2 腫瘤細(xì)胞外源性機(jī)制：腫瘤細(xì)胞外源性機(jī)制涉及腫瘤微環(huán)境中除腫瘤細(xì)胞以外的其他成分，包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs細(xì)胞)，髓樣衍生抑制細(xì)胞(myeloid- derived suppressor cell, MDSC)，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和其他抑制性免疫檢查點。上述成分均可能有助于抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。

二、獲得性耐藥

癌癥免疫治療的一個標(biāo)志是誘導(dǎo)持久的腫瘤反應(yīng)。盡管約20%的NSCLC患者對ICIs有持久的反應(yīng)，但中位反應(yīng)時間為1～2年，大多數(shù)患者會產(chǎn)生耐藥性，從而疾病進(jìn)展[17]。這種最初對免疫療法有反應(yīng)，但一段時間后腫瘤復(fù)發(fā)并進(jìn)展的臨床情況稱為獲得性耐藥。由于ICIs在臨床應(yīng)用的時間有限，缺乏分析耐藥機(jī)制的患者樣本，導(dǎo)致這些藥物獲得性耐藥的分子機(jī)制尚未明確，可能包括T細(xì)胞功能喪失(由于表觀遺傳功能障礙或獲得其他免疫抑制信號)，腫瘤抗原提呈下調(diào)導(dǎo)致T細(xì)胞識別腫瘤能力降低以及IFN-γ抵抗。

1 T細(xì)胞功能喪失：在持續(xù)的抗原刺激下，PD-1在CD8+T細(xì)胞上表達(dá)，但刺激會導(dǎo)致T細(xì)胞衰竭。嚴(yán)重的T細(xì)胞衰竭，使得CD8+T細(xì)胞重新獲得持久的免疫記憶具有挑戰(zhàn)性，尤其是在腫瘤抗原持續(xù)存在的情況下。PD-1/PD-L1阻斷可使衰竭的CD8+T細(xì)胞恢復(fù)抗腫瘤功能[18]。一項使用慢性淋巴細(xì)胞脈絡(luò)從腦膜炎病毒感染小鼠模型的研究，分析了與PD-1通路阻斷相關(guān)的細(xì)胞、轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)變化。研究表明，CD8+T細(xì)胞的表觀遺傳穩(wěn)定性可能會導(dǎo)致ICIs的獲得性耐藥[19]。

獨立于PD-1/PD-L1軸的其他抑制性免疫檢查點蛋白也可以破壞抗腫瘤T細(xì)胞的功能，包括CTLA-4、T細(xì)胞免疫球蛋白3(T cellimmunoglobulin 3, TIM-3)、淋巴細(xì)胞激活基因3(lymphocyte activation gene 3, LAG-3)和T細(xì)胞活化的V結(jié)構(gòu)域Ig抑制因子(V-domain Ig suppressorof T-cell activation, VISTA)等[20-21]。Koyama等人使用兩種具有完全免疫活性的肺腺癌小鼠模型，觀察到PD-1抗體結(jié)合的T細(xì)胞中TIM-3的上調(diào)[22]。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，在PD-1阻斷治療失敗后，用TIM-3阻斷抗體治療的小鼠具有生存優(yōu)勢。為了證實這一理論，進(jìn)一步分析了來自人類患者的腫瘤標(biāo)本，結(jié)果顯示，在抗PD-1治療失敗時，TIM-3在阻斷抗體結(jié)合的T細(xì)胞方面也出現(xiàn)了類似的上調(diào)。這表明，下調(diào)TIM-3的表達(dá)可能會提高腫瘤細(xì)胞對PD-1阻斷的敏感性。腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞上VISTA表達(dá)的上調(diào)也在對PD-1阻斷劑產(chǎn)生獲得性耐藥的病例中得到證實[23]。

2 腫瘤抗原提呈下調(diào)：抗原/新抗原的表達(dá)和提呈，對于T細(xì)胞識別腫瘤和結(jié)合T細(xì)胞受體是至關(guān)重要的。β2-微球蛋白(β2-microglobulin, β2M)同源缺失或下調(diào)，導(dǎo)致人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen,HLA) I類抗原加工和提呈受損，被發(fā)現(xiàn)是肺癌患者對ICIs產(chǎn)生獲得性耐藥的機(jī)制之一[24-25]。在具有免疫活性的肺癌小鼠模型中，基因編輯技術(shù)(clustered regularly interspaced shortpalindromicrepeats,CRISPR)介導(dǎo)的β2M基因敲除，在體內(nèi)產(chǎn)生了對PD-1阻斷的抵抗[25]，這證明了β2M的缺失與ICIs耐藥性之間的存在因果關(guān)系。

在免疫治療中，突變的新抗原也被證明對T細(xì)胞識別腫瘤較為重要。Anagnostou等人最近的一項研究檢測了NSCLC患者在使用抗PD-1抗體對免疫檢查點阻斷產(chǎn)生初步反應(yīng)后，出現(xiàn)獲得性耐藥期間腫瘤新抗原的演變情況[26]。研究表明，對PD-1/PD-L1軸阻斷的獲得性耐藥可能是腫瘤突變演變的結(jié)果，其中一些突變，編碼了免疫原性新抗原，這可能會導(dǎo)致新抗原的丟失。這種丟失使腫瘤微環(huán)境中的T細(xì)胞失去了識別惡性腫瘤細(xì)胞為異物的能力，從而使得PD-1軸阻斷治療無效。

3 IFN-γ：IFN-γ是由識別和結(jié)合適當(dāng)腫瘤抗原的CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生的，主要通過識別腫瘤細(xì)胞或抗原提呈細(xì)胞表面的抗原蛋白，來激活免疫細(xì)胞毒性，是增加MHC表達(dá)/抗原呈遞，向腫瘤募集更多的T細(xì)胞，誘導(dǎo)癌細(xì)胞直接抗增殖和凋亡的主要手段[27]。然而持續(xù)的IFN-γ刺激會導(dǎo)致癌細(xì)胞免疫編輯，從而產(chǎn)生免疫逃逸[28]。IFN-γ與IFN-γ受體結(jié)合，激活JAK1和JAK2，隨后募集和磷酸化轉(zhuǎn)錄激活因子STAT1和STAT3[29]。然后該復(fù)合物轉(zhuǎn)運至細(xì)胞核，激活I(lǐng)FN調(diào)節(jié)因子1。該因子的轉(zhuǎn)錄活性最終導(dǎo)致IFN-γ的抗腫瘤作用，以及PD-L1表達(dá)[30]。JAK1和JAK2功能缺失的突變，會破壞IFN-γ信號傳導(dǎo)通路，使得IFN-γ抗腫瘤作用喪失以及腫瘤細(xì)胞上PD-L1表達(dá)減少或缺失[31]。盡管腫瘤細(xì)胞仍能被T細(xì)胞識別和結(jié)合，但其JAK1/2突變使它們對IFN-γ刺激具有抗性。腫瘤細(xì)胞在IFN-γ信號傳導(dǎo)通路中缺乏活性，對IFN-γ的抗增殖作用不敏感，且缺乏IFN-γ誘導(dǎo)的PD-L1和MHCI類分子的表面表達(dá)，從而導(dǎo)致免疫抵抗。

ICIs聯(lián)合治療

由于ICIs在治療中出現(xiàn)耐藥，大大限制了其療效，且缺乏明確的生物標(biāo)記物來選擇可能受益于ICIs單藥治療的患者，我們可以通過將ICIs與化療、放射治療、靶向治療和其他免疫療法相結(jié)合，最大限度地發(fā)揮其臨床效益。目前已有大量臨床試驗正在進(jìn)行中。

一、ICIs與化學(xué)療法

化學(xué)療法，特別是以鉑類為基礎(chǔ)的雙藥化療(platinum-based doubletchemotherapy, PT-DC)，是晚期NSCLC患者的一線治療方案。細(xì)胞毒性藥物不僅會殺傷腫瘤細(xì)胞，釋放癌癥相關(guān)抗原，以啟動T細(xì)胞的激活，而且還會干擾一系列免疫活性細(xì)胞的功能。例如，蒽環(huán)類藥物可促進(jìn)樹突狀細(xì)胞活化，環(huán)磷酰胺可提高抗腫瘤CD4+細(xì)胞活性，順鉑可抑制Tregs細(xì)胞和MDSC的活性。ICIs與化學(xué)療法結(jié)合可以通過多種機(jī)制發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用，包括改善T細(xì)胞的抗原提呈和消除腫瘤免疫微環(huán)境中的免疫抑制因子[32]。大量臨床研究表明，Pembrolizumab、Nivolumab和Atezolizumab這三種已獲FDA批準(zhǔn)的抗PD-1/PD-L1藥物與化療聯(lián)合治療NSCLC均取得了令人鼓舞的結(jié)果。在一項名為Keynote 021的Ⅱ期隨機(jī)試驗中，與單獨使用化療相比，Pembrolizumab、卡鉑和培美曲塞的聯(lián)合使用可以改善ORR。前者ORR為29%，而后者ORR為55%[33]。對于晚期非鱗狀NSCLC患者而言，這種聯(lián)合治療可能是一種有效且可耐受的一線治療方案。Checkmate 012 Ⅰ期試驗顯示，Nivolumab聯(lián)合鉑類化療對晚期NSCLC一線治療的ORR范圍為33%～47%，可以改善晚期NSCLC患者的預(yù)后，并延長其生存期[34]。Atezolizumab聯(lián)合PT-DC作為局部進(jìn)展或轉(zhuǎn)移性NSCLC的一線治療，具有良好的療效，ORR范圍為60%～75%[35]。然而，由于上述研究的樣本量較小、隨訪時間短，導(dǎo)致缺乏改善PFS和OS的數(shù)據(jù)。此外，由于這些藥物可以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，且功效具有協(xié)同作用，聯(lián)合使用可能使它們的毒性成倍增加，從而導(dǎo)致不良反應(yīng)的產(chǎn)生。因此，需要設(shè)計出精確的給藥方案以便在毒性可耐受的情況下發(fā)揮出最大的抗腫瘤活性。

二、ICIs與放射治療

與化學(xué)療法類似，放射治療是NSCLC的另一種常見的非手術(shù)治療手段。放療除了具有直接殺死腫瘤細(xì)胞的能力外，還能夠觸發(fā)局部免疫反應(yīng)，使腫瘤微環(huán)境能夠募集到有效的T細(xì)胞[36]。但是放療觸發(fā)的局部免疫反應(yīng)遠(yuǎn)不能產(chǎn)生全身性的抗腫瘤免疫。然而，ICIs能夠增強(qiáng)放療引發(fā)的局部免疫對全身抗腫瘤作用的反應(yīng)，即非局部效應(yīng)。大量研究數(shù)據(jù)表明，添加ICIs可提高放療或單純免疫治療的效果[37-38]。更為重要的是，在放療前或放療期間使用PD-1/PD-L1抑制劑，比放療后使用更能產(chǎn)生長期的抗腫瘤作用。因為放療可以調(diào)節(jié)腫瘤的免疫應(yīng)答，并使腫瘤細(xì)胞上PD-L1表達(dá)上調(diào)[39-40]。此外，放療和免疫療法有著相對不重疊的毒性特征。

三、ICIs與靶向治療

一些研究表明，PD-L1的表達(dá)與NSCLC中EGFR突變、ALK重排或KRAS突變有關(guān)[41-45]。通過上調(diào)NSCLC中PD-L1的表達(dá)，癌基因驅(qū)動因子可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。EGFR突變型肺癌在體外可以通過激活PD-1/PD-L1通路來抑制T細(xì)胞功能，增強(qiáng)PD-L1的表達(dá)，從而抑制腫瘤免疫[46]。這些研究表明，抗PD-1/PD-L1與表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)聯(lián)合應(yīng)用可提高NSCLC的治療效果。

ICIs不良反應(yīng)

任何一種藥物均有不良反應(yīng)或副作用，ICIs同樣不能避免。ICIs不良反應(yīng)通常分為一般性不良反應(yīng)和免疫相關(guān)不良事件(immune-related adverse events,irAEs)。前者主要包括皮膚瘙癢、發(fā)熱、食欲下降、惡心和乏力等[47]。PD-1/PD-L1通路是平衡T細(xì)胞活化和耐受性的關(guān)鍵調(diào)控因子[48]。阻斷PD-1/PD-L1通路即阻斷T細(xì)胞上PD-1和腫瘤細(xì)胞上PD-L1的相互作用，使腫瘤細(xì)胞對T細(xì)胞介導(dǎo)的凋亡產(chǎn)生額外的抵抗力，從而阻止其抵抗抗腫瘤免疫反應(yīng)[49]。然而，阻斷上述通路可能會誘發(fā)自身免疫性疾病和全身性炎癥，從而出現(xiàn)一系列irAEs。irAEs可累及全身器官系統(tǒng)，產(chǎn)生廣泛的臨床表現(xiàn)。根據(jù)器官系統(tǒng)分類的irAEs包括皮膚疾病(如皮炎、自身免疫性大皰性天皰瘡)、胃腸疾病(如腹瀉、結(jié)腸炎、肝炎)、內(nèi)分泌疾病(如垂體炎、甲狀腺炎、甲狀腺功能亢進(jìn)、甲狀腺功能減退)、呼吸系統(tǒng)疾病(如肺炎)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如重癥肌無力、腦炎)等[50]。據(jù)報道，在針對亞洲人群的多項PD-1/PD-L1臨床試驗中，irAEs發(fā)病率有低至12%，也有高達(dá)90%以上[51-52]。對于某些PD-1抑制劑而言，irAEs的發(fā)病率可能會隨著劑量的增加而增加[53]。然而，大多數(shù)irAEs可以使用皮質(zhì)類固醇和其他輔助藥物成功治療，只有不到10%出現(xiàn)嚴(yán)重irAEs的患者，需要永久停用ICIs[54]。

總結(jié)與展望

在過去二十年中，常規(guī)的肺癌治療手段包括手術(shù)、放化療、靶向治療等。ICIs的出現(xiàn)改進(jìn)了肺癌的治療方式，極大提高了晚期NSCLC患者的生存率。盡管有諸多優(yōu)勢，但不可否認(rèn)，有許多問題亟待解決。臨床上有一部分接受ICIs治療的患者已產(chǎn)生耐藥性，導(dǎo)致治療失敗、甚至死亡，我們需要對相關(guān)耐藥機(jī)制進(jìn)行研究，識別出最有可能從ICIs治療中獲益的患者，開發(fā)出能預(yù)測ICIs療效的生物標(biāo)記物。使用ICIs治療，可能會因為過度免疫反應(yīng)刺激或其他原因?qū)е耰rAEs的發(fā)生，如何減少甚至消除ICIs治療導(dǎo)致的不良反應(yīng)，以及控制irAEs與維持ICIs的抗腫瘤作用之間的平衡，值得我們進(jìn)一步探索。此外，ICIs與常規(guī)治療的聯(lián)合治療必須根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化，爭取早日實現(xiàn)晚期NSCLC的個體化、精準(zhǔn)化治療。在今后的免疫治療發(fā)展中，我們需要綜合考慮患者的臨床特點、腫瘤表型和腫瘤微環(huán)境等因素，最大限度地發(fā)揮免疫治療對晚期NSCLC患者的作用。