非小細(xì)胞肺癌的免疫微環(huán)境與免疫治療

郭光然， 張?zhí)m軍

2020年全球新發(fā)肺癌220萬例，在惡性腫瘤中發(fā)病率位居全球第二，而在我國(guó)其發(fā)病率和死亡率仍居所有惡性腫瘤的第一位，其中約85%的患者為非小細(xì)胞肺癌，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康[1]。盡管手術(shù)治療、放射治療和化療等各種治療手段日益進(jìn)步，但非小細(xì)胞肺癌患者的5年生存率仍然不佳，早期(ⅠB期)患者僅為68%，Ⅳ期患者甚至低于10%[2]。近年來，免疫治療的興起為非小細(xì)胞肺癌的治療帶來了福音。一項(xiàng)涉及713例Ⅲ期非小細(xì)胞肺癌患者的臨床研究證實(shí)免疫治療能延長(zhǎng)患者的總體生存率，免疫治療也被推薦用于部分晚期肺癌患者的一線治療[3]。然而仍有大部分的非小細(xì)胞肺癌患者未能從免疫治療中獲益。機(jī)體免疫系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控和殺傷腫瘤細(xì)胞，為了躲避免疫攻擊，腫瘤細(xì)胞常常增強(qiáng)一些關(guān)鍵的免疫抑制蛋白的表達(dá)，以程序性死亡分子1(programmed cell death protein 1，PD1)及其配體(programmed cell death protein 1 ligand，PD-L1)最為常見，這些分子能抑制免疫細(xì)胞的激活，進(jìn)而減弱免疫應(yīng)答。免疫治療則是通過上述免疫抑制蛋白的抑制劑來激活免疫效應(yīng)細(xì)胞，以達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的目的[4]。而腫瘤浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞則是免疫治療中被激活的主要效應(yīng)細(xì)胞[5]?？梢?，深入了解肺癌的免疫微環(huán)境特征是理解非小細(xì)胞肺癌腫瘤免疫調(diào)控機(jī)制及尋找新的干預(yù)靶點(diǎn)的關(guān)鍵。

1 腫瘤免疫微環(huán)境

非小細(xì)胞肺癌的免疫微環(huán)境主要由各類細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成。見圖1。細(xì)胞包括腫瘤細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞以及浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞，而細(xì)胞外基質(zhì)則以膠原蛋白、蛋白聚糖和糖胺聚糖為主要成分[6]。本文重點(diǎn)討論腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞。免疫細(xì)胞主要分為髓系細(xì)胞和淋巴細(xì)胞兩大類。髓系細(xì)胞主要由腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞構(gòu)成。巨噬細(xì)胞包括經(jīng)典活化以促進(jìn)免疫應(yīng)答抗瘤為主的M1型巨噬細(xì)胞和旁路激活促血管生成造成免疫抑制的M2型巨噬細(xì)胞[7]。腫瘤中性粒細(xì)胞作用較為復(fù)雜，既可增加血管生成以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移，也可通過分泌抗瘤因子及細(xì)胞毒性分子抑制腫瘤進(jìn)展，但其在非小細(xì)胞肺癌中的作用仍有待研究[8]。此外，還可以按功能劃分出一類髓系來源的免疫抑制細(xì)胞，該類細(xì)胞能抑制T細(xì)胞的增殖及細(xì)胞因子的分泌，抑制免疫反應(yīng)[9]。目前，髓系來源的免疫抑制細(xì)胞主要分為兩種：多核免疫抑制細(xì)胞和單核免疫抑制細(xì)胞。就相似性而言，多核免疫抑制細(xì)胞的形態(tài)和表型特征與中性粒細(xì)胞接近，而單核免疫抑制細(xì)胞則更接近未成熟的單核細(xì)胞。淋巴細(xì)胞主要以T細(xì)胞為主，這也是免疫治療的主要效應(yīng)細(xì)胞。Treg細(xì)胞高表達(dá)Foxp3，是最主要的免疫抑制T細(xì)胞。在小鼠模型中清除Treg細(xì)胞能抑制瘤體的生長(zhǎng)[10]。細(xì)胞毒性的CD8+T細(xì)胞在配體激活其表面的細(xì)胞受體后能分泌干擾素-γ(interferon-gamma，INF-γ)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)和顆粒酶B(granzyme B)來殺傷和破壞腫瘤細(xì)胞[11]。但Treg細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞則會(huì)抑制細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞的功能，使其變?yōu)楹慕逿細(xì)胞。耗竭T細(xì)胞高表達(dá)PD1、T細(xì)胞膜蛋白3及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA4)，這些蛋白都是免疫治療重點(diǎn)干預(yù)的靶點(diǎn)[12]。淋巴細(xì)胞中還有一部分為B細(xì)胞。腫瘤中的B細(xì)胞能傳遞腫瘤抗原，與預(yù)后呈正相關(guān)，是增強(qiáng)非小細(xì)胞肺癌免疫治療效果的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[13]。

圖1 腫瘤免疫微環(huán)境細(xì)胞示意圖

2 非小細(xì)胞肺癌的免疫治療

非小細(xì)胞肺癌的免疫微環(huán)境與免疫治療息息相關(guān)。2015年CheckMate017研究提示在晚期肺癌患者中，PD-1抑制劑納武單抗(nivolumab)被證明與二線用藥多西他賽相比能使患者獲得更長(zhǎng)的生存時(shí)間，自此拉開了非小細(xì)胞肺癌免疫治療的序幕[14]。隨后，PD-L1抑制劑阿特珠單抗(atezolizumab)也被證實(shí)能延長(zhǎng)進(jìn)展期肺癌患者的總體生存率[15]。然而，盡管免疫治療進(jìn)展迅速，但僅有少部分患者對(duì)單藥免疫抑制劑表現(xiàn)出很好的反應(yīng)，聯(lián)合化療藥物有利于進(jìn)一步擴(kuò)大免疫治療的適用人群。在作用機(jī)制方面，化療聯(lián)合免疫治療能增強(qiáng)T細(xì)胞對(duì)腫瘤抗原的識(shí)別并消除腫瘤免疫微環(huán)境的免疫抑制因子[16]。單用化療僅能使29%的肺癌患者獲得臨床緩解，加用免疫治療后，客觀緩解率能提升至55%。但即使聯(lián)合化療藥物，免疫治療的有效應(yīng)答患者比例也僅能達(dá)到63%[17]。免疫抑制劑抵抗是目前免疫治療發(fā)展的最大瓶頸。根據(jù)抵抗的機(jī)制和非小細(xì)胞肺癌免疫微環(huán)境的特征，可以按腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的數(shù)目和PD-L1的表達(dá)水平，將患者劃分為四種類型[18]。類型2的患者，有著一定水平的腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞和PD-L1的表達(dá)，最有可能從免疫治療中獲益。類型1和類型4的患者腫瘤浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞有限，主要與腫瘤抗原呈遞受限和免疫細(xì)胞互作及遷移受到抑制相關(guān)。類型3的患者雖然有一定數(shù)量的腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞，但其激活存在缺陷，缺乏腫瘤特異的淋巴細(xì)胞[19]。深入了解非小細(xì)胞肺癌的免疫微環(huán)境，將其他類型患者的腫瘤免疫微環(huán)境向類型2的微環(huán)境轉(zhuǎn)換是目前提升免疫治療效果的一大方向。

3 基于免疫微環(huán)境的預(yù)測(cè)模型

鑒于腫瘤免疫微環(huán)境會(huì)影響非小細(xì)胞肺癌的進(jìn)展及治療效果，有很多研究通過分析免疫微環(huán)境基因來預(yù)測(cè)患者的臨床預(yù)后。近期有研究者選取了30個(gè)免疫相關(guān)的基因構(gòu)建了一個(gè)預(yù)測(cè)基因集，發(fā)現(xiàn)其與非小細(xì)胞肺癌的臨床分期和腫瘤的復(fù)發(fā)密切相關(guān)[20]。也有學(xué)者針對(duì)非小細(xì)胞肺癌的免疫微環(huán)境特征，計(jì)算了一項(xiàng)免疫評(píng)分來預(yù)測(cè)患者的生存時(shí)間[21]。筆者也對(duì)非小細(xì)胞肺癌患者的免疫微環(huán)境進(jìn)行了分析，選取了腫瘤組織和癌旁組織差異表達(dá)的免疫基因，然后通過單因素Cox回歸分析篩選出預(yù)后相關(guān)的基因，再通過多因素Cox回歸分析構(gòu)建預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)模型，并據(jù)此計(jì)算患者的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)患者生存時(shí)間的預(yù)測(cè)效率與前面兩項(xiàng)研究相似。在此基礎(chǔ)上，我們還進(jìn)一步評(píng)估了免疫細(xì)胞浸潤(rùn)模式，以尋找與預(yù)后相關(guān)的免疫細(xì)胞亞型。我們利用非小細(xì)胞肺癌患者微環(huán)境中浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞類型進(jìn)行聚類分析，結(jié)果顯示免疫細(xì)胞浸潤(rùn)類型主要分為兩類：A類患者的腫瘤組織中有更多的記憶B細(xì)胞、肥大細(xì)胞和活化的樹突狀細(xì)胞，而在B類患者的腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)更多的Treg細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和M0巨噬細(xì)胞(具有分化能力的中間巨噬細(xì)胞)。A類患者總體生存時(shí)間要優(yōu)于B類患者，且A類患者的PD-1表達(dá)水平更低(見圖2)[22]。相信更多基于免疫微環(huán)境的研究能為非小細(xì)胞肺癌的治療提供新的干預(yù)靶點(diǎn)。

?各細(xì)胞類型與評(píng)分相關(guān)性；?以免疫細(xì)胞浸潤(rùn)類型分為A、B兩組，B組患者生存期短(?)且PD-1表達(dá)水平高(?)

4 結(jié)語

免疫治療的出現(xiàn)為非小細(xì)胞肺癌的治療開辟了新的領(lǐng)域。目前臨床上主要以PD-L1的表達(dá)和腫瘤突變負(fù)荷(tumor mutation burden，TMB)高低為依據(jù)來評(píng)估是否進(jìn)行免疫治療，但這兩個(gè)指標(biāo)都有其局限性。超過半數(shù)高表達(dá)PD-L1的肺癌患者未能從免疫治療中獲益[23]，而免疫治療后的總體生存率在TMB高和TMB低的兩組患者間也未見到顯著差異[24]。目前在非小細(xì)胞肺癌治療中急需一種能預(yù)測(cè)免疫治療效果的標(biāo)志物[25]。此外，本文提到的免疫抑制劑耐藥現(xiàn)象也是目前免疫治療進(jìn)展中亟待解決的問題，而這些問題的解決都離不開對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的理解。隨著免疫微環(huán)境中各類細(xì)胞亞型功能被揭示及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)的加深，將來肯定會(huì)有更多的非小細(xì)胞肺癌患者能從免疫治療中獲益。