免疫檢查點(diǎn)及其抑制劑的發(fā)展

于穎彥

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院外科 上海消化外科研究所上海市胃腫瘤重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200025）

免疫檢查點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展

人體的免疫系統(tǒng)是受雙重信號(hào)系統(tǒng)調(diào)控的精細(xì)化內(nèi)穩(wěn)態(tài)管理系統(tǒng)。其中一個(gè)信號(hào)系統(tǒng)是共刺激信號(hào)，主要負(fù)責(zé)效應(yīng)淋巴細(xì)胞的活化；另外一個(gè)系統(tǒng)是共抑制信號(hào)，負(fù)責(zé)效應(yīng)淋巴細(xì)胞的抑制。 只有2 種信號(hào)處于平衡狀態(tài)，才可以保持機(jī)體組織細(xì)胞既不被自身免疫系統(tǒng)攻擊破壞，又可以有效地清除外來微生物的入侵或癌變的細(xì)胞。上述兩套系統(tǒng)統(tǒng)稱為共信號(hào)系統(tǒng)或免疫檢查點(diǎn)[1]。 第一個(gè)免疫檢查點(diǎn)細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞活化相關(guān)抗原4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA4)是 20 世紀(jì) 90 年代的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)， 研究人員針對(duì)CTLA4 開發(fā)出單克隆抗體，將其應(yīng)用于不可切除的、轉(zhuǎn)移性黑色素瘤治療取得較好療效。該單克隆抗體藥物作為第一款免疫檢查點(diǎn)抑制劑于2011 年獲得美國(guó)食品藥品管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)用于晚期不可切除的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤治療[2]。自此，免疫檢查點(diǎn)及其抑制劑的研究進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。歷經(jīng)十年發(fā)展， 又有幾種新的免疫檢查點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)，針對(duì)其單克隆抗體藥物或者小分子抑制劑也陸續(xù)開發(fā)。其中研究比較深入的免疫檢查點(diǎn)有程序性死亡-1 (programmed death-1，PD1)、PD 配 體 1(programmed death ligand-1，PD-L1)、B、T 淋巴細(xì)胞弱化因子(B-and T-lymphocyte attenuator, BTLA)、T 細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白3 (T cell immunoglobulin and mucin-containing molecule 3, TIM-3)、 具 有 Ig 和ITIM 結(jié)構(gòu)域的T 細(xì)胞免疫受體 (T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains，TIGIT)、T 細(xì)胞活化的V 結(jié)構(gòu)域Ig 抑制因子 (V-domain Ig suppressor of T-cell activation, VISTA)、 淋巴細(xì)胞活化基因 3(lymphocyte activation gene-3，LAG-3) 和 吲 哚 胺2,3-雙加氧酶 1 (indoleamine 2,3-dioxygenase 1，IDO1)[3]。 2018 年，2 位科學(xué)家因?qū)?CTLA4 和 PD1免疫檢查點(diǎn)的原創(chuàng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)而獲得諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

人體免疫系統(tǒng)做到既可以清除外來異物或腫瘤，又不破壞自身的組織細(xì)胞受到免疫檢查點(diǎn)的精細(xì)調(diào)控。針對(duì)外來異物或者腫瘤抗原需要共刺激信號(hào)激發(fā)T 淋巴細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用。但如果共刺激信號(hào)異?；钴S，則可導(dǎo)致自身免疫反應(yīng)。 腫瘤微環(huán)境中的T 細(xì)胞在長(zhǎng)期暴露于腫瘤抗原刺激下表型標(biāo)志物發(fā)生改變，T 細(xì)胞增殖能力和效應(yīng)功能均下降，表現(xiàn)為多種共抑制性免疫檢查點(diǎn)上調(diào)。 這種T 細(xì)胞被稱之為耗竭型T 細(xì)胞，對(duì)外界刺激的反應(yīng)性明顯降低。耗竭型T 細(xì)胞往往是在效應(yīng)性T 細(xì)胞向記憶T 細(xì)胞發(fā)展過程中形成，使得T 細(xì)胞向記憶T 細(xì)胞的分化受阻[4]。

免疫系統(tǒng)感知內(nèi)外環(huán)境的變化依賴于受體-配體的相互作用， 將外部信號(hào)傳遞到效應(yīng)淋巴細(xì)胞。受體一般表達(dá)于效應(yīng)淋巴細(xì)胞表面，而配體可以表達(dá)于免疫系統(tǒng)的細(xì)胞表面如抗原提呈細(xì)胞,也可以表達(dá)于非淋巴造血系統(tǒng)的細(xì)胞表面如腫瘤細(xì)胞。受體-配體的相互作用可以控制T 細(xì)胞是走向激活還是走向抑制。 共刺激信號(hào)相當(dāng)于免疫細(xì)胞的 “油門”，共抑制性信號(hào)相當(dāng)于免疫細(xì)胞的“剎車”。以第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的共刺激信號(hào)CD28 為例， 其配體是B7-1 和B7-2，CD28 與其配體結(jié)合后導(dǎo)致 T 細(xì)胞激活，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量白介素-2(interleukin-2，IL-2)。 之后陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的共刺激信號(hào)還有誘導(dǎo)性共刺激分子(inducible costimulator，ICOS)、OX-40[腫 瘤壞 死因子受體SF4 (tumor necrosis factor receptor SF4,TNFRSF4)]、4-1BB(TNFRSF9)、GITR(TNFRSF18)、CD27、LIGHT 受體 (LIGHT receptor, LIGHTR)[又稱 HVEM(TNFRSF14)]和 CD40L 等。 不難看出，共刺激信號(hào)系統(tǒng)中以TNFR 成員居多[5]。

共抑制性信號(hào) (抑制性免疫檢查點(diǎn)) 主要有CTLA4、PD1、TIM-3、LAG-3(CD223)、TIGIT、B7-H3、B7-H4 和唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素-15(sialic acid binding Ig-like lectin 15，SIGLEC15)等。這些抑制性免疫檢查點(diǎn)作為“剎車”負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)T 細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡。抑制性免疫檢查點(diǎn)行使功能同樣需要配體的刺激。 CTLA4 的配體是B7-1 和B7-2，其本質(zhì)是與 CD28 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 B7-1 和 B7-2 配體。 PD1 的配體是PD-L1 和PD-L2。TIM-3 的配體有數(shù)種，如半乳凝素9(galectin-9，GAL-9)、癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子1 (carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule 1，CEACAM1)、 高速泳動(dòng)族蛋白 1(high mobility group box 1，HMGB1 蛋白) 和磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PS)。 LAG-3 的配體是纖維蛋白 原 樣 蛋 白 1 (fibrinogen-like protein 1，F(xiàn)GL1)。TIGIT 的配體是CD96 和 CD226 等。 生理情況下，抑制性信號(hào)可以監(jiān)測(cè)過度活化的免疫細(xì)胞，防止自身免疫反應(yīng)發(fā)生。 在惡性腫瘤時(shí)，腫瘤微環(huán)境處于免疫抑制狀態(tài)， 妨礙了免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的清除。 因此，激活共刺激信號(hào)亦或是干擾共抑制信號(hào)便成為當(dāng)前腫瘤免疫治療的研究焦點(diǎn)[3]。

除了上述免疫檢查點(diǎn)分子外， 體內(nèi)還有一些分子或者細(xì)胞具有一定的共抑制信號(hào)功能，如IDO1、腺苷酶、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞等[6]。 其中IDO1 是一種含有血紅素的酶，主要作用是催化色氨酸(tryptophan)有氧代謝，加速色氨酸代謝為犬尿酸原(kynurenine，KYN)。色氨酸是T 淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟過程中不可或缺的原料，如果色氨酸不足可導(dǎo)致T 淋巴細(xì)胞凋亡和功能喪失，從而誘發(fā)腫瘤的免疫逃逸。 色氨酸代謝產(chǎn)物KYN 是一種免疫抑制性信號(hào)物質(zhì)， 富含IDO1 的腫瘤細(xì)胞或者抗原提呈細(xì)胞可以導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境內(nèi)KYN 蓄積，通過與T 細(xì)胞的芳香烴受體 (aryl-hydrocarbon receptor, AHR) 結(jié)合， 抑制 T 淋巴細(xì)胞功能[7]。SIGLEC15 是由陳列平團(tuán)隊(duì)于2019 年報(bào)道的新型抑制性免疫調(diào)控分子。 SIGLEC15 廣泛表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞， 其確切的受體仍未闡明。 該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，SIGLEC15 與PD-L1 的表達(dá)是互斥關(guān)系， 提示在靶向PD1 免疫治療失敗的患者可以應(yīng)用靶向SIGLEC15 靶點(diǎn)抑制劑。 作為補(bǔ)充治療靶點(diǎn)，抗SIGLEC15 治療可能成為未來的新選擇。 目前，以SIGLEC15 作為治療靶點(diǎn)在多種小鼠腫瘤模型上取得一定結(jié)果， 首個(gè)針對(duì)實(shí)體瘤的SIGLEC15 人源化單克隆抗體(NC318)也已進(jìn)入1 期臨床試驗(yàn)[8-9]。表1 列舉了研究較為深入的腫瘤相關(guān)免疫檢查點(diǎn)、對(duì)應(yīng)配體以及主要細(xì)胞分布特點(diǎn)。

針對(duì)免疫抑制性靶點(diǎn)的原研藥物研發(fā)

自從第一款靶向抑制性免疫檢查點(diǎn)的單克隆抗體藥物抗-CTLA4 問世至今， 經(jīng)美國(guó)FDA 批準(zhǔn)，可用于不同類型惡性腫瘤治療的單克隆抗體類藥物已有 7 種， 主要是針對(duì) CTLA4 和 PD1/PD-L1 通路。 其中靶向CTLA4 的是伊匹木單抗(ipilimumab)，靶向PD1 的單克隆抗體藥物是納武利尤單抗(nivolumab)、帕博利珠單抗(pembrolizumab)和西米普利單抗(cemiplimab)，靶向PD-L1 的是阿替利珠單抗(atezolizumab)、度伐利尤單抗(durvalumab)以及阿維魯單抗(avelumab)[10]。 根據(jù)已經(jīng)公布的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，上述靶向CTLA4 或者PD-1/PD-L1 通路的單克隆抗體類藥物對(duì)于惡性腫瘤的療效尚有限，約80%的患者缺乏應(yīng)答[3]。此外，我國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局已經(jīng)批準(zhǔn)4 種靶向PD-1/PD-L1 通路的國(guó)產(chǎn)單克隆抗體藥物用于惡性腫瘤治療，并寫入中國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì) (Chinese Society of Clinical Oncology，CSCO) 指南。 這4 種免疫檢查點(diǎn)抑制劑分別是抗PD-1 抗體替雷利珠單抗(tislelizumab)、信迪利單抗(sintilimab)、特瑞普利單抗(toripalimab)和卡瑞利珠單抗(camrelizumab)[11-12]。

IDO1 作為重要的免疫抑制性靶點(diǎn)也受到多方關(guān)注。 目前，已有靶向藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。 其中N-羥基脒類小分子化合物epacadostat(EPA)已經(jīng)進(jìn)入黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌和腎細(xì)胞癌等的臨床試驗(yàn)研究。 其他一些IDO1 抑制劑也處于早期臨床試驗(yàn)階段。IDO1 抑制劑旨在通過抑制IDO1 活性，逆轉(zhuǎn)腫瘤微環(huán)境內(nèi)處于抑制狀態(tài)的T 淋巴細(xì)胞。 由于IDO1 抑制劑并非單克隆抗體類藥物，故臨床半衰期較短[13-14]。

針對(duì)免疫檢查點(diǎn)的藥物重定位研究

藥物研發(fā)中除了前述的原研藥物開發(fā)外，藥物重定位(drug repurposing 或drug repositioning)研究越來越受重視。 藥物重定位研究屬于新興領(lǐng)域，伴隨著基因組學(xué)和生物信息學(xué)研究的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。其宗旨是對(duì)已經(jīng)獲得FDA 批準(zhǔn)的藥物或進(jìn)入臨床試驗(yàn)的藥物，重新篩選以針對(duì)新的分子靶點(diǎn)(即老藥新用)[15]。 由于老藥在上市之前經(jīng)歷過大量毒理學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)等臨床前試驗(yàn)，故藥物重定位研究具有快速、安全、不良反應(yīng)少和價(jià)格低廉等諸多優(yōu)勢(shì)。藥物重定位研究對(duì)于組學(xué)大數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)依賴性較大，一般需要研究者先獲取一定的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)，再將基因變異譜與已知的小分子化合物庫(kù)進(jìn)行匹配，尋找出可能引發(fā)類似基因譜變化的化合物。 通過數(shù)據(jù)匹配，計(jì)算機(jī)將輸出一組候選化合物并給出匹配分值，具備較高分值的化合物可以作為候選藥物納入后續(xù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或者臨床試驗(yàn)研究。 例如，F(xiàn)attakhova 等[16]利用大數(shù)據(jù)生物信息學(xué)分析與化合物數(shù)據(jù)庫(kù)篩選方法，發(fā)現(xiàn)一種抗寄生蟲藥物吡維氯銨(pyrvinium)可以抑制PD-1/PD-L1 的相互作用， 且半抑制濃度 (half-inhibitory concentration，IC50)(29.66 μmol/L)也較低。 我們實(shí)驗(yàn)室最近對(duì)腫瘤相關(guān)多重免疫檢查點(diǎn)表達(dá)譜進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)胃癌和結(jié)直腸癌等數(shù)種腫瘤細(xì)胞的PDL1 與IDO1 的表達(dá)水平高度正相關(guān)。 遂對(duì)PD-L1(+)/IDO1(+)與PD-L1(-)/IDO1(-)的腫瘤提取差異表達(dá)基因， 并導(dǎo)入藥物基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配， 發(fā)現(xiàn)了 25 種化合物為PD-L1 與IDO1 雙靶點(diǎn)的潛在抑制劑。通過對(duì)25 種化合物的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低劑量地塞米松在腫瘤-免疫微環(huán)境共存的實(shí)驗(yàn)體系中可以明顯抑制PD-L1 和IDO1 的表達(dá)，激活了T 淋巴細(xì)胞的抗腫瘤活性[4]。 該項(xiàng)研究成果為免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療中是否可以應(yīng)用腎上腺糖皮質(zhì)激素提供了重要參考。

自2019 年底新型冠狀病毒肺炎暴發(fā)以來，由于對(duì)新發(fā)傳染病缺乏有效的治療性藥物，如何盡快開發(fā)出治療性藥物成為科學(xué)界的重要課題。若從頭研發(fā)新藥顯然難以解決燃眉之急，而藥物重定位研究恰恰可以彌補(bǔ)新藥研發(fā)過慢的不足。 例如，Han等[17]利用藥物重定位策略篩選出200 余種可以干擾新型冠狀病毒代謝通路的化合物，通過一系列實(shí)驗(yàn)， 已經(jīng)有40 余種化合物進(jìn)入新型冠狀病毒病治療的臨床試驗(yàn)。 目前體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 藥物氯胍(proguanil)和柳氮磺吡啶(sulfasalazine)可抑制病毒的復(fù)制。

針對(duì)多重免疫檢查點(diǎn)的聯(lián)合治療策略

如前所述， 由于靶向CTLA4 或者PD-1/PD-L1通路的單靶點(diǎn)抑制劑獲益人群有限，人們開始考慮同時(shí)抑制其余的免疫檢查點(diǎn)以期提高效應(yīng)T 細(xì)胞的活性。 比如，前述的IDO1 在T 細(xì)胞和自然殺傷(natural killer，NK) 細(xì)胞均有較高的活性，IDO1 極有可能成為聯(lián)合抑制的候選靶點(diǎn)之一[18]。 此外，針對(duì)共激活信號(hào)分子如 OX40、CD40 和 4-1BB 等的激動(dòng)劑也被視為多靶點(diǎn)聯(lián)合治療的候選靶點(diǎn)。使某個(gè)共激活信號(hào)的活性增強(qiáng)同樣能夠提高抗原提呈細(xì)胞的功效， 從而誘發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)。 已有4-1BB 激動(dòng)劑與抗-PD1 抗體聯(lián)用進(jìn)入Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗(yàn) (NCT02253992、NCT02179918)， 另外還有OX40 激動(dòng)劑與抗-PD1 聯(lián)用也在臨床試驗(yàn)中顯示出令人鼓舞的療效(NCT01714739、NCT01750580)[5]。將激活共刺激信號(hào)藥物與抑制共抑制信號(hào)藥物組合應(yīng)用可能成為未來多靶點(diǎn)聯(lián)合治療的發(fā)展方向。美國(guó)FDA 已經(jīng)批準(zhǔn)數(shù)個(gè)雙靶點(diǎn)聯(lián)合治療的方案用于惡性腫瘤治療， 如納武利尤單抗+伊匹木單抗治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤(CheckMate-037、NCT01927419)、肝癌(CheckMate-214、NCT02231749)和非小細(xì)胞肺癌等[18]。

針對(duì)多靶點(diǎn)的聯(lián)合治療依然需要經(jīng)過嚴(yán)格的Ⅰ期臨床試驗(yàn)， 從而確立不同藥物的最適用藥劑量，并評(píng)價(jià)靶向多靶點(diǎn)是否有免疫系統(tǒng)的過度活化危險(xiǎn)。免疫系統(tǒng)的過度活化可能導(dǎo)致致命的細(xì)胞因子風(fēng)暴(cytokine storm)。 文獻(xiàn)報(bào)道顯示，已經(jīng)有數(shù)種針對(duì)多靶點(diǎn)的組合方案展示了Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)結(jié)果，包括靶向PD-1 或PD-L1/CTLA4 靶點(diǎn)的聯(lián)合用藥[19-21]，其中 McGregor 等[22]報(bào)道的靶向 PD-1/CTLA4 靶點(diǎn)的聯(lián)合用藥Ⅱ期臨床試驗(yàn)，在泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤的客觀反應(yīng)率可達(dá)到37%。 針對(duì)PD-1 或PD-L1/IDO1 靶點(diǎn)的聯(lián)合用藥也顯示了安全性和可耐受性[23-24]。 此外，針對(duì) PD-1 或 PD-L1/TIM-3 以及PD-1 或PD-L1/LAG-3 的聯(lián)合治療Ⅰ期臨床試驗(yàn)也顯示了安全性和可耐受性結(jié)果[25-26]。

免疫檢查點(diǎn)抑制劑導(dǎo)致的不良事件

自從首個(gè)免疫檢查點(diǎn)抑制劑伊匹木單抗獲批用于治療不可切除的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤治療以來，免疫檢查點(diǎn)抑制劑就以其起效時(shí)間持久(單克隆抗體類藥物具有較長(zhǎng)的半衰期)， 患者長(zhǎng)期生存率提高等優(yōu)點(diǎn)著稱。 但經(jīng)過近十年的臨床應(yīng)用，該類藥物導(dǎo)致的不良事件也是不容忽視的問題。免疫檢查點(diǎn)抑制劑帶來的不良反應(yīng)可概括為免疫過度激活后引起的自身器官免疫損害，其特點(diǎn)為：①對(duì)不同患者的個(gè)體差異較大；②可引起免疫相關(guān)的不良反應(yīng)(immune related adverse events，irAE)，只能通過大劑量腎上腺糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑來治療。 irAE的發(fā)生以輕中度為主，表現(xiàn)為發(fā)熱、胃腸道反應(yīng)、皮疹、內(nèi)分泌紊亂、肝酶升高、骨骼肌受累和間質(zhì)性肺炎等。 重度irAE 可以有細(xì)胞因子風(fēng)暴、心臟毒性、腎臟毒性和神經(jīng)精神毒性[27-28]。 使用免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的患者或多或少都會(huì)出現(xiàn)不同程度的irAE。 比如，Cunningham 等[29]分析了接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)患者發(fā)生的不良事件，在470 例患者中有102 例(21.6%)出現(xiàn)過肝酶升高。

展 望

免疫治療已成為繼手術(shù)、放療、化療等常規(guī)治療之后的第四大癌癥治療方式。免疫治療因其不良反應(yīng)小、抗腫瘤活性高、適應(yīng)證廣而被認(rèn)為是最有前途的治療方式。 針對(duì)CTLA4 和PD-1/PD-L1 通路已有多款單克隆抗體藥物獲批用于惡性腫瘤治療，靶向 LAG-3、TIM-3、TIGIT 和 SIGLEC15 等新一代免疫檢查點(diǎn)的抑制劑也處于開發(fā)或臨床試驗(yàn)階段。但是免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞間特異性識(shí)別環(huán)節(jié)一直以來都是免疫治療的瓶頸，因此，當(dāng)針對(duì)單一靶點(diǎn)療效欠佳時(shí)，免疫檢查點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合治療策略將成為未來提高免疫治療療效的選擇， 如雙免疫聯(lián)合、免疫聯(lián)合靶向治療、免疫聯(lián)合化療、免疫聯(lián)合放療等。但如何組合多靶點(diǎn)聯(lián)合治療藥物需要加深對(duì)不同靶點(diǎn)起效機(jī)制的分析，并需要經(jīng)過規(guī)范的臨床試驗(yàn)。同時(shí)也需要研究人員積極開發(fā)能夠預(yù)測(cè)聯(lián)合治療療效的生物標(biāo)志物。