免疫檢查點(diǎn)抑制劑在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中應(yīng)用的研究進(jìn)展

李忠敏，劉曉東，苗 旺，李晉虎，范益民

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(gliobliastoma，GBM)是成人最常見的、最具有侵襲性的原發(fā)性腦腫瘤，占膠質(zhì)瘤的50%以上。在GBM標(biāo)準(zhǔn)治療方案即手術(shù)切除和Stupp方案的治療下，中位總生存率僅為14.6個(gè)月[1]。當(dāng)前，免疫治療已在許多實(shí)體瘤的治療上取得了一定進(jìn)展，特別是免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitor，ICIs)在治療黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、頭頸癌和乳腺等實(shí)體瘤方面取得了良好的效果[2]。免疫檢查點(diǎn)分子如細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原-4(cytolytic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA-4)和程序性死亡受體-1(programed death 1，PD-1)的阻斷劑已逐步應(yīng)用于臨床病人并使其受益。但這種方法在GBM臨床使用時(shí)卻沒有取得預(yù)期的效果。本研究綜述ICIs在GBM中應(yīng)用的障礙和臨床試驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀，以期為尋找更合適的治療策略提供依據(jù)。

1 血腦屏障

血腦屏障具有保護(hù)大腦不受病原體侵襲、控制免疫調(diào)節(jié)和與循環(huán)系統(tǒng)相互滲透的功能。這道天然屏障在保護(hù)大腦的同時(shí)，也會(huì)阻礙治療藥物和免疫效應(yīng)細(xì)胞進(jìn)入顱內(nèi)。ICIs的療效取決于藥物對(duì)免疫檢查點(diǎn)的阻斷和后續(xù)免疫效應(yīng)細(xì)胞對(duì)腫瘤及其靶點(diǎn)的浸潤(rùn)，血腦屏障的存在會(huì)大大影響ICIs作用的發(fā)揮[3]。為解決這一問題，目前已有幾種可行的設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)一種更易于通過血腦屏障的藥物，通過使ICIs分子更親脂、降低極性或降低形成氫鍵的能力可實(shí)現(xiàn)。一般情況下，小于400 Da的非極性親脂化合物即可動(dòng)通過血腦屏障，通過與血腦屏障上相關(guān)跨膜受體的單克隆抗體相結(jié)合，進(jìn)而激活轉(zhuǎn)運(yùn)通道進(jìn)入大腦，目前發(fā)現(xiàn)使用具有靶向轉(zhuǎn)鐵蛋白的脂質(zhì)體可以攜帶藥物穿過血腦屏障浸潤(rùn)腫瘤[4]。利用靶向肽穿過血腦屏障到達(dá)腫瘤并激活治療性分子，且不會(huì)損傷正常腦組織[5]。Pep-1L是一種只表達(dá)在GBM細(xì)胞表面的針對(duì)白細(xì)胞介素-13(IL-13)受體的多肽，使用Actinium-225偶聯(lián)Pep-1L的小鼠較對(duì)照組生存期可明顯提高，通過與納米顆粒結(jié)合后可直接浸潤(rùn)小鼠GBM細(xì)胞，同時(shí)具有良好的耐受性[6-7]。在GBM立體定向放療時(shí)，電離輻射可增加血腦屏障的通透性，允許藥物進(jìn)入大腦，手術(shù)時(shí)治療性瘤內(nèi)給藥也可以繞過血腦屏障直接輸送藥物至腫瘤部位，此外，對(duì)流增強(qiáng)輸送(convection enhanced delivery，CED)是一種很早就被提出并用于瘤內(nèi)給藥的方式，通過導(dǎo)管將藥物輸送至瘤內(nèi)，相比其他治療方式，繞過血腦屏障直接給藥，可以避免很多副作用[8]。

2 異質(zhì)性

GBM被認(rèn)為是一種異質(zhì)性腫瘤，其異質(zhì)性導(dǎo)致了免疫治療耐藥性[9]。現(xiàn)階段對(duì)GBM異質(zhì)性的研究仍不成熟。目前，將GBM的異質(zhì)性分為神經(jīng)元型、前神經(jīng)元型、經(jīng)典型和間質(zhì)型4種，不同分型的病人對(duì)免疫治療的反應(yīng)不一樣，其中經(jīng)典型GBM的治療效果最佳[10]。一項(xiàng)研究表明，55%的GBM病人在復(fù)發(fā)時(shí)亞型發(fā)生改變，同一GBM腫瘤標(biāo)本可同時(shí)存在多種亞型[11]。GBM的異質(zhì)性使其對(duì)包括免疫治療在內(nèi)的治療模式產(chǎn)生更容易耐藥性，這是ICIs一個(gè)較大的難點(diǎn)，目前尚無突破性的研究進(jìn)展[12]。

3 低腫瘤突變負(fù)荷

腫瘤突變負(fù)荷(TMB)是GBM相較其他腫瘤更突出的一個(gè)特點(diǎn)。在腫瘤發(fā)展過程中，隨著體細(xì)胞的突變會(huì)導(dǎo)致新抗原的產(chǎn)生或新的腫瘤特異性突變抗原被免疫系統(tǒng)識(shí)別，二者都可引發(fā)CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)[13]。GBM中堿基對(duì)發(fā)生突變的概率較其他腫瘤低，說明GBM中可用于觸發(fā)免疫反應(yīng)的新抗原很少[10]。Goodman等[14]研究發(fā)現(xiàn)，高TMB是非中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。此外，研究發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配修復(fù)(mismatch repair，MMR)蛋白缺失或部分表達(dá)的GBM病人，其復(fù)發(fā)可能性更高，MMR缺失具有增加TMB的效果[15]。盡管ICIs作為單一療法治療非選擇性復(fù)發(fā)性GBM病人并沒有顯示出明顯的臨床效果，但選擇腫瘤中有MMR缺陷的病人可能是ICIs治療的一個(gè)突破口。

4 免疫抑制

GBM獨(dú)特的局部和系統(tǒng)免疫抑制機(jī)制影響了ICIs在GBM中的應(yīng)用。了解免疫抑制的機(jī)制對(duì)于設(shè)計(jì)免疫治療方法攻克這一疾病至關(guān)重要。

4.1 局部免疫抑制 GBM的局部免疫抑制是由腫瘤內(nèi)在因素、腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞以及GBM細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間的相互作用共同引起的。

4.1.1 腫瘤內(nèi)在因素 GBM細(xì)胞可以過表達(dá)PD-L1，PD-L1的上調(diào)與GBM中MAPK通路的激活有關(guān)，PD-L1在GBM中表達(dá)高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，提示膠質(zhì)瘤分級(jí)可能與腫瘤產(chǎn)生的免疫抑制程度有關(guān)[16]。在其他實(shí)體癌中，針對(duì)過表達(dá)PD-L1的腫瘤使用抗PD -1/PD-L1免疫治療效果更好，并對(duì)其預(yù)后有改善作用[17]。但PD-L1的過表達(dá)與GBM中PD-1/PD-L1阻斷的相關(guān)性尚需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，抗原遞呈缺陷會(huì)導(dǎo)致GBM細(xì)胞免疫逃逸。人類白細(xì)胞抗原Ⅰ(HLA Ⅰ)類肽復(fù)合物向活化的T細(xì)胞遞呈腫瘤抗原是免疫系統(tǒng)識(shí)別和破壞癌細(xì)胞必需的環(huán)節(jié)，但HLA Ⅰ類的雜合性缺失在成人GBM中很常見，且與總生存率縮短相關(guān)[18]。

4.1.2 腫瘤微環(huán)境 GBM腫瘤微環(huán)境最顯著的特征是腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocytes，TILs)和自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK Cell)的缺失，以及骨髓來源的抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)和巨噬細(xì)胞的增多[18]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)是浸潤(rùn)膠質(zhì)瘤的主要炎性細(xì)胞，腫瘤來源的巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)可以誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞向抗炎表型(M2)轉(zhuǎn)移，有助于免疫抑制環(huán)境的形成[19]。除了TAMs外，GBM中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)通常起著維持自身耐受和避免免疫反應(yīng)過度損傷機(jī)體的作用，也參與腫瘤細(xì)胞逃避機(jī)體免疫監(jiān)視和慢性感染過程[12]。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞作為顱內(nèi)最主要的APC，在GBM中表達(dá)MHC分子的能力被抑制[19]。

4.1.3 GBM細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用 GBM細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間直接和間接相互作用進(jìn)一步導(dǎo)致局部免疫抑制，如T淋巴細(xì)胞上表達(dá)的凋亡相關(guān)因子Fas和GBM細(xì)胞上表達(dá)的對(duì)應(yīng)配體FasL相互作用誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡、GBM細(xì)胞和NK細(xì)胞通過非典型HLA分子直接相互作用抑制NK細(xì)胞活性等[20]。此外，多種免疫抑制因子的釋放通過間接相互作用導(dǎo)致GBM的局部免疫抑制，已知的免疫抑制因子如TGF-cads、IL-10和前列腺素由GBM細(xì)胞分泌[16,21-22]。值得注意的是，GBM細(xì)胞不是這種免疫抑制可溶性因子的唯一生產(chǎn)者。異質(zhì)GBM抗原被TAMs、樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)和小膠質(zhì)細(xì)胞攝取時(shí)，這些細(xì)胞也會(huì)向微環(huán)境釋放類似的免疫抑制細(xì)胞因子[23]。目前，尚不清楚上述哪種免疫抑制機(jī)制是GBM細(xì)胞逃避中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫監(jiān)視的主要機(jī)制?，F(xiàn)階段已有一些針對(duì)使用自體DCs、骨髓激活佐劑和TAM抗炎反應(yīng)抑制劑[即集落刺激因子受體1(CSF-1R)]的疫苗試驗(yàn)，但這些試驗(yàn)無不需要克服GBM嚴(yán)重的免疫抑制[24]。

4.2 全身免疫抑制 GBM會(huì)引起明顯的全身免疫抑制。與正常人相比，GBM病人外周血化驗(yàn)中單核細(xì)胞群發(fā)生改變，導(dǎo)致T細(xì)胞增殖的抑制和DC的不完全成熟[25]。且經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)治療后，GBM病人CD4+T細(xì)胞出現(xiàn)明顯減少，其數(shù)目快速而持續(xù)的下降與GBM較差的生存率有關(guān)[20]。

5 安全性和耐受性

ICIs的安全性和耐受性是一個(gè)不可忽視的問題。在cheakmate143試驗(yàn)中，已發(fā)現(xiàn)ICIs單獨(dú)治療和聯(lián)合治療時(shí)會(huì)對(duì)病人產(chǎn)生一定的毒性作用，主要表現(xiàn)為瘙癢、皮疹、胃腸道疾病、內(nèi)分泌疾病、肝臟事件、疲勞和注射部位反應(yīng)等[10]?，F(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ICIs治療效果越好，所帶來的毒性可能越大[26]。糖皮質(zhì)激素可有效逆轉(zhuǎn)這些免疫副作用，同時(shí)也可緩解腫瘤相關(guān)腦水腫[27]。糖皮質(zhì)激素對(duì)ICIs治療GBM病人的影響目前尚未得到充分研究。已有證據(jù)表明，糖皮質(zhì)激素不會(huì)降低免疫治療的效果，但在治療前給藥可能會(huì)與免疫抑制有關(guān)，同時(shí)其對(duì)生存期的影響仍存在爭(zhēng)論[28]。因此，臨床上對(duì)使用免疫治療的病人應(yīng)慎重考慮類固醇的使用。

6 研究現(xiàn)狀

盡管ICIs在許多實(shí)體瘤的治療中具有良好的效果，但在GBM中的表現(xiàn)卻不樂觀。在最早的cheakmate143試驗(yàn)中，對(duì)ICIs單一和聯(lián)合治療GBM效果進(jìn)行了比較，Ⅰ期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用抗PD-1抑制劑Nivolumab比聯(lián)合使用抗CTLA-4抑制劑Ipilimumab治療病人耐受性更好。在Ⅲ期試驗(yàn)中使用Nivolumab聯(lián)合貝伐珠單抗治療復(fù)發(fā)性GBM，但試驗(yàn)未能達(dá)到臨床終點(diǎn)，因?yàn)榻邮躈ivolumab治療的病人生存期并沒有比接受貝伐珠單抗的病人長(zhǎng)[27，29]。這一試驗(yàn)失敗的原因可能在于血腦屏障對(duì)藥物或藥物所結(jié)合的外周T細(xì)胞的阻隔、T細(xì)胞不能穿越腫瘤微環(huán)境或保持活性以及單一阻斷免疫檢查點(diǎn)并不能有效提高CTL的活性[30]。在抗PD-1抑制劑Pembrolizumab治療復(fù)發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤(包括GBM)的回顧性評(píng)價(jià)中，接受Pembrolizumab治療的病人生存率也并未改善，推測(cè)復(fù)發(fā)性GBM巨噬細(xì)胞的大量存在可能會(huì)干擾ICIs的療效[31]。該試驗(yàn)說明在GBM的免疫治療中必須選擇合適的浸潤(rùn)時(shí)機(jī)和方法。

GlitIpNi試驗(yàn)(NCT03233152)在手術(shù)切除腫瘤時(shí)直接將ICIs注入瘤腔治療GBM，并比較了Ipilimumab單藥治療和Ipilimumab聯(lián)合Nivolumab治療的療效差異，結(jié)果顯示兩組病人的耐受性良好，但其中位無進(jìn)展生存期比采用放化療治療的GBM病人明顯較短[32]。該試驗(yàn)結(jié)果并不理想，這可能是ICIs從瘤腔到達(dá)周圍浸潤(rùn)腫瘤組織受到免疫浸潤(rùn)的阻礙所致。

在一項(xiàng)聯(lián)合ICIs治療小鼠的研究中，抗CTLA-4和抗PD-1單藥治療小鼠存活率分別為40%和60%，而二者聯(lián)合治療時(shí)90%小鼠可存活90 d，其存活率可達(dá)78%[33]。該研究還測(cè)試了抗IDO藥物1- MT聯(lián)合ICIs治療的效果。吲哚胺2，3雙加氧酶1(indoleamine 2，3 dioxygenase 1，IDO1)是另一種免疫檢查點(diǎn)，在正常大腦中不表達(dá)，其在GBM腫瘤的免疫逃避中發(fā)揮作用[18]。單獨(dú)給予時(shí)，20%接受1-MT治療的小鼠長(zhǎng)期存活，但聯(lián)合ICIs療法時(shí)100%的小鼠長(zhǎng)期存活。在更成熟的腫瘤中，無論是否添加1-MT，聯(lián)合ICIs都能使小鼠的長(zhǎng)期存活率達(dá)到78%[33]。這表明在GBM中針對(duì)多個(gè)免疫檢查點(diǎn)使用ICIs聯(lián)合治療可行。

目前，使用ICIs治療GBM的臨床試驗(yàn)大多涉及聯(lián)合治療，即ICIs與其他免疫治療方法相結(jié)合，如放射治療、溶瘤病毒、嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptor，CAR)T細(xì)胞治療、疫苗、針對(duì)TAMs等。放療被認(rèn)為在誘發(fā)腫瘤壞死和抗原釋放的同時(shí)，可能增加GBM的突變負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生更多可被免疫系統(tǒng)識(shí)別的新抗原[34]。NCT02313272是一項(xiàng)評(píng)估立體定向放射治療聯(lián)合ICIs和貝伐珠單抗治療復(fù)發(fā)性GBM的Ⅰ期試驗(yàn)。GBM微環(huán)境中有大量的TAMs，使用針對(duì)TAMs的組合免疫療法有巨大的潛力[15]。在一項(xiàng)Ⅰ期試驗(yàn)中，評(píng)估了抗CSF-1R單克隆抗體聯(lián)合抗PD-1對(duì)GBM等腫瘤的治療效果[35]。CSF-1R是髓系細(xì)胞上表達(dá)的受體，可將TAMs招募到腫瘤微環(huán)境中[34]。

新輔助和輔助抗PD-1單藥治療與手術(shù)切除相結(jié)合是一種新的治療GBM的免疫治療策略。新輔助治療就是在腫瘤術(shù)前通過化療、放療、介入治療等方法達(dá)到使腫瘤縮小、降低腫瘤分期、提高腫瘤根治率的效果[19]。Cloughesy等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，在復(fù)發(fā)性GBM中接受新輔助和輔助PD-1治療的病人總生存率高于僅接受輔助抗PD-1治療的病人，提示其為一種可行的治療方法。

7 小 結(jié)

免疫檢查點(diǎn)抑制劑的出現(xiàn)給GBM的治療帶來了新希望，但其現(xiàn)階段的研究仍不容樂觀。目前主要難點(diǎn)在于其“冷腫瘤”的特性，比其他腫瘤具有更強(qiáng)的異質(zhì)性、低腫瘤突變負(fù)荷和免疫抑制微環(huán)境。目前，仍在積極尋找與GBM有關(guān)的新的免疫檢查點(diǎn)分子，如CD47、IDO、TIM-3、LAG-3等。新的免疫檢查分子及其抑制劑的加入，提供了不同機(jī)制的抑制途徑，同時(shí)在多免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用提供了更多的可能。通過針對(duì)不同GBM類型和特定的靶點(diǎn)，有望獲得較好的免疫治療效果。但其中最重要的仍是加深對(duì)GBM免疫抑制的認(rèn)識(shí)。免疫治療終點(diǎn)、個(gè)性化治療的生物標(biāo)志物、可靠的治療評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是未來免疫治療需要克服的難點(diǎn)。

綜上所述，免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療GBM具有多重挑戰(zhàn)和潛力，需要進(jìn)行更深入的研究和臨床試驗(yàn)。