成像生物標(biāo)記物預(yù)測(cè)肝細(xì)胞癌免疫治療反應(yīng)的研究進(jìn)展

陳克敏

作者單位：200235 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科

肝細(xì)胞癌是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大原因。原發(fā)性肝癌是一組肝內(nèi)異質(zhì)性癌癥,其中肝細(xì)胞癌(HCC)是最常見的腫瘤[1],占原發(fā)性肝癌的90%。雖然病毒性肝炎仍是我國(guó)HCC發(fā)生最常見的危險(xiǎn)因素,但伴有代謝綜合征的酒精相關(guān)性肝病(ALD)和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)正在增加,其中NAFLD已取代病毒性肝炎成為我國(guó)最常見的慢性肝病[2],這也是目前非病毒性HCC迅速增長(zhǎng)的原因。

目前,早期肝癌的首選治療方法仍是肝切除術(shù)、肝移植和局部消融,但仍有50%～60%的患者因確診時(shí)處于晚期或因局部治療后疾病進(jìn)展而必須接受全身系統(tǒng)性治療。隨著腫瘤分子信號(hào)通路和腫瘤微環(huán)境研究的不斷深入,目前靶向治療和免疫治療成為晚期 HCC 臨床研究的熱點(diǎn)[3]。2007年,索拉非尼通過血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2 (VEGFR2)靶向RAS-RAF-MEK-ERK級(jí)聯(lián)反應(yīng)和血管生成的機(jī)制將HCC患者的中位總生存期從8個(gè)月提高到11個(gè)月,獲批作為晚期HCC的一線治療[4]。自那時(shí)以來,一系列靶向藥物,如一線治療的侖伐替尼、多納非尼以及二線治療的瑞戈非尼、卡博替尼、雷莫蘆單抗,為晚期 HCC患者帶來了更多的臨床獲益[5]。

除靶向治療外,肝癌免疫治療也逐漸成為目前研究的熱點(diǎn),并在臨床上取得了積極的效果,部分患者在接受免疫治療后生存周期延長(zhǎng),復(fù)發(fā)率降低,使晚期HCC的治療方法發(fā)生了革命性的變化。2017年和2018年,納武單抗[6][抗程序性細(xì)胞死亡1(PD-1)]和派姆單抗培溴利珠單抗(抗PD-1)[7]被批準(zhǔn)作為治療晚期HCC的二線治療方法。隨后,在2020年批準(zhǔn)了納武單抗聯(lián)合伊匹單抗[抗細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(CTLA-4)]作為HCC的二線治療方法。2020年,在3期IMBRAVE-150研究中,阿替利珠單抗[抗程序性死亡配體1(PD-L1)]與貝伐珠單抗[抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(抗VEGF)]的聯(lián)合治療顯示出了其高于索拉非尼的優(yōu)勢(shì)(中位無進(jìn)展生存期為6.8個(gè)月,而索拉非尼為4.3個(gè)月),被加速批準(zhǔn)作為治療晚期HCC的一線治療藥物[8]。這些研究證明了HCC患者對(duì)免疫療法的客觀反應(yīng)率(objective response rates)約為20%～30%,但仍有大約70%～80%的患者對(duì)這些治療無反應(yīng)。這可能是由于免疫受到一系列高異質(zhì)性的腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)、宿主和環(huán)境因素的影響,這些因素決定了抗癌反應(yīng)的強(qiáng)度和時(shí)間[9-11]。Chen等[11]根據(jù)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(TILs)水平和免疫檢查點(diǎn)(immune checkpoint)表達(dá)水平,將腫瘤分為免疫炎癥型(immune-inflamed tumor),免疫豁免型(immune-exclude tumor)和免疫沙漠型(immnue-desert tumor)三種表型。其中免疫炎癥型的腫瘤內(nèi)部、基質(zhì)、周圍環(huán)境均有大量的免疫細(xì)胞浸潤(rùn),處于激活或半激活狀態(tài)。ICI容易在該免疫表型中發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。免疫豁免型腫瘤細(xì)胞周圍也有大量免疫細(xì)胞存在,但免疫細(xì)胞不能滲透到腫瘤細(xì)胞內(nèi)核,而是被限制在腫瘤細(xì)胞的外圍基質(zhì)。免疫沙漠型無論在腫瘤細(xì)胞內(nèi)核和外圍基質(zhì)均缺乏T細(xì)胞。免疫沙漠型和免疫豁免型均被認(rèn)為是非免疫感染表型。薈萃分析顯示,TIL水平和PD-1/PD-L1表達(dá)與多種癌癥對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)的反應(yīng)類型正相關(guān)[12-13]。然而,Pfister等[14]研究發(fā)現(xiàn),非病毒性HCC,特別是NASH-HCC對(duì)免疫治療反應(yīng)較差,雖然腫瘤組織中存在高水平的CD8+/PD1+T細(xì)胞,但由于免疫監(jiān)測(cè)受損,T細(xì)胞介導(dǎo)的組織損傷增強(qiáng),觸發(fā)了NASH小鼠向HCC的轉(zhuǎn)變,這表明NASH-HCC的TIME具有其獨(dú)特性。所以如何能篩選出免疫治療優(yōu)勢(shì)人群的生物標(biāo)志物,優(yōu)化HCC患者的治療方案成為了目前的研究重點(diǎn)。

如前所述,由于NAFLD/ NASH和代謝綜合征等危險(xiǎn)因素,非病毒性HCC的流行率正在上升。為了研究哪些HCC亞型對(duì)免疫治療敏感,Murai等[15]通過多組學(xué)對(duì)113例非病毒性HCC腫瘤標(biāo)本進(jìn)行了分子和免疫學(xué)分析,將非病毒性HCC分為三個(gè)預(yù)后亞型。第Ⅰ類與TP53突變及Chiang[16]分子分類中的增殖亞型相關(guān),該類型HCC腫瘤體積更大,門靜脈浸潤(rùn)概率更高,GAGE分析顯示,細(xì)胞周期和有絲分裂相關(guān)基因集隨著FOXM1和AURKB上調(diào)而富集,是三類分型中預(yù)后最差的。第二類與Chiang分子分類中的IFN亞型[16],Hoshida分類中的S1亞型[17]相關(guān),免疫細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄本表達(dá)顯著增高,表明該類型免疫細(xì)胞向腫瘤的浸潤(rùn)增加,另外Murai等還發(fā)現(xiàn)他們所研究的非病毒HCC中細(xì)胞毒性T細(xì)胞衰竭和基質(zhì)/TGF?激活信號(hào)顯著增高,與第二類明顯相關(guān)。第三類與Chiang分類中的鈣黏蛋白相關(guān)蛋白1(CTNNB1)亞型和Hoshida提出的S3亞型相關(guān),GAGE分析顯示,免疫細(xì)胞激活相關(guān)基因耗竭而WNT-β-catenin信號(hào)通路基因GLUL、SPARCL1、AXIN2、GREB1上調(diào),樹突狀細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞遷移相關(guān)基因CCL4、CCL5下調(diào),這與之前文獻(xiàn)報(bào)道的HCC中CTNNB1激活導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞遷移到TIME功能受損,導(dǎo)致腫瘤特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞減少(即免疫沙漠型)相符,其預(yù)后也是最好的。

Murai進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),脂肪變性型HCC占非病毒性HCC的 23%,瘤內(nèi)免疫細(xì)胞水平更高,呈現(xiàn)出免疫富集但免疫耗竭的TIME。ssGSEA和通路分析顯示,脂肪變性型HCC的T細(xì)胞耗竭和基質(zhì)信號(hào)以及TGF-β激活水平顯著升高,這些都是腫瘤免疫耗竭的特征[18-21],另外還顯示與T細(xì)胞耗竭有關(guān)的多種免疫檢查點(diǎn),癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)(圖1E)和參與巨噬細(xì)胞M2極化的轉(zhuǎn)錄本水平上調(diào),免疫組化分析證實(shí),在GPC3+的HCC細(xì)胞中PD-L1表達(dá)上調(diào),且非病毒性肝癌標(biāo)本中可見CAFs和M2巨噬細(xì)胞大量浸潤(rùn)?？偟膩碚f,脂肪變性型HCC表現(xiàn)出耗竭型T細(xì)胞增多、PD-L1高表達(dá)、TGF-?信號(hào)激活的特征。Cassidy等[22]分析了20例手術(shù)切除的HCC,發(fā)現(xiàn)組織學(xué)脂質(zhì)沉積與化學(xué)位移MR成像測(cè)量的脂肪分?jǐn)?shù)之間存在很強(qiáng)的正相關(guān),這表明HCC的脂肪變性實(shí)際上可以通過臨床無創(chuàng)MR成像來識(shí)別。Murai隨后回顧性分析了30例接受阿替唑珠單抗和貝伐珠單抗治療的晚期HCC患者,其中7例為脂肪變性型HCC。與非脂肪變性型HCC患者相比,脂肪變性型HCC患者對(duì)使用抗PD-L1和抗VEGF抗體的聯(lián)合免疫治療敏感(圖1),患者的無進(jìn)展生存期顯著提高(在5.4個(gè)月的觀察期間,脂肪變性HCC患者中無一例發(fā)生疾病進(jìn)展)。

A:脂肪變性型HCC的典型MR。A1:MR T1W正相位圖像顯示膈肌下方肝S8段邊界清晰的高信號(hào)腫塊(箭頭);A2:與A1同層面的T1W反相位圖像顯示腫瘤信號(hào)下降(箭頭);A3:Gd-EOB-DTPA動(dòng)脈期MR增強(qiáng)圖像顯示腫瘤動(dòng)脈期明顯強(qiáng)化(箭頭);A4:Gd-EOB-DTPA肝膽期圖像顯示腫瘤呈低信號(hào)改變(箭頭)。B:腫瘤穿刺標(biāo)本的HE圖像。C:無脂肪變性型和脂肪變性型HCC的無進(jìn)展生存期(PFS)的Kaplan-Meier分析(*P<0.05)。

綜上所述,非病毒性HCC腫瘤細(xì)胞中脂肪變性可能和免疫衰竭免疫治療易感的TIME相關(guān),這表明HCC腫瘤細(xì)胞內(nèi)脂肪變性可能是預(yù)測(cè)免疫治療療效的新型成像生物標(biāo)志物。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。