免疫檢查點抑制劑毒性預(yù)測生物標(biāo)志物的研究進展

鄧俊 王均 高嫦娥 陳曉 史明霞

昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院（昆明 650000）

免疫檢查點抑制劑（Immune-checkpoint inhibitors，ICIs）是免疫系統(tǒng)當(dāng)中的某些抑制性途徑受體拮抗劑，如CTLA-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4）/PD-1（programmed cell death protein-1）和其配體PD-L1（programmed cell death protein-ligand 1），其在癌癥治療中應(yīng)用越來越廣泛。通過封鎖某些抑制性途徑，ICIs提高T細(xì)胞活性和抗腫瘤活性，同時也增加了免疫相關(guān)不良事件（immune-related adverse events，irAEs），其發(fā)生率大約40%，10%患者會經(jīng)歷3 ～ 4級irAEs［1］，且發(fā)病存在一定隱匿性，嚴(yán)重影響患者預(yù)后及生存質(zhì)量，因此早期識別irAEs成為改善患者生存質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而生物標(biāo)志物是早期識別irAEs的重要指標(biāo)。本文將對irAEs預(yù)測生物標(biāo)志物進行綜述。

1 預(yù)測生物標(biāo)志物

1.1 自身抗體自身抗體作為irAEs潛在預(yù)測標(biāo)志物的研究逐漸增多，但目前沒有任何指南或?qū)＜夜沧R推薦ICIs治療前對每一例患者進行自身抗體的檢測來預(yù)測irAEs。基線存在的器官特異性和非器官特異性抗體在預(yù)測irAEs和判斷療效存在一定的重疊效應(yīng)，如甲狀腺抗體可預(yù)測甲狀腺炎的風(fēng)險，也可預(yù)測其他irAEs，還可預(yù)測腫瘤的預(yù)后［2］；而ANAs、RF對非特異性irAEs有預(yù)測作用［3］。

近幾年，自身抗體作為irAEs的預(yù)測因子的研究逐漸演變成前瞻性研究，且大部分研究有相似的結(jié)果。ICIs治療前自身抗體的存在與irAEs無關(guān)，反而基線低的自身抗體滴度和ICIs啟動后自身抗體更大倍數(shù)的變化可作為irAEs的獨立危險因素。DE MOEL等［4］研究發(fā)現(xiàn)，任何抗體的血清學(xué)轉(zhuǎn)化均與irAEs之間存在關(guān)聯(lián)，特別是與抗體譜有關(guān)的特異性irAEs，而ICIs治療啟動前自身抗體的存在與irAEs無關(guān)。ALSEWARAN等［5］也發(fā)現(xiàn)治療前ANAs陽性與irAEs的發(fā)生沒有關(guān)聯(lián)，且在83%的嚴(yán)重irAEs患者中，ANAs的改變先于irAEs的發(fā)生。這種以ANAs血清轉(zhuǎn)化形成出現(xiàn)的體液反應(yīng)可能與ICIs誘導(dǎo)的早期B細(xì)胞變化有關(guān)，表現(xiàn)為循環(huán)B細(xì)胞的減少、CD21 B細(xì)胞和漿母細(xì)胞的增加，與更高頻率的irAEs有關(guān)。

1.2 血細(xì)胞計數(shù)和比值血細(xì)胞計數(shù)用于irAEs早期預(yù)測更易引起臨床研究者的興趣，因為其可及性強、成本低且容易理解?；€血細(xì)胞計數(shù)及隨訪期間白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞絕對值的增加與irAEs高風(fēng)險有關(guān)。在一項納入1 187例患者的前瞻性研究中，ICIs治療開始時高NLR預(yù)示高級別irAEs（4級和5級）［6］。同樣，在一個包括來自25項研究、6 696例ICIs患者的Meta分析中，高NLR被確定為發(fā)生irAEs的獨立危險因素［7］。NLR和衍生NLR可以幫助預(yù)測ICIs啟動后的irAEs，同時也可預(yù)測療效［8］。

有研究表明，Ipilimumab治療啟動后外周血CD8+T細(xì)胞擴增和多樣性能夠敏感地預(yù)測irAEs的發(fā)生［9］，其誘導(dǎo)的結(jié)腸炎患者表現(xiàn)出基線時更高的外周血CD8+T細(xì)胞及Treg細(xì)胞。另一項研究中，一種在腫瘤微環(huán)境中負(fù)責(zé)調(diào)解免疫耐受的細(xì)胞亞群外周CD4+CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，其百分比的變化可能預(yù)示著irAEs的發(fā)生［10］。在一組非小細(xì)胞肺癌患者中，循環(huán)低密度中性粒細(xì)胞，一種具有免疫抑制特性的髓系細(xì)胞的升高，可參與T細(xì)胞毒性下調(diào)，從而導(dǎo)致對Pembrolizumab的反應(yīng)降低［11］。

1.3 血清蛋白促甲狀腺激素（TSH）的基線水平可以預(yù)測ICIs誘發(fā)免疫相關(guān)性甲狀腺炎，同時也是檢測甲狀腺功能障礙的最有效的生物標(biāo)志物［12］。BNP、心肌酶、新發(fā)的心電圖異常，可預(yù)測心血管irAEs［13］。糞乳鐵蛋白和鈣保護蛋白可用于ICIs誘導(dǎo)結(jié)腸炎的篩查［14］，同時也可避免重復(fù)內(nèi)鏡檢查。CRP升高與irAEs風(fēng)險密切相關(guān)且與IL-6水平變化平行［15］。高的白蛋白水平也與irAEs相關(guān)［16］。LDH升高更易發(fā)生高級irAEs［17］。但這些蛋白常常是急性反應(yīng)期或者腫瘤負(fù)荷指標(biāo)，在輔助治療適應(yīng)癥的患者中可以參考，但在惡性腫瘤晚期患者中解釋相對困難。

1.4 細(xì)胞因子

1.4.1 腫瘤壞死因子-α（TNF-α）TNF-α是irAEs預(yù)測領(lǐng)域中研究最多的生物標(biāo)志物之一。低基線TNF-α水平患者可能更易于獲得更好的抗腫瘤免疫活性［18］。目前，TNF-α阻斷劑已被用作ICIs誘導(dǎo)的結(jié)腸炎、關(guān)節(jié)炎和肺炎的類固醇難治性病例的挽救治療，但TNF-α拮抗藥物可能降低抗腫瘤免疫和促瘤發(fā)生，其結(jié)果取決于劑量和使用時間。目前普遍觀點認(rèn)為，短期給予常規(guī)劑量的TNF-α抑制劑對接受ICIs治療的患者來講是安全的［19］，甚至有一些臨床前研究采用ICIs和TNF-α抑制劑的聯(lián)合對小鼠進行抗腫瘤活性的測試［20］。

1.4.2 白細(xì)胞介素-6（IL-6）IL-6是一種促炎細(xì)胞因子，低基線水平IL-6與irAEs密切相關(guān)［21］。由于SARS-CoV-2大流行期間Tocilizumab的廣泛使用，使IL-6成為一個irAEs治療靶點，即使在CRP升高的患者中，無論IL-6水平如何，Tocilizumab已被指南推薦作為治療irAEs的首選藥物［22］。近期有研究通過在小鼠模型中阻斷IL-6來分離免疫治療的抗腫瘤和毒性免疫，但Tocilizumab在接受ICIs治療患者中的療效，仍需證據(jù)級別更高的臨床試驗來驗證［23］。

1.4.3 白細(xì)胞介素-17（IL-17）與TNF-α和IL-6不同，基線高IL-17水平與使用Ipilimumab患者的嚴(yán)重結(jié)腸炎相關(guān)［24］。在使用Ipilimumab后發(fā)生結(jié)腸炎的患者中，IL-17水平明顯升高，這與CTLA-4抑制17型輔助性T細(xì)胞（Th17）產(chǎn)生IL-17相一致。這些研究結(jié)果支持IL-17在涉及Th17細(xì)胞組織富集的irAEs發(fā)病機制中的核心作用［25］。而IL-17拮抗劑在IL-17依賴的irAEs中也顯現(xiàn)出臨床獲益，為新的抗細(xì)胞因子治療提供了依據(jù)［26］。

1.4.4 白細(xì)胞介素-1（IL-1）IL-1可能成為irAEs治療的一個新靶點。有證據(jù)表明，IL-1β基線水平升高與甲狀腺功能異常有關(guān)，且IL-1β已被確定為使用PD-（L）1抑制劑的患者發(fā)生irAEs的獨立危險因素［27］。值得注意的是，使用抗CTLA-4和抗PD-1藥物聯(lián)合治療的患者發(fā)生ICIs誘導(dǎo)的結(jié)腸炎，過表達黏膜IL-1β和IL-17，而不是TNF-α，這可能與對TNF-α阻滯劑治療無效有關(guān)［28］。在一項回顧性研究中，IL-1α在ICIs誘導(dǎo)的肌炎患者中顯著升高［29］。

1.4.5 白細(xì)胞介素-12和白細(xì)胞介素-23（IL-12和IL-23）IL-12和IL-23屬于IL-12家族，共享一個p40亞基。使用Ustekinumab阻斷IL-12和IL-23已被證明對ICIs誘導(dǎo)的難治性結(jié)腸炎有效［30］。而IL-12依賴途徑的改變可能對ICIs治療相關(guān)的抗腫瘤效應(yīng)產(chǎn)生影響。Guselkumab是一種抗IL-23的特異性抗體，可以抑制IL-23的促腫瘤和促炎作用而不影響IL-12途徑，當(dāng)然這一理論仍需相應(yīng)的臨床試驗來驗證。

1.4.6 白細(xì)胞介素-10（IL-10）IL-10是一種具有穩(wěn)態(tài)特性的抗炎細(xì)胞因子。一項回顧性研究顯示，ICIs第一個周期后IL-10水平的升高是預(yù)測irAEs的獨立因素［31］。

1.4.7 其他趨化因子配體15（CXCL15）和可溶性分化蛋白簇163（sCD163）分別作為Th17細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞活化的替代指標(biāo)，已被提出其irAEs預(yù)測的能力［32］。粒細(xì)胞集落刺激因子（G-csf）的早期下降與多種irAEs相關(guān)，其基線水平較低的患者更易患結(jié)腸炎；高基線生長調(diào)節(jié)癌基因-1（G-rog1）和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（Gmcsf）水平與irAEs相關(guān)，特別是與甲狀腺功能障礙和皮炎相關(guān)［27］。其他器官特異性的irAEs與干細(xì)胞因子（SCF）、白血病抑制因子（Lkif）和胎盤生長因子（Pgf）減少相關(guān)。此外，IL-2、IL-4、IL-5、IL-15、IL-27、IL-35、α干擾素、γ干擾素等的致病作用和預(yù)測價值仍需要更多證據(jù)證實。

1.5 遺傳變異和基因表達

1.5.1 基因突變單基因突變與irAEs的關(guān)系的研究越來越多，如某些種系CTLA-4和PDCD1（編碼PD-1蛋白）的基因多聚態(tài)性與ICIs誘導(dǎo)的內(nèi)分泌irAEs的易感性有關(guān)［33-39］。兩種不同的PDCD1基因單核苷酸多態(tài)性（SNPs），即rs2227981和rs10204525，分別被認(rèn)為是irAEs的保護和易感標(biāo)志物［33-34］，它決定了PD-1的表達水平（即rs2227981低，rs10204525高）。ABDEL-WAHAB等［35］也描述了30個與irAEs相關(guān)的SNPs，其中12個導(dǎo)致較高的irAEs風(fēng)險，18個導(dǎo)致較低的irAEs風(fēng)險，這些SNPs也被描述為irAEs的獨立危險因素或聯(lián)合預(yù)測因子。

除了SNPs，還有一些小序列和拷貝數(shù)變異（重復(fù)和缺失）已被發(fā)現(xiàn)在16個基因與irAEs累及不同的器官和系統(tǒng)有關(guān)［36］。此外，在ICIs啟動前cTDNA中檢測到CEBPA、FGFR4、MET或KMT2B基因修飾的患者更易發(fā)生irAEs［37］。

特異性基因譜的表達也與ICIs誘導(dǎo)的毒性有關(guān)。例如，F(xiàn)RIEDLANDER等［38］提出一個16個基因的基因譜來區(qū)分由Tremelimumab誘導(dǎo)的低級別和高級別腹瀉。ICIs通過過表達5型和6型鳥苷酸結(jié)合蛋白、CD177、CEACAM1基因來誘導(dǎo)心肌炎的炎癥效應(yīng)或胃腸道反應(yīng)中的中性粒細(xì)胞級聯(lián)激活效應(yīng)［39］。

1.5.2 人類白細(xì)胞抗原基因影響irAEs患者最多的基因是主要組織相容性復(fù)合體（MHC），即人類白細(xì)胞抗原（HLA）系統(tǒng)，編碼參與抗原呈遞的表面糖蛋白，與免疫介導(dǎo)的疾病和癌癥的易感性相關(guān)。目前HLA基因型和多態(tài)性與免疫相關(guān)毒性的潛在聯(lián)系主要在內(nèi)分泌irAEs背景下進行評估，如ICIs誘導(dǎo)的1型糖尿病、甲狀腺炎、自身免疫性多腺綜合征2型等在HLA-DR4患者中發(fā)生頻率高于另外一種HLA單倍型［40］。DELIVANIS等［41］發(fā)現(xiàn)Pembrolizumab治療可增加活化單核細(xì)胞的HLA-DR表型表達，從而誘導(dǎo)甲狀腺炎。

其他報道的與irAEs相關(guān)的HLA等位基因如HLA-DRB1*04：05與炎癥性關(guān)節(jié)炎，HLA-B27*05與自身免疫性腦炎，HLA-Cw12與垂體炎，HLA-DQB1*03：01與結(jié)腸炎，HLA-DRB3*01：01與血小板減少，HLA-A03與肺炎，HLA DRB*04：01、HLA-DRB1*15：01和HLA-DQB1*06：02肝炎。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)irAEs和HLA系統(tǒng)之間的關(guān)系是陰性的［42］。

1.5.3 Micro-RNAs與CTLA-4和PD-1一樣，某些miRs，如miR-146a，其修飾表達參與多種自身免疫性疾病的發(fā)病，下調(diào)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，通過抵消腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞逃逸來影響ICIs治療患者的生存［43］。此外，特異性miR-146a SNPs，如rs2910164，使ICIs患者更易發(fā)生嚴(yán)重irAEs，并降低無進展生存期［44］。另一種名為miR-34a-5p的miR，與阿霉素引起的心肌損傷和心衰有關(guān)，通過下調(diào)趨化因子信號通路來調(diào)節(jié)M1巨噬細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的反應(yīng)，特別是CXCR3及其配體CXCL10和CXCL11［45］。

1.6 胃腸道微生物組群糞桿菌屬和其他厚壁菌屬成員的微生物群的富集與ICIs誘導(dǎo)的結(jié)腸炎風(fēng)險升高有關(guān)。在一項前瞻性隊列研究中，CHAU等［46］發(fā)現(xiàn)Non-irAEs患者的腸道微生物群中雙歧桿菌屬和脫硫弧菌屬相對富集。

有許多潛在機制可以解釋胃腸道微生物群對免疫治療毒性的作用：局部和遠(yuǎn)處組織中促炎和抗炎失調(diào)；腸道黏膜Th17細(xì)胞的分化、擴增和遷移、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞失活、效應(yīng)T細(xì)胞活性增強、微生物組代謝物如短鏈脂肪酸、微生物片段如多糖A的作用等。這些研究發(fā)現(xiàn)讓我們打開通過調(diào)控胃腸道微生物來控制irAEs的大門，如抗生素的使用、益生菌的使用，或糞便微生物群的移植，以及特殊irAEs細(xì)胞因子靶向治療。

1.7 其他生物標(biāo)志物腫瘤新抗原的檢測，促成一種基于T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用且低irAEs率的靶向治療的方法，其中一種新抗原Napsin A，已經(jīng)被確定存在于肺惡性細(xì)胞表面和ICIs誘導(dǎo)的肺炎性病變中的肺腫瘤自身抗原［47］。此外，TAHIR等［48］對重組cDNA的表達進行了血清學(xué)分析，一種識別腫瘤抗原的技術(shù)，可檢測到與肺炎相關(guān)的特異性抗CD74自身抗體和垂體炎相關(guān)的抗GNAL和抗ITM2B的自身抗體。

2 總結(jié)與展望

ICIs治療相關(guān)毒性以及預(yù)測irAEs生物標(biāo)志物的研究越來越多，生物標(biāo)志物也存在其優(yōu)缺點，如血細(xì)胞計數(shù)、細(xì)胞因子、血清蛋白、自身抗體等易于獲取，且在預(yù)測irAEs類型上存在廣譜性，但容易受到機體狀態(tài)和自身疾病的影響。遺傳學(xué)預(yù)測標(biāo)志物不易受機體狀態(tài)及自身疾病影響，但常常受限于檢測條件，導(dǎo)致臨床可及性不高。

IrAEs致病機制的多樣性和異質(zhì)性使其預(yù)測生物標(biāo)志物的識別也變得更加復(fù)雜。如將患者基線特征與血細(xì)胞計數(shù)和比值、自身抗體、細(xì)胞因子等結(jié)合起來的預(yù)測模型，基線情況可視為靜態(tài)預(yù)測模型，而這些數(shù)據(jù)在ICIs治療后的血清學(xué)轉(zhuǎn)化的動態(tài)預(yù)測模型可能為個體經(jīng)歷irAEs的風(fēng)險提供另一種方法。此外，將更加復(fù)雜的檢測技術(shù)納入預(yù)測模型，如HLA基因分型、微RNA表達、遺傳變異、基因表達以及腸道微生物組特征等，但由于受臨床可及性的局限，可能需要更多的努力。

目前已有一些臨床前研究在免疫藥物與靶器官之間的相互作用、靶器官毒理探索的基礎(chǔ)上而將免疫檢查點抑制劑藥物聯(lián)合細(xì)胞因子阻斷劑應(yīng)用于臨床，在降低irAEs的同時卻不破壞抗腫瘤效，為此免疫藥物毒性機制的深入探索和持續(xù)研發(fā)是開發(fā)ICIs毒性預(yù)測生物標(biāo)志物的關(guān)鍵，所以需要我們在基礎(chǔ)和臨床中進行更多的努力。