PD-1/PD-L1信號通路在犬乳腺腫瘤中的研究進展

伍怡佳，姚 華

(北京農學院動物科學技術學院，北京昌平102206)

乳腺腫瘤是犬常見的腫瘤之一，與其遺傳、品種、年齡和激素等因素有關[1]。程序性死亡受體-1(Programmed death receptor-1，PD-1)/程序性死亡配體-1(Programmed death ligand-1，PD-L1)信號通路與腫瘤逃逸有關，在乳腺腫瘤的發展過程中有著重要作用。近年來，PD-1/PD-L1信號通路在人類醫學上迅速發展，這也為犬乳腺腫瘤的研究提供了參考。

1 犬乳腺腫瘤發病現狀

在臨床上，犬乳腺腫瘤的發病率與死亡率非常高，占母犬腫瘤發病率的50%，發病率約1.988‰，其中大約50%為惡性腫瘤[2]。乳腺腫瘤是母犬中最為常見的腫瘤，僅次于皮膚腫瘤，公犬較為罕見。乳腺腫瘤在9-11歲老齡母犬中多發，治療方法較為局限和保守。犬乳腺腫瘤的治療方法有手術治療、放射線療法、激素療法、化學療法、光動力療法(PDT)、中醫療法等。臨床上最常用的是外科手術摘除法，但以上治療方法都具有一定的局限性。

免疫療法與手術治療、化療和放療并稱四大療法[3]。腫瘤的免疫療法有細胞免疫療法、腫瘤疫苗及免疫檢查點抑制劑等，其中免疫檢查點PD-1/PD-L1是免疫系統中的一種抑制性信號通路。本文整理歸納了PD-1/PD-L1信號通路在犬乳腺腫瘤中的研究情況，以期為寵物臨床診療提供參考。

2 PD-1/PD-L1信號通路

2.1 PD-1及其配體 1992年，日本學者Ishida等首次發現并從凋亡的T細胞雜交瘤中獲得PD-1[4]。PD-1在活化的T細胞，自然殺傷細胞和B細胞上表達[5]。其兩種已知配體分別是PD-L1(B7-H1，CD274)和PD-L2(B7-DC，CD273)，PD-L1的表達較

為廣泛，在活化的T細胞、B細胞等免疫細胞中表達，在腫瘤細胞中也有表達。除此之外，在人類和小鼠非淋巴器官中也有表達，如心臟，胎盤和肺中；在眼及其上皮、肌肉和血管內皮等組織中也有表達；而PD-L2的表達比較局限，僅在活化的巨噬細胞、樹突狀細胞和少數腫瘤上表達，因此PD-L1在體內的作用遠超過PD-L2[6-7]。

犬PD-1和PD-L1的完整核苷酸序列長度分別為1 781 bp和1 561 bp，并且該序列分別具有編碼288個和289個氨基酸。犬的PD-L1序列與牛、人和小鼠的氨基酸相似性分別為87.9%，86.2%和82.4%。與其他物種一樣，犬PD-1和PD-L1由假定的信號肽、胞外結構域、跨膜結構域和細胞內結構域組成[8]。

2.2 PD-1/PD-L1信號通路的作用

2.2.1 維持免疫耐受 PD-1/PD-L1途徑在維持免疫耐受和預防自身免疫性疾病方面具有十分重要的意義。PD-1敲除小鼠在出生后3-4周內，死于自身免疫性淋巴組織增生性疾病；PD-L1缺陷導致小鼠心肌炎和肺炎的發展；阻斷PD-1/PD-L1途徑加快了小鼠的自發性糖尿病的發展速度[9]。在小鼠器官移植模型中，該途徑與免疫排斥反應有關[10]。這些研究表明，PD-1/PD-L1信號通路對維持正常的免疫耐受至關重要。

2.2.2 抑制T細胞功能 PD-1/PD-L1通路通過抑制細胞增殖和相關細胞因子的產生來負向調節T細胞的功能，抑制T細胞的活化和增殖，誘導T細胞的凋亡，躲避機體免疫細胞的清除，形成免疫抑制的微環境。該通路誘導的T細胞衰竭在慢性感染(LCMV，HIV，HBV和HCV)中的研究較為透徹；對于病毒，細菌，寄生蟲或蠕蟲也有少許研究[11]。

因此，PD-1/PD-L1通路與糖尿病、心肌病、人類免疫缺陷病毒感染、狼瘡和其他自身免疫性疾病以及實體腫瘤如肺癌、膀胱癌和乳腺癌等有關。

2.3 PD-1/PD-L1信號通路與其他信號通路 PD-1/PD-L1信號通路與其他信號通路之間存在聯系。PD-L1的表達與PTEN、ALK/STAT3信號通路有關[12]。阻斷PD-1/PD-L1的機制與PI3K/AKT途徑、WNT/β-catenin途徑、JAK/STAT/IFN-γ途徑、RAS-MAPK等細胞信號傳導途徑有關[13]。有研究發現，犬腫瘤細胞系中的PD-L1只在細胞表面被檢測，而加入IFN-γ后，在絕大多數細胞中檢測到PD-L1的表達[3]，證實了JAK/STAT/IFN-γ途徑在犬腫瘤細胞系中的存在。

3 PD-1/PD-L1信號通路與腫瘤發生發展的關系

PD-1和PD-L1是一對免疫共刺激分子，當PD-1與位于T細胞上的受體結合時，負向調節T細胞受體的活化信號，抑制細胞毒性T淋巴細胞的功能，造成免疫逃逸[14]。當T細胞被其受體激活時，PD-1同時表達，為被攻擊細胞提供逃避免疫反應的途徑。一旦免疫反應消除了病理抗原，PD-1就會減少。很多腫瘤或癌癥表面大量表達PD-L1，抑制T淋巴細胞的增殖和相關因子的激活，促進腫瘤的生長和發展。

3.1 PD-L1 在犬腫瘤中的表達 Maekawa等通過免疫組織化學的方法檢測了犬惡性腫瘤中PD-L1的表達，其中乳腺癌的陽性率為80%，前列腺癌為60%[14]。Shosu等發現犬淋巴瘤標本均為PD-L1染色陽性，而骨肉瘤標本均為PD-L1陰性[3]。Kumar等在犬B淋巴瘤中檢測到PD-L1的陽性表達[15]。Coy和Hartley分別通過免疫組織化學、流式細胞術及蛋白質印跡等方法檢測到犬T細胞、巨噬細胞和一些腫瘤細胞系中的PD-1或PD-L1表達[16-17]。

上述研究為犬腫瘤的免疫治療提供基礎數據和參考。不同類型腫瘤PD-L1的陽性表達率不同，可能與所研究的樣本量大小或犬的品種有關。

3.2 PD-L1在犬乳腺中的差異表達 有研究發現，2只健康比格犬組織標本中PD-L1的表達情況。在垂體、甲狀腺、肺、心臟、食道、胰腺、肝臟、腎上腺和腎臟中未見PD-L1的表達；在大腦和小腦、在神經膠質細胞、浦肯野氏細胞軸突和樹突中檢測到PD-L1表達；在胃和膀胱上皮細胞染色呈陽性；在胸腺、脾和淋巴結中有些淋巴細胞表達PD-L1[3]。PD-L1在犬惡性乳腺腫瘤中表達，但在良性乳腺腫瘤中未見陽性細胞表達[18]。

因此，在犬正常乳腺組織和惡性乳腺腫瘤中均可檢測到PD-L1表達。但在犬良性乳腺腫瘤中，PD-L1的表達情況還有待進一步研究。

4 PD-1/PD-L1抑制劑的相關研究

免疫檢查點是免疫逃逸的主要機制之一， PD-1/PD-L1抑制劑可以阻斷其信號通路，激發機體抗腫瘤反應[19]。其抑制劑可分為抗體藥物、肽類及其類似物以及小分子抑制劑[20]。目前，FDA已批準了5種關于人類PD-1/PD-L1抑制劑的藥物[21]。

有研究開發了針對犬PD-1和PD-L1的單克隆抗體，這些抗體都會干擾PD-1和PD-L1之間的相互作用[22]。同時，靶向PD-1/PD-L1信號通路的免疫檢查點抑制劑與常規的化療聯合使用，可能對腫瘤的治療有一定療效[23]。Maekawa等在研究中發現PD-L1單克隆抗體以劑量依賴性方式有效地阻斷了重組犬PD-1和PD-L1蛋白的結合，這可能成為犬腫瘤新的治療策略[8]。有研究體外評估了犬嵌合抗PD-L1單克隆抗體c4G12的免疫調節作用，并對7只患有口腔惡性黑色素瘤(OMM)的犬和2只具有未分化肉瘤的犬進行了試驗性臨床研究。最后觀察到客觀的抗腫瘤反應，推斷c4G12可能是一種安全有效的治療犬癌癥的方法[24]。

犬乳腺腫瘤是人類乳腺癌免疫學的可靠生物學模型[25]。犬乳腺腫瘤和人乳腺癌之間存在很多相似性，其中包括分子、組織學、形態學、激素、臨床和流行病學等方面[26]。因此，犬乳腺腫瘤是研究人乳腺癌的優秀模型，這也為比較腫瘤學提供了很好的機會。

5 展望

隨著寵物行業的發展，寵物的壽命得以延長，疾病的發生率和種類也增多。目前，在治療犬乳腺腫瘤時PD-1/PD-L1途徑的聯合治療、不良反應及臨床療效尚不明確，該信號通路與其他通路的相互作用尚不清楚，而犬乳腺腫瘤的精準化、個體化治療需進一步研究。因此，PD-1/PD-L1抑制劑的應用前景十分廣泛。