PD-L1分子的研究進展

唐恩璐，賀 穎，方明紅，鞏小凡，丁 旭,李正祎，張宸豪* (吉林醫藥學院：.07級生物技術本科班,.附屬醫院,.檢驗學院，吉林 吉林 0)

程序性死亡受體-1(programmed death receptor-1，PD-1)又稱CD274，屬于B7家族成員的Ⅰ型穿膜蛋白，具有負向調節免疫應答的功能，主要由IgV樣區、IgC樣區、跨膜疏水區及30個氨基酸構成的胞內區組成。其中IgV樣區與IgC樣區參與細胞間的信號轉導，胞內區則與細胞內的信號轉導有密切關聯[1-2]。程序性死亡配體-1(programmed death ligand-1，PD-L1)不僅在激活的免疫細胞和腫瘤細胞中表達，在其他組織中也發生表達。此外，這種分子在許多惡性腫瘤中高度表達，例如非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、黑色素瘤、乳腺癌和前列腺癌等，可見PD-L1在抑制抗腫瘤免疫反應中起著重要作用[3]。同時，許多細胞因子可以上調不同細胞中PD-L1分子的表達，如γ干擾素、腫瘤壞死因子-α、白介素-2以及白介素-10[4]。

1 PD-L1參與腫瘤免疫逃逸的機制

T細胞在正常的生理條件下并不會大量表達PD-1，只有當T細胞長期暴露，在抗原的刺激下才會引起PD-1的上調[5]。相關文獻報道[6]，當T細胞共抑制分子PD-1與其配體PD-L1結合時，可以磷酸化酪氨酸。后者位于PD-1的免疫受體酪氨酸基轉換基序的結構域中，并在磷酸化同時招募SHP-2磷酸酶，然后去磷酸化Syk下游部分以及去磷酸化磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)。此過程會抑制AKT、ERK等信號通路的激活，從而二者結合發送出抑制信號。PD-1/PD-L1信號通路在免疫調節中起著負調控作用，具有抑制淋巴細胞增殖活化的關鍵作用。這種信號通路還可抑制炎性細胞因子分泌起到多種生物學功能。在正常情況下，激活PD-1/PD-L1信號通路可以通過上述作用最大限度地減少免疫反應對周圍組織的損害，預防胰島素依賴性糖尿病、系統性紅斑狼瘡、腦脊髓炎等嚴重自身免疫性疾病的發生。然而，PD-1/PD-L1信號通路一旦活化，也能抑制腫瘤微環境中T細胞具有的一系列的免疫作用，使腫瘤細胞發生免疫逃逸，促進腫瘤的發生發展[7]。隨后的研究發現，PD-1與PD-L1的結合造成腫瘤細胞發生免疫逃逸。其作用機制主要包括：腫瘤細胞表面主要組織相容性復合體-Ⅰ類分子表達下調、抗原的改變與缺失、腫瘤細胞導致的免疫抑制作用、腫瘤細胞缺少免疫共刺激信號、腫瘤細胞抗凋亡作用以及Treg細胞功能增強等。因此，阻斷PD-1和PD-L1信號通路的結合可以改變上述免疫抑制機制，有助于提高機體免疫系統的抗腫瘤能力，并且也為阻斷PD-1/PD-L1介導的腫瘤免疫療法提供了可靠的理論基礎與前提[8]。

2 PD-1/PD-L1信號通路小分子抑制劑

2.1 基于多肽的小分子抑制劑

清華大學課題組利用相位顯示技術，利用噬菌體展示肽庫篩選得到了由12個氨基酸組成的D型多肽DPPA-1，其氨基酸序列為:NYSKPT-DRQYHF，在與PD-L1的體外結合試驗中它能與PD-L1具有一定的親和力，該多肽在移植瘤小鼠模型中可顯著抑制腫瘤的生長[9]。因此，D肽拮抗劑可能為癌癥免疫治療提供新的低分子量藥物候選。

2.2 非肽類小分子抑制劑

聯苯類化合物:百時美施貴寶(BMS)公司在開發PD-1單抗與大分子生物藥獲取成功的同時，對PD-1/PD-L1信號通路小分子抑制劑的領域范圍進行了更加深入的研究。之后波蘭雅蓋隆大學相關研究課題組對BMS公司的專利化合物進行進一步的研究，通過解析該化合物與PD-L1蛋白的晶體復合物發現，兩個PD-L1蛋白形成了一個近似圓柱形的深疏水通道，而小分子化合物如同“三明治夾心”一樣位于該通道中間。該化合物可通過誘導兩個PD-L1發生二聚化，可阻礙PD-L1與T細胞表面PD-L1受體PD-1的相互作用，從而起到了抑制PD-1與PD-L1的相互作用[10]。

噁二唑類化合物:CA-170是美國Curis制藥公司與印度制藥公司Aurigene共同開發的一款口服抗PD-1、VISTA小分子雙重化合物抑制劑，它也是目前唯一進入臨床研究的PD-1/PD-L1的信號通路小分子抑制劑。CA-170的結構尚不清楚，根據推測可能為一類1，2，4-噁二唑或1，3，4-噁二唑類化合物結構，取代側鏈一般為氨基酸殘基。根據臨床前的體內數據表明，CA-170能夠顯著消除PD-L1對T細胞的抑制作用，從而促進T細胞的增殖分化和γ干擾素的產生。比較之前PD-1單抗的臨床數據，CA-170化合物400 mg劑量組的臨床獲益率與PD-1/PD-L1抗體相當[11]。調查表明，該類化合物是當前研究進展最快的PD-1/PD-L1信號通路小分子抑制劑。

3 PD-L1在惡性腫瘤中的表達機制

3.1 PD-L1與NSCLC

NSCLC是肺癌最常見的組織學類型，約占肺癌總病例的85%[12]。目前主要以全身化療的方式治療野生型NSCLC患者,以鉑和多西紫杉醇為基礎的化療藥物是晚期NSCLC的標準治療方法，但對生存時間的改善有限，副作用也很大[13]。免疫治療被認為是治療惡性腫瘤最有希望的方法，小分子免疫抑制劑抑制腫瘤的治療因其顯著的臨床療效而備受關注。免疫檢查點抑制劑可在晚期黑色素瘤、腎癌、結直腸癌、乳腺癌等多個適應證顯示療效，更是在NSCLC的治療中被視為革命性的突破。PD-1/PD-L1抑制劑因其特異性強、療效確切、副作用小、腫瘤控制時間長等優點已成為當前治療晚期NSCLC的最新療法[14]，但在選擇單藥還是聯合用藥以及PD-L1能否作為預測療效的標志物等方面仍存在諸多爭議。近幾年，美國食品藥品管理局批準上市的小分子免疫抑制劑有Pembrolizumab、Nivolumab、Ipilimumab、Durvalumab以及Atezolizumab[15]。

3.2 PD-L1與結直腸癌

文獻報道對1例高齡晚期結腸癌患者實施了腫瘤特異性抗原刺激誘導細胞毒性T淋巴細胞過繼免疫細胞聯合免疫小分子抑制劑(PD-L1抗體)的治療，一定程度上改善了患者的生活質量，未出現相關不良反應[16]。另一項研究結果表明，雖PD-L1在結直腸癌及癌旁組織中均有陽性表達，但陽性發生率在癌組織中的表達明顯高于其相應的癌旁組織。此結果顯示，預測PD-L1在結直腸癌的形成和發展中起到關鍵的作用[17]。研究結果還顯示，根據PD-L1表達陽性率與結直腸癌的腫瘤分期階段、病灶浸潤深度以及腫瘤細胞分化程度的關系，表明PD-L1在結直腸癌的惡化進展中也可以發揮重要作用。

3.3 PD-L1與乳腺癌

研究表明，腫瘤的免疫逃逸機制在乳腺癌的發生發展中起著關鍵作用[18]。近來一項研究顯示[19]，PD-L1在乳腺癌組織中的高度表達是乳腺癌預測的一個有害因素。據研究該癌癥中PD-L1的過度表達與組織病理學分級、淋巴結陽性轉移以及ER陰性表達緊密相關。另外，PD-L1的表達水平在三陰性乳腺癌組織中高于非三陰性乳腺癌，這種表達為抗PD-1/PD-L1免疫治療提供理論基礎。

研究發現，多種腫瘤細胞結合活化T細胞表面的PD-L1受體是通過上調自身和腫瘤微環境的PD-L1的表達，以此來傳遞負共刺激信號，最終表現為抑制T細胞功能，導致腫瘤細胞免疫逃逸[20]。研究表明，PD-1/PD-L1信號通路能誘導與維持外周T細胞的耐受能力，是腫瘤免疫逃避過程中的關鍵分子機制，在腫瘤發生發展中占據首要位置[21]。PD-L1在體內很多腫瘤組織中呈高表達但在癌旁組織和正常組織中低表達甚至不表達，這類PD-L1的選擇性表達方式為腫瘤的免疫治療供給了靶點，使針對該靶點的免疫阻斷治療已經成為可實現治療方式[22]。