免疫檢查點抑制劑在非小細胞肺癌治療中的研究進展

盧子龍綜述 耿慶審校

根據2018年全球癌癥統計數據，肺癌是人群中最常見的癌癥，2018年診斷為肺癌的人數約為200萬人，因肺癌而死亡的人數約為176萬人[1]。肺癌依據病因可分為原發性肺癌和繼發性肺癌，而非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)是原發性肺癌中最常見的類型，占肺癌的85%～90%[2]。依據SEER數據庫分析，過去40年中整體肺癌患者五年生存率仍不足21%[3]，肺癌的臨床治療面臨巨大考驗。近年來免疫治療興起，免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor，ICI)廣泛應用于黑色素瘤、前列腺癌[4]、NSCLC等惡性腫瘤的一二線治療中，如細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)抑制劑、程序性死亡受體1/配體1(programmed death 1,PD-1/ programmed death ligand-1, PD-L1)抑制劑等。T細胞表面接受的抑制性信號通路稱為免疫檢查點，免疫檢查點過表達即會抑制T細胞的免疫功能，ICI通過阻斷免疫檢查點，增強T細胞活性起到抗腫瘤的作用[5]。本文總結了ICI在NSCLC中的作用機制、治療標志物的選擇及常見抑制劑的臨床療效和相關不良反應，旨在梳理這種新型治療方式進展，并作出展望。

1 免疫檢查點抑制劑治療非小細胞肺癌機制

免疫學認為腫瘤的發生與轉歸過程是機體通過獲得性免疫抵抗腫瘤生成，而腫瘤細胞通過多種機制逃避機體免疫系統識別和攻擊，腫瘤細胞擺脫免疫殺傷作用隨即進行生長和轉移。免疫反應始于抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell，APC)的抗原攝取、加工和呈遞，抗原通過APC與主要組織相容性復合體分子(major histocompatibility complex, MHC)結合傳遞到T細胞表面受體；并且T細胞上CD28受體與APC上的CD80 / CD86配體結合在一起,2種信號共同激活T細胞[6]。肺癌細胞的免疫逃逸主要通過免疫檢查點途徑減弱免疫反應，常見如CTLA-4、PD-1等，見圖1。

1.1 抗CTLA-4抗體 CTLA-4為CD28的同源類似物，對比CD28而言，CTLA-4與CD80/CD86更具親和力，因此CTLA-4通過競爭性作用，搶先與CD80/CD86相結合，另外CTLA-4可下調APC上CD80/CD86的表達或通過細胞胞吞作用將其移除，借此阻斷CD28的結合路徑來抑制T細胞激活[7]。CTLA-4在T細胞活化激活免疫反應過程中起負調節作用，抗CTLA-4抗體可阻斷抑制信號, 誘導T細胞活化增殖, 恢復其功能。

1.2 抗PD-1/PD-L1抗體 PD-1 是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，Ishida等最早于1992年在分離小鼠T細胞參與程序性細胞死亡過程發現。PD-1有2種配體PD-L1及PD-L2,正常組織PD-L1表達是對組織損傷持續的炎性反應后控制組織自身的免疫應答表現，PD-L1在T細胞、B細胞、巨噬細胞、血管內皮細胞、胰島細胞等多種細胞上表達，PD-L2主要在巨噬細胞、B細胞群上表達，基礎表達量低[8]。PD-1與配體結合后，細胞質結構域中的酪氨酸殘基被磷酸化隨即募集蛋白酪氨酸磷酸酶(protein-tyrosine-phosphatase，PTP)，這些PTP導致信號傳導通路中信號激酶去磷酸化，CD28受體的陽性刺激信號傳導受阻[9]。PD-1信號導致激活轉錄因子(TFs)減少,如激活蛋白1 (AP1),核轉錄因子的激活T細胞(NFAT)和NF-κβ,阻斷T細胞激活，并抑制其增殖過程[10]。

2 NSCLC免疫治療療效預測標志物的選擇

肺腺癌患者在選擇靶向治療時根據基因檢測及驅動基因陽性結果可以選擇性使用不同靶向藥物治療，特定的生物標志物可以預測患者進行免疫治療時能否臨床獲益。免疫治療中常用的生物標志物有PD-L1表達、腫瘤突變負荷 (tumor mutation burden, TMB)、微衛星高度不穩定性 (microsatellite instability-high, MSI-H) 或錯配修復缺陷 (deficient mismatch repair, dMMR)、腸道微生物菌群、腫瘤浸潤性淋巴細胞等。

2.1 PD-L1 Topalian等[11]在評估PD-L1表達用于預測免疫治療作用的臨床試驗中，5%腫瘤細胞表達PD-L1為陽性組，結果顯示PD-L1陽性腫瘤患者的總體反應率高于PD-L1陰性腫瘤患者。基于Checkmate 024研究Pembrolizumab獲FDA批準作為PD-L1表達≥50%轉移性NSCLC的一線治療[12]。但研究發現，PD-L1既可以由腫瘤微環境中腫瘤細胞表達，也可由免疫細胞和部分炎性細胞表達，因此PD-L1表達具有干擾性[13]。Rittmeyer等[14]在研究Atezolizumab與多西他賽用于NSCLC的臨床試驗中，發現無論PD-L1表達水平如何，Atezolizumab組生存率改善均優于多西他賽組。另外部分臨床試驗證實，在PD-L1表達陰性的腫瘤患者中使用免疫檢查點抑制劑，患者仍然可以獲得臨床治療效果[15]。PD-L1表達也受到不同檢測方法(免疫組織化學、流式細胞術和mRNA表達)限制[16]，因此單項的PD-L1表達水平并不足以成為一個完美的免疫治療生物標志物。

2.2 TMB TMB是指每一個編碼腫瘤基因組區域突變的總數，研究認為癌細胞內的每個腫瘤突變都有可能產生腫瘤特異性抗原(新抗原)，因此突變越多，產生的新抗原越多，免疫系統識別抗原幾率增加，免疫治療效果更好。Yarchoan等[17]的臨床研究顯示，腫瘤突變負荷與免疫治療客觀反應率之間存在顯著相關性(P<0.001)。TMB水平越高，腫瘤免疫治療效果越好，已在黑色素瘤、非小細胞肺癌、小細胞肺癌[18-20]等腫瘤的臨床研究中顯示出明顯的優越性。Hellmann等[21]試驗證實，TMB≥10 mut/Mb的NSCLC患者接受免疫治療時無進展生存期明顯更長。但近期部分臨床試驗顯示TMB水平與PD-1治療效果無明顯相關性[22-23]，病毒陽性患者TMB較低(P<0.01)， 總生存期(overall survival，OS)反而較好，且試驗證實TMB預測與性別有關，TMB對女性肺癌患者的預測能力明顯優于男性患者[24]。TMB又會受到采樣時間，腫瘤異質性等因素影響，因此需要推行新的檢測方法，推動TMB檢測用于臨床實踐。

注：TCR在APC上的MHC分子中呈遞抗原，APC上的CD80/CD86配體與T細胞上的CD28受體共刺激相互作用。CTLA-4競爭性結合CD80/CD86,PD-1與其配體PD-L1/PD-L2結合。抗CTLA-4、抗PD-1、抗PD-L1抗體阻斷相應的免疫檢查點通路，恢復T細胞活性

圖1T細胞活化機制與免疫檢查點抑制劑作用機制

2.3 腸道微生物菌群 人體腸道微生物群大約重1 000 g, 約有30個種屬,數量多達1014個, 總數約是人體細胞總數的10倍，又被成為人類第二基因組[25]。研究發現ICI治療后療效顯著組患者體內有廣泛存在的AKK菌，無反應組患者AKK細菌水平較低[26]。在晚期黑色素瘤患者中，ICI治療反應組與無反應組體內腸道菌群豐度不同，腸道菌群種類、數量與療效相關，反應組中Ruminococcaceae家族細菌的相對豐度更高[27]。Matson等[28]分析免疫治療前轉移性黑色素瘤患者的基線糞便樣本，發現反應組中具有豐富的細菌種類，包括長雙歧桿菌、鷹嘴菌和糞腸球菌，并且用患者糞便重建無菌小鼠發現補充雙歧桿菌后可以改善小鼠腫瘤控制，增強T細胞反應，提高抗PD-L1治療的療效。另外在研究抗生素治療對晚期NSCLC及尿路上皮癌患者抗PD-1或PD-L1治療影響試驗中，抗生素治療患者的PFS和OS明顯縮短，主要原因為抗生素的使用擾亂了腸道菌群的豐度，影響了免疫治療作用[29]。在NSCLC的ICI治療中也發現了相同結論[30]，但目前腸道菌群影響免疫治療的機制尚未完全明確。

2.4 腫瘤浸潤性淋巴細胞(tumor-infiltrating lymphocyte, TIL) TIL是腫瘤微環境組成部分之一，對腫瘤的生物學性質及免疫治療具有重要影響[31]。依據PD-L1表達狀態及TIL數量，腫瘤可分為4類：Ⅰ型適應性免疫抗性(PD-L1陽性和高TIL)，Ⅱ型免疫忽視(PD-L1陰性和低TIL)，Ⅲ型內源性誘導(PD-L1陽性和低TIL)和Ⅳ型免疫耐受(PD-L1陰性和高TILs)，研究顯示，Ⅰ型NSCLC患者免疫治療具有較好效果[32]。具體療效需要更多臨床數據進行驗證。

3 免疫檢查點抑制劑在非小細胞肺癌中的臨床應用

3.1 免疫檢查點抑制劑的單藥治療 近年來隨著免疫治療的興起，人源性抗CTLA-4抗體(Ipilimumab、Tremelimumab),人源性抗PD-1/PD-L1抗體(Pembrolizumab、Nivolumab、Atezolizumab)在NSCLC的治療取得了豐碩的成果，多種ICI被批準用于NSCLC的單藥治療。基于KEYNOTE024和042的結果Pembrolizumab單藥用于一線治療PD-L1陽性NSCLC患者，尤其是PD-L1高表達人群[33]。經與多西他賽相比的CheckMate-017 和CheckMate-057試驗，Nivolumab獲批用于晚期復發性或難治性NSCLC的二線治療[15,34]。POPLAR的一項Ⅱ期臨床試驗證實單藥Atezolizumab用于肺癌治療的有效性, 并且這種作用在PD-L1高表達患者中更明顯[35]，后經OAK Ⅲ期試驗驗證，Atezolizumab成功獲批用于既往接受過治療的轉移性NSCLC患者, 無論患者PD-L1表達狀態如何均可應用[36]。

3.2 免疫檢查點抑制劑聯合化療 隨著KEYNOTE 021首次成功將鉑類化療與ICI聯合治療晚期NSCLC患者，無論PD-L1的表達如何，與單純化療及Pembrolizumab單藥治療相比，Pembrolizumab加化療組的ORR顯著改善，而腫瘤進展率和死亡的風險率降低50%[37]，免疫治療轉入到聯合治療階段。CheckMate 012試驗中[38]，Nivolumab聯合傳統化療組客觀反應率高達47%，特別是Nivolumab(5 mg/kg)加紫杉醇—卡鉑組，2年OS率達到了62%。在KEYNOTE-189試驗中[39]，對于先前未治療的轉移性非鱗狀NSCLC且無EGFR或ALK突變的患者，Pembrolizumab聯合培美曲塞和鉑類藥物組中位無進展生存期達到8.8個月，12個月總生存率為69.2%。IMpower132試驗結果證實，Atezolizumab聯合化療組PFS優于單純化療組，且IMpower150證實無論PD-L1表達和EGFR或ALK遺傳改變狀態如何，Atezolizumab聯合貝伐單抗和標準化療均顯示OS優勢[40]。FDA批準Atezolizumab聯合貝伐單抗和標準化療用于一線治療轉移性非鱗狀非小細胞肺癌且無EGFR或ALK基因組畸變的腫瘤患者。

3.3 免疫檢查點抑制劑聯合治療 基于PD-1途徑與CTLA4途徑的作用方式不同，CheckMate 012試驗開始嘗試雙ICI藥物治療方式，對于NSCLC患者一線應用Nivolumab聯合Ipilimumab具有可耐受的安全性及治療作用[41]。CheckMate 227試驗進一步證實，無論PD-L1的狀態如何，雙ICI組(Nivolumab聯合Ipilimumab)與高TMB的單純化療組相比，中位PFS為7.2個月vs. 5.4個月，ORR率也更高45.3%vs. 26.9%。CheckMate 568[42]中復發性ⅢB /Ⅳ期NSCLC接受Nivolumab聯合Ipilimumab治療，252例患者依據 PD-L1表達低于1%、1%及高于1%分組，ORR率依次為15%、30%和41%，且ORR隨著TMB的增加而增加。然而在Ⅰb期試驗(NCT02000947)102例晚期NSCLC患者接受抗PD-L1抗體Durvalumab和抗CTLA-4抗體Tremelimumab的聯合治療，29例(28%)因治療相關的不良事件引起停藥，37例(36%)發生了與治療相關的嚴重不良事件[43]。在Ⅲ期臨床試驗(NCT02453282)中，1 118例患者依據PD-L1表達(≥25%和<25%)分組，并隨機接受Durvalumab(或Durvalumab+Tremelimumab)或化療治療，最終主要終點OS和PFS差異無統計學意義[44]。在Ⅰb期試驗(NCT02537418)中，又將D+T方案與化療聯用，24例晚期NSCLC患者中有17例得到緩解，ORR為52.9%。目前正在進行的Ⅱ期臨床試驗(NCT03057106)和Ⅲ期試驗(NCT02542293)將進一步探究D+T聯合鉑類化療的療效，試驗主要終點是OS，次要終點是PFS、ORR、生活質量及安全性，具體效果有待研究。

3.4 免疫檢查點抑制劑聯合吲哚胺2, 3-雙加氧酶(IDO-1)抑制劑 吲哚胺-2,3-二加氧酶1(Indolamine-2,3-dioxygenase 1,IDO-1),是一種可催化色氨酸代謝為犬尿氨酸的金屬蛋白酶，IDO-1將色氨酸氧化為N-甲酰基犬尿氨酸，然后將其轉化為分解代謝產物[45]。色氨酸被消耗后，T細胞活化激酶PKC-θ的活性下降，且色氨酸分解代謝產物通過與芳香烴受體結合促進CD4+T細胞分化成Treg細胞，同時限制其分化成Th17細胞，免疫系統受到抑制[46]。經多重定量免疫熒光測量552例Ⅰ～Ⅳ期肺癌患者中PD-L1、IDO-1、B7-H4和不同的腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)亞型的水平，PD-L1和IDO-1升高與明顯的B細胞和T細胞浸潤一致，兩者出現有限的共表達現象[47]。ECHO-202/KEYNOTE-037試驗中選用了IDO-1抑制劑Epacadostat聯合Pembrolizumab治療NSCLC患者，最終40例可評估療效的患者ORR為35%，DCR為60%，所有患者中，最常見的不良反應是疲勞(19%)、關節痛(9%)和AST升高(9%)，E + P方案一般耐受性良好，對晚期NSCLC治療有效[48]。

3.5 免疫檢查點抑制劑聯合放療 對于晚期NSCLC患者而言，放療的大量射線照射一方面可以破壞細胞內的DNA，有效減慢腫瘤轉移并緩解局部壓迫癥狀，另一方面通過放療殺死的腫瘤細胞會釋放出大量新的抗原激活機體的免疫反應，因此對于晚期NSCLC治療，免疫檢查點抑制劑聯合放療成為一種新的有效治療方式。76例復發轉移性非小細胞肺癌患者隨機接受Pembrolizumab(每3周200 mg / kg)治療(對照組)或先接受放療(8 Gy×3次)后再接受Pembrolizumab治療(試驗組)，12周時試驗組與對照組相比，ORR為36% vs.18%，PFS為6.6個月vs. 1.9個月，中位總體生存期為15.9個月vs. 7.6個月，亞組分析顯示，對于PD-L1陰性腫瘤患者，增大放療劑量療效更佳，結果顯示，在Pembrolizumab治療前一定程度的放療有助于改善治療效果[49]。NCT02316002試驗中晚期NSCLC患者接受局部消融治療后，靜脈注射Pembrolizumab治療，每21 d 200 mg，共8個周期，PFS中位數為19.1個月，12個月的總體平均生存率為90.9%,24個月時為77.5%，結果證實，晚期肺癌患者在局部消融治療后接受Pembrolizumab可改善PFS并且不影響生活質量[50]。但這種治療方式也存在許多問題需要解決，如ICI相關的最佳放療劑量和時間、PD-L1狀態的影響，如何在這些組合中添加免疫檢查點抑制劑等，有待進一步的試驗研究去探索出理想的治療組合方式。

3.6 免疫檢查點抑制劑聯合靶向治療 對于具有EGFR、BRAF、ALK或ROS1等驅動基因突變的敏感性NSCLC患者而言，一線首選酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors,TKI)靶向治療。由于靶向治療的耐藥性等問題，人們嘗試ICI聯合TKI的治療方法，盡管部分亞組顯示出積極信號但總體而言臨床療效不佳，不良反應顯著[51]。對于這類患者推薦在TKI治療無效或無法耐受TKI藥物反應時，再選用ICI治療。

4 ICI治療相關不良事件

ICI在臨床實踐中的應用也會出現一系列毒性反應，包括肺炎、肝炎、結腸炎和內分泌病變等，常發生在治療后2周～3個月，最常見的不良反應為嗜睡、皮疹、瘙癢、肝毒性、腹瀉、結腸炎和垂體炎[52]。免疫相關不良反應的主要治療手段包括降低劑量或停止使用藥物，以及考慮免疫抑制，對于嚴重的毒性反應，應永久終止免疫治療[53]。

綜上，非小細胞肺癌的免疫檢查點抑制劑治療已取得成果，但對于精準免疫治療來說仍任重道遠，ICI治療精準標志物的選擇、ICI藥物聯用的組合方式及藥物劑量等問題仍需要進一步的探索。