以PD-1和PD-L1為靶點的腫瘤免疫治療研究進展

楊占菊，黃長江，王名雪

煙臺邁百瑞國際生物醫藥有限公司，山東 煙臺264006

目前，腫瘤的發病率呈持續增長趨勢，現已成為嚴峻的社會負擔[1]。隨著對腫瘤治療的不斷摸索，人們越來越意識到腫瘤免疫治療的有效性，目前其已成為腫瘤治療研究的熱點，在實體瘤和血液腫瘤的治療中都顯示出了極其突出的效果，特別是程序性死亡受體1（programmed cell death1，PDCD1，也稱 PD-1）/程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）免疫檢查點抑制劑的應用取得了喜人的成績[2]。PD-1也稱CD279，是由288個氨基酸組成的一個55 kD的I型跨膜糖蛋白，屬于B7-CD28受體家族成員[3-4]。PD-1由胞外結構域、跨膜結構域和胞質結構域組成。胞質結構域具有兩種酪氨酸，一種存在于免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）中，另一種存在于免疫受體酪氨酸開關基序（immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM）中，在PD-1發揮作用的過程中有重要地位。作為一種重要的免疫檢查點，PD-1是一種抑制T細胞炎癥活動的細胞表面受體，常在患者的T細胞中表達。PD-1有兩種配體：PD-L1和PD-L2，在抗原呈遞細胞及腫瘤細胞表面表達。正常情況下，T細胞激活時誘導PD-1表達，與配體PD-L1或PD-L2結合后，主要通過磷酸化Src同源-2區域包含酪氨酸蛋白磷酸酶（Src homologous 2 domain region-containing protein tyrosine phosphatases，SHP2）抑制 T細胞的活化，調節T細胞和抗原呈遞細胞或效應細胞的接觸，促進免疫抑制細胞——調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）的增殖，從而抑制機體的免疫效應。腫瘤細胞通過上調PD-L1，形成PD-1/PD-L1通路，從而抑制抗腫瘤免疫反應。因此，以PD-1/PD-L1為靶點的腫瘤免疫治療是通過抑制PD-1/PD-L1通路恢復機體免疫功能，從而產生抗腫瘤作用[5]。本文針對以PD-1和PD-L1為靶點的腫瘤免疫治療研究進展進行綜述。

1 小分子抑制劑

對于以PD-1和PD-L1為靶點的免疫治療，小分子抑制劑有其自身的優點：缺乏免疫原性，有很高的口服生物利用度等。PD-1是表達于抗原刺激T細胞的表面共抑制受體之一，小分子抑制劑破壞PD-1/PD-L1相互作用是增強抗腫瘤免疫反應的重要途徑[6-8]。非抗體小分子PD-1/PD-L1抑制劑主要包括非肽類和肽類，肽類又包括模擬肽、大環肽及環寡肽等[9]。尋找小分子免疫檢查點抑制劑一直是人們關注的熱點。

1.1 非肽類小分子抑制劑

非肽類小分子抑制劑容易被吸收，有很高的生物利用度，可以在腫瘤微環境中積累很高的濃度，因此也更容易控制病情。聯芳基衍生物PD-1/PD-L1相互作用小分子抑制劑BMS-1001和BMS-1166能夠與人PD-L1結合并阻斷其與PD-1的相互作用，具有很好的有效性和高效性[10]。最新研究還報道了兩類聯苯結構的PD-1/PD-L1非肽類小分子抑制劑，一類含有2-甲基3-聯苯基甲醇結構，例如BMS-202[11]；另一類含3-2-甲苯基甲醇結構，例如BMS-200，這些小分子的半抑制濃度為（9.2×10-4）～14.25 μmol/L[12]。

CA-170是一種可抑制PD-L1/PD-L2活性的小分子抑制劑[13]，是第一個I期臨床試驗治療晚期實體瘤和淋巴瘤的小分子抑制劑[14-15]。日服1次CA-170可顯著減少B16/F10黑色素瘤和肺轉移瘤的數量，與環磷酰胺聯用可明顯抑制CT26結腸腫瘤的生長。此外，小分子抑制劑CA-327也能夠干擾PD-1/PD-L1相互作用，干擾形成PD-1/PD-L1復合物，現已進入新藥研究申請（investigational new drug，IND）階段。

1.2 肽類小分子抑制劑

2015年Chang等[16]報道了針對PD-1/PD-L1靶點的D-肽拮抗劑（DPPA-1），這種肽基抑制劑能夠在腫瘤細胞中積累并抑制腫瘤生長，延長動物壽命。2016年最先進的肽基化合物BMS-986189已進入I期臨床試驗。此外，有研究報道Ar5Y-4多肽抑制劑靶向于PD-1和PD-L1的結合親和力大約為1.38mmol/L[17]。AUNP-12多肽抑制劑結合PD-L1/L2，抑制原發腫瘤的生長和轉移，并維持至少24 h的抗腫瘤免疫活性。另一種靶向PD-L1的多肽抑制劑TPP-1，能夠干擾PD-1/PD-L1的相互作用，抑制腫瘤的生長，可以作為腫瘤免疫治療抗體的替代品[18]。

2 單抗

目前，已有9種基于抗體的PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑獲批上市用于腫瘤的治療。第一類為靶向PD-1的單抗：納武利尤單抗（Nivolumab）、帕博利珠單抗（Pembrolizumab）、塞普利單抗（Cemiplimab）、特瑞普利單抗（Toripalimab）、信迪利單抗（Sintilimab）和卡瑞利珠單抗（Camrelizumab）；第二類為靶向PD-L1的單抗：阿特朱單抗（Atezolizumab）、德魯單抗（Durvalumab）和阿維單抗（Avelumab）。

2.1 納武利尤單抗

納武利尤單抗于2014年12月獲美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，FDA）批準用于晚期黑色素瘤的治療，同時也是中國首個獲批上市的腫瘤免疫治療藥物。納武利尤單抗是一種靶向PD-1的全人源免疫球蛋白G4（immunoglobulin G4，IgG4）kappa單克隆抗體，能夠阻斷PD-1與其配體PD-L1和PD-L2的相互作用。針對晚期實體瘤，包括黑色素瘤的臨床研究顯示，納武利尤單抗具有良好的安全性以及持久的腫瘤緩解效果。2015年納武利尤單抗相繼被美國FDA批準用于難治或復發的晚期鱗狀和非鱗狀非小細胞肺癌的二線治療[19-20]。目前，納武利尤單抗已經被批準用于多種腫瘤治療，如腎細胞癌[21]、轉移性頭頸部鱗狀細胞癌[22]、經典霍奇金淋巴瘤[23]、結直腸癌[24]和移行細胞癌[25]。

2.2 帕博利珠單抗

帕博利珠單抗于2014年9月獲FDA批準用于治療對其他藥物無反應的晚期或不能進行手術切除的黑色素瘤（Ⅳ期黑色素瘤），2018年7月在中國獲批上市，成為繼納武利尤單抗之后第2個在中國獲批上市的PD-1/PD-L1單克隆抗體類藥物。帕博利珠單抗是一種靶向PD-1的人源化IgG4 kappa單克隆抗體，是FDA批準的首個PD-1阻斷劑，并授予其突破性療法認證和罕用藥資格。帕博利珠單抗能激活腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）[26]，通過與TIL表面的PD-1結合抑制其與PD-L1/L2的相互作用，以達到激活TIL解除經PD-1通路介導的免疫反應（包括抗腫瘤免疫反應）抑制的效果[26]。此外，帕博利珠單抗的研究還涉及非小細胞肺癌、血液腫瘤、肺癌、乳腺癌、膀胱癌和頭頸癌[26-27]等30多種腫瘤類型且初步臨床研究均獲得良好療效。

KEYNOTE-010的研究首次前瞻性證實了帕博利珠單抗在二線治療中的有效性，在PD-L1高表達患者中有效率高[28]。2018年10月31日，美國FDA批準帕博利珠單抗聯合紫杉醇+卡鉑一線治療晚期肺鱗狀細胞癌，不需要考慮腫瘤的PD-L1表達水平。2019年4月11日，其被FDA批準用于腫瘤無表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）或間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）基因突變且表達PD-L1，不能手術切除或不能放化療的Ⅲ期非小細胞肺癌或轉移性非小細胞肺癌患者的一線治療。

2.3 塞普利單抗

塞普利單抗于2018年9月28日獲FDA批準上市，后于2019年6月28日獲歐洲藥物管理局（European Medicines Agency，EMA）批準上市，用于治療轉移性皮膚鱗狀細胞癌（cutaneous squamous cell carcinoma，CSCC）或不能接受治愈性手術或放療的局部晚期CSCC患者。塞普利單抗是一種靶向PD-1的全人源單克隆抗體，通過阻斷PD-1與PD-L1的結合阻斷T細胞失活[29]，增強免疫系統的抗腫瘤反應，是FDA批準的第一個針對晚期CSCC的藥物，同時也是第三個獲得FDA批準的抗PD-1抗體。

2.4 特瑞普利單抗

特瑞普利單抗于2018年12月17日獲得國家藥品監督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）批準上市，用于治療既往接受全身系統治療失敗后的不可切除或轉移性黑色素瘤患者。特瑞普利單抗是一種靶向PD-1的人源化IgG4 kappa單克隆抗體，是首個在中國上市的中國自主研發的PD-1單抗[30]。

2.5 信迪利單抗

信迪利單抗于2018年12月24日獲NMPA批準上市，用于至少經過二線系統化療的復發或難治性經典型霍奇金淋巴瘤的治療。信迪利單抗是一種靶向PD-1的全人源單克隆抗體，通過阻斷體內PD-1與配體PD-L1的結合，使T細胞發揮正常作用，進而利用自身免疫清除腫瘤細胞[31]。信迪利單抗比納武利尤單抗和帕博利珠單抗對PD-1具有更大的結合親和力[32]，此外，治療晚期或轉移性鱗狀非小細胞肺癌、胃及胃食管交界處腺癌的研究，現處于臨床Ⅲ期試驗階段。

2.6 卡瑞利珠單抗

卡瑞利珠單抗于2019年5月獲NMPA批準上市，用于治療既往接受過至少二線系統性治療的復發/難治性經典型霍奇金淋巴瘤患者。卡瑞利珠單抗是一種靶向PD-1的人源化IgG4 kappa單克隆抗體[33]。此外用于復發或轉移性鼻咽癌、晚期食管癌、晚期肝癌、復發或難治性結外自然殺傷（nature killer，NK）細胞/T細胞淋巴瘤（鼻型）、非小細胞肺癌、晚期泌尿系統腫瘤、婦科腫瘤、軟組織肉瘤、胃食管交界癌、轉移性結直腸癌、小細胞肺癌等實體瘤的研究也在進行中。

2.7 阿特朱單抗

阿特朱單抗于2016年5月獲FDA批準上市，用于局部晚期或轉移性尿路上皮癌的治療。阿特朱單抗是首個靶向PD-L1的人源化IgG1單克隆抗體，阻斷PD-L1與PD-1和B7-1受體的相互作用，解除PD-L1/PD-1介導的免疫反應抑制。目前，FDA相繼批準阿特朱單抗用于治療鉑類化療后疾病進展的轉移性非小細胞肺癌和無法化療的局部晚期或轉移性尿路上皮癌，與貝伐珠單抗、卡鉑和紫杉醇聯合使用，作為轉移性非鱗狀非小細胞肺癌患者的一線治療藥物。2019年3月8日FDA加速批準阿特朱單抗聯合白蛋白-紫杉醇用于PD-L1陽性、轉移性三陰性乳腺癌的一線治療[34]。2019年3月18日，FDA批準阿特朱單抗聯合卡鉑和依托泊苷用于成人廣泛期小細胞肺癌的一線治療。

2.8 阿維單抗

阿維單抗于2017年3月23日獲得美國FDA批準上市，用于治療轉移性Merkel細胞癌[35]。阿維單抗是以PD-L1為靶點的人源化IgG1單克隆抗體，通過阻斷PD-1和PD-L1的相互作用，避免腫瘤細胞逃脫免疫系統的攻擊。2017年5月，FDA批準阿維單抗用于治療局部晚期或轉移性尿路上皮癌[36]。目前針對阿維單抗有9個Ⅲ期臨床研究，涵蓋超過15種腫瘤類型，包括乳腺癌、胃癌/胃食管交界腺癌、頭頸部癌、Merkel細胞癌、間皮瘤、黑色素瘤、非小細胞肺癌、卵巢癌、腎癌及膀胱癌等。

2.9 德魯單抗

德魯單抗于2017年5月1日成為FDA批準的第3個PD-L1抑制劑，用于局部晚期或轉移性尿路上皮癌的治療[37]。德魯單抗是一種靶向PD-L1的IgG1 kappa單克隆抗體，阻斷PD-L1/PD-1和PD-L1/CD80相互作用，解除免疫應答的抑制，而不誘導抗體依賴性細胞介導的細胞毒性（antibody-dependent cell mediated cytotoxic action，ADCC）[36]。2018年2月16日德魯單抗獲FDA批準用于患有不可切除的Ⅲ期非小細胞肺癌患者。2018年12月26日，德魯單抗成為首個在中國申請上市的PD-L1單克隆抗體藥物。

以PD-1/PD-L1為靶點的單抗藥物是目前的研究熱點，隨著國內新藥研發環境的不斷改善，國內多家公司PD-1單抗藥物的上市審批競爭也非常激烈。一種靶向于PD-1的人源化IgG4單克隆抗體替雷利珠單抗（Tislelizumab）正處于生物制品許可申請（biologic license application，BLA）階段。

3 雙特異性抗體（bispecificantibody，BsAb）

BsAb是同時特異性結合兩個不同抗原的人工抗體，由于其特異性和雙功能性，現已成為抗體工程領域的研究熱點。目前處于臨床研究階段的靶向PD-1/PD-L1的BsAb有如下幾類。

3.1 靶向PD-L 1和轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的BsAb

M7824能夠同時結合PD-L1和TGF-β兩個靶點，這是第一個進入臨床研究的靶向PD-L1和TGF-β的BsAb[38]。TGF-β是屬于調節細胞生長和分化的TGF超家族成員，通常存在于人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）相關腫瘤的腫瘤微環境中，可能在腫瘤生長、進展和轉移中發揮作用，還可能阻礙免疫細胞浸潤腫瘤。在HPV相關腫瘤中，PD-L1水平有所提高，靶向兩者都有助于促進免疫系統攻擊腫瘤細胞[39]。目前，M7824處于更大規模的Ⅱ期臨床試驗中，納入了未接受檢查點抑制劑治療或在檢查點抑制劑治療期間出現進展的HPV相關腫瘤患者。此外，研究人員還在非HPV相關腫瘤中開展研究，包括肺癌、結直腸癌和三陰性乳腺癌。

中國在研的BsAb SHR-1701能夠同時靶向PD-L1和TGF-β兩個靶點，目前處于I期臨床試驗，擬用于晚期惡性實體瘤或前列腺癌患者的治療，這是首個進入臨床階段的國產PD-L1/TGF-β BsAb。

3.2 靶向PD 1和細胞毒T淋巴細胞相關抗原 4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA 4）的BsAb

AK104能夠同時結合PD-1和CTLA-4兩個靶點，是全球首個進入臨床試驗階段的靶向PD-1和CTLA-4的BsAb。CTLA-4又名CD152，能夠與配體B7分子結合，誘導T細胞無效應性，從而參與免疫反應的負調節，CTLA-4抗體能夠阻斷其與配體的結合[40]。相較于PD-1抗體和CTLA-4抗體聯合用藥，AK104單藥可同時阻斷在腫瘤浸潤淋巴T細胞上共表達的CTLA-4和PD-1免疫檢查點蛋白，在保證藥效的同時，能夠大幅度降低患者的用藥成本。2019年3月，AK104在中國啟動Ib/Ⅱ期臨床試驗，這項試驗主要評估AK104聯合標準化療一線治療不可手術切除的晚期或轉移性胃腺癌或胃食管結合部腺癌患者的有效性和安全性。

此外，靶向PD-L1和CTLA-4的BsAb KN046在澳大利亞和中國均已經進入Ia/Ib期臨床試驗階段，適應證為晚期實體瘤和淋巴瘤。

3.3 靶向PD-1和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor ，VEGF）的BsAb

AK112能夠同時結合PD-1和VEGF兩個靶點。2019年7月1日，AK112獲得美國FDAIND批準。VEGF除腫瘤血管生成作用之外，直接參與腫瘤的免疫逃逸機制，抑制免疫細胞通過外滲進入腫瘤組織，以及通過抑制NK細胞成熟降低腫瘤抗原的呈現。AK112能夠同時阻斷PD-1和VEGF通路，通過改變腫瘤微環境以遏制腫瘤免疫逃逸、釋放免疫檢查點的免疫抑制以壓制腫瘤血管生成達到抗腫瘤的協同效應。AK112用于治療肝癌、胃癌和結直腸癌等惡性腫瘤。

3.4 靶向PD-L 1和 4-1BB的BsAb

ES101又名INBRX-105，是同時結合PD-L1和4-1BB（CD137）兩個靶點的BsAb，它包含4個結合域，其中兩個靶向PD-L1，另外兩個靶向4-1BB。4-1BB屬于腫瘤壞死因子（tumornecrosis factor，TNF）受體，可被淋巴細胞活化誘導，是一種免疫位點協同刺激因子[41]，在免疫系統中能起到類似“油門”的作用，添加4-1BB激動劑，能夠加強免疫系統對腫瘤細胞的攻擊[42]。2019年2月，ES101獲得藥品審評中心（center for drug evaluation，CDE）臨床試驗許可，即將在中國開展臨床試驗。

此外，靶向 PD-1/CD47（HX009）的BsAb目前已完成中試，正在猴子體內進行長毒試驗，預計2020年中旬獲得臨床批件。靶向PD-1/LAG3、PD-L1/CSPG4[43]、TIM3/PD-1[44]等 BsAb也處于不同的研發階段。

4 抗體-藥物偶聯物

抗體-藥物偶聯物（antibody-drug conjugate，ADC）是一種有效的靶向治療腫瘤的藥物。它們通常由單克隆抗體、細胞毒性藥物和使兩者共軛的連接子組成[45]。在腫瘤治療中，這種組合尤其有效，因為抗體是腫瘤細胞表面過表達蛋白的特異性靶向配體，以便有效地傳遞細胞毒性藥物[46]。

阿特珠單抗已被FDA批準用于轉移性尿路上皮癌、非小細胞肺癌和三陰性乳腺癌。但是包括阿特珠單抗在內的幾種PD-L1免疫檢查點抗體只能適用于少數幾種腫瘤的治療，因此，將細胞毒性藥物與抗PD-L1抗體結合將是一個重要的腫瘤治療方向，特別是對實體腫瘤組成的致密腫瘤基質。

多柔比星（Dox）等化療藥物作為有效的抗癌藥物已被應用很長一段時間，2019年，Sau等[45]首次報告了Dox結合PD-L1抗體（PD-L1-Dox）用于化學引導免疫治療的廣泛應用。Dox的使用目的是破壞腫瘤細胞外環境，使PD-L1抗體可以穿透腫瘤核心，表現出明顯的細胞殺傷作用。在乳腺癌細胞系中PD-L1-Dox能夠破壞腫瘤球體，誘導細胞凋亡。報告顯示PD-L1-Dox ADC藥物有很好的腫瘤靶向能力和核心穿透能力。

5 嵌合抗原受體-T細胞（chimeric antigen receptor-T，CAR-T）

CAR-T療法是從患者自身收集T細胞，通過基因工程技術在其表面表達能夠識別特異性腫瘤抗原的特殊受體，即嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR），同時在受體的胞內段加上引起T細胞活化的信號傳遞區域，CAR-T經擴增后被注入到患者體內，識別并結合具有相應特異性抗原的腫瘤細胞，進而攻擊腫瘤細胞[47]。針對PD-1/PD-L1的CAR-T治療也處在臨床及研發的不同階段。

由天津醫科大學研發的PD-1單抗活化T細胞制劑，是靶向PD-1的CAR-T，利用PD-1單抗活化患者外周血T細胞。該細胞制劑處于臨床Ⅲ期試驗階段，用于治療結直腸癌和Ⅲb/Ⅲc/Ⅳ期肺癌。

由日本山口大學醫學院研發的CAR-T細胞產生PD-1蛋白單鏈可變片段（single chain variable fragment，scFv）技術旨在在血液惡性腫瘤治療中應用。CAR-T細胞治療在血液病惡性腫瘤，特別是B細胞白血病和淋巴瘤的治療中具有重要的前景，但由于實體腫瘤微環境的生物學特性，對非血液病惡性腫瘤的治療效果受到限制。CAR-T細胞產生PD-1 scFv，衰減CAR-T細胞和鄰近腫瘤特異性非CAR-T細胞中PD-1依賴的抑制信號[48]。此外，抗PD-1 scFv產生CAR-T細胞的治療導致腫瘤組織中PD-1 scFv濃度升高，但在血清中沒有升高，這表明全身免疫相關不良事件不嚴重。

6 小結與展望

雖然以PD1/PD-L1為靶點的藥物已經初有成效，但是仍存在很多問題尚待解決。抗體雖然有很好的靶向性但單獨用藥療效一般，需與其他治療方式聯合使用效果佳；傳統的小分子藥物與抗體藥物相比，雖然有研發成本低、制劑多樣、較好的腫瘤微環境滲透作用等優勢，但是存在很大程度上的耐藥性，需要研發新一代的制劑解決耐藥性；ADC藥物既有抗體的靶向性又具有小分子的毒性，與單純直接使用抗體+化療藥物的聯用治療方法相比，可以顯著延長腫瘤患者生存期，但是藥物荷載量的一致性及臨床安全性亟待解決，這需要更加完善的抗體偶聯技術的出現；CAR-T細胞免疫療法雖然在腫瘤治療方面有不錯的安全性和有效性，但也存在T細胞衰竭的現象，需要聯合治療和新的藥物遞送系統提高T細胞的存活率。同時隨著科學技術的進步和發展，腫瘤免疫治療逐漸規范化，以PD-1和PD-L1為靶點的免疫治療機制逐漸清晰，相信這些難題和技術瓶頸會不斷被解決和攻破，為惡性腫瘤患者帶來福音。

目前市場上雖然有很多腫瘤免疫治療新靶點的出現，但以PD-1和PD-L1為靶點的腫瘤免疫治療仍是目前熱門靶點之一，在學術、產業和投資界都受到了極大的關注。多家制藥公司研發的PD-1和PD-L1制劑已經開始進入臨床，在治療包括肺癌、黑色素瘤、腸癌等領域都得到廣泛應用。其中，一些中國自主原創的本土PD-1/PD-L1藥物已經在中國獲批，估計會對世界其他國家也產生影響，非常值得期待。