檢查點抑制劑相關免疫不良反應的生物標記物研究進展

馬素蓮，居瑞雪，戴曉莉, 田恩圣

（1. 臨朐縣人民醫院 檢驗科，山東 臨朐 262600；2. 濰坊人民醫院 檢驗科， 山東 濰坊 261000；3. 山東省藥學科學院，山東 濟南 250101；4. 山東省食品藥品審評認證中心，山東 濟南 250014）

以細胞毒性T淋巴細胞抗原4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）、程序性細胞死亡1（programmed cell death protein 1，PD-1）和程序性細胞死亡配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抗體為代表的免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）是過去10年癌癥治療中的重要進展。這類免疫療法能修復患者的抗腫瘤免疫力，有廣譜的適應癥，重塑和改善了許多標準治療方法，提高了晚期癌患者的響應率。然而，ICI相關免疫不良反應（immune-related adverse event，irAE）通常累及多個器官[1]，有較高的發生率，可導致嚴重或不可逆的不良反應[2-3]，甚至引起患者死亡[4]，值得高度關注。優化irAE的管理主要依賴于對irAE的早期識別和中斷治療，從而避免致命的后果。隨著有關irAE報道的增多，臨床醫生迫切需要能預測和診斷患者免疫不良反應的生物標記物，以確保患者的用藥安全。

1 外周血生物標記物

有研究表明全血細胞數量與irAE具有密切相關性。Die等[5]匯集了167例曾接受納武單抗（opdivonivolumab）或派姆單抗（pembrolizumab）的固體瘤患者，基于多變量分析發現基線淋巴細胞數>2000個/μl的患者在給藥后發生irAE的風險大于基線淋巴細胞偏少的患者。Fujisawa等[6]發現101例黑色素瘤患者在接受納武單抗治療期間，三/四級肺和胃腸irAE發生前都有白細胞總數增加和淋巴細胞減少的現象。Nakamura等[7]發現接受PD-1抗體治療后出現內分泌紊亂的患者往往基線中性粒細胞數>240個/μl且淋巴細胞相對數>3.2 %。接受CLTA-4治療的患者易患腸炎并發癥，與體內T細胞上高水平的CD4和調節性T細胞數量減少相關。調節性T細胞數量持續減少，導致T細胞數增加，γ-干擾素和腫瘤壞死因子水平升高，從而引發irAE[8]。另據臨床研究發現，接受伊匹單抗（ipilimumab）的轉移性前列腺癌患者發生二級或三級irAE之前外周血中的CD8 T細胞的增殖克隆數超過55個，提示CD8 T細胞的增殖克隆數有可能成為irAE的生物標記物[9]。

外周血中的細胞因子是衡量機體免疫功能的一個重要指標，測定患者的細胞因子水平有助于醫生管理和干預irAE。Oyanagi等[10]發現，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者接受納武單抗后，第4周有irAE患者比無irAE患者有更高的粒細胞集落刺激因子和調節正常T細胞表達和分泌的細胞因子（regulated upon activation,normal T cell expressed and secreted，RANTES）水平，而瘦素的水平卻偏低。多變量分析表明，只有RANTES跟irAE的發生相關（P<0.05）。前瞻性臨床試驗證實，納武單抗導致的irAE主要與白介素6（interleukin-6，IL-6）和性別有關，較低基線水平的IL-6（P=0.007）和女性（P=0.02）都是獨立的irAE發生的高風險因子[11]。在另一項臨床試驗中，NSCLC患者在接受阿特朱單抗（atezolizumab）治療后出現了肺炎不良反應，他們的IL-6和C-反應蛋白的水平較基線有明顯提高（P<0.001）[12]，這進一步提示IL-6有可能成為ICI治療預后的生物標記。雖然納武單抗相關的心肌炎罕見，但極具危害性。肌鈣蛋白對急性心肌炎的診斷和危險分層有重要的臨床意義。患者一旦啟用納武單抗，肌鈣蛋白在機體內水平就發生變化，跟蹤監測有助于發現亞臨床型心肌炎，便于及早治療[13]。Yoshida等[14]認為IL-2受體是納武單抗引發肺炎的標記物，但此結論僅依據單一的病例，還需進一步臨床觀察。Lim等[15]提出了細胞因子毒性分數，來預示黑色素腫瘤患者中出現的ICI相關irAE的病例，發現 IL-1a、IL-2 和干擾素α2等11個細胞因子表達上調，跟基線狀態有顯著性差異（P=0.017）。

近期研究發現，irAE與某些基因表達特征相關。例如，1 %接受ICI治療的患者會出現胰島素依賴型糖尿病，其中76 %的患者白細胞抗原DR4呈陽性，有良好的特異性和靈敏性，因此白細胞抗原DR4可能對預測并發性糖尿病有益[16]。Gowen等[17]提出了一個支持向量機分類模型來分析黑色素瘤患者在基線狀態的抗體特征，識別接受ICI后出現irAE的患者，在小樣本臨床試驗中顯示了良好的特異性、靈敏性和精確性，有必要在更大規模的臨床試驗中接受檢驗。外周血RNA轉錄的基因特征也能預示接受曲美母單抗（tremelimumab）治療后出現irAE的患者，其中16個基因的特征能幫助識別發生2～4級和0～1級腹瀉和腸炎的不良反應事件的患者（P<0.0001）[18]。此外，外周血中microRNA 146能調節ICI相關的irAE，其表達下調能增加irAE發生的風險[19]。

2 腫瘤組織生物標記物

雖然腫瘤組織中PD-L1的表達量、突變負荷和微衛星DNA序列與ICI有效性相關，但與irAE的相關性并不明顯[20]。聯用伊匹單抗和納武單抗的患者比單用納武單抗的患者發生心肌炎的概率更高，甚至有可能發生更為嚴重的心肌炎，臨床醫生應警惕免疫相關心肌炎，在啟動ICI聯用后的1～3周內應特別關注患者心電圖中PR間期變化，并采用免疫組化法測定肌鈣蛋白水平[21]，以衡量心肌損傷和壞死的程度。Mahmood等[22]觀察到當心肌組織中肌鈣蛋白T1含量>1.5 ng/ml時，則ICI相關心肌炎的發生風險提高了4倍（P=0.003）。Moda等[23]回顧了181例接受抗PD-1治療的NSCLC患者，發現79例有中央氣道腫瘤浸潤（tumor invasion in the central airway，TICA）患者中有13例出現了免疫相關肺炎，其他沒有TICA的102例患者中僅有2例出現了該不良反應，統計分析表明TICA是患者發生免疫相關肺炎的風險標記物（P=0.0037）。

影像組學是新興的個體化精準醫療技術，采用非侵入式的影像分析方法來獲取腫瘤組織的綜合特征信息，可持續監測疾病進展、治療效果及不良反應，并進一步指導用藥，實現對腫瘤組織的在體檢測，比離體標本的活檢更有優越性。如運用18F-脫氧葡萄糖正電子發射斷層攝影術可成功地及早發現患者甲狀腺炎，比活檢法檢查效率更高（P=0.04）[24]。80 %以上出現irAE的患者基線和給藥后影像組學特征差異有統計學意義，他們有相對更高的18F-脫氧葡萄糖攝取量（P<0.05）[25]。臨床實踐中發現部分NSCLC患者不但沒有從PD-1/PD-L1抑制劑治療中獲益，反而出現了“超進展”現象，表現為病情惡化、不良反應嚴重及通過計算機斷層（computed tomography，CT）攝影術測量的腫瘤組織迅速增大，Kaplan-Meier法生存分析表明影像組學提供的CT圖像能有效識別有超進展發生高風險的患者（P=0.009）[26]。

3 腫瘤微環境生物標記物

已有證據表明，寄居在人腸道微環境的菌群與宿主的免疫應答密切相關，也能夠誘導ICI相關的irAE[27]。通過微生物16S測序，發現結腸炎患者與非結腸炎患者的微生物組成明顯不同。結腸炎患者中擬桿菌門豐度偏高，而非結腸炎患者中亞精胺/腐胺多胺轉運系統及參與維生素B生物合成的功能更強。Bubin課題組據此建立了微生物模型來預測患者出現結腸炎的風險，展示了良好的特異性和靈敏性，表明擬桿菌門細菌的增加和 缺乏參與多胺轉運和維生素 B 合成的遺傳途徑都能增加患結腸炎的風險（P<0.05）[28]。Chaput等[29]另對22例經伊匹單抗治療的黑色素瘤患者進行前瞻性研究，發現高峰度的腸道厚壁菌群跟結腸炎的發生有相關性（P=0.051）。其他微生物相關的生物標記包括蛋白質、酶和次級代謝產物，及微生物與人體免疫、內分泌和神經系統的相互作用[30]。

4 結語

生物標記物是診斷和預測irAE的新生事物，有良好的應用前景。通過不斷篩選、調查免疫治療相關的生物標記物，降低免疫相關良反應的發生率是完全有可能實現的。雖然已經有一些標志物被報道，但它們的特異性、靈敏性和重復性還沒有滿足臨床需求。irAE的發生機制還需進一步探索，這將為發現可表征irAE的生物標記物提供線索；臨床數據能進一步驗證標記物的可靠性；先進的檢測技術平臺和規范的樣品采集和處理程序也是確保生物標記物有效性的必要條件。