抗PD-1及PD-L1在非小细胞肺癌治疗中的进展

马宝镇 高全立

(郑州大学附属肿瘤医院 河南省肿瘤医院，郑州450008)

抗PD-1及PD-L1在非小细胞肺癌治疗中的进展

马宝镇 高全立

(郑州大学附属肿瘤医院 河南省肿瘤医院，郑州450008)

肺癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，在我国，无论是肺癌发病率还是死亡率都高居榜首[1]。其中非小细胞肺癌(Nonsmall cell lung cancer,NSCLC)占原发性肺癌的80%～85%，约75%的患者发现时已处于中晚期，平均生存期12.9个月，3年、5年生存率较低，分别为19%及11%[2]。这些中晚期患者大多已经丧失手术时机，虽然含铂双药联合化疗仍是晚期NSCLC患者的标准治疗，但研究显示化疗药物对患者生存期的改善并不尽如人意，分子靶向治疗因其靶点单一，基因突变多变，易发生耐药等使其发展陷入瓶颈。目前免疫治疗已被广泛运用在抗肿瘤治疗领域中，是继手术、化疗、靶向治疗后又一种具有潜力的全身治疗方式。随着人们对肿瘤免疫逃逸机制的深入了解，通过阻断PD-1/PD-L1通路，重新激活机体免疫系统对肿瘤的杀伤成为了一种新的肿瘤治疗策略。目前已被美国食品及药品管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准应用于NSCLC一线治疗的有PD-1抑制剂Keytruda(pembroli-zumab)，二线治疗的有PD-1抑制剂Opdivo(nivol-umab)和PD-L1 抑制剂 Tecentriq(Atezolizumab)。本文将抗PD-1及PD-L1在NSCLC治疗中的进展作一综述。

1 PD-1、PD-L1的结构

程序性死亡受体-1(PD-1/CD279) 属于CD28家族成员，是一种单体糖蛋白[3]，由288个氨基酸残基构成，分子量约为50～55 kD，因其与细胞凋亡有关被命名为程序性死亡受体1。PD-1分为胞外区、跨膜区和胞质区三个部分。胞外区含有一个IgV样结构域，有4个重要的N连接糖基化位点，该结构与其配体结合而诱导负性免疫应答；胞质区含有2个酪氨酸残基，靠近N端的1个位于免疫受体酪氨酸抑制基序(Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)中，靠近C端的1个位于免疫受体酪氨酸转化基序 (Immunoreceptor tyrosine-based switch motif，ITSM)中。其中，ITSM的激活与效应性T细胞免疫应答活性关系密切。PD-1表达于CD4-和CD8-的胸腺细胞、在外周激活的CD4+和CD8+细胞、B细胞、单核细胞、自然杀伤T细胞和一些树突状细胞[4]。

PD-L1(B7-H1,CD274)是PD-1最主要的配体[5]，属于B7家族的跨膜分子，它由290个氨基酸亚基组成的跨膜蛋白，包含胞外段的两个免疫球蛋白恒定区IgC和IgV样结构域，1个跨膜疏水区和1个由30个氨基酸组成的胞内区。PD-L1主要表达于成熟的CD4+、CD8+T细胞、B细胞、树突状细胞等造血细胞，肿瘤相关巨噬细胞、肿瘤浸润性树突状细胞、肿瘤浸润性淋巴细胞等，还高表达于多种肿瘤细胞表面，如黑色素瘤、肺癌、肾透明细胞癌、卵巢癌、尿路上皮癌等。一些临床研究也表明，肿瘤细胞PD-L1的高表达与肿瘤大小、淋巴结受累、分级以及肿瘤患者较差的预后、肿瘤的复发相关[5]。

2 PD-1/PD-L1通路与作用

在正常情况下，PD-1与其配体结合后，PD-1胞质区ITSM结构域中的酪氨酸发生磷酸化。在B细胞中，磷酸化的ITSM会募集SHP-2磷酸酶(Src homology 2-containing tyrosine phosphatase，SHP-2)，抑制B细胞活化信号通路中关键信号分子的磷酸化；在T细胞中，磷酸化的ITSM不仅可以募集SHP-2，还可以募集SHP-1。募集这些磷酸酶一方面可阻断磷脂酰肌醇3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)及其下游蛋白激酶B(PKB或Akt)的激活，抑制糖代谢和细胞因子(IL-2)的产生及分泌；另一方面还可抑制ξ链连接蛋白(ZAP-70)与CD3的信号连接，阻断T细胞活化信号通路[6]。从而抑制T、B细胞的增殖，IL-2和IFN-γ等细胞因子的产生以及免疫球蛋白(Ig)的分泌。进而达到抑制自身免疫应答，防止自身免疫性疾病的发生[7]。但是，许多肿瘤细胞系及肿瘤细胞高表达PD-L1分子[8]，其与淋巴细胞表面的PD-1分子结合后，恰恰通过该机制削弱了机体的抗肿瘤免疫应答[9]，而促进肿瘤发生免疫逃逸。许多研究证明，应用单克隆抗体阻断PD-1或者PD-L1，能够增加肿瘤部位的T细胞和γ干扰素数量[10]，并且减少髓系来源的抑制细胞(MDSC)的百分比[11]，恢复和提高T细胞的免疫杀伤功能，从而抑制肿瘤的增长。

3 抗PD-1/PD-L1治疗NSCLC的进展

3.1Keytruda(pembrolizumab) Keytruda是一种抑制PD-1的人源化IgG-4单克隆抗体[12]，能够特异地抑制PD-L1/PD-L2与PD-1的结合，恢复T细胞的功能。2016年10月24日FDA批准Keytruda用于一线治疗PD-L1高表达(>50%)的转移性非小细胞肺癌患者。Keytruda的获批是基于“KEYNOTE-024研究[13]”的优秀临床试验数据。在这项3期随机对照临床试验中，研究人员检验了Keytruda作为单一疗法对NSCLC初治患者的疗效，此研究共纳入305例PD-L1高表达的患者，1∶1随机分配到Keytruda组及化疗组，研究的主要终点为：无进展生存(PFS)，次要终点为总生存(OS)、客观缓解率(ORR)及安全性。试验结果显示：与标准的含铂化疗相比，使用Keytruda的患者其PFS延长了4.3个月(10.3个月vs 6个月危害比(HR),0.50[95%CI,0.37,0.68];P<0.001)，总体生存率 (HR,0.60[95%CI,0.41,0.89];P=0.005) 也得到了显著的改善，分别抵达了主要与次要临床终点。并且Keytruda单药总体有效率达到45%(45% vs 28%，P=0.001 1)；副作用更低，3/4/5级不良反应发生率26.6%(化疗为53.3%)。

3.2Opdivo(nivolumab) Opdivo是一种完全人源化的IgG4单克隆抗体[12]。在Ⅲ期临床试验CheckMate017报道鳞状非小细胞肺癌使用Opdivo可以显著延长OS[14]。该研究将272例鳞状非小细胞肺癌患者随机分为两组，分别接受Opdivo和多西他赛治疗，两组的中位生存期、中位PFS和1年总生存率分别为9.2 vs 6.2个月、3.5 vs 2.8个月、42% vs 24%。类似地，在Ⅲ期临床试验CheckMate057中[15]，582例接受铂类化疗失败的非鳞状非小细胞肺癌患者分为两组，分别接受Opdivo和多西他赛治疗，两组的中位生存期、1年总生存率分别为12.2 vs 9.4个月、50.5% vs 39.0%。基于其显著的临床疗效，美国FDA于2015年批准了Opdivo用于二线治疗晚期NSCLC患者。

3.3Tecentriq(Atezolizumab) Tecentriq是PD-L1的另一种人源化单克隆抗体，以肿瘤细胞上的PD-L1蛋白为靶标，使T细胞恢复对肿瘤细胞的识别，并更有效地攻击癌细胞。在一项Ⅱ期临床试验(POPLAR研究[16])中，287名局部晚期或转移性NSCLC患者按照1∶1的比例随机接受Tecentriq或多西他赛治疗，与多西他赛化疗组相比，Tecentriq治疗组总生存期显著延长了2.9个月(中位OS:12.6个月 vs 9.7个月)、中位缓解持续时间显著延长(中位DOR：18.6个月 vs 7.2个月)。另一项Ⅲ期临床试验(OAK研究)中的数据更为突出，与多西他赛化疗相比，Tecentriq使总生存期显著延长达4.2个月(中位OS：13.8个月 vs 9.6个月，HR=0.74，95%CI:0.63～0.87；P=0.000 4)。基于以上两组临床试验结果，2016年10月18日FDA批准Tecentriq用于含铂化疗病情进展以及接受靶向疗法(若肿瘤中存在EGFR或ALK基因异常)治疗失败的NSCLC患者。

3.4联合治疗 抗PD-1、抗PD-L1抗体均作用于PD-1/PD-L1信号通路，恢复和提高T细胞的免疫杀伤功能，从而抑制肿瘤的增长。但两者的作用靶点不同：抗PD-1抗体能阻断PD-1与PD-L1、PD-L2结合，却不能阻断PD-L1与CD80相互作用，抗PD-L1抗体能阻断PD-L1与PD-1、CD-80结合，却不能阻断PD-1与PD-L2的结合[17]；其次，两者的亲和力和抗体亚型也不尽相同。目前临床前模型中已证实抗PD-1抗体与抗PD-L1抗体的联合应用比单用具有更好的疗效[18]。因此，两者的联合是否具有现实意义有待临床试验证实。

在一项多臂、ⅠB期研究PD-1抗体(Opdivo/nivolumab)联合CTLA-4抗体(ipilimumab)一线治疗晚期NSCLC(Check Mate012)的临床试验中[19]，纳入的148例患者被分为四组，分别接受不同剂量，不同频次的Opdivo及ipilimumab治疗。结果显示：四组方案都有活性，其中Opdivo 3 mg/kg剂量的试验组显示出最佳客观缓解率(ORR)达39%，四组中位PFS从4.9个月至10.6个月不等。联合治疗在PD-L1表达水平≥1%的患者中ORR为57%，是单药使用Opdivo的2倍，在PD-L1表达水平≥50%的患者中则达到了92%(n=12/13)；然而在PD-L1表达水平<1%的患者中，ORR仅为15%。安全性方面，联合治疗虽在一定程度上增加了不良反应的发生，但3/4 级不良事件导致的停药并未增加，故联合方案具有可改善的安全性和耐受性。

PD-1抗体Keytruda联合化疗一线治疗NSCLC。该试验(KEYNOTE-021)为多中心、开放、随机的Ⅱ期临床研究[20]，纳入的患者为化疗初治表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor，EGFR)和淋巴瘤激酶(Anaplastic lymphoma kinase，ALK) 阴性，且瘤体不可切除或转移性NSCLC。患者分为3组，A 组使用卡铂ACU6+紫杉醇200 mg/m2，Keytruda维持治疗；B组(非磷癌组织学):卡铂ACU6+紫杉醇200 mg/m2+贝伐单抗维持治疗；C组(非磷癌组织学):卡铂ACU5+培美曲塞500 mg/m2，Keytruda+培美曲塞维持治疗。结果显示:C组的ORR高达71%，中位PFS为10.2个月，中位OS尚未达到，该研究联合治疗的安全性与以往一致。

目前抗PD-L1抗体联合化疗的临床试验正在进行中，PD-1抑制剂(nivolumab)用于早期NSCLC患者术前治疗也有相关报道。所以，抗PD-1、PD-L1抗体在NSCLC患者中还有很多未知的治疗模式：是用于早期辅助治疗？还是晚期的一线、二线或者三线治疗？单药或者联合？是联合化疗、放疗还是靶向药物等[21]？亟需我们探索。

4 现状和展望

抗PD-1、PD-L1抗体在很短的时间内由晚期NSCLC患者临床试验阶段到被批准用于二线治疗，再跃居至目前的一线治疗，可见其疗效显著。但是为了使NSCLC患者获得更个体化、最优化治疗，还有许多问题需要解决和进一步的研究证实。比如：①寻找实验室指标，筛选抗PD-1/PD-L1治疗的优势人群。②抗PD-1、PD-L1治疗疗效预测标志物的选择，其中肿瘤细胞PD-L1的表达被认为是一个重要的指标，但尚未得到统一的国际标准，而且多方面因素导致了单一的PD-L1表达水平作为疗效预测物的不可靠性。肿瘤免疫微环境中的其他成分，如PD-L2、肿瘤浸润性淋巴细胞(Tumor-infiltrating lymphocytes，TILs)、IFN-γ、BIM(Bcl-2 interacting mediator of cell death)基因、体细胞基因突变的负荷和错配修复(Mismatch repair deficiency，MMR)基因缺失等也可能是抗PD-1/PD-L1免疫治疗的潜在预测标志物[22]。③免疫治疗药物之间、免疫治疗药物与化疗、靶向药物等联用在增加疗效的同时是否也相应增加了副作用。④对出现不良反应(特别是致死性的不良反应)的解决方案。⑤寻找更好的免疫治疗药物等。并且，在2016年12月2日《科学》以封面报道的形式，介绍了Dana-Farber癌症研究所[23]和宾夕法尼亚大学医学院团队[24]，关于T细胞耗竭的两篇独立重要研究。二者从基因和基因表达调控原件的表观遗传学层面研究发现，活跃的T细胞与疲劳的T细胞有着不同的信号传导通路，无论是CAR-T(Chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy)还是PD-1/PD-L1抗体只是暂时改变，但并不能逆转T细胞的疲劳状态。那么能否从基因层面改变T细胞，或者筛选活跃的T细胞进行改造，以及研究可以针对表观遗传学的药物，需要我们进一步探索。

虽然抗PD-1及PD-L1的免疫治疗在NSCLC治疗中显现出极大的优势，但目前为止它仍不能替代传统的手术、化疗及靶向治疗。因而尚需要更多前瞻性、更大的样本、设计更严格的临床研究来探索，来加以证实其效果，相信在不久的将来抗PD-1及PD-L1的免疫治疗将会对NSCLC的临床实践带来革命性的改变。

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[收稿2016-11-22 修回2016-12-27]

(编辑 倪 鹏)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.06.029

马宝镇(1993年-)，男，在读硕士，主要从事肿瘤生物免疫治疗方面研究，E-mail:765242253@qq.com。

及指导教师：高全立(1969年-)，男，博士，主任医师，硕士生导师，主要从事恶性肿瘤生物免疫治疗及化疗的基础及临床研究，E-mail:gaoquanli1@aliyun.com。

R730.54

A

1000-484X(2017)06-0943-04