肿瘤免疫检查点抑制剂致免疫相关不良反应的预测标志物

唐 辉，管 梅，孙 昭，白春梅

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院肿瘤内科，北京100730

随着人们对肿瘤免疫学及逃避机制理解的逐步加深，肿瘤免疫治疗成为研究的热点方向。其中最成功的进展之一是免疫检查点抑制剂 （immune checkpoint inhibitors，ICIs），主要是指针对细胞毒性T淋巴细胞抗原-4 （cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4）和程序性死亡蛋白-1（programmed cell death protein 1，PD-1）的抗体。不同于化疗及分子靶向治疗，ICIs通过阻断CTLA-4和PD-1（及其配体PD-L1/2）达到活化T细胞的效果，促进对肿瘤细胞免疫杀伤，起到改善治疗效果、延长生存期的目的。

ICIs激活自身免疫系统，导致机体一些正常细胞受到免疫系统的攻击产生免疫相关不良反应 （immune-related adverse events，irAEs）。最常发生irAEs的部位为皮肤、结肠、内分泌器官，相对罕见的发生部位有神经系统和心血管系统，致使部分患者中止ICIs治疗，甚至死亡。研究显示CTLA-4抑制剂irAEs发生率高于PD-1/PD-L1抑制剂，尤其是皮疹和结肠炎[1]，3级以上不良反应发生率分别为20%～30%和10%～15%[2]。不同种类的ICIs联合用药会增加irAEs发生率和严重程度，甚至导致1/3的患者中断治疗[3-5]。这两类药物不良反应谱不尽相同[2]，不同肿瘤之间不良反应谱也存在差异[6-7]。欧洲肿瘤内科学会、肿瘤免疫治疗学会和美国国立综合癌症网络分别发布了irAEs管理指南，总体的应对原则是1级irAEs继续用药，2级irAEs可考虑暂停ICIs治疗，局部使用或者口服小剂量糖皮质激素，3级及以上的irAEs需立即停药并及早使用大剂量糖皮质激素，无效者需要使用其他免疫抑制剂[8-10]。有研究者认为出现irAEs后进行免疫抑制治疗不会影响继续ICIs治疗患者的临床获益[11-13]，但也有研究者持反对观点[14]。另外，除了内分泌相关不良反应，大部分irAEs可被逆转[15]。有研究表明irAEs的出现与临床获益显著相关[16-21]，尤其是出现3级以上irAEs[22]。

在使用ICIs治疗肿瘤的时候，临床医生需尽量避免严重irAEs，如何找到预测irAEs的生物标志物尤为重要。基于这些考虑，本文对当前有潜力的irAEs预测标志物进行概述。

免疫细胞

外周血T细胞在一项纳入27例以伊匹单抗治疗转移性前列腺癌的Ⅱ期临床研究中，研究者观察到在2～3级irAEs发生前会出现CD8+T细胞克隆性扩增。通过逻辑回归模型发现，外周血CD8+T细胞数目与 irAEs相关 （OR=1.02，95%CI=1.01～1.04，P=0.01），但CD4+T细胞数目与irAEs无相关性，CD8+T细胞数目较基础水平每升高1倍，irAEs发生可能性便增加2%[23]。但另一项研究显示包括CD8+T细胞在内的T细胞与irAEs的发生均无相关性[24]。

嗜酸性粒细胞有研究分析了63例以CTLA-4抑制剂治疗晚期黑色素瘤的临床试验数据显示，患者出现irAEs后外周血嗜酸性粒细胞百分比 （relative eosinophil count，REC）较基础水平升高2.7～16倍[25]。另有纳入45例使用PD-1单抗治疗黑色素瘤的回顾性研究显示，较高的基础嗜酸性粒细胞绝对值及治疗1个月后REC升高可以预测irAEs[26]。但另外两项研究未显示irAEs与嗜酸性粒细胞存在相关性[24，27]。故嗜酸性粒细胞对irAEs的预测能力尚不明确。

调节性T细胞调节性T细胞 （regulatory T cell，Treg）在免疫自稳中起到关键作用，而ICIs作用机制之一是减少或清除Treg[28]，在增强抗肿瘤免疫的同时，理论上可能会打破免疫自稳状态，导致irAEs。在动物模型中已证明，清除Treg会诱导irAEs的发生[29]，但尚无临床试验证实Treg对irAEs的预测作用。Treg作为一种非常有潜力的标志物，其预测irAEs实际能力尚待检验。

自身抗体

自身抗体是自身免疫病的标志及诊断标准之一。ICIs可以打破免疫抑制状态，使机体对部分自身抗原产生相应的抗体，导致ICIs相关的自身免疫性疾病。

使用CTLA-4抑制剂可以使治疗前存在的自身抗体滴度上升，从而产生irAEs[30]。一项纳入30例在自身免疫病背景下使用伊匹单抗治疗晚期黑色素瘤的回顾性研究表明，27% （8/30）的患者原有自身免疫病加重，33% （10/30）的患者出现自身免疫病以外的其他3～5级irAEs[31]。在一项纳入137例采用PD-1单抗 （纳武单抗或派姆单抗）单药治疗非小细胞肺癌的回顾性研究中，治疗前存在自身抗体的患者更容易出现irAEs（60%比32%，P=0.002）[32]。多因素分析提示治疗前存在的自身抗体是出现irAEs的独立危险因素 （OR=3.25， 95%CI=1.59～6.65， P=0.001）。 治疗前类风湿因子阳性的患者更容易出现皮肤相关不良反应 （47%比24%，P=0.02），治疗前甲状腺抗体阳性与甲状腺功能紊乱相关 （20%比1%，P＜0.001）[32-33]，而抗核抗体与irAEs无相关性[32，34]。

进一步研究表明ICIs治疗可以使19.2% （19/99）原先并无自身抗体的患者新出现自身抗体，且自身抗体的出现与irAEs相关[18]。伊匹单抗治疗后新出现抗甲状腺抗体的患者在序贯使用PD-1单抗 （纳武单抗或派姆单抗）时，63.6% （7/11）出现甲状腺功能紊乱，而无抗甲状腺抗体的患者只有14.3% （7/49）出现甲状腺功能紊乱 （OR=9.96，95%CI=1.94～51.10）。其他自身抗体包括抗核抗体、抗可提取核抗原谱、类风湿因子、抗环瓜氨酸肽抗体、自身免疫性肝病抗体等，均无阳性结果。但治疗前存在自身抗体与irAEs无相关性[18]。

细胞因子

白介素 （interleukin，IL）-17是一种重要的促炎性因子，在许多免疫相关疾病如类风湿关节炎、克罗恩病中发挥重要作用[35]。有研究证实较高的基础IL-17水平预示着3级免疫相关结肠炎发生率更高[36]。一项纳入46例以纳武单抗治疗晚期黑色素瘤患者的回顾性研究显示，在出现irAEs的患者中，治疗后6周相较于治疗前外周血sCD163水平显著升高 （P=0.0018）。血清CXC趋化因子配体 （C-X-C motif chemokine ligand，CXCL）5水平虽不能单独预测irAEs，但联合检测可以提高sCD163预测irAEs的特异性[37]。还有研究证实11种细胞因子包括粒细胞集落刺激因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、成纤维细胞生长因子-2、干扰素-α2、IL-2、IL-13等在ICIs治疗前或治疗早期表达上调可作为irAEs的预测标志物[38]。粒细胞集落刺激因子与irAEs的相关性在其他研究中得到证实[39]。另一项纳入65例晚期肿瘤患者的回顾性研究监测受试者外周血40种细胞因子水平在接受ICIs治疗前后的变化，结果显示相较于未发生irAEs的患者，出现irAEs者CXCL9、CXCL10、CXCL11和CC趋化因子配体19基础水平较低，而治疗后CXCL9和CXCL10水平升高更为明显，其他细胞因子包括IL-2/6、肿瘤坏死因子-α、干扰素-γ的变化与irAEs无相关性[40]。但也有研究者认为较低的基础IL-6水平与irAEs的发生显著相关[24]。

基因相关标志物

通过提取162例晚期黑色素瘤患者在伊匹单抗治疗前、治疗后3周及11周时外周血标本RNA，利用探针法检测mRNA表达水平，研究者报道了两种中性粒细胞活化标志物CD177和癌胚抗原相关细胞附着分子1在治疗后表达上调超过1.5倍与胃肠道irAEs相关，多种免疫球蛋白基因 （包括IGHA1、IGHA2、IGHG1和IGHV4-31）表达上调与2级以上胃肠道irAEs相关[41]。另有研究显示人类白细胞抗原-A*0201状态不能预测irAEs[42]。

肠道菌群

已经证实肠道菌群与宿主免疫系统成熟[43]、免疫耐受[44]及ICIs疗效[45-47]相关。也已证明肠道菌群与消化道irAEs有关，尤其是结肠炎，可能与此处肠道菌群较丰富、较易直接侵及和损伤消化道相关[47]。

有研究较早阐明特定肠道菌群与ICIs治疗后出现“亚临床结肠炎”相关[47]。此后，利用肠道菌群的宏基因测序检测34例以伊匹单抗治疗转移性黑色素瘤患者 （用药后，且出现irAEs前）的粪便标本菌群，分析菌群构成特征的一项前瞻性研究表明，肠道内拟杆菌门菌类数目增加以及涉及多胺转运或维生素B合成的基因表达上调是免疫相关结肠炎的保护因素[48]。另有研究证实，拟杆菌对肠道的保护作用与诱导Treg分化、抑制局部炎症相关[49-50]。

一项关于26例以伊匹单抗治疗转移性黑色素瘤患者的回顾性研究利用16S rRNA测序技术发现治疗前粪便中的厚壁菌门，尤其是柔嫩梭菌和甲酸芽殖菌，与免疫相关结肠炎的发生相关，而不发生结肠炎的患者粪便中的拟杆菌门比例较高 （P=0.011）[51]。

综上，本文汇总介绍了当前较为有潜力的标志物，以期预测肿瘤患者ICIs治疗所致irAEs。但是目前所有标志物均未在大规模的前瞻性临床研究中得到验证，当前大部分有关irAEs标志物的研究数据有限，且存在不少争议。免疫细胞、相关抗体及细胞因子作为免疫杀伤过程的组成要素，理论上可以作为免疫治疗疗效及irAEs的预测标志物。但当前有关免疫效应细胞及免疫抑制相关细胞预测irAEs并无一致性结论，自身抗体及细胞因子预测irAEs未得到广泛证实。但肠道菌群似乎对肠道相关irAEs有较好的预测能力，值得进一步验证和拓展。而作为精准医学 “主流或主要方向之一”的基因领域对irAEs的预测作用所知甚少，需要更多的研究和探索。未来的相关研究需要将标志物的预测作用纳入研究目的中，解决当下进一步扩大和精准使用ICIs的临床需求。单个标志物预测irAEs不论是在敏感性或特异性上都差强人意，所以未来的研究可能需要侧重于多个标志物的联合应用。这些irAEs标志物如果得到验证，必将成为肿瘤免疫治疗中不可或缺的得力助手。