免疫检查点抑制剂毒性预测生物标志物的研究进展

邓俊 王均 高嫦娥 陈晓 史明霞

昆明医科大学第一附属医院（昆明 650000）

免疫检查点抑制剂（Immune-checkpoint inhibitors，ICIs）是免疫系统当中的某些抑制性途径受体拮抗剂，如CTLA-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4）/PD-1（programmed cell death protein-1）和其配体PD-L1（programmed cell death protein-ligand 1），其在癌症治疗中应用越来越广泛。通过封锁某些抑制性途径，ICIs提高T细胞活性和抗肿瘤活性，同时也增加了免疫相关不良事件（immune-related adverse events，irAEs），其发生率大约40%，10%患者会经历3 ～ 4级irAEs［1］，且发病存在一定隐匿性，严重影响患者预后及生存质量，因此早期识别irAEs成为改善患者生存质量的关键环节，而生物标志物是早期识别irAEs的重要指标。本文将对irAEs预测生物标志物进行综述。

1 预测生物标志物

1.1 自身抗体自身抗体作为irAEs潜在预测标志物的研究逐渐增多，但目前没有任何指南或专家共识推荐ICIs治疗前对每一例患者进行自身抗体的检测来预测irAEs。基线存在的器官特异性和非器官特异性抗体在预测irAEs和判断疗效存在一定的重叠效应，如甲状腺抗体可预测甲状腺炎的风险，也可预测其他irAEs，还可预测肿瘤的预后［2］；而ANAs、RF对非特异性irAEs有预测作用［3］。

近几年，自身抗体作为irAEs的预测因子的研究逐渐演变成前瞻性研究，且大部分研究有相似的结果。ICIs治疗前自身抗体的存在与irAEs无关，反而基线低的自身抗体滴度和ICIs启动后自身抗体更大倍数的变化可作为irAEs的独立危险因素。DE MOEL等［4］研究发现，任何抗体的血清学转化均与irAEs之间存在关联，特别是与抗体谱有关的特异性irAEs，而ICIs治疗启动前自身抗体的存在与irAEs无关。ALSEWARAN等［5］也发现治疗前ANAs阳性与irAEs的发生没有关联，且在83%的严重irAEs患者中，ANAs的改变先于irAEs的发生。这种以ANAs血清转化形成出现的体液反应可能与ICIs诱导的早期B细胞变化有关，表现为循环B细胞的减少、CD21 B细胞和浆母细胞的增加，与更高频率的irAEs有关。

1.2 血细胞计数和比值血细胞计数用于irAEs早期预测更易引起临床研究者的兴趣，因为其可及性强、成本低且容易理解。基线血细胞计数及随访期间白细胞、淋巴细胞和嗜酸性粒细胞绝对值的增加与irAEs高风险有关。在一项纳入1 187例患者的前瞻性研究中，ICIs治疗开始时高NLR预示高级别irAEs（4级和5级）［6］。同样，在一个包括来自25项研究、6 696例ICIs患者的Meta分析中，高NLR被确定为发生irAEs的独立危险因素［7］。NLR和衍生NLR可以帮助预测ICIs启动后的irAEs，同时也可预测疗效［8］。

有研究表明，Ipilimumab治疗启动后外周血CD8+T细胞扩增和多样性能够敏感地预测irAEs的发生［9］，其诱导的结肠炎患者表现出基线时更高的外周血CD8+T细胞及Treg细胞。另一项研究中，一种在肿瘤微环境中负责调解免疫耐受的细胞亚群外周CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞，其百分比的变化可能预示着irAEs的发生［10］。在一组非小细胞肺癌患者中，循环低密度中性粒细胞，一种具有免疫抑制特性的髓系细胞的升高，可参与T细胞毒性下调，从而导致对Pembrolizumab的反应降低［11］。

1.3 血清蛋白促甲状腺激素（TSH）的基线水平可以预测ICIs诱发免疫相关性甲状腺炎，同时也是检测甲状腺功能障碍的最有效的生物标志物［12］。BNP、心肌酶、新发的心电图异常，可预测心血管irAEs［13］。粪乳铁蛋白和钙保护蛋白可用于ICIs诱导结肠炎的筛查［14］，同时也可避免重复内镜检查。CRP升高与irAEs风险密切相关且与IL-6水平变化平行［15］。高的白蛋白水平也与irAEs相关［16］。LDH升高更易发生高级irAEs［17］。但这些蛋白常常是急性反应期或者肿瘤负荷指标，在辅助治疗适应症的患者中可以参考，但在恶性肿瘤晚期患者中解释相对困难。

1.4 细胞因子

1.4.1 肿瘤坏死因子-α（TNF-α）TNF-α是irAEs预测领域中研究最多的生物标志物之一。低基线TNF-α水平患者可能更易于获得更好的抗肿瘤免疫活性［18］。目前，TNF-α阻断剂已被用作ICIs诱导的结肠炎、关节炎和肺炎的类固醇难治性病例的挽救治疗，但TNF-α拮抗药物可能降低抗肿瘤免疫和促瘤发生，其结果取决于剂量和使用时间。目前普遍观点认为，短期给予常规剂量的TNF-α抑制剂对接受ICIs治疗的患者来讲是安全的［19］，甚至有一些临床前研究采用ICIs和TNF-α抑制剂的联合对小鼠进行抗肿瘤活性的测试［20］。

1.4.2 白细胞介素-6（IL-6）IL-6是一种促炎细胞因子，低基线水平IL-6与irAEs密切相关［21］。由于SARS-CoV-2大流行期间Tocilizumab的广泛使用，使IL-6成为一个irAEs治疗靶点，即使在CRP升高的患者中，无论IL-6水平如何，Tocilizumab已被指南推荐作为治疗irAEs的首选药物［22］。近期有研究通过在小鼠模型中阻断IL-6来分离免疫治疗的抗肿瘤和毒性免疫，但Tocilizumab在接受ICIs治疗患者中的疗效，仍需证据级别更高的临床试验来验证［23］。

1.4.3 白细胞介素-17（IL-17）与TNF-α和IL-6不同，基线高IL-17水平与使用Ipilimumab患者的严重结肠炎相关［24］。在使用Ipilimumab后发生结肠炎的患者中，IL-17水平明显升高，这与CTLA-4抑制17型辅助性T细胞（Th17）产生IL-17相一致。这些研究结果支持IL-17在涉及Th17细胞组织富集的irAEs发病机制中的核心作用［25］。而IL-17拮抗剂在IL-17依赖的irAEs中也显现出临床获益，为新的抗细胞因子治疗提供了依据［26］。

1.4.4 白细胞介素-1（IL-1）IL-1可能成为irAEs治疗的一个新靶点。有证据表明，IL-1β基线水平升高与甲状腺功能异常有关，且IL-1β已被确定为使用PD-（L）1抑制剂的患者发生irAEs的独立危险因素［27］。值得注意的是，使用抗CTLA-4和抗PD-1药物联合治疗的患者发生ICIs诱导的结肠炎，过表达黏膜IL-1β和IL-17，而不是TNF-α，这可能与对TNF-α阻滞剂治疗无效有关［28］。在一项回顾性研究中，IL-1α在ICIs诱导的肌炎患者中显著升高［29］。

1.4.5 白细胞介素-12和白细胞介素-23（IL-12和IL-23）IL-12和IL-23属于IL-12家族，共享一个p40亚基。使用Ustekinumab阻断IL-12和IL-23已被证明对ICIs诱导的难治性结肠炎有效［30］。而IL-12依赖途径的改变可能对ICIs治疗相关的抗肿瘤效应产生影响。Guselkumab是一种抗IL-23的特异性抗体，可以抑制IL-23的促肿瘤和促炎作用而不影响IL-12途径，当然这一理论仍需相应的临床试验来验证。

1.4.6 白细胞介素-10（IL-10）IL-10是一种具有稳态特性的抗炎细胞因子。一项回顾性研究显示，ICIs第一个周期后IL-10水平的升高是预测irAEs的独立因素［31］。

1.4.7 其他趋化因子配体15（CXCL15）和可溶性分化蛋白簇163（sCD163）分别作为Th17细胞和肿瘤相关巨噬细胞活化的替代指标，已被提出其irAEs预测的能力［32］。粒细胞集落刺激因子（G-csf）的早期下降与多种irAEs相关，其基线水平较低的患者更易患结肠炎；高基线生长调节癌基因-1（G-rog1）和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（Gmcsf）水平与irAEs相关，特别是与甲状腺功能障碍和皮炎相关［27］。其他器官特异性的irAEs与干细胞因子（SCF）、白血病抑制因子（Lkif）和胎盘生长因子（Pgf）减少相关。此外，IL-2、IL-4、IL-5、IL-15、IL-27、IL-35、α干扰素、γ干扰素等的致病作用和预测价值仍需要更多证据证实。

1.5 遗传变异和基因表达

1.5.1 基因突变单基因突变与irAEs的关系的研究越来越多，如某些种系CTLA-4和PDCD1（编码PD-1蛋白）的基因多聚态性与ICIs诱导的内分泌irAEs的易感性有关［33-39］。两种不同的PDCD1基因单核苷酸多态性（SNPs），即rs2227981和rs10204525，分别被认为是irAEs的保护和易感标志物［33-34］，它决定了PD-1的表达水平（即rs2227981低，rs10204525高）。ABDEL-WAHAB等［35］也描述了30个与irAEs相关的SNPs，其中12个导致较高的irAEs风险，18个导致较低的irAEs风险，这些SNPs也被描述为irAEs的独立危险因素或联合预测因子。

除了SNPs，还有一些小序列和拷贝数变异（重复和缺失）已被发现在16个基因与irAEs累及不同的器官和系统有关［36］。此外，在ICIs启动前cTDNA中检测到CEBPA、FGFR4、MET或KMT2B基因修饰的患者更易发生irAEs［37］。

特异性基因谱的表达也与ICIs诱导的毒性有关。例如，FRIEDLANDER等［38］提出一个16个基因的基因谱来区分由Tremelimumab诱导的低级别和高级别腹泻。ICIs通过过表达5型和6型鸟苷酸结合蛋白、CD177、CEACAM1基因来诱导心肌炎的炎症效应或胃肠道反应中的中性粒细胞级联激活效应［39］。

1.5.2 人类白细胞抗原基因影响irAEs患者最多的基因是主要组织相容性复合体（MHC），即人类白细胞抗原（HLA）系统，编码参与抗原呈递的表面糖蛋白，与免疫介导的疾病和癌症的易感性相关。目前HLA基因型和多态性与免疫相关毒性的潜在联系主要在内分泌irAEs背景下进行评估，如ICIs诱导的1型糖尿病、甲状腺炎、自身免疫性多腺综合征2型等在HLA-DR4患者中发生频率高于另外一种HLA单倍型［40］。DELIVANIS等［41］发现Pembrolizumab治疗可增加活化单核细胞的HLA-DR表型表达，从而诱导甲状腺炎。

其他报道的与irAEs相关的HLA等位基因如HLA-DRB1*04：05与炎症性关节炎，HLA-B27*05与自身免疫性脑炎，HLA-Cw12与垂体炎，HLA-DQB1*03：01与结肠炎，HLA-DRB3*01：01与血小板减少，HLA-A03与肺炎，HLA DRB*04：01、HLA-DRB1*15：01和HLA-DQB1*06：02肝炎。然而，也有研究发现irAEs和HLA系统之间的关系是阴性的［42］。

1.5.3 Micro-RNAs与CTLA-4和PD-1一样，某些miRs，如miR-146a，其修饰表达参与多种自身免疫性疾病的发病，下调先天和适应性免疫反应，通过抵消肿瘤微环境中的细胞逃逸来影响ICIs治疗患者的生存［43］。此外，特异性miR-146a SNPs，如rs2910164，使ICIs患者更易发生严重irAEs，并降低无进展生存期［44］。另一种名为miR-34a-5p的miR，与阿霉素引起的心肌损伤和心衰有关，通过下调趋化因子信号通路来调节M1巨噬细胞、CD4+T细胞和CD8+T细胞的反应，特别是CXCR3及其配体CXCL10和CXCL11［45］。

1.6 胃肠道微生物组群粪杆菌属和其他厚壁菌属成员的微生物群的富集与ICIs诱导的结肠炎风险升高有关。在一项前瞻性队列研究中，CHAU等［46］发现Non-irAEs患者的肠道微生物群中双歧杆菌属和脱硫弧菌属相对富集。

有许多潜在机制可以解释胃肠道微生物群对免疫治疗毒性的作用：局部和远处组织中促炎和抗炎失调；肠道黏膜Th17细胞的分化、扩增和迁移、调节性T细胞失活、效应T细胞活性增强、微生物组代谢物如短链脂肪酸、微生物片段如多糖A的作用等。这些研究发现让我们打开通过调控胃肠道微生物来控制irAEs的大门，如抗生素的使用、益生菌的使用，或粪便微生物群的移植，以及特殊irAEs细胞因子靶向治疗。

1.7 其他生物标志物肿瘤新抗原的检测，促成一种基于T细胞介导的细胞毒性作用且低irAEs率的靶向治疗的方法，其中一种新抗原Napsin A，已经被确定存在于肺恶性细胞表面和ICIs诱导的肺炎性病变中的肺肿瘤自身抗原［47］。此外，TAHIR等［48］对重组cDNA的表达进行了血清学分析，一种识别肿瘤抗原的技术，可检测到与肺炎相关的特异性抗CD74自身抗体和垂体炎相关的抗GNAL和抗ITM2B的自身抗体。

2 总结与展望

ICIs治疗相关毒性以及预测irAEs生物标志物的研究越来越多，生物标志物也存在其优缺点，如血细胞计数、细胞因子、血清蛋白、自身抗体等易于获取，且在预测irAEs类型上存在广谱性，但容易受到机体状态和自身疾病的影响。遗传学预测标志物不易受机体状态及自身疾病影响，但常常受限于检测条件，导致临床可及性不高。

IrAEs致病机制的多样性和异质性使其预测生物标志物的识别也变得更加复杂。如将患者基线特征与血细胞计数和比值、自身抗体、细胞因子等结合起来的预测模型，基线情况可视为静态预测模型，而这些数据在ICIs治疗后的血清学转化的动态预测模型可能为个体经历irAEs的风险提供另一种方法。此外，将更加复杂的检测技术纳入预测模型，如HLA基因分型、微RNA表达、遗传变异、基因表达以及肠道微生物组特征等，但由于受临床可及性的局限，可能需要更多的努力。

目前已有一些临床前研究在免疫药物与靶器官之间的相互作用、靶器官毒理探索的基础上而将免疫检查点抑制剂药物联合细胞因子阻断剂应用于临床，在降低irAEs的同时却不破坏抗肿瘤效，为此免疫药物毒性机制的深入探索和持续研发是开发ICIs毒性预测生物标志物的关键，所以需要我们在基础和临床中进行更多的努力。