免疫檢查點抑制劑在結直腸癌中的研究進展

壯雨雯，沈俊逸，劉沈林，蔡輝

0 引言

結直腸癌（colorectal cancer,CRC）是全球十大惡性腫瘤之一，是癌癥相關死亡的第二大原因。CRC原位癌患者的5年生存率約為90%，而伴有區(qū)域性轉移的為71%，有遠處轉移僅為14%[1]，因此研究轉移性結直腸癌（metastatic colorectal cancer,mCRC）的治療具有重要意義。從20世紀初的Paul Ehrlich首次提出荷瘤體的免疫系統(tǒng)可識別并殺傷腫瘤，到1959年驗證腫瘤抗原可誘導荷瘤體產生特異性免疫應答，再到因發(fā)現(xiàn)PD-1與CTLA-4兩種負性免疫調節(jié)分子而創(chuàng)建新型腫瘤免疫療法被授予2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，腫瘤免疫研究不斷深入，免疫療法亦被逐步引起關注并取得諸多進展，其中免疫檢查點抑制劑是目前最有前景的免疫療法之一。本文就腫瘤與免疫系統(tǒng)之間的相互關系、CRC的免疫學特征以及免疫檢查點抑制劑治療mCRC的研究進展作一綜述。

1 免疫系統(tǒng)與腫瘤

免疫系統(tǒng)與腫瘤關系密切，既可通過多種免疫效應機制識別、殺傷并清除腫瘤細胞，又能通過多種免疫逃逸機制抵抗或逃避免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的殺傷或清除，導致腫瘤的發(fā)展[2]。免疫系統(tǒng)控制腫瘤生長和塑造腫瘤免疫原性的過程即為腫瘤免疫編輯，包括清除、平衡和逃逸三個階段。清除階段，免疫系統(tǒng)識別并有效消除腫瘤細胞；平衡階段被認為是免疫編輯過程中最長的階段，是免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細胞與少數(shù)腫瘤細胞獲得免疫原性的動態(tài)平衡過程；逃逸階段，腫瘤被免疫系統(tǒng)所耐受，同時也通過多種機制抑制免疫反應，腫瘤細胞表達負性共刺激分子抑制T淋巴細胞活化達到逃避免疫攻擊的目的，這些起抑制作用的調節(jié)分子稱為免疫檢查點（immune checkpoints），包括程序性細胞死亡蛋白1（programed cell death protein 1,PD-1）、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen 4,CTLA-4）、淋巴細胞活化基因3（lymphocyte activated gene 3,LAG3）、T細胞免疫球蛋白黏蛋白3（T-cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 3,Tim-3）等，在阻斷宿主免疫反應方面發(fā)揮關鍵作用[3-4]。鑒于這些免疫反應調節(jié)分子對腫瘤的影響，研發(fā)針對免疫檢查點的阻斷治療以解除免疫抑制、恢復免疫系統(tǒng)抗腫瘤的效率已成為目前抗腫瘤治療的研究重點[5]。

2 免疫檢查點

免疫檢查點是一種膜表面調節(jié)蛋白，在免疫信號中通過配體與受體相互作用調控免疫細胞活化，對維持免疫穩(wěn)態(tài)發(fā)揮關鍵作用。PD-1是CD28超家族成員，表達于T/B細胞、NK細胞、DC細胞和腫瘤浸潤性淋巴細胞（tumor-infiltrating lymphocytes,TIL）細胞表面的抑制性受體。PD-1在平衡腫瘤免疫與炎性反應中起著關鍵作用，在正常組織中這種機制可防止反復的、不可逆轉的組織損傷[6]。有兩種配體與PD-1相互作用：表達于外周組織和器官的PD-L1和限制性地表達于抗原遞呈細胞表面的PD-L2[7]。PD-1與配體的結合使激活T細胞的激酶信號通路、細胞的殺傷功能以及有助于維持免疫穩(wěn)態(tài)細胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-2等的分泌被抑制，進而起到負調節(jié)作用，因此腫瘤細胞表達PD-L1被認為是抵抗適應性免疫的機制。研究顯示CRC肺轉移患者在接受肺轉移瘤手術切除后，PD-1陽性的TIL與整體生存受損相關，提示CRC肺轉移術后不良預后[8]；研究表明PD-L1與CRC的不良預后相關[9]，在CRC小鼠模型中高表達PD-L1組的腫瘤體積及轉移瘤數(shù)目明顯高于對照組[10]；PD-L1的表達與結直腸癌分期亦相關[11]。CTLA-4是表達于T細胞活化早期的一種跨膜受體，與T細胞表面的CD28在結構及表達上十分相似，競爭性地結合具有相同配體的抗原遞呈細胞表面的CD80和CD86，從而中斷起正性調節(jié)作用的共刺激信號、逆轉T細胞抗原受體（T cell receptor,TCR）活化、誘導T細胞失能、削弱免疫功能。研究表明，阻斷CTLA-4可促使T細胞增殖1.5～2倍、IL-2的生成增加2倍，并且損耗腫瘤微環(huán)境中具有免疫抑制作用的調節(jié)性T細胞（T regulatory cell,Treg）[5]。與正常結直腸組織相比，CRC組織中的CTLA-4表達明顯上調[12]，Treg標志物的高表達與CTLA-4表達呈正相關，CTLA-4對CRC的預后產生負面效應[13]。

3 結直腸癌的免疫學特征

CRC特征根據(jù)其病因可分為散發(fā)性、家族性或遺傳性。散發(fā)性的CRC 約占全部病例的70%～75%，與飲食、肥胖、吸煙、飲酒等因素相關；約20%的CRC為多因素遺傳特征家族性疾??；因遺傳獲得的高度外顯率單基因突變約占所有CRC的5%～10%，其中Lynch綜合征最常見[14]。錯誤配對修復基因（mismatch repair,MMR）識別并修復DNA復制過程中因插入、缺失或單核苷酸突變形成的錯配，從而維持基因組的穩(wěn)定性，其缺失或缺陷導致微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability,MSI），Lynch綜合征是因MMR基因的突變而導致MSI的腫瘤，常由MMR基因（MLH1、MSH2、MSH6和PMS2）突變引起，Lynch綜合征患者具有多種組織癌變傾向，最常見的癌變靶點為結直腸及子宮內膜，約80%的Lynch綜合征患者會發(fā)生CRC，Lynch綜合征約占全部CRC患者的2%～4%[14]。通常認為錯誤配對修復缺陷（different mismatch repair,dMMR）與高度微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability-high,MSI-H）在生物學上具有一致性，而低度微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability-low,MSI-L）和微衛(wèi)星穩(wěn)定（microsatellite stability,MSS）則是MMR正常（proficient mismatch repair,pMMR）的表型。約15%的CRC存在dMMR，包括部分散發(fā)性的CRC。dMMR/MSI-H是CRC患者預后良好的標志物，這類患者與pMMR患者相比，復發(fā)率低、客觀緩解率高、存活率高[15]。臨床試驗證明dMMR/MSI-H的Ⅱ～Ⅲ期患者與5-氟尿嘧啶（5-Fu）化療耐藥相關，輔助治療中化療療效有限，因此美國國立綜合癌癥網絡（NCCN）指南建議Ⅱ～Ⅲ期CRC患者行MMR、MSI檢測，并且篩查Lynch綜合征；對于具有dMMR/MSI-H的患者，不建議給予5-Fu類單藥輔助治療。dMMR/MSI-H的CRC在腫瘤細胞的編碼區(qū)中具有數(shù)千個突變，并且有更多數(shù)量的TIL，高突變負荷導致大量新抗原產生，能有效地被T細胞識別，因此或有更好的免疫治療效果[16]。

4 免疫檢查點抑制劑在結直腸癌中的運用

4.1 PD-1抑制劑

派姆單抗（Pembrolizumab）是針對PD-1受體的人源化單克隆抗體。一項研究將dMMR狀態(tài)作為PD-1抑制劑功效的預測因子進行了Ⅱ期臨床試驗，將患者分為dMMR型mCRC組、pMMR型mCRC組和dMMR型其他惡性腫瘤組，研究的主要終點為與免疫相關的客觀緩解率（ORR）、持續(xù)20周與免疫相關的無進展生存期（PFS）。dMMR型mCRC患者中的ORR及PFS分別為40%（4/10）及78%（7/9），遠高于pMMR型mCRC患者的0（0/18）及11%（2/18）；而dMMR型其他惡性腫瘤組分別為71%（5/7）和67%（4/6）；此外，全外顯子組測序顯示dMMR型腫瘤中平均突變?yōu)? 782個，與pMMR型腫瘤（73個）具有顯著差異（P=0.007），并且高腫瘤突變負荷與延長PFS相關（P=0.020），證實dMMR型腫瘤患者能從Pembrolizumab中獲益[17]。Pembrolizumab在黑色素瘤、EGFR和ALK陰性的非小細胞肺癌患者中療效顯著，并有研究顯示，對于無法切除或轉移的dMMR/MSI-H實體瘤和對5-Fu、奧沙利鉑或伊立替康耐藥的dMMR/MSI-H CRC患者，Pembrolizumab療效值得肯定，在包括CRC在內的12種腫瘤的臨床試驗結果中，dMMR型實體瘤對Pembrolizumab的ORR和完全緩解率（CR）分別達到了53%和21%[18-21]，Pembrolizumab于2017年5月獲批上市，用于治療dMMR/MSI-H型實體瘤，成為歷史上第一個依靠通用標志物，而非腫瘤發(fā)生位置來劃分治療范圍的癌癥藥物。

納武單抗（Nivolumab）是一種全人源化的IgG4、抗PD-1單克隆抗體，通過阻斷PD-1與其配體的相互作用而恢復T細胞的抗腫瘤免疫應答。最初在腫瘤患者的Ⅰ期試驗中進行了Nivolumab研究，39例患者中有14例mCRC，報道僅1例患者獲得客觀緩解[22]。進一步對296例各種實體瘤患者進行Ⅱ期臨床試驗，未發(fā)現(xiàn)有客觀緩解的mCRC患者，而對該藥有客觀緩解的患者為dMMR型腫瘤，因此dMMR被認為是藥物療效的預測因子[23]。Ⅱ期臨床試驗Checkmate 142對dMMR/MSI-H mCRC患者使用了Nivolumab，74例患者被納入Nivolumab單藥治療組，其中23例客觀緩解（31.1%），8例持久緩解，1年PFS和總生存期（OS）分別為50%和73%[24]。

4.2 PD-L1抑制劑

BMS936559（MDX 1105）是一種全人源化的抗PD-L1單克隆抗體，在Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中進行了研究，超過200例的各種實體瘤患者中含18例CRC患者，研究顯示ORR為17%，但CRC患者中未發(fā)現(xiàn)客觀緩解[25]。

Atezolizumab是全人源化的抗PD-L1單克隆抗體，目前已被FDA批準用于轉移性非小細胞肺癌和晚期尿路上皮癌的治療。MSI-L或MSS mCRC對PD-1抑制劑的反應并不理想，但通過抑制絲裂原活化蛋白激酶激酶（mitogen-activated ERKregulating kinase,MEK）可以促使癌細胞中MHC-Ⅰ上調以及增加CD8+T細胞浸潤，MEK抑制劑協(xié)同增強免疫檢查點抑制劑在MSS mCRC中的功效[26]。在一項正在進行的Ⅰb階段多中心臨床試驗[27]中，Atezolizumab聯(lián)合Cobimetinib（MEK抑制劑）治療CRC，中期研究結果表明，23例mCRC患者中4例（17%）達PR，6月OS達72%；該4例患者中3例被確認為MSS型。在該研究中MSS型CRC患者從免疫檢查點抑制劑中獲益，其原因可能與MEK抑制劑上調HLA分子的表達從而增加了PD-1 CD28抑制劑的作用靶點相關。

4.3 CTLA-4抑制劑

Ipilimumab是人源化IgG1單克隆抗體，通過結合CTLA-4促進CD28與CD80/CD86結合對共刺激信號起正性調節(jié)作用，誘導T細胞活化，從而增強免疫功能。Checkmate 142亦是一項研究Nivolumab與Ipilimumab聯(lián)合運用于dMMR/MSI-H mCRC的臨床試驗，119例患者納入Nivolumab 3 mg/kg+Ipilimumab 1 mg/kg聯(lián)合組，ORR達到55%，12周疾病控制率（DCR）達到80%；截至2017年9月，全組PFS和OS為9月的患者分別達到76%和87%[28]。

Tremelimumab是一種人源化IgG2單克隆抗體，當前較多研究用于治療惡性間皮瘤、非小細胞型肺癌、膽管癌等[29-31]。一項多中心Ⅱ期臨床試驗[32]納入標準化治療失敗的48例mCRC患者（均接受過5-Fu、奧沙利鉑和伊立替康治療；91%患者接受過西妥昔單抗治療），這些患者并未區(qū)分MMR/MSI狀態(tài)。結果顯示，Tremelimumab 3/4級治療相關不良事件為19%；僅1例具有穩(wěn)定的骨盆腫塊并且腎上腺腫塊顯著消退接受二次治療，獲得持續(xù)6月的部分緩解；中位OS為19.1月，中位PFS為2.3月；該藥在患者群體中未表現(xiàn)出具有臨床意義的單一藥物活性，可能需要進一步研究其與其他藥物的組合運用。而在最近的一項Ⅰb/Ⅱ期試驗中研究顯示Tremelimumab、PD-L1抑制劑（Durvalumab）聯(lián)合FOLFOX治療方案能提高mCRC患者的療效[33]。

5 免疫檢查點抑制劑的聯(lián)合治療在結直腸癌中的運用

免疫檢查點抑制劑Nivolumab聯(lián)合Ipilimumab在Checkmate 142臨床試驗中獲得良好療效[28]。在Pembrolizumab聯(lián)合mFOLFOX6治療30例CRC患者的研究中，3例為MSI-H型CRC，結果顯示15例獲得部分緩解，14例處于疾病穩(wěn)定，值得注意的是，1例MSI-H型患者2月后達到完全病理學緩解，DCR達到100%[34]。有研究表明Atezolizumab聯(lián)合FOLFOX和貝伐單抗治療mCRC患者中有11例（48%）達PR，初步研究數(shù)據(jù)顯示，化療聯(lián)合免疫檢查點抑制劑能促進機體處于免疫激活狀態(tài)從而增強療效，但與單獨接受化療的結果是否存在差異仍需更多臨床數(shù)據(jù)分析[35]。MSS型mCRC患者能從Atezolizumab聯(lián)合Cobimetinib治療中獲益[27]；另一項多中心、第Ⅲ階段臨床試驗納入的363例mCRC患者中，91.7%的患者為MSS或MSI-L狀態(tài)，接受Atezolizumab與Cobimetinib聯(lián)合治療的mCRC患者中位總生存期為8.87月，較Atezolizumab單藥治療的7.10月或瑞格非尼單藥治療的8.51月有所提高，且聯(lián)合用藥的安全性與單個藥物的安全性一致[36]。在放射治療聯(lián)合免疫檢查點抑制劑研究方面，與PD-1結合的PD-L2 Fc融合蛋白AMP-224作為PD-1抑制劑與立體定向放射聯(lián)合治療的mCRC患者，有1例獲得療效[37]，更多的研究證據(jù)還需進一步探索。

6 結語

隨著多學科治療的不斷進展，結直腸癌患者的總生存率已得到很大提高，然而轉移性結直腸癌仍是全球惡性腫瘤死亡的一個主要原因。腫瘤與免疫系統(tǒng)的密切關系逐漸被闡明，許多免疫調節(jié)藥物，特別是免疫檢查點抑制劑被開發(fā)，對腫瘤的治療產生了積極而重大的影響。PD-1抑制劑在dMMR/MSI-H型結直腸癌治療中獲得良好療效，但預測療效的生物標志物等問題亟待進一步探索解決。并且結直腸癌患者中，dMMR/MSI-H型結直腸癌占比小，如何將免疫療法擴展到MSS或MSI-L型結直腸癌將是未來必經而又艱難的一步。此外，免疫檢查點抑制劑的聯(lián)合運用及與其他治療組合策略也在探索試驗中，其機制有待進一步闡明。隨著研究的深入，免疫檢查點抑制劑在結直腸癌中的治療有望取得實質性的突破，為晚期結直腸癌患者帶來福音。