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孙祥 三甲
孙祥 主任医师
合肥市第一人民医院 血液肿瘤科

非小细胞肺癌的免疫治疗

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,每年新确诊肺癌患者达到 160 万,肺癌同时也是癌症患者死亡的首要病因,每年有 140 万的人口死于肺癌。

针对易感基因 EGFR 出现变异和其他的致癌基因的激活的治疗能够使得较晚期的 NSCLC 患者的获得较好的疗效,但这些疗法并不能改善患者的生存率,研究学者们仍在继续寻找新型的治疗方法。合肥市第一人民医院血液肿瘤科孙祥

肿瘤的发生不仅仅是由于癌细胞的本身的特性,其与免疫系统之间的相互作用也起着重要作用。临床上用于癌症治疗的免疫疗法较多,如 Sipuleucel-T  (一种抑制前列腺癌细胞转移的疫苗),伊匹单抗和白介素 -2(IL-2)(治疗晚期黑色素瘤),白介素 -2(IL-2)(治疗肾细胞癌)。

但由于采用 BCG、白介素 -2(IL-2) 和干扰素治疗的疗效不佳,NSCLC 曾一度被认为是无免疫活性的肿瘤。但是,随着新一代癌症疫苗和免疫调节剂的成功研发,NSCLC 的免疫治疗再次引起的大家的兴趣。

尽管在早期的研究中看到了疫苗治疗的前景,但许多 III 期临床试验的结果却并不理想。在当地技术领先的医疗机构中进行的 Tecemotide(START 研究)和 belagenpumatucel-L  (STOP 研究),以及辅助医疗机构中进行的研究提示均无治疗作用。

由于基因和表观遗传学的差异,癌细胞抗原的表达不同于宿主细胞抗原表达。免疫系统清除癌细胞的第一步就是能够识别肿瘤细胞。随后,肿瘤细胞抗原提呈到 T 细胞,使得 T 细胞激活,最终杀灭肿瘤细胞。T 细胞介导的免疫反应受到激活和抑制信号的双向调节。

免疫协同刺激分子包括 CD28,CD137, 糖皮质激素诱导肿瘤坏死因子(TNF)受体(GITR)和 OX-40。负向调节分子,免疫检查点分子能够防止免疫反应的过度激活。检查点分子(协同抑制分子)包括细胞毒性 T 淋巴细胞抗原 -4(CTLA-4),程序化死亡 1(PD-1),TIM3,淋巴细胞激活基因 3(LAG3)和杀伤细胞免疫球蛋白受体(KIR)。

正常的生理情况下,这些免疫检查点能够保护机体免于自身免疫和炎症的伤害。在肿瘤状态下,这些免疫检查点蛋白无法正常发挥功能,从而引起肿瘤耐受,最终使得肿瘤细胞逃过免疫系统的追杀。

以这些分子为靶点,采用抗体进行免疫调节的研究越来越多,并且部分取得了可喜的成果。来自新加坡国立大学肿瘤研究所的 Raghav  Sundar 博士等对协同刺激分子和协同抑制分子调节机体对肿瘤的免疫反应,和近期的研发的治疗方法进行一综述,并近期发表在 Lung Cancer 杂志上。

2. 协同抑制干预

2.1 CTLA4

抗原提呈细胞(APC)上的主要组织相容性复合体和 APCs 结合的 B7 分子与 T 细胞上的 CD28 受体结合将抗原提呈到 T 细胞受体(TCR),进而激活 CD4 和 CD8T 细胞。B7 有两个配体亚型,为 B7.1 或 CD80 和 B7.2 或 CD86。细胞毒性 T 淋巴细胞抗原 -4(CTLA-4)同样能与 B7 结合,与 CD28 竞争性作用,发挥抑制效应。

CTLA4 与 B7 结合后,释放能够使得 T 细胞重新转变为抑制性 T 细胞的信号分子。在 T 细胞激活后才能上调 CTL4 分子,这种效应只有在幼稚 T 细胞中才能检测得到。CTLA4 还能减少 IL2 的生成、IL2 受体表达和直接抑制 TCR 信号分子的作用。CTLA4 的激活可引起抗原特异性 T 细胞的外周耐受。

CTLA4 敲除小鼠出现了显著和致死性的淋巴细胞浸润,表明 CTLA4 在抑制 T 细胞活性中发挥着重要作用。CTLA-4 的表达不仅仅存在于 T 淋巴细胞,研究者还在 51-87% 的病例的 NSCLC 肿瘤细胞中检测到 NSCLC 的表达。

其中的一项研究表明 CTLA4 与非鳞状上皮组织相关,但与总体生存率无关。但在另一项研究中 CTLA4 肿瘤的表达与年老和肿瘤低分化相关。

抑制 CTLA4 所带来的抗肿瘤效应是通过减轻对 CD28/B7T 细胞活性的抑制而得以实现的。同时还会引起 Tregs 减少,最终引起机体对对肿瘤相关抗原快速发生免疫应答。CTLA4 抑制剂,Ipilimumab,被认为是晚期黑色素瘤的有效治疗手段,现在的研究将其应用在 NSCLC 的治疗之中。

Ipilimumab 为人单克隆抗体,可与 CTLA4 相结合,因此,CTLA4 能够防止其与相应的配体结合,并减轻对 CD28/B7T 细胞活性的抑制。CTLA4 的抑制能够引起机体对肿瘤相关抗原产生快速的免疫应答。

在一项随机的 II 期临床试验中,晚期的 NSCLC 患者被随机分入 3 个不同的治疗组。所有的治疗组均接受 6 轮的紫杉醇和卡铂化疗。

第 1 组(早期应用组)患者在第 1-4 轮化疗的第 1 天期间接受 ipilimumab 治疗,在最后 2 轮化疗则改为联用安慰剂治疗。第 2 组(延迟应用组)在头两轮化疗中联用安慰剂,而在第 3-6 轮化疗的第 1 天采用 ipilimumab 治疗。第 3 组(对照组)则仅接受联合安慰剂治疗。前两组患者完成化疗后,依然每 12 周接受 1 次 ipilimumab,直到病情出现进展。

将免疫相关应答标准考虑在内免疫相关的无进展生存率(irPFS)为该研究的主要研究终点。在延迟应用组中,irPFS 为 5.7 VS 4.6 个月,而在早期应用组中,irPFS 则未见改善。在延迟应用组中,OS 的改善无统计学意义。尽管无统计学意义,但鳞状细胞癌患者的 OS 更长。

该疗法的副反应为皮疹、瘙痒和腹泻。早期应用组 3/4 级 irAE 的比例为 20%,晚期应用组为 15%,而对照组为 6%。因 ipilimumab 引起的中毒性表皮坏死溶解症死亡 1 例。

一项针对 NSCLC 中的鳞癌大型的 III 期临床试验正在进行中。Ipilimumab 联用 EGFR 和 ALK 酪氨酸激酶抑制剂的研究也在进行中。同时也有研究在探讨 ipilimumab 在小细胞肺癌中的作用。

Tremelimumab,与 ipilimumab 类似的单克隆抗体正处于预治疗的晚期 NSCLC 病人的 II 期临床试验阶段。所有患者均在接受了 4 轮的铂类化疗之后被研究者分入两个治疗组,即 Tremelimumab 组和最好的维持疗法组。ORR 为 5%,PFS 两组无差异。

2.2 PD-1

CD4 和 CD8 淋巴细胞,Tregs,B 淋巴细胞和 NK 细胞上均表达 PD-1 受体。已知的 PD-1 的配体包括 PD-L1(或 CD274,B7-H1)和 PD-L2(CD273,B7-DC)。PD-1 与 PD-L1 或 PD-L2 会引起细胞因子的生成减少,减少细胞增殖和细胞溶解。在多种肿瘤中,肿瘤浸润 T 淋巴细胞(TILs)的 PD-1 的表达上调,然而许多肿瘤的 PD-L1 表达也增多。

因此可以推测其机制为肿瘤细胞能够诱导 T 细胞失能,避免 APCs 提呈能够识别肿瘤的肿瘤抗原。PD-1 拮抗剂包括 PD-L1 抗体,如 nivolumab,lambrolizumab 和 pidilizumab,以及融合蛋白 AMP-224。

Nivolumab 为完全的人 IgG4 单克隆抗体,尚无可检测的依赖细胞毒性的抗体(ADCC)。

在晚期实性肿瘤的 I 期临床研究中,每两周增加一次的 nivolumab 的用量,共治疗 12 轮(2 年)。在 NSCLC 队列研究中(n=129),大部分患者均曾接受了多次的化疗,其中 55% 的患者至少接受过 3 种治疗方案。

中位数反应疗程(74 周)时的 ORR 为 17%。中位数生存率为 9.9 个月,1 年和 2 年生存率分别为 42% 和 24%。中位数 PFS 仅为 2.3 个月。

Nivolumab 的总体耐受性良好,皮肤毒性(20%),胃肠反应(15%),肺部症状(9%)为最常见的不良事件。与 ilipmumab 相比,Nivolumab 的胃肠道毒性发生率低。出现肺炎的患者有 2 例死亡。

对 63/129 例患者进行了 PD-L1 表达的生物标记物分析,若至少 5% 的肿瘤细胞免疫组化染色可见 PD-L1 表达则为 PD-L1 阳性,PD-L1 的阳性率为 43%。PD-L1 阳性患者和 PD-L1 阴性患者的 ORR 分别为 16% 和 13%,表明在经过治疗的研究组中,长期存放的的肿瘤组织并不适于检测 PD-L1 的表达。

将 nivolumab 和紫杉醇治疗 NSCLC 的鳞癌或 NSCLC 的非鳞癌的疗效进行比较 III 期临床试验的入组已经完成,结果也即将公布于众。

Lambrolizumab 是以 PD-1 为靶点的单克隆抗体,在黑色素瘤的治疗中具有抗肿瘤的活性。某项以 NSCLC 患者为研究对象的 I 期临床试验发现,采用 Lambrolizumab 治疗的中位数生存时间为 51 周,采用免疫相关的应答标准确定的部分有效率为 25%。常见的不良事件为乏力、皮疹和瘙痒,1 例患者出现肺炎,1 例出现肺水肿。

在肿瘤标记物检测的研究中,采用治疗前取得的新鲜的肿瘤组织进行免疫组化染色得到的肿瘤细胞上的 PD-L1 表达预测治疗反应,PD-L1 阳性和 PD-L1 阴性的 ORR 分别为 67% 和 4%。基于上述结果,一项比较 lambrolizumab 和紫杉醇对 PD-L1 阳性的晚期 NSCLC 患者疗效的随机的 II/III 期临床试验已经开展。

2.3 PD-L1

程序性死亡受体配体 1(PD-L1,B7-H1), 为 PD-1 的配体,属于 B7 超家族的一员,参与免疫应答的负性调节。T 细胞、B 细胞、巨噬细胞和树突状细胞可表达 PD-L1,在包括 NSCLC 在内的许多实性肿瘤中,PD-L1 的表达上调。

由于细胞因子,如 IL-4、IL-10、INF-а、-B 或 -γ,的诱导,PD-L1 会激活 T 细胞上的 PD-1,并且下调 T 细胞效应器的功能,同时是肿瘤细胞得以侵入宿主免疫监控的机制之一。27-57.5% 的 NSCLC 细胞表达 PD-L1,并且 PD-L1 存在于细胞膜和 / 或细胞浆中。在肉瘤样 NSCLC 中,PD-L1 的表达比例为 69%,远高于普通 NSCLC 的 27%。

PD-L1 对预后的影响尚不清楚,各种结果之间相互矛盾。结果的差异可归因于不同研究中检测 PD-L1 表达和对其进行评分的方法学存在差异。有研究认为,PD-L1 的表达与肿瘤的血管侵犯和高分化有关,但不能改善无复发生存率。

PD-L1 表达与巨噬细胞和树突状细胞的增多和炎症浸润程度增加有关。与之相反的是,有研究发现 PD-L1 的表达与 TILs 呈负相关。

在组织学上,PD-L1 的表达与鳞癌相关,但有一项研究表明腺癌也与之相关。某项研究发现 PD-L1 的表达与 EGFR/KRAS 突变或 ALK 重排无关。考虑到 PD-L1 在肺癌中所起的重要作用,抑制 PD-L1 成为了有前景的治疗方法。目前在研的 PD-L1 抑制剂包括单抗 MPDL3280A,BMS-936559,MEDI4736 和 MSB0010718C。

在某项 I 期临床研究中,BMS-936559 对实性肿瘤的治疗中,治疗 NSCLC 的 ORR 为 10%,18% 的患者经历了至少 24 周的病情稳定期。但由于花费巨大,BMS-936559 的研发被迫停止。

MPDL3280A 为合成的 IgG 抗 PD-L1 抗体,含有调整后的 Fc 结构域,从而防止其他细胞因抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC)作用而表达 PD-L1。

在 MPDL3280A 的 I 期临床研究中,治疗曾接受治疗的晚期 NSCLC 患者的 ORR 为 24%,24 周 PFS 为 46%。患者肿瘤表达 PD-L1 阳性和阴性的 ORR 分别为 100% 和 15%。既往 / 现正吸烟者的 ORR 为 25%,而非吸烟者为 16%。

MEDI4736,与 MPDL3280A 类似,均为合成的含有一个三级突变的 Fc 结构域,从而避免 Fc 介导的 ADCC。以往治疗实性肿瘤患者的 I 期临床研究表明,其在包括 NSCLC 在内的不同肿瘤中的临床活性和疾病稳定期的时长均无剂量限制毒性,无 3-4 级治疗相关不良事件。

2.4 TIM3

与其他免疫检查点分子不同的是,TIM3 并非在所有 T 细胞激活后得以上调,仅在 CD4+ 辅助 T 细胞 1(Th1)和 CD8+ 细胞毒性 T 细胞中上调,参与协同抑制作用。在由其配体 galectin-9 激活后,TIM3 会抑制效应 T 细胞的活性,并引起外周耐受。TIM3 在 T 细胞在肿瘤中的损耗中起着关键作用。

在黑色素瘤患者中,可检测到 TIM3 与 PD-1 共表达;这一共表达表明肿瘤中 CD8+T 细胞的大量损耗。在 NSCLC 患者中,仅 CD4+ 和 CD8+ 的 TILs 中的 TIM3 表达上调,外周血 T 细胞不出现这一变化。CD4+T 细胞中 TIM-3 的表达与淋巴结转移和肺癌晚期相关。

某项临床前研究表明,在部分实性肿瘤的治疗中,联合抑制 TIM3 和 PD-1 的效果优于单独抑制疗法。

2.5 LAG3

淋巴细胞激活基因 3(LAG3) 为激活的 T 细胞、Tregs、树突状 T 细胞和 NK 细胞上表达的协同抑制受体。LAG3 何为 CD4 相关蛋白,与 II 型主要组织兼容性复合物(MHC)介乎额,抑制 T 细胞增殖,从而导致肿瘤侵犯。在二氧化硅介导的动物模型肺部炎症可观察到 LAG3 基因表达上调。

LAG3 单克隆抗体治疗晚期实体肿瘤的 BMS-986016 的 I 期临床研究正在进行中。

2.6 KIR

KIR 作为 NK 细胞家族的调节物,近期成为了多种肿瘤免疫治疗的新靶点。KIR 对 NK 细胞效应器功能起负性调节作用。抑制 KIR 会引起 NK 细胞的抗肿瘤活性。Lirilumab 为与 KIR2DL1-2 和 3 受体结合的抗体,可引起 NK 细胞介导的细胞杀伤。NSCLC 患者 KIR2DL1 共表达的增多已见报道,这一现象会降低 NK 细胞的功能。

两个针对 Lirilumab 联合 ipilimumab 和 nivolumab 治疗 NSCLC 的 I 期临床研究正在研究当中。

2.7BTLA 和 A2AR

协同抑制受体 B 和 T 淋巴细胞弱化子(BTLA)在自体免疫中的作用和其配体与淋巴瘤生成相关的疱疹病毒进入介质(HVEM)已被研究。A2A 腺苷受体(A2AR)为 G 蛋白耦联受体,可与腺苷结合,对 MAPK 激酶通路有调节作用。目前尚无这些分子在肺癌中的研究。

3. 协同刺激干预

3.1 OX40

OX-40(CD134,TNFRSF4 肿瘤坏死因子受体超家族,成员 4)为炎症部位激活的 T 细胞中出现的协同刺激分子,可调节抗原特异性 T 细胞增殖,存活和细胞因子 IL-2、IL-4、IL-5、IFN-γ生成。OX40 的免疫活性信号通路使得其成为了新型的免疫治疗靶点。

临床前研究表明,OX40 拮抗剂在治疗黑色素瘤、神经胶质瘤、乳腺癌、结肠癌、肉瘤、肾癌和前列腺癌中具有抗肿瘤活性。

在 I 期临床研究中,实体瘤患者采用三种不同剂量的同一种鼠类抗人 OX40 抗体进行一轮治疗。发现毒性尚可忍受,包括乏力、发热 / 寒战、一过性淋巴细胞减少、和轻度皮疹。31 例患者中的 12 例出现肿瘤缩小,体液免疫和细胞免疫都得到了增强。可检测到高水平的人抗小鼠抗体,因此,人 OX40 拮抗剂的研发变得很有必要。

对乳腺癌和前列腺癌患者采用 OX40 拮抗剂联合放疗的治疗方法的研究正在进行中。

3.2 CD137

CD137(4-1BB)是肿瘤坏死因子(TNF)受体超家族中的诱导型 T 细胞表面分子。与其受体 CD137L 相结合,协同刺激 CD4 和 CD8 细胞。Treg、激活的 NK 细胞均表达 CD137。Urelumab(BMS663513)为 CD137 的拮抗剂,已经用于 I/II 期临床试验,均发现尽管具有严重的肝毒性,但仍具有抗肿瘤活性。

尽管如此,应用 Urelumab 治疗 NSCLC 的试验已被终止。

3.3 GITR

糖皮质激素样诱导的 TNF 受体(GITR)为 TNF 受体超家族的一员。GITR 作为 CD4+ 和 CD8+ 幼稚 T 细胞的协同刺激分子,会引起 T 细胞增殖和提升效应器的功能。GITR 可见于 Treg、效应 T 细胞、B 细胞、NK 细胞和激活的树突状细胞。TRX518,单克隆抗体 GITR 拮抗剂,目前正处于 I 期临床研究中。

3.4 CD40,CD28,CD27 和 ICOS

CD40A 是肿瘤坏死因子超家族的医院,参与细胞分化,存活和凋亡。临床前期研究结果表明,抗 CD40 抗体可能能够抑制肿瘤生长和转移。CD27 是另一种 T 细胞的刺激性受体,同样起着拮抗作用,目前正处于 I 期临床研究中。诱导型 T 细胞协同刺激因子(ICOS)为与 CD28 相关的 T 细胞协同刺激因子。

TGN1412,为 CD28 的抗体,因其毒性过强,所有该类药物的研究均被终止。

4. 联合治疗

联合治疗的目的在于同时瞄准多种肿瘤发生通路进行抗肿瘤治疗。包括联用不同作用机制和不同毒理特性的细胞毒性化疗药物来杀死肿瘤细胞。NSCLC 的一线治疗药物为铂类。随着随着分子靶向治疗 NSCLC 的出现,联合用药走进了人们的视野。

某些靶向治疗和化疗联用联合用药能使患者获益,某些联合用药却会对患者带来巨大伤害。某些单药被认为有治疗效果,但联合起来使用却并不能改善患者的生存率,这些现象仍有待进一步的研究进行明确。

CTL4 抑制剂与化疗药物联用的 III 期临床研究的关注重点为 ipilimumab 在和紫杉醇以及卡铂联用治疗鳞癌 NSCLC 中的作用。Nivolumab 和 Ipilimumab 与 KIR 抑制剂联用,nivolumab 与多种化疗药物和靶向治疗药物联用均已在前文描述。

不同免疫抑制剂的联用同样引起了大家的兴趣,并且已经处于测试阶段。在采用自体肿瘤细胞合成的分泌 GM-CSF 进行疫苗接种后 CTLA4 被阻断,表明治疗晚期黑色素瘤的抗肿瘤免疫治疗可不伴有明显的毒性。在临床前的模型中,采用 PD1 和 CTLA4 抗体进行多种免疫检查点阻断,能使 T 细胞的反应性增强,减少 T 细胞失能。

抗肿瘤治疗中,免疫治疗的时机仍有待研究。在一项 II 期临床研究中延迟应用 ipilimumab 较早期应用疗效更佳,但原因尚不明确。

5. 预测生物标记物

预测性的生物标记物是很有必要的,因为在某些特定人群中,免疫调节物会引起双向调节。许多 CTLA4 的生物标记物都已在临床应用。淋巴细胞绝对计数的升高被认为与临床疗效相关。有研究表明 ipilimumab 疗效和 CD4+T 细胞表达高水平 ICOS 呈正相关。

Ipilimumab 治疗后 HLA-DR 在 CD4T 细胞中表达增多。肿瘤浸润淋巴细胞与 ipilimumab 疗效相关, Forkhead box P3(FOXP3)- 阳性和 indoleamine2,3-dioxygenase 阳性患者则对 CTLA4 阻断疗法反应良好。

PD-L1 在不同肿瘤微环境中的表达存在差异,并且不会在某一时间点停止表达。PD-L1 的表达与肿瘤微环境中 IFN-γ的出现相关,这一点可以解释为何 PD-L1 的表达不能作为 nivolumab 疗效的预测生物标记物。在肿瘤治疗领域,预测性生物标记物的研究仍处于起步阶段。

6. 肿瘤对免疫制剂反应的评估

现在被广泛接受的用于评估抗肿瘤治疗疗效的方法为 RECIST 标准。但是,依据 RECIST,肿瘤体积增大 30% 或更多,即使是在治疗早期,都被认为是疾病进展。但免疫治疗的治疗反应在 RECIST 所定义的疾病进展后才得以显现。尽管肿瘤进展明显,患者仍能从免疫治疗中获得临床疗效,持续的 SD 则表明疗效的维持。

基于上述说法,免疫相关的应答标准应运而生。免疫相关无进展生存(irPFS)能够说明尽管肿瘤显著增大,但疗效依然得以维持。这一称之为“假性进展”的现象可能是由于癌周的淋巴细胞浸润或迟发的免疫应答所致。

7. 结论

对免疫系统中肿瘤监控的认识增加有助于新的免疫制剂的研发。尤其是目前广泛认为肿瘤能够通过使协同抑制或检查点信号分子失调而侵入免疫系统。早期的对实体瘤,如 NSCLC,中的 CTLA4,PD-1 和 PD-L1 抑制物等免疫检查点调节物的研究前景光明,会为 NSCLC 的治疗带来新的曙光。

未来的挑战包括不同免疫治疗药物间的联合应用,或免疫治疗药物与细胞毒性化疗药物的联合应用,分子靶向治疗和放疗的联合应用,以及其在疾病早期的应用疗效和预测性生物标记物的发现。



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