免疫檢驗點阻斷：癌癥免疫治療的新希望

隋愛霞　趙靜　郭曉強

免疫檢驗點是T細胞激活的負調節(jié)分子，阻斷這些分子的活性可提升T細胞對癌細胞的殺傷能力，臨床試驗顯示出良好效果，提示了癌癥免疫治療的一個新方向，也引起了癌癥免疫治療的一場新熱潮。

癌癥免疫治療是利用免疫系統(tǒng)特異性識別和殺傷的原理來達到癌癥治療目的。目前，癌癥免疫治療主要有三種策略，即細胞免疫治療（如樹突細胞治療）、細胞因子治療（治療腎細胞癌的白介素-2等）和單克隆抗體治療。自1997年第一個單克隆抗體利妥昔[rituximab；商品名美羅華（mabthera）]被美國食品藥品管理局（FDA）批準用于非霍奇金淋巴瘤的治療以來，至今已有幾十種單克隆抗體應用于癌癥臨床，在部分類型癌癥如乳腺癌等的治療中取得理想效果，從而開啟了癌癥免疫治療的新時代。早期癌癥治療中單克隆抗體針對的靶點主要是癌基因位點突變或者過表達，適應范圍較窄，一定程度上出現(xiàn)“瓶頸”。2011年，第一個針對免疫檢驗點的單克隆抗體獲得FDA批準，開創(chuàng)了免疫治療的新思路。

T細胞激活和免疫檢驗點

T細胞激活

T細胞是一類重要的免疫細胞，主要介導細胞免疫過程，因在胸腺（thymus）中成熟而得名。T細胞分多種亞型，包括細胞毒性T細胞（Tc）、輔助性T細胞（TH）、調節(jié)性T細胞（Treg）和天然殺傷T細胞（NKT）等，它們在介導免疫的過程中發(fā)揮不同的作用。以癌癥免疫為例，Tc可選擇性地識別腫瘤特異性抗原，并啟動免疫應答以殺傷癌細胞；TH則有效地整合天然免疫和獲得免疫雙重機制來實現(xiàn)免疫應答的最大化；而Treg主要抑制其他T細胞對腫瘤抗原的免疫應答，造成癌細胞免疫逃逸，發(fā)揮癌細胞保護功能。

T細胞進入免疫過程的激活機制為：樹突細胞（不同于神經元樹突）等抗原遞呈細胞（APC）表面主要組織相容性復合物（MHC）分子將抗原遞呈給T細胞表面的T細胞受體（TCR），形成三元復合物。與此同時，APC表面CD80或CD86分子與T細胞表面共受體CD28結合形成共激活復合物，啟動下游信號從而實現(xiàn)激活。

盡管T細胞激活對保證機體免疫應答有重要意義，但是過度或不適當?shù)丶せ钜嗫梢疳槍ψ陨淼募毎拘孕?，造成機體損傷，因此T細胞激活必須受到嚴格精細的調控，以保證在外界病原體入侵和體內組織出現(xiàn)癌變時啟動激活程序，實現(xiàn)有效監(jiān)控和強有力的殺傷，同時防止T細胞過度激活對自身組織的“誤傷”。針對T細胞過度激活的“剎車”效應，主要由免疫檢驗點分子負責。

免疫檢驗點

免疫檢驗點（immune checkpoint）是指保持機體自身免疫耐受，調節(jié)免疫應答幅度以及產生強度免疫抑制的信號通路。目前已鑒定了多種免疫檢驗點分子，包括細胞毒性T細胞相關抗原4（CTLA-4）、程序性死亡分子1（PD-1）、程序性死亡配體1（PD-L1）和PD-L2等。有關這些分子的鑒定，拓展了對免疫激活“開關”調控的理解，也為多種疾病如癌癥和自身免疫病等的治療提供了新思路。

關鍵免疫檢驗點分子的生物學作用

CTLA-4的生物學作用

1980年代，研究人員發(fā)現(xiàn)T細胞表面除T細胞受體（TCR）具有激活效應外，還有一個大的免疫激活分子群存在。1987年，研究人員利用消減cDNA文庫法從激活的T細胞中鑒定出第四個分子，命名為CTLA-4。1991年，進一步研究發(fā)現(xiàn)CTLA-4在結構上與CD28相似，也與CD80/CD86結合，因此被認為是一種新的共激活受體。然而在1995年，加州大學伯克利分校的艾利森（J.Allison）小組制備成功CTLA-4基因敲除小鼠表型，否定了上述結論。

CTLA-4敲除小鼠并未出現(xiàn)T細胞活性下降，相反出現(xiàn)了T細胞增殖失控與活性增加，以及全身超敏反應樣自身免疫病，多器官浸潤，小鼠最終死亡，意味著小鼠CTLA-4是一種T細胞激活抑制分子。盡管CTLA-4分子存在于激活的T細胞中，但是只在激活以后出現(xiàn)，在激活起始和休眠時均不表達，因此CTLA-4更可能是一種免疫激活抑制劑，起免疫“剎車器”的作用。激活后的T細胞開始表達CTLA-4，一方面CTLA-4與CD28競爭結合CD80/CD86而減弱激活，另一方面CTLA-4還啟動細胞內抑制信號，抑制T細胞激活，避免免疫損傷。

CTLA-4可在Tc、TH和Treg等多種T細胞中表達，但細胞效應迥異。Tc和TH細胞的CTLA-4抑制細胞活性以減弱免疫應答，Treg細胞的CTLA-4卻增強細胞活性以強化免疫逃逸，雙重效應使免疫系統(tǒng)的殺傷能力顯著降低。許多癌癥患者存在CTLA-4過表達，這種過表達與預后差成正相關，意味著對CTLA-4的抑制可用于癌癥治療。

PD-1的生物學作用

1992年，日本京都大學研究員本庶佑（T.Honjo）首次在凋亡T細胞雜交瘤中鑒定出PD-1，因其具有促程序性細胞死亡的作用而得名。對基因敲除小鼠的試驗表明，PD-1亦是一種免疫抑制分子，但是和CTLA-4具有全身活性不同，PD-1局限于外周組織。

PD-1主要在激活的T細胞、樹突細胞和單核細胞等細胞上表達，參與細胞抑制。與CTLA-4類似，PD-l亦增強Treg細胞的免疫抑制作用。由于許多癌癥對Treg細胞高度浸潤，這種效應可進一步抑制免疫應答。因此，阻斷PD-1可消除癌組織內Treg數(shù)量或抑制其細胞活性而增強抗癌能力。Tc高表達PD-1可造成細胞毒性功能喪失，包括細胞增殖下降和多種細胞因子如IL-2和TNF-α等的分泌能力減弱，最終使抗癌活性降低。一般認為，CTLA-4主要對早期激活T細胞有抑制，PD-1則在T細胞遷移到腫瘤微環(huán)境后減弱應答。PD-1還在腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）中表達，可使TIL處于無能或耗竭狀態(tài)，使抗癌活性減弱，而抑制PD-1可增強免疫系統(tǒng)對癌細胞的殺傷能力。

PD-L1的生物學作用

1999年，梅奧醫(yī)學中心的陳列平首先發(fā)現(xiàn)PD-L1分子；2000年，哈佛大學弗里曼（G.Freeman）等證實PD-L1是PD-1功能配體，第二年發(fā)現(xiàn)PD-1的第二配體PD-L2，從而形成PD-1與PD-L1/2的相互作用功能對。PD-L1表達廣泛，在全身多個器官包括腎、肝、肺、心等的上皮細胞和內皮細胞中表達；PD-L2的表達具有組織特異性，主要在抗原遞呈細胞（APC）中表達。

PD-Ll在黑色素瘤、卵巢癌、肺癌、前列腺癌、膀胱癌和腎癌等多種癌癥中過表達，并與癌癥的進展及不良預后成正相關。癌癥形成過程中的PD-Ll過表達是一種自適應免疫抵抗。癌細胞的PD-L1通過與免疫細胞表面PD-1結合，啟動免疫抑制信號而誘發(fā)免疫耐受，一方面促進Tc和TH細胞無能、耗竭、反應遲鈍和凋亡，另一方面誘導Treg擴展，從而增強對免疫殺傷和凋亡信號的抵抗，最終達到逃脫機體免疫監(jiān)控的目的。

免疫檢驗點阻斷與腫瘤治療

免疫檢驗點單克隆抗體現(xiàn)狀

早期認為，免疫系統(tǒng)缺乏特異性識別與殺傷癌細胞的能力，但是在1990年代隨著CTLA-4、PD-1和PD-L1等一系列免疫檢驗點分子的發(fā)現(xiàn)及其生理功能的闡明，科學界的認識發(fā)生了改變。正常情況下，免疫系統(tǒng)可識別腫瘤抗原（過表達的自身蛋白或突變蛋白）并啟動免疫應答，但腫瘤組織通過各種策略激活免疫抑制信號而使T細胞處于靜息狀態(tài)，得以實現(xiàn)免疫逃逸，因此消除免疫抑制是實現(xiàn)癌癥免疫治療的根本策略之一。從臨床效果來看，阻斷免疫抑制通路比直接激活免疫通路更理想。

最初艾利森提出阻斷CTLA-4實現(xiàn)癌癥治療的策略，遭到醫(yī)學界普遍質疑，一方面在于這種策略缺乏特異性，對腫瘤殺傷力有限，另一方面CTLA-4基因敲除小鼠表現(xiàn)出強烈致死的自身免疫應答，預示著阻斷CTLA-4會導致極嚴重的免疫毒性。然而后續(xù)的研究表明，部分阻斷CTLA-4活性能在一定程度上解決這一難題，在免疫毒性可耐受前提下實現(xiàn)腫瘤殺傷。腫瘤動物模型顯示了腫瘤抑制效果，從而鼓舞了公司和研究人員從事CTLA-4單抗（單克隆抗體）的研發(fā)和臨床試驗熱情。美國新澤西州的生物技術小公司Medarex公司敏銳地意識到了這種思路的潛在價值，于1999年率先加入研究行列，先后開發(fā)成功CTLA-4單克隆抗體和PD-1單克隆抗體。目前，臨床上針對免疫檢驗點分子的單克隆抗體已有多種，主要針對CTLA-4、PD-1和PD-L1等。

免疫檢驗點單克隆抗體由于在應用過程中激活免疫系統(tǒng)，容易破壞免疫系統(tǒng)的自身平衡，常導致多個器官或多種組織的炎癥，稱為免疫相關不良反應。隨著免疫抑制分子抗體得到快速開發(fā)和應用，對治療過程中的不良反應采取有效的緩解措施也成為決定治療成敗之關鍵因素。

CTLA-4單克隆抗體的臨床應用

2000年，兩種CTLA-4抗體易普利姆瑪（ipilimu-mab）和替西木單抗（tremelimumab）進入臨床試驗。

易普利姆瑪應用最為廣泛，至今已有兩千多名實體瘤患者接受了測試。對無法切除黑色素瘤患者的Ⅲ期臨床試驗表明易普利姆瑪可誘導一個較持續(xù)的免疫應答；患者生存期顯著延長，3年生存率達20%。歐洲Ⅲ期臨床試驗表明，易普利姆瑪治療使黑色素瘤中位無復發(fā)生存期達26.1個月。臨床試驗還顯示易普利姆瑪在治療中相對安全、可控。易普利姆瑪治療的不良反應與癌癥免疫應答成正相關，因此在保證抗癌效果前提下應慎重評價治療劑量、頻率和時間的選擇等。目前，易普利姆瑪主要用于惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、前列腺癌和胃癌等的Ⅱ/Ⅲ期試驗。2011年，美國FDA正式批準易普利姆瑪用于治療無法手術切除或已轉移的黑色素瘤。

替西木單抗Ⅱ期黑色素瘤臨床治療顯示具有一定耐受性，Ⅲ期臨床因未顯示更好療效而終止；但臨床試驗顯示對惡性問皮瘤有一定療效。2015年，美國FDA批準替西木單抗用于惡性間皮瘤治療。

PD-1單克隆抗體的臨床應用

相對于CTLA-4，PD-1單克隆抗體的研發(fā)和應用相對滯后，直到2006年才投入臨床測試。兩年后發(fā)現(xiàn)，5名晚期癌癥患者經過治療后腫瘤顯著萎縮，生存期顯著延長，從而推動了PD-1抗體的廣泛應用。目前，臨床應用的PD-1單克隆抗體主要有3種——納武單抗（nivolumab）、派姆單抗（pembrolizumab）和pidilizumab。

臨床試驗顯示納武單抗對多種實體瘤均有顯著療效，而且治療過程中耐受性好，不良反應輕微。目前，納武單抗應用于非小細胞肺癌、晚期黑色素瘤、腎細胞癌、復發(fā)性膠質瘤、難治性或復發(fā)性彌漫性大B細胞淋巴瘤、復發(fā)性或轉移性頭頸部腫瘤等的臨床試驗。2014年，日本批準小野制藥株式會社的納武單抗用于無法手術切除的黑色素瘤治療。2015年，美國FDA批準該藥用于轉移性鱗性非小細胞肺癌和晚期轉移腎細胞癌的治療。

對晚期黑色素瘤的派姆單抗臨床試驗顯示效果理想，不良反應輕微；晚期或轉移性非小細胞肺癌的臨床試驗也顯示了理想的前景。目前，派姆單抗用于肺癌、黑色素瘤、結腸癌等的臨床試驗。2014年9月，美國FDA批準派姆單抗用于難治性黑色素瘤的治療。

pidilizumab對復發(fā)濾泡性淋巴瘤、彌漫性大B細胞淋巴瘤和惡性黑色素瘤均有一定治療效果，但尚須進一步評判。

PD-L1單克隆抗體的臨床應用

PD-L1單克隆抗體的開發(fā)和應用更晚，目前主要集中于Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗，有3種PD-L1單克隆抗體BMS-936559、MPDL3280A和MEDI4736，尚未被FDA正式批準。

BMS-936559對黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎細胞癌和卵巢癌等均有一定療效，且臨床不良反較少，須進一步全面評估臨床效果。

臨床Ⅰ期試驗表明MPDL3280A對多種晚期無法治愈的實體瘤如非小細胞肺癌、黑色素瘤和腎細胞癌等的治療效果較為理想，不良反應溫和，大多數(shù)無須特殊處理。此外，MPDL3280A對晚期轉移性膀胱癌的治療應答快速、患者反應率高，不良反應輕微，更適合無法耐受放化療的老年患者。

MEDI4736用于多種實體瘤包括黑色素瘤和非小細胞肺癌等的Ⅰ期臨床試驗，也顯示了一定效果。

免疫檢驗點單克隆抗體聯(lián)合治療

雖然免疫檢驗點單克隆抗體在癌癥治療上取得了一定突破，但與期望仍有較大距離，一方面須提升單一抗體的治療效果，另一方面應加強聯(lián)合應用。

一是免疫檢驗點分子單克隆抗體問的聯(lián)合。由于CTLA-4和PD-1/PD-L1發(fā)揮免疫抑制作用的機制不同，因此兩類抗體聯(lián)合可增強免疫激活程度和抗腫瘤效果。如PD-1單克隆抗體納武單抗和CTLA-4單克隆抗體易普利姆瑪聯(lián)合治療黑色素瘤，可以極大地增加臨床效果，使2年生存率超過80%。

二是與其他癌癥治療方式的聯(lián)合。免疫檢驗點分子單克隆抗體的治療原理在于對發(fā)生突變的癌癥抗原進行特異性識別后加以殺傷，抗原數(shù)量越高則殺傷效果越顯著，而臨床試驗證明，放化療介導的癌細胞死亡有利于癌癥抗原釋放，增強機體抗癌免疫活性，因此免疫檢驗點分子單克隆抗體聯(lián)合放化療可達到協(xié)同治療目的。Ⅱ期臨床試驗顯示紫杉醇/卡鉑化療后再使用CTLA-4單克隆抗體易普利姆瑪治療晚期非小細胞肺癌，能顯著增加化療效果。易普利姆瑪聯(lián)合達卡巴嗪（dacarbazine）能顯著延長晚期黑色素瘤患者的生存期。放療可顯著增加T細胞數(shù)量，而免疫檢驗點阻斷可增強腫瘤殺傷效果，因此黑色素瘤患者放療后輔助CTLA-4或PD-Ll單克隆抗體均可增強放療效果，并提升免疫治療強度。

前景與展望

免疫檢驗點分子單克隆抗體的應用，掀起了一場癌癥免疫治療的新熱潮，一定程度上克服了傳統(tǒng)單克隆抗體治療的癌癥類型過于單一的缺陷，適應證更加廣泛，治療效果也較放化療具有明顯優(yōu)勢。2013年，以CTLA-4和PD-1單克隆抗體為主的癌癥免疫治療被美國《科學》周刊評為當年十大科學突破之首，凸顯其重要價值。目前有多家制藥公司投入此新興領域，必將加快新抗體的研發(fā)和臨床應用，推動癌癥免疫治療效果達到一個新高度。

同時也應看到，通過免疫檢驗點阻斷治療癌癥，也存在許多亟須解決的問題。首先是抗體的臨床應用劑量和治療方案目前大多基于經驗，沒有利用進一步的優(yōu)化治療來提升效果。其次是缺乏治療效果和預后評判的分子標志物，當前的評判主要基于臨床數(shù)據(jù)，不利于對特定患者人群開展針對性治療。最后是尚無標準化的聯(lián)合治療原則可用，從而限制了聯(lián)合療法的治療潛力。從大的方面來說，免疫檢驗點阻斷都是利用非特異性地消除免疫抑制的策略來達到癌細胞殺傷目的，靶向性差，具有“雙刃劍”效果。如何在整體層面上增強癌癥殺傷力的同時，最大限度地減弱副作用，是一個重大挑戰(zhàn)。此外，不同患者針對治療產生巨大免疫應答差異背后的分子機制，也是臨床醫(yī)生和基礎研究人員應當緊密合作以共同而對的現(xiàn)實問題。

總之，免疫檢驗點阻斷為癌癥免疫治療提供了新的選擇和方向，有望給癌癥患者帶來重大福音。

關鍵詞：癌癥免疫治療 免疫檢驗點 CTLA-1 PD-1