朱文嘉 王勝資

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·綜 述·

程序性死亡蛋白-1/程序性死亡配體信號通路及其抗體在頭頸部腫瘤治療中的作用

朱文嘉 王勝資

程序性死亡蛋白1(PD-1)/程序性死亡配體(PD-Ls)信號通路因參與腫瘤免疫逃逸而備受關注。PD-1及PD-Ls不僅能夠反映腫瘤的臨床分期和生存率，并有望成為腫瘤免疫治療的新靶點。本文就PD-1/PD-Ls信號通路抑制劑在頭頸部腫瘤中的研究進展進行綜述，重點論述該信號通路抑制劑在頭頸部鱗癌、鼻咽癌、黑素瘤等多種實體腫瘤中的抗腫瘤效應。(中國眼耳鼻喉科雜志，2017，17：292-294,300)

程序性死亡蛋白-1；程序性死亡配體；頭頸部腫瘤；免疫治療

程序性死亡蛋白-1(programmed death protein-1,PD-1)是T細胞上的一種抑制性受體。在正常情況下，PD-1通過與其配體(programmed death ligands, PD-Ls) PD-L1、PD-L2 相互作用，抑制T細胞增殖、活化和細胞因子的分泌來發(fā)揮免疫調(diào)控作用。近年來，PD-1及其配體PD-Ls因參與腫瘤免疫逃逸機制而備受關注[1]。PD-1/PD-Ls信號通路的激活可導致免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的形成，使腫瘤細胞逃避機體免疫監(jiān)視和殺傷；而阻斷PD-1/PD-Ls信號通路可逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫微環(huán)境，增強內(nèi)源性抗腫瘤免疫效應。也有研究[2]表明，腫瘤細胞是通過上調(diào)PD-L1的表達來逃避T細胞的識別。人類多種腫瘤細胞株，如卵巢癌、乳腺癌、腎癌、肺癌、惡性膠質(zhì)瘤、鱗癌、淋巴瘤和黑素瘤等均高表達PD-L1[3]。國內(nèi)外研究證明，PD-1及PD-Ls的表達不僅能反映患者的臨床分期和生存率，并有望成為腫瘤免疫治療的新靶點。本文就其在頭頸部腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 PD-1/PD-Ls 信號通路的作用機制

PD-1/PD-Ls并不是直接導致細胞凋亡，而是通過減少T細胞的存活和增殖來起作用的。PD-Ls與T細胞上的PD-1結(jié)合后，ITSM結(jié)構(gòu)域中的酪氨酸發(fā)生磷酸化，募集SHP-2磷酸酶，使TCR-CD3分子及其下游ZAP70發(fā)生去磷酸化。與此同時，通過阻斷Bcl-XL的表達，進一步阻斷PI3K的活化，下調(diào)IL-2的表達和葡萄糖代謝；而IL-2的表達下調(diào)可誘導CD8+T細胞和CD4+T細胞處于功能失活狀態(tài)，起到免疫負調(diào)控作用[4]。

與此相類似的是，PD-Ls與B細胞上的PD-1結(jié)合后，ITSM結(jié)構(gòu)域中的酪氨酸發(fā)生磷酸化，募集包含SH2結(jié)構(gòu)域(含酪氨酸磷酸酶)的SHP-1和SHP-2。SHP-2/SHP-1去磷酸化BCR鄰近的信號分子Igα/β和Syk，減弱下游分子PLCγ2，PI3K，vav，以及ERK1/2的活化，從而傳遞免疫抑制信號[2]。

2 PD-1/PD-Ls信號通路及其抗體在人乳頭瘤病毒相關頭頸部鱗癌中的應用

在頭頸部鱗癌中，免疫逃避有不同的機制，如腫瘤抗原呈遞的下調(diào)、信號轉(zhuǎn)換的異常調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄因子家族的活化、免疫抑制細胞因子的釋放、免疫點受體的調(diào)節(jié)異常等。最近的研究表明，通過上調(diào)免疫抑制性配體可使腫瘤組織免于炎癥破壞，這也為理解腫瘤免疫抵抗提供了一個新的視角。抗原誘導激活和T細胞增殖是通過共刺激受體、共抑制受體以及它們同源配體的時間表達來調(diào)控的。協(xié)調(diào)信號通過這些受體調(diào)控啟動、擴增以及隨后的適應性免疫應答。當缺少共抑制信號時，在感染和自身免疫情況下，持續(xù)的T細胞活化可以導致過度的組織損傷。免疫反應特異性或選擇性地針對由腫瘤細胞表達的抗原，這些免疫哨卡是抗腫瘤免疫產(chǎn)生和維護的主要障礙。因此，在臨床上研究免疫哨卡阻滯已成為一個新的治療方向。細胞毒T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)和PD-1是目前研究相對透徹的免疫哨卡分子。

目前局部晚期頭頸部鱗癌患者的5年生存率不超過40%～50%，復發(fā)或轉(zhuǎn)移性頭頸部鱗癌患者的生存率依然不高[5]。針對復發(fā)或轉(zhuǎn)移性頭頸部鱗癌患者，臨床上需要通過新的治療策略和引進新的分子靶點來提高療效。大量證據(jù)[6]表明，免疫系統(tǒng)在癌癥發(fā)展中起重要作用，腫瘤細胞可利用抑制免疫檢查點信號通路來抑制抗腫瘤T細胞反應。因此，PD-1通路通過下調(diào)T細胞效應來阻礙免疫反應。PD-L1在頭頸部鱗癌細胞中過度表達，并通過結(jié)合PD-1受體激活PD-1免疫檢查點信號通路，從而抑制抗腫瘤T細胞反應[7]。2種抗PD-L1單克隆抗體MEDI4736和MK3475的I期臨床試驗表明，MEDI4736的整體響應率(ORR)約11%，≥3級不良事件發(fā)生率為7%。MK3475盡管有高達20%的響應率，但也具有更高的毒性(≥3級不良事件的患者占17%)[5]。MEDI4736 在頭頸部鱗癌的治療中有較好的應用前景，值得進一步開發(fā)和臨床研究。

人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)是公認的頭頸部鱗癌致病因素。T細胞產(chǎn)生的HPV衍生蛋白(E2，E6和E7)已經(jīng)在頭頸部癌患者的血液和腫瘤組織中檢測到[8-10]。作為效應細胞，腫瘤浸潤淋巴細胞的能力可能受腫瘤微環(huán)境的影響。免疫抑制細胞或分子、頭頸部癌的慢性炎癥通過改變微環(huán)境來影響腫瘤。HPV相關頭頸部鱗癌與HPV陰性頭頸部鱗癌微環(huán)境的免疫類型差異分析可能為解釋HPV相關頭頸部鱗癌有更好的預后提供新的線索。研究表明，在HPV相關的頭頸部鱗癌中，瘤內(nèi)調(diào)節(jié)性T細胞將增加。PD-1作為CD28受體家族的一個成員，由活化的淋巴細胞表達，與PD-L1結(jié)合后抑制細胞增殖和效應功能。PD-1的表達預示有慢性抗原刺激，并可導致T細胞功能障礙。在慢性病毒性疾病和其他癌癥中，通過抗體阻斷或干擾PD-1/PD-L1信號通路，能提高臨床效果，恢復功能性T細胞反應。初步結(jié)果證明，60%以上新分離的人頭頸部腫瘤可表達PD-L1。此外，在早期舌癌的上皮內(nèi)T細胞也經(jīng)常表達PD-1[11]。

HPV相關的頭頸部鱗癌最常見于口咽部?？谘什亏[癌是一種免疫抑制性疾病。在美國口咽癌中HPV感染高達40%～80%。潛在的機制可能是慢性遷延性感染導致癌變。與HPV相關頭頸部其他鱗癌相比較，口咽部鱗癌患者發(fā)病年齡更小，無明顯的煙草和(或)酒精史，有更好的社會經(jīng)濟地位，并有更好的臨床療效。盡管至少15種HPV被認為有致病潛能，但最常引起口咽部鱗癌的還是HPV16。HPV常首先侵犯扁桃體和舌根的淋巴組織，整合DNA基因組到宿主細胞核中，導致癌基因蛋白E6和E7的表達。E6蛋白可引起P53活性大幅降低，而E7結(jié)合視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白并使其失活，這具有高度的免疫原性并將誘導抗腫瘤免疫反應。此外，HPV16也可引起肛門和生殖器的腫瘤。研究顯示，PD-1/PD-L1與HPV陽性頭頸部鱗癌具有高度相關性，與HPV陰性頭頸部鱗癌不具有相關性。PD-1在HPV陽性和陰性腫瘤均表達于效應T細胞，然而HPV陽性頭頸部鱗癌的表達水平明顯高于HPV陰性頭頸部鱗癌，這也表明細胞毒性T細胞的PD-1表達在口咽部鱗癌中起著重要的作用[5]。然而，需要進一步前瞻性研究明確PD-L1表達在預后或者可預測性生物學指標中的作用。

3 PD-1/PD-Ls 信號通路及其抗體在鼻咽癌治療中的應用

鼻咽癌是EB病毒相關疾病，具有明確的病因和地理分布。鼻咽癌高發(fā)于中國南方、香港、臺灣及東南亞等地區(qū)，年發(fā)病率高達(25～50)/100 000。在世界范圍內(nèi)，每年有8萬人患鼻咽癌，大約有5萬鼻咽癌患者死亡[12]。鼻咽癌在Ⅰ和Ⅱ期患者的5年生存率超過80%，但對全身轉(zhuǎn)移性鼻咽癌患者，5年存活率<10%[13]。盡管鼻咽癌對化療高度敏感，但化療抵抗仍然存在并迫切需要更好的治療手段[14-15]。在世界范圍內(nèi)，超過90%的成人潛伏感染過EB病毒，而鼻咽癌還受環(huán)境因素(飲食、吸煙)和遺傳易感性(高風險HLA異型)的共同作用。此外，EB病毒也存在于幾乎所有的低分化和未分化的非角化鼻咽癌中(WHOⅡ型和Ⅲ型)。

在病毒感染動物模型中，PD-1作為T細胞耗盡的標志，常表現(xiàn)為細胞因子(IFN-γ，IL-2和TNF-α)分泌等效應功能的降低，并產(chǎn)生大量的溶細胞效應分子穿孔蛋白和顆粒酶B，最終導致細胞凋亡[16-18]。在傳染性炎癥反應中，1型(α，β)和2型(IFN-γ)響應，可引起周圍組織中PD-L1和PD-L2表達上調(diào)。這種上調(diào)的生物學行為是為了預防在炎癥中抗原T細胞介導的周圍組織損傷。然而在腫瘤和慢性病毒模型中，其他免疫哨卡分子，如2B4，CD160，TIM3， LAG3在“耗盡”CD8 T細胞時將與PD-L1一起上調(diào)[19]。PD-L1在病毒相關惡性腫瘤(包括鼻咽癌)通過癌細胞和腫瘤浸潤巨噬細胞高度表達。PD-L1的表達與晚期腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等相關聯(lián)，與此同時，PD-1的過度表達與較短的總生存率和無復發(fā)生存率相關聯(lián)，也是死亡、治療失敗、鼻咽癌局部復發(fā)的獨立危險因素[20]。這些早期研究也為免疫哨卡抑制抗體在本病的應用提供了理論依據(jù)。

Pembrolizumab是針對PD-1的高選擇性人源化單克隆IgG抗體，被用來阻斷PD-1受體的負免疫調(diào)節(jié)信號[21]。根據(jù)2015年歐洲癌癥大會研究報告，多于1/5先前接受過治療的轉(zhuǎn)移性鼻咽癌患者在接受Pembrolizumab治療后，表現(xiàn)出客觀的可衡量反應， 2/3的患者經(jīng)治療后可獲得一定程度的病變體積減小，反應期中位數(shù)為10.8個月。也有研究表明，Pembrolizumab在鼻咽癌治療中的客觀緩解率為22.2%，所有患者均有部分緩解[22]。最近新開發(fā)的另一種試驗用抗PD1抗體Nivolumab(BMS)也正在用來治療復發(fā)和(或)轉(zhuǎn)移性鼻咽癌，此外，抗LAG3抗體LAG525與抗PD1抗體PDR001聯(lián)合用于治療晚期惡性腫瘤的安全性和有效性也正在進行I期臨床試驗評估[3]。

4 PD-1/PD-Ls 信號通路及其抗體在黑素瘤治療中的應用

利用抗PD-1、PD-L1 的單克隆抗體阻斷PD-1/PD-L1信號通路，以恢復T細胞的免疫殺傷功能，能夠發(fā)揮良好的治療效果。目前已經(jīng)有數(shù)個抗PD-1/PD-L1單克隆抗體進入臨床試驗。抗PD-1抗體對黑素瘤的治療有著很好的應用前景。

抗PD-1人源化IgG單克隆抗體Pembrolizumab對135例晚期黑素瘤患者治療的Ⅰ期臨床試驗研究顯示，其用于治療黑素瘤是安全有效的，Ⅱ期臨床結(jié)果也表明在晚期黑素瘤患者中的治療效果明顯優(yōu)于伊匹單抗[21, 23]。此外，不同劑量水平的Pembrolizumab治療與化療在晚期黑素瘤患者中的療效對比也在進一步研究中。研究[24-26]表明，全人源抗PD-1的IgG4類單克隆抗體Nivolumab療效顯著，長期安全性在可接受范圍內(nèi)，生存獲益性和安全性都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的化療藥物，為轉(zhuǎn)移性黑素瘤的治療提供了新的選擇。Nivolumab治療104例黑素瘤的Ⅰ期臨床試驗結(jié)果顯示，給予患者最大劑量10.0 mg/kg 進行治療，沒有達到最大耐受劑量，而且31%的黑素瘤患者，有效[3]。此外，研究還表明人源化抗PD-1單克隆抗體Pidilizumab在所有轉(zhuǎn)移性黑素瘤患者中的ORR為5.9%，1年整體存活率為64.5%。雖然有效率偏低，但在復發(fā)患者中1年整體存活率較高，且治療耐受良好。與其他藥物聯(lián)合治療的方案值得進一步研究[27]。

抗PD-1/PD-L1抗體對黑素瘤有較好臨床療效的可能原因是黑素瘤細胞表面可以表達PD-1，抗PD-1抗體一方面阻斷PD-1與T細胞表面PD-L1的結(jié)合以恢復T細胞抗腫瘤活性，另一方面也可直接作用于黑素瘤細胞表面的PD-1，從而抑制PD-1/PD-L1信號通路的促腫瘤活性作用[28]。

75%的黑素瘤患者在接受PD-1治療后可獲得滿意和持久的療效。然而，在持續(xù)的PD-1作用下盡管起初腫瘤會發(fā)生消退，但延遲復發(fā)的現(xiàn)象也時有發(fā)生。目前，這種免疫逃逸的機制尚不明確。在對PD-1耐藥腫瘤進行全外顯子測序后發(fā)現(xiàn)，編碼IFN受體相關的Janus激酶1(JAK1)或Janus激酶2(JAK2)發(fā)生基因突變，且并發(fā)野生型等位基因的缺失。JAK1和JAK2發(fā)生失活突變，一方面可通過信號通路來影響相關受體的表達；另一方面干擾素的不敏感反應還可通過其他手段調(diào)控，如在肺癌和前列腺癌細胞系中觀察到的表觀遺傳沉默現(xiàn)象或者負調(diào)節(jié)因子的過表達現(xiàn)象[29]。此外，編碼抗原呈遞蛋白β-2-微球蛋白(B2M)的基因也發(fā)生了截斷突變，通過減少人類主要組織相容性復合物I類分子的表達，降低對癌細胞的抗增殖作用。

5 展望

腫瘤的免疫治療是通過激發(fā)和增強機體的免疫功能，以達到控制和殺滅腫瘤細胞的目的，并且常作為一種有效的輔助治療方法與手術、放療、化療等常規(guī)療法聯(lián)合應用。目前PD-1/PD-Ls信號通路抑制劑在抗頭頸部腫瘤中的重要作用得到廣泛重視。抑制PD-1/PD-Ls信號通路在頭頸部鱗癌、鼻咽癌、黑素瘤等多種實體腫瘤中均具有抗腫瘤效應。也有研究表明PD-1/PD-Ls抑制劑聯(lián)合化療藥物可使療效更加顯著。因此，如何最大化利用PD-1/PD-Ls抑制劑抑制信號通路將成為未來頭頸部腫瘤免疫治療的研究熱點。

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(本文編輯 楊美琴)

Role of programmed death protein-1/programmed death ligands signaling pathway and the antibodies in the therapy of head and neck cancers

ZHU Wen-jia, WANG Sheng-zi.

Department of Radiation Oncology, Eye Ear Nose and Throat Hospital of Fudan University, Shanghai 200031, China

WANG Sheng-zi, Email: shengziwang@fudan.edu.cn

Programmed death protein-1(PD-1) and programmed death ligands (PD-Ls) were currently emphasized for their involvement in tumor immune escape. PD-1 and PD-Ls can not only reflect the tumor clinical stage and survival rate, but also be expected to become a new target for cancer immunotherapy. This article made a summary on the progress in research of PD-1/PD-Ls signaling pathway inhibitors in head and neck cancers, especially focusing on the antitumor effect of head and neck squamous cell carcinoma, nasopharyngeal carcinoma, and melanoma.(Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:292-294,300)

Programmed death protein-1； Programmed death ligands； Head and neck cancer； Immunotherapy

復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院放療科 上海 200031

王勝資(Email: shengziwang@fudan.edu.cn)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.04.018

2016-08-01)