黃 娟，陳盛松，葉小群

(1.南昌大學a.研究生院醫(yī)學部2015級； b.第二附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科；2.江西省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，南昌 330006)

PD-1/PD-L1通路與腫瘤免疫逃逸及腫瘤干細胞免疫治療的相關性分析

黃 娟1a，陳盛松2，葉小群1b

(1.南昌大學a.研究生院醫(yī)學部2015級； b.第二附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科；2.江西省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，南昌 330006)

近年來，惡性腫瘤的診斷與治療水平已有了極大提高，人們逐漸認識到人體自身的免疫異常可影響腫瘤發(fā)生、發(fā)展的過程。目前通過刺激機體免疫系統(tǒng)，阻斷免疫負性調(diào)定點通路來提高抗腫瘤免疫效應的治療方法已成為腫瘤治療的新方向。程序性死亡受體1(PD-1)、程序性死亡受體配體1(PD-L1)信號通路在細胞免疫中起著免疫檢查點的作用，本文就免疫檢查點PD-1/PD-L1通路與腫瘤免疫逃逸、腫瘤干細胞免疫治療的相關機制研究及其抗體(免疫檢查點阻斷劑)應用的臨床意義進行綜述。

免疫檢查點； 免疫檢查點阻斷劑； 程序性死亡受體1； 程序性死亡受體配體1； 腫瘤干細胞； 免疫治療

2016年6月，美國臨床腫瘤學會(ASCO)發(fā)布了2016年臨床腫瘤進展報告，其中癌癥免疫治療尤為突出，被評為2015年癌癥研究的前沿和熱點[1]。隨著腫瘤免疫治療基礎研究日益增多，越來越多的臨床試驗也相繼出現(xiàn)。其中，通過增強機體對腫瘤的免疫應答起到抗腫瘤作用的免疫檢查點阻斷劑的使用在黑色素瘤和肺癌等多種惡性腫瘤治療中顯出可喜的成果。其中以程序性死亡受體1/程序性死亡受體配體1(PD-1/PD-L1)為免疫檢查點為靶點的新藥物研究在近幾年取得了重大成果[2]。本文就免疫檢查點PD-1/PD-L1及其抗體(免疫檢查點阻斷劑)與腫瘤免疫逃逸及腫瘤干細胞免疫治療相關性研究進行綜述。

1 PD-1

1.1 PD-1及其配體的分子結構與分布

程序性死亡受體-1(PD-1)也稱CD79，是一個屬于CD28/CTLA-4免疫球蛋白超家族的免疫抑制性受體[3]。PD-1的結構類似于CTLA-4，與CTLA-4有23%的同源性。PD-1廣泛表達于由造血組織衍生而來的細胞，如外周CD4+CD8+T細胞、B細胞、NK/T細胞、樹突狀細胞和單核細胞及部分CD4-CD8-胸腺細胞。目前，PD-1已被明確的兩個配體分別是PD-L1(又稱B7-H1,CD274)和PD-L2(又稱B7-DC,CD273)[4]。PD-L1廣泛表達于正常細胞和多種腫瘤細胞的表面。到目前為止，應用免疫組織化學技術方法，已先后在乳腺癌、肺癌、胃癌、膀胱癌及黑色素瘤等腫瘤組織中檢測到PD-L1蛋白的表達[5]。而PD-L2則常表達于樹突狀細胞、巨噬細胞、柱狀細胞和某些受IL-4、IFN刺激的B細胞，較PD-L1的表達局限。

1.2 PD-1/PD-L1的生物學作用

PD-L1在正常組織中調(diào)節(jié)器官特異性耐受，在腫瘤組織中介導腫瘤細胞的免疫逃逸[6]。足月胎盤中富含PD-L1，其由胎盤的絨毛膜細胞滋養(yǎng)層和合胞體細胞滋養(yǎng)層表達，PD-L1的這種定位表達有利于保護胎兒不被特異性活化的母體效應T細胞攻擊[7]。另外，PD-1/PD-L1通路可誘導T細胞耗竭：PD-1在功能耗竭的T細胞上高表達，阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以恢復T細胞的增殖、分泌和殺傷功能[8]；HIV感染者的抗原提呈細胞(APC)上PD-L1表達增加，從而誘導產(chǎn)生大量的免疫抑制性細胞因子IL-10，并與CD4+T細胞的數(shù)目呈負相關，由此解釋HIV感染后出現(xiàn)T細胞無應答和喪失防御免疫功能[9]。

2 PD-1/PD-L1通路與腫瘤免疫治療

2.1 PD-1/PD-L1與腫瘤細胞免疫耐受、免疫逃逸

PD-1/PD-L1通路協(xié)助腫瘤免疫逃逸的具體機制目前尚不清楚，可能為：1)誘導T細胞耐受。正常情況下，細胞毒T淋細胞(CD8+CTL)通過識別人黑色素瘤細胞株624mel(天然不表達PD-L1分子)的HLA-A2中gp100抗原表位對其進行殺傷，但轉(zhuǎn)染PD-L1后624mel細胞對CD8+CTL的識別和殺傷有明顯抵制作用，而通過PD-L1單抗進行阻斷可逆轉(zhuǎn)上述結果[10]。2)抑制T細胞增殖。PD-L1與其受體PD-l結合，啟動了G0/G1檢查點，選擇性抑制RAS/MEK/ERK及PI3K/AKT信號通路，進而抑制細胞周期相關蛋白表達，阻礙細胞周期進展及T細胞的增殖[11]；此外，有研究[12]發(fā)現(xiàn)PD-1在抑制B細胞增殖方面也有重要作用。3)抑制細胞因子的分泌。PD-1/PD-L1途徑在抑制T細胞增殖的同時也影響很多細胞因子的分泌，如IL-2分泌的下調(diào)，這在一定程度上下調(diào)了免疫應答。4)增強Treg細胞(Regulatory T cell，調(diào)節(jié)性T細胞)的功能。PD-L1能通過下調(diào)mTOR、AKT、ERK2等磷酸化及上調(diào)PTEN蛋白表達，促進誘發(fā)性Treg細胞的產(chǎn)生和存活，從而抑制效應性T細胞活性[13]；阻斷PD-1/PD-L1信號通路可以增加效應性CD8+T細胞的功能，抑制Treg細胞和CTL細胞的功能，加強抗腫瘤效應[14]。5)阻斷抗原呈遞過程。Sugita等[15]研究發(fā)現(xiàn)，生發(fā)中心樹突狀細胞、濾泡樹突狀細胞的功能發(fā)揮不僅僅依賴于T細胞的激活，也與PD-L1的負調(diào)節(jié)相關。

2.2 PD-1/PD-L1通路與腫瘤免疫治療

PD-1/PD-L1通路在協(xié)助腫瘤逃逸相關機制研究，阻斷PD-1/PD-L1信號通路，相對增強T細胞免疫效應的方法有望成為抗腫瘤免疫治療的一個重要手段[16-17]。1)應用抗PD-1單抗或其他分子封閉PD-L1。人和鼠的PD-1在蛋白質(zhì)結構上有60%的同源性，而Igv區(qū)域(免疫球蛋白可變區(qū))則達到了75%。人和鼠PD-1結構的相似性表明它們極有可能來自相似的復合物，具有相似的生物功能。有研究[18]發(fā)現(xiàn)，相較于對照組，應用PD-1阻滯劑治療的荷瘤小鼠，局部腫瘤生長受到明顯抑制，有較高的完全緩解率和遠期存活率。①抗PD-1抗體：Nivolumab(MDX-1106,BMS-936558)是全人源化免疫球蛋白IgG4、抗PD-1抗體。2010年，Brahmer等[19]報道了用Nivolumab阻斷PD-1/PD-L1通路治療難治性實體瘤的I期臨床試驗，結果顯示Nivolumab可通過激活機體免疫效應，而發(fā)揮有效的抗腫瘤作用，初步認為阻斷PD-1/PD-L1通路是相對安全有效的腫瘤免疫治療手段。2015年，Brahmer等[20]在Future Oncol上發(fā)文進一步證實了以上研究結果。同年，Nivolumab被美國食品藥品管理局(FDA)批準用于治療不可切除或轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和接受含鉑化療方案治療期間或治療后病情進展的晚期轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌以及晚期(轉(zhuǎn)移性)腎細胞癌。②抗PD-L1抗體：2016年5月，F(xiàn)DA批準Atezolizumab用于治療膀胱癌中最常見類型尿路上皮癌。這是首個經(jīng)FDA批準用于膀胱癌治療的PD-1/PD-L1抑制劑[21]。另外，2016年3月發(fā)表在The Lancet的Ⅱ期POPLAR結果公布，以曾接受含鉑類化療方案的非小細胞癌患者為該研究目標人群，與多西紫杉醇相比，Atezolizumab顯著改善了患者的生存期，且生存的改善與腫瘤組織中PD-L1表達有關，表明PD-L1高表達患者從Atezolizumab中獲益更多；在安全性評價中，Atezolizumab顯示出比較好的耐受性，與化療藥物相比安全性也更好[22]。2)PD-1疫苗。2007年，張淑敏等[23]用蛋白轉(zhuǎn)化法將PD-1錨定在腫瘤細胞膜上,制成抗腫瘤疫苗,免疫C57BL-6小鼠后,一組小鼠取脾細胞進行T細胞擴增和細胞毒T淋巴細胞(CTL)功能檢測,另一組小鼠進行腫瘤細胞接種試驗，結果表明用GPI-PD-1修飾的腫瘤細胞膜免疫小鼠后誘發(fā)了腫瘤特異性T細胞和CTL細胞擴增，且該疫苗有一定的保護小鼠免受腫瘤細胞侵襲的作用。2016年，邱凌翀等[24]以霍亂毒素B亞基為載體,設計了一種同時靶向小鼠MUC1(Muc1)VNTR區(qū)和小鼠程序性死亡受體(mPD-1)的融合蛋白疫苗，以該融合蛋白輔以鋁佐劑和CPGODN免疫BALB/C小鼠,收集免疫小鼠抗血清,以Elisa法檢測抗體產(chǎn)生情況。結果表明：CTB-Muc1-m PD1重組蛋白能夠打破小鼠自身免疫耐受,同時產(chǎn)生針對于Muc1和mPD-1的特異性抗體；此外,CTB-Muc1融合mPD-1后能夠顯著增強機體針對于Muc1的特異性免疫應答。

3 PD-1/PD-L1通路與腫瘤干細胞免疫治療

1)腫瘤干細胞學說。近年來，腫瘤干細胞學說備受關注。腫瘤干細胞在腫瘤耐藥、放療抵抗、復發(fā)轉(zhuǎn)移過程中起重要作用的觀點也得到研究者的廣泛認可[25]。腫瘤干細胞可特異性表達CD44、ALDH、CD133及HER2等干細胞表面標志物，而MDSC、IL-6、IL-8、TGF-β、免疫檢查點CTLA-4及PD1/PD-L1等信號通路異?；罨瑢δ[瘤干細胞的干性維持起著重要作用[26]。

2)腫瘤干細胞中PD-1/PD-L1通路相關研究。近年來，PD-1/PD-L1通路負性調(diào)節(jié)T細胞免疫活性具體到腫瘤干細胞群中的研究相對較少[27]。2010年，Schatton等[28]提出并證實了腫瘤干細胞可抑制T細胞活性的說法。Ock等[29]在頭頸部惡性腫瘤干細胞中發(fā)現(xiàn)PD-L1表達上調(diào)，而腫瘤細胞以及腫瘤微環(huán)境中APCs表達的PD-L1可經(jīng)PD-1/PD-L1信號通路抑制腫瘤抗原特異性T細胞的活化，抑制T細胞介導的腫瘤免疫應答。這使人們認識到腫瘤干細胞也可能是通過PD-1/PD-L1通路來抑制T細胞介導的腫瘤免疫應答。Yang等[30]利用化療前胃癌組織標本中獲取的胃癌SGC-7901細胞系，在體外無血清中培養(yǎng)誘導成干細胞球，以同期分化的普通胃癌細胞為對照，用不同濃度的5-FU處理，具有更高的存活率。另外，在以上腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)了PD-L1的表達，相比PD-L1陰性表達的腫瘤干細胞，細胞核增殖相關抗原Ki67在PD-L1陽性表達的腫瘤干細胞中高表達；相比對照組和PD-L1阻斷組，PD-1Ig刺激組Ki67的表達上調(diào)，在實驗動物中荷瘤小鼠瘤體增長更快，且差異具有統(tǒng)計學意義。由此認為，PD-L1是腫瘤干細胞增殖的刺激信號，PD-1/PD-L1信號通路的存在，使腫瘤干細胞球的增殖能力增強。聯(lián)合使用抗PD-1抗體，抗PD-L1抗體，特異性阻斷PD-1/PD-L1通路可以抑制腫瘤干細胞的增殖而減少腫瘤復發(fā)，對治療胃癌有相當?shù)那熬啊eow等[31]在結直腸癌免疫治療的研究中也證實了用抗PD-1/PD-L1抗體,封閉阻斷PD-1/PD-L1通路來減弱腫瘤干細胞致瘤作用的可行性。

4 問題與展望

目前，PD-1/PD-L1免疫檢查點阻滯劑(ICBs)在黑色素瘤、肺癌中的研究顯出可喜的成果[32]。免疫檢查點阻斷劑迅速、持久、有效的藥物反應，相對可耐受的不良反應，為腫瘤的免疫治療奠定了堅實的基礎，但目前的腫瘤免疫治療的響應率不高，異質(zhì)性大，總體效果尚不盡如人意[33]。腫瘤微環(huán)境中有很多因素能夠抑制ICBs的治療活性，如Treg細胞、MDSCs以及IDO(indole2,3-dioxygenase)的活性；同時，一些腫瘤細胞自身因素也會影響ICBs的療效，包括突變負荷、致瘤信號通路、PD-L1的表達以及MHC-I類分子表達下調(diào)等。腫瘤外在因素如腸道微生物群也存在免疫調(diào)節(jié)潛能[34]。另一方面，腫瘤干細胞研究成果的臨床應用仍面臨著很多挑戰(zhàn)：當下腫瘤干細胞表面標志物研究至今尚無統(tǒng)一標準；腫瘤干細胞僅是一小部分細胞群體，腫瘤干細胞免疫治療療效評估不直觀，反復活檢可行性差。因此，關于腫瘤干細胞治療的療效評價，尚需要更為確切的評價指標。PD-1/PD-L1通路與腫瘤干細胞增殖的相關性及臨床意義尚需更深入的研究。但通過進一步深入理解和研究腫瘤內(nèi)外環(huán)境的免疫調(diào)節(jié)機制，這些問題的答案最終會浮出水面。腫瘤免疫治療，腫瘤干細胞免疫靶向治療和普通腫瘤治療方法的臨床結合應用，將引發(fā)新一輪臨床腫瘤治療模式及靶向治療藥物研發(fā)的變革，為人類控制腫瘤、改善其預后增加希望。

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(責任編輯：羅芳)

Relationships of PD-1/PD-L1 Pathway to Tumor Immune Escape and Tumor Stem Cell Immunotherapy

HUANG Juan1a,CHEN Sheng-song2,YE Xiao-qun1b

(1a.2015GadeofMedicalDepartmentofGraduateSchool; 1b.DepartmentofRespiratoryMedicine,theSecondAffiliatedHospital,NanchangUniversity;2.DepartmentofRespiratoryMedicine,thePeoples’sHospitalofJiangxi,Nanchang330006,China)

In recent years,the diagnosis and treatment of malignant tumors have been improved greatly.People gradually realize that the autoimmune abnormalities play a negative role in tumor occurrence and development.Currently,the immune system stimulation and negative immune checkpoint pathway blockage for improving anti-tumor immune effect have become a new direction of cancer therapy.The programmed death-1(PD-1) and programmed death-ligand-1(PD-L1) act as the immune checkpoints in cell immunity.This paper reviews the mechanisms of PD-1/PD-L1 signaling pathway in tumor immune escape and tumor stem cell immunotherapy and the clinical significance of their antibodies(immune checkpoint blockers).

immune checkpoint; immune checkpoint blocker; programmed death-1; programmed death-ligand-1; tumor stem cells; immunotherapy

2017-03-18

黃娟(1992—)，女，碩士研究生，主要從事呼吸系統(tǒng)疾病的診治及肺部腫瘤、腫瘤干細胞的研究。

R730.3

A

1009-8194(2017)07-0096-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.07.033