杜鳳華 梅曉冬

檢查點(diǎn)阻斷免疫療法的出現(xiàn)，使癌癥治療發(fā)生了革命性的變化。目前已經(jīng)有超過(guò)七種免疫治療藥物已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)，并具有多種適應(yīng)癥，還有不計(jì)其數(shù)的藥物正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)研究。然而，臨床對(duì)免疫治療的反應(yīng)在個(gè)體患者和癌癥類型之間存在高度異質(zhì)性。這對(duì)臨床醫(yī)生在選擇個(gè)性化藥物進(jìn)行特異性免疫治療提出了挑戰(zhàn)。因此，在治療開(kāi)始前預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)免疫治療的反應(yīng)性是非常有價(jià)值的。最早提出的預(yù)測(cè)癌癥免疫治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物是基于PD1和PDL1表達(dá)，但其預(yù)測(cè)價(jià)值似乎僅限于特定的癌癥或患者群體。利用下一代測(cè)序技術(shù)對(duì)循環(huán)腫瘤細(xì)胞和宿主細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞分子分析的最新進(jìn)展，極大地?cái)U(kuò)大了潛在有用的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物的范圍。本文回顧了基于生物標(biāo)志物的無(wú)創(chuàng)預(yù)測(cè)和腫瘤對(duì)免疫治療反應(yīng)治療中監(jiān)測(cè)的最新進(jìn)展，著重總非小細(xì)胞肺癌的循環(huán)標(biāo)志物。

免疫治療概述

循環(huán)液體活檢生物標(biāo)志物是預(yù)測(cè)和跟蹤檢查點(diǎn)阻斷免疫治療反應(yīng)的非侵入性指標(biāo)，對(duì)非小細(xì)胞肺癌具有最高質(zhì)量的證據(jù)。目前癌癥免疫治療有三大生物標(biāo)志物，第一類系反應(yīng)腫瘤炎癥狀態(tài)的生物標(biāo)志物，即PDL1表達(dá)，腫瘤PDL1表達(dá)并不能充分表達(dá)宿主免疫學(xué)和腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性，其預(yù)測(cè)價(jià)值似乎僅限于特定的癌癥或患者群體。第二類標(biāo)志物則揭示腫瘤的免疫原性，循環(huán)腫瘤DNA、血液腫瘤突變負(fù)荷(TMB)、轉(zhuǎn)錄組特征、循環(huán)腫瘤細(xì)胞和宿主免疫標(biāo)志物是最有希望轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的下一代液體活檢生物標(biāo)志物。第三類標(biāo)志物系宿主環(huán)境，如微生物環(huán)境等。選擇炎癥生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)檢查點(diǎn)阻斷免疫治療的反應(yīng)，必須要與個(gè)體的遺傳背景、腫瘤微環(huán)境和免疫學(xué)特征之間的相互關(guān)聯(lián)?；蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)方法的結(jié)合，配合人工智能和下一代測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，將使癌癥免疫治療向個(gè)體化醫(yī)學(xué)過(guò)渡。

癌癥免疫治療的目的是通過(guò)免疫檢查點(diǎn)阻斷(ICB)來(lái)幫助免疫系統(tǒng)識(shí)別并攻擊癌細(xì)胞。檢查點(diǎn)阻斷免疫療法(CBI)的研究爆炸式增長(zhǎng)，要?dú)w功于其顯著提高了多種癌癥生存率。FDA批準(zhǔn)的CBI適應(yīng)癥，包括非小細(xì)胞肺癌、轉(zhuǎn)移性黑色素瘤、乳腺癌和頭頸部鱗狀細(xì)胞癌等，以及正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)中其他多種腫瘤治療組合。盡管CBI取得了成功，但在將臨床獲益擴(kuò)大到更多患者方面仍存在一些障礙。雖然檢查點(diǎn)免疫療法對(duì)確實(shí)達(dá)到臨床反應(yīng)的患者效果很好，但也有一部分患者對(duì)相同的治療沒(méi)有反應(yīng)或反應(yīng)較差。此外，對(duì)于哪種客觀指標(biāo)能夠最好地預(yù)測(cè)臨床反應(yīng)，還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。確定這些指標(biāo)將使臨床醫(yī)生能夠在開(kāi)始治療前選擇特定的治療方法，并在整個(gè)治療過(guò)程中對(duì)治療策略進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)治療策略進(jìn)行潛在的調(diào)整和修改。直接從腫瘤標(biāo)本中獲得的反映腫瘤免疫微環(huán)境和腫瘤細(xì)胞內(nèi)在特征的生物標(biāo)志物，已被研究作為對(duì)CBI反應(yīng)的潛在標(biāo)志物。例如瘤內(nèi)PDL1表達(dá)、腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞密度(TIL)[1]、腫瘤突變負(fù)荷(TMB)[2]、DDR(腫瘤損傷修復(fù))[3]等，這些都被認(rèn)為與CBI的治療效果有關(guān)。然而，這些生物標(biāo)記物需要侵入性取樣，而且從風(fēng)險(xiǎn)-收益的角度來(lái)監(jiān)測(cè)治療過(guò)程中的腫瘤反應(yīng)并不實(shí)用。循環(huán)液體活檢生物標(biāo)志物最近顯示出作為腫瘤免疫治療反應(yīng)預(yù)測(cè)指標(biāo)的前景，并將隨時(shí)間推移逐漸成為趨勢(shì)。本篇綜述簡(jiǎn)要概述了FDA批準(zhǔn)的檢查點(diǎn)阻斷免疫療法、它們的作用機(jī)制以及檢查點(diǎn)抑制劑的基本免疫學(xué)。然后，綜合近年來(lái)發(fā)表的研究成果，確定預(yù)測(cè)非小細(xì)胞肺癌免疫療法臨床反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物，并識(shí)別有前途的生物標(biāo)志物以期加快個(gè)性化藥物在非小細(xì)胞肺癌免疫治療中的應(yīng)用。

作用檢查點(diǎn)抑制劑免疫治療的藥物種類和作用機(jī)制是旨在阻斷細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4 (CTLA4)通路或程序性細(xì)胞死亡蛋白1通路(PD1/PDL1)的單克隆抗體。目前，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的癌癥免疫治療藥物有ipilimumab (CTLA4)、nivolumab (PD1)、pembrolizumab (PD1)、atezolizumab (PDL1)、avelumab (PDL1)、durvalumab (PDL1)和cemiplimab (PD1)。Ipilimumab是FDA唯一批準(zhǔn)的以CTLA4為基礎(chǔ)的療法，也是第一個(gè)上市的免疫療法。在正常的T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中，T淋巴細(xì)胞在體內(nèi)巡視，尋找感染、疾病或癌癥的跡象。通過(guò)T細(xì)胞受體(TCR)識(shí)別不健康細(xì)胞或抗原遞呈細(xì)胞(APCs)上的肽抗原，可導(dǎo)致T細(xì)胞活化和增殖。T細(xì)胞表面通常也表達(dá)PD1和CTLA4，它們是抑制受體，當(dāng)分別與配體PDL1或CD80/CD86結(jié)合時(shí)，可以阻止T細(xì)胞活化。腫瘤可能通過(guò)異常表達(dá)PDL1或CD80/CD86來(lái)逃避這種監(jiān)測(cè)，這些異常表達(dá)可以激活PD1或CTLA4，從而抑制T細(xì)胞的活化和增殖。本篇綜述將主要關(guān)注檢查點(diǎn)阻斷免疫療法治療非小細(xì)胞肺癌患者的研究。

循環(huán)標(biāo)志物對(duì)免疫治療反應(yīng)

用于預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)的大多數(shù)生物標(biāo)志物可以分為基因組和蛋白質(zhì)組標(biāo)志物?；蚪M學(xué)研究的例子包括循環(huán)腫瘤細(xì)胞的全外顯子組測(cè)序,裸細(xì)胞游離DNA (cfDNA)或循環(huán)腫瘤DNA (ctDNA)[4]的分析，以及宿主免疫細(xì)胞的RNA轉(zhuǎn)錄組特征。蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)記包括存在于循環(huán)中的可溶性蛋白，如宿主細(xì)胞因子和趨化因子，或循環(huán)腫瘤或免疫細(xì)胞上的細(xì)胞表面標(biāo)記，如PD1/PDL1和TCRs。另一類可預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)的可溶性生物標(biāo)志物是外泌體和細(xì)胞外囊泡。PDL1表達(dá)是第一個(gè)被提出的預(yù)測(cè)CBI治療反應(yīng)的蛋白組生物標(biāo)志物，因?yàn)樵S多研究發(fā)現(xiàn)，在CBI患者中，腫瘤通過(guò)免疫組織化過(guò)度表達(dá)PDL1，改善了臨床結(jié)果。然而，大量PDL1水平較低的患者也表現(xiàn)出較強(qiáng)的反應(yīng)，這使得使用PD1/PDL1作為唯一的生物標(biāo)志物變得復(fù)雜。此外，PDL1的評(píng)估方法是異質(zhì)性的，這使得比較不同試驗(yàn)之間的重現(xiàn)性有所不同。其他蛋白質(zhì)組生物標(biāo)志物與宿主免疫學(xué)有關(guān)。例如，中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率(NLR)已被發(fā)現(xiàn)是許多實(shí)體腫瘤生存的預(yù)后指標(biāo)。

一、非小細(xì)胞肺癌

目前，PDL1是非小細(xì)胞肺癌(non -small cell lung cancer, NSCLC)中唯一在臨床應(yīng)用中選擇最可能受益于CBI的患者的生物標(biāo)志物。目前針對(duì)于PD1/PDL1的免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)在非小細(xì)胞肺癌的一線、二線甚至早期的臨床治療已經(jīng)得到廣泛證實(shí)[5-7]。全外顯子組測(cè)序(WES)或癌癥基因面板(CGP)[8]是目前已知的預(yù)測(cè)免疫療法反應(yīng)監(jiān)測(cè)手段，用于估計(jì)突變負(fù)荷，預(yù)測(cè)PD-1阻滯的臨床療效。研究表明下一代基因測(cè)序技術(shù)(NGS)能準(zhǔn)確估計(jì)TMB, TMB的升高進(jìn)一步提高了ICIs獲益的可能性。TMB與PD-L1表達(dá)無(wú)相關(guān)性，兩個(gè)變量的預(yù)測(cè)能力相似。將TMB和PD-L1表達(dá)結(jié)合到多變量預(yù)測(cè)模型中，可以獲得更高的預(yù)測(cè)能力[9]。多項(xiàng)研究均表明CTC計(jì)數(shù)可單獨(dú)或者聯(lián)合CYFRA21-1可作為檢測(cè)早期肺癌的依據(jù)，其表達(dá)與遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，并可為疾病復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移提供依據(jù)[10]。在對(duì)24例接受nivolumab治療的四期NSCLC患者的研究中，PDL1陰性CTCs患者均獲得臨床獲益，而PDL1陽(yáng)性CTCs患者均經(jīng)歷疾病進(jìn)展[11]。然而，循環(huán)血液中ctDNA估計(jì)的TMB (bTMB)是否與免疫治療的臨床結(jié)果有關(guān)仍有待探索。在一項(xiàng)136名非小細(xì)胞肺癌患者研究中,更高的ctDNA突變負(fù)荷明顯與不良臨床CBI結(jié)果相關(guān)[12],這表明ctDNA可能反映了與腫瘤DNA不同的基因組特征。腫瘤突變負(fù)荷(TMB)，通過(guò)全外顯子組測(cè)序(WES)或腫瘤基因板(CGP)測(cè)量，與免疫治療反應(yīng)有關(guān)[13]。在后來(lái)的一項(xiàng)研究中，基于血液的TMB預(yù)測(cè)了阿特利珠單抗對(duì)NSCLC的臨床益處，并通過(guò)對(duì)兩項(xiàng)大型隨機(jī)試驗(yàn)的回顧性分析證實(shí)了這一點(diǎn)。最近，一種用于肺癌患者篩查的血漿免疫相關(guān)miRNA-signature classifier (MSC)被應(yīng)用，以確定它是否也可以預(yù)測(cè)NSCLC對(duì)CBI的反應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)MSC檢測(cè)與總體和無(wú)進(jìn)展生存相關(guān)[14]。ctDNA水平可以使早期評(píng)估免疫治療效果。ctDNA水平的下降是治療效果的早期標(biāo)志，預(yù)示著接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的NSCLC患者的生存期延長(zhǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，ctDNA是一種非常有前途的非小細(xì)胞肺癌生物標(biāo)志物。目前正在探索免疫宿主相關(guān)的生物標(biāo)志物作為對(duì)CBI反應(yīng)的潛在預(yù)測(cè)因子。在最近的一項(xiàng)研究中收集了2015至2016年201例接受nivolumab的患者中，ECOG 性能狀態(tài)≤ 2, ALB(血清白蛋白) <3.7 g/dL, NLR(中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率)≥4, ALI(炎癥指數(shù)=BMI×ALB/NLR)<18 、PFS差和早期進(jìn)展顯著相關(guān)[15]。175例患者接受nivolumab的研究中，多變量分析提示中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率(NLR)≥5與患者OS獨(dú)立相關(guān)[16]。在一項(xiàng)對(duì)70例初治NSCLC患者的研究中，生存期下降與PD1+、PD1+CD3+、PDL1+CD3+、PDL1+CD3+CD8+、PDL2+CD3+、PDL2+CD3+CD4+或PDL2+CD3+CD8+PBMCs水平升高有關(guān)，且細(xì)胞因子IL-2和TNF-α與響應(yīng)患者中T細(xì)胞上PDL1的表達(dá)密切相關(guān)[17]。

二、其他癌種

與非小細(xì)胞肺癌相比，其他癌癥的通用生物標(biāo)志物的研究較少，本文總結(jié)了這些研究的一小部分結(jié)果。在一項(xiàng)對(duì)49名黑色素瘤患者的前瞻性研究中，使用定量的19個(gè)基因數(shù)字RNA標(biāo)記(CTC評(píng)分)治療后7周內(nèi)CTC評(píng)分的下降與無(wú)進(jìn)展生存期的顯著改善相關(guān)[危險(xiǎn)比(HR,0.17;P=0.008)]和總生存率(HR, 0.12;P=0.04)[18]。另一項(xiàng)對(duì)35例CTLA4和PD1聯(lián)合阻斷治療患者的研究中，從治療前和治療中反復(fù)的液體活檢中研究了710個(gè)腫瘤相關(guān)基因。從ctDNA中提取的TMB在應(yīng)答者中高于非應(yīng)答者，其截?cái)嘀禐門MB>23.1。此外，在治療的前3周，TMB的減少超過(guò)50%，導(dǎo)致總生存率增加[19]。在頭頸部腫瘤中，抗PD1藥物已成為治療鉑類難治性復(fù)發(fā)/轉(zhuǎn)移性頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)的標(biāo)準(zhǔn)藥物。在一項(xiàng)113例HNSCC患者的前瞻性研究中，檢測(cè)過(guò)表達(dá)PDL1的CTCs對(duì)HNSCC的預(yù)后有重要意義。與沒(méi)有治療結(jié)束時(shí)相比，治療結(jié)束時(shí)PDL1的過(guò)度表達(dá)具有較差的存活率[20]。PD-L1在黑色素瘤腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)低于NSCLC或腎細(xì)胞癌細(xì)胞。PD-1抑制劑治療黑色素瘤患者的較高應(yīng)答率可能與腫瘤相關(guān)炎癥細(xì)胞中的PD-L1有關(guān)。炎癥細(xì)胞PD-L1表達(dá)在黑色素瘤中的預(yù)測(cè)作用及生物學(xué)意義有待進(jìn)一步研究[21]。

總結(jié)與展望

本篇綜述，先簡(jiǎn)要概述了FDA批準(zhǔn)的檢查點(diǎn)阻斷免疫療法及其作用機(jī)制，然后總結(jié)了近年來(lái)發(fā)表的主要研究結(jié)果，確定了非小細(xì)胞肺癌相關(guān)檢查點(diǎn)阻斷免疫療法臨床反應(yīng)的潛在指標(biāo)預(yù)測(cè)。一些研究已經(jīng)確定循環(huán)腫瘤DNA和腫瘤突變負(fù)荷是預(yù)后因素。循環(huán)蛋白組學(xué)標(biāo)志物如細(xì)胞因子/趨化因子、特異性腫瘤免疫細(xì)胞(如中性粒細(xì)胞、CD4 T細(xì)胞和CD8 T細(xì)胞)的數(shù)量或比例也具有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值。作為這些潛在預(yù)測(cè)因子的現(xiàn)有證據(jù)，需要共識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)化才能將這些生物標(biāo)志物廣泛應(yīng)用于更大的患者群體。除PD1/PDL1外，最有前途的生物標(biāo)志物策略包括循環(huán)腫瘤DNA和細(xì)胞DNA的基因組分析(微衛(wèi)星不穩(wěn)定性、特異性腫瘤突變、DNA損傷)、腫瘤突變負(fù)荷以及宿主免疫學(xué)的蛋白質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組特征。雖然我們的研究重點(diǎn)是預(yù)測(cè)非小細(xì)胞肺癌對(duì)檢查點(diǎn)抑制劑免疫治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物，但其免疫治療模式也正在基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)中得到很好的探索。目前尚無(wú)循環(huán)生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)CART細(xì)胞免疫治療反應(yīng)的研究，需要做更多的工作來(lái)識(shí)別這些生物標(biāo)志物。在更廣泛的非侵入性生物標(biāo)志物中，最近的兩項(xiàng)研究已經(jīng)確定了基于多模態(tài)靶向成像的腫瘤反應(yīng)生物標(biāo)志物，稱為放射組學(xué)[22,23]。例如，隨著針對(duì)各種癌癥的新型示蹤劑的開(kāi)發(fā)，正電子發(fā)射斷層掃描(PET)可以成為另一種非侵入性和定量的策略監(jiān)測(cè)治療方法。

總之，使用生物標(biāo)志物的組合來(lái)預(yù)測(cè)免疫治療療效似乎已經(jīng)成為不可避免的趨勢(shì)，特別是對(duì)于非小細(xì)胞肺癌。問(wèn)題在于如何組合，并找到對(duì)患者最適合的檢測(cè)技術(shù)。在未來(lái)，基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)方法的整合將與人工智能和下一代測(cè)序進(jìn)一步結(jié)合，使非小細(xì)胞肺癌免疫療法向個(gè)體化醫(yī)療大幅度邁進(jìn)。