梁振宇, 萬啟明, 彭煒惟, 沈波, 周國仁

肺癌目前作為全球發(fā)病率第二、死亡率第一的惡性腫瘤極大地威脅著人類的健康[1],其中非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)占肺癌的85%左右。針對程序性細(xì)胞死亡受體1(programmed cell death 1,PD-1)/程序性細(xì)胞死亡配體1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)的免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)已為NSCLC的治療領(lǐng)域帶來深刻變革,改善了患者的預(yù)后與生活質(zhì)量,但免疫治療的有效性較低以及免疫治療相關(guān)不良反應(yīng)等問題仍待解決,探索新的免疫治療相關(guān)生物標(biāo)志物以篩選潛在獲益人群,及早發(fā)現(xiàn)免疫相關(guān)不良反應(yīng)值得探究。目前,基于腫瘤組織的PD-L1表達(dá)已廣泛應(yīng)用于臨床并指導(dǎo)臨床實(shí)踐,但其依賴于組織樣本,取材不易,較少反應(yīng)機(jī)體免疫狀態(tài),且單部位單次活檢不能克服腫瘤的時(shí)空特異性,存在一定局限性。而基于外周血的循環(huán)生物標(biāo)志物,如循環(huán)腫瘤DNA、外周血腫瘤突變負(fù)荷[2]、循環(huán)腫瘤細(xì)胞等[3],因取材方面快捷,可于腫瘤治療過程中多次采樣動態(tài)監(jiān)測,較全面反應(yīng)腫瘤與機(jī)體狀態(tài)等優(yōu)勢,顯示出一定臨床轉(zhuǎn)化的前景,并被廣泛開展了研究。

細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞及組織細(xì)胞分泌的可溶性小分子蛋白質(zhì),通過結(jié)合相應(yīng)受體在細(xì)胞間發(fā)揮相互調(diào)控作用,調(diào)節(jié)細(xì)胞生長增殖、分化與生存,是固有免疫系統(tǒng)及適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)分子[4-5],其主要以自分泌和旁分泌的方式作用與分泌細(xì)胞自身以及鄰近細(xì)胞,少數(shù)細(xì)胞因子也可釋放到外周血中對遠(yuǎn)距離的靶細(xì)胞發(fā)揮作用,細(xì)胞因子在外周血中濃度較低,隨著檢測技術(shù)的進(jìn)步,檢測外周血濃度極低的細(xì)胞因子成為可能[6]。鑒于外周血細(xì)胞因子的水平及其變化可反映患者全身免疫情況,目前細(xì)胞因子在惡性腫瘤免疫治療中的預(yù)測作用受到了更廣泛的重視,研究發(fā)現(xiàn)在伊匹木單抗(Ipilimumab)聯(lián)合化療的小細(xì)胞肺癌患者中,基線高水平IL-8與預(yù)后不佳相關(guān),基線高IL-2水平是保護(hù)性因素,高IL-6和TNF-α則與耐藥相關(guān)[7];在黑色素瘤患者中,對免疫治療有反應(yīng)的患者的基線IFN-γ,IL-6及IL-10均高于無反應(yīng)患者[8];在NSCLC患者中,有前瞻性研究表明全身炎癥及促炎細(xì)胞因子譜可以預(yù)測NSCLC免疫治療的療效[9]。本文將盤點(diǎn)在NSCLC免疫治療預(yù)測與預(yù)后方面研究較成熟的細(xì)胞因子相關(guān)臨床研究,探討其作為免疫治療生物標(biāo)志物的機(jī)制。

1 IL-6

IL-6是一種主要的促炎細(xì)胞因子,研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞中IL-6/JAK/STAT3信號通路的激活,通過抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞存活、增殖、血管生成、侵襲及轉(zhuǎn)移等方式,在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。腫瘤細(xì)胞中IL-6可激活多種促進(jìn)生存的信號通路,包括抗凋亡基因Mcl-1 和細(xì)胞周期蛋白A1的上調(diào),此外,IL-6可通過促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2和MMP-9的表達(dá)來促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,并且和髓源性抑制細(xì)胞MDSC的積累與活化相關(guān)[10]。腫瘤細(xì)胞及周圍免疫細(xì)胞均可產(chǎn)生IL-6,導(dǎo)致外周血IL-6水平的增加,與黑色素瘤[11]、乳腺癌[12]、結(jié)腸癌[13]等多癌種的不良預(yù)后相關(guān)。一項(xiàng)納入23項(xiàng)研究的Meta分析提示循環(huán)IL-6及C反應(yīng)蛋白水平增加與NSCLC患者預(yù)后不佳相關(guān)[14]。免疫治療方面,較高的外周血IL-6水平是三陰性乳腺癌[15]及黑色素瘤[16-17]免疫療效不佳的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,基線高IL-6水平與Ipilimumab治療的小細(xì)胞癌患者的耐藥相關(guān)[18]。

Kang等[19]首次證明基線IL-6水平可預(yù)測PD-1/PD-L1抑制劑療效與生存獲益,該研究納入125例晚期NSCLC患者,根據(jù)基線外周血IL-6水平的高低分為2組(截?cái)嘀禐?3.1 pg/ml),結(jié)果提示低IL-6水平組患者的客觀緩解率(objective response rate,ORR)及疾病控制率(disease control rate,DCR)均優(yōu)于高IL-6組(ORR為33.9%vs.11.1%,P=0.003,DCR為80.6%vs.34.9%,P<0.001),且2組的中位無進(jìn)展生存期(median progression-free survival,mPFS)和中位生存期(median overall survival,mOS)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),低IL-6組和高IL-6組mPFS分別為6.3個(gè)月(95%CI:3.9～8.7)和1.9個(gè)月(95%CI:1.6～2.2),隨訪截止日期時(shí),低IL-6組mOS尚未達(dá)到,高IL-6組mOS為7.4個(gè)月(95%CI:4.8～10.0),該研究證明基線的IL-6水平對免疫治療的NSCLC患者的療效及預(yù)后有著較好的預(yù)測價(jià)值,其他研究[9,20]也得出了類似的結(jié)果。Liu等[20]還通過體外及動物試驗(yàn)進(jìn)一步闡述了其誘導(dǎo)免疫耐藥的可能機(jī)制。而在另一項(xiàng)納入黑色素瘤及NSCLC的研究中卻發(fā)現(xiàn)基線血清IL-6在治療有反應(yīng)組及無反應(yīng)組,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),考慮該研究樣本量較小有關(guān)。

Keegan等[21]研究納入Nivolumab或Pembrolizumab單藥治療的47例NSCLC患者,測量基線及免疫治療期間的外周血IL-6水平,并按照IL-6的變化幅度將人群分為3組:下降組(IL-6下降≥40%),穩(wěn)定組(IL-6表達(dá)水平下降或上升不超過40%)和升高組(IL-6升高≥40%),結(jié)果提示3組人群的PFS分別為11個(gè)月(95%CI:2～上限未達(dá)到)、5個(gè)月(95%CI:3.5～上限未達(dá)到)、4個(gè)月(95%CI:2.3～上限未達(dá)到),且疾病進(jìn)展(progressive disease,PD)組的患者IL-6水平更高,提示免疫治療前后的IL-6水平的變化可預(yù)測免疫療效及PFS;遺憾的是,該研究中基線IL-6水平與PFS未觀察到有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,且限于樣本量較少等因素,在多因素Cox回歸中IL-6的變化水平與PFS差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),后續(xù)需更大樣本量的研究來進(jìn)一步驗(yàn)證IL-6的預(yù)測作用。其他研究也得出了類似結(jié)果,Shi等[22]發(fā)現(xiàn)IL-6水平的升高與療效(OR=0.015,95%CI:0.001～0.400,P=0.012)、PFS(HR=2.639,95%CI:1.163～5.991,P=0.020)、OS(HR=2.742,95%CI:1.063～7.074,P=0.037)不佳相關(guān);Kauffmann-Guerrero等[9]也發(fā)現(xiàn)IL-6水平在免疫治療后首次評估即進(jìn)展患者中上升,提示IL-6水平的變化是潛在的免疫療效及預(yù)后標(biāo)志。

2 IL-8

IL-8又名CXCL8,是CXC趨化因子家族的一員,最初被定義為中性粒細(xì)胞的促炎趨化因子,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其有促腫瘤細(xì)胞生長增殖,促進(jìn)血管生成,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)表型,募集免疫抑制性細(xì)胞等功能,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色[23]。臨床前及臨床研究發(fā)現(xiàn)IL-8水平與患者的腫瘤負(fù)荷相關(guān)[24],是胰腺癌[25]、卵巢癌[26]、乳腺癌[27]等不良預(yù)后標(biāo)志,與多種腫瘤的化療與靶向治療耐藥相關(guān)[22]。例如在針對多西他賽耐藥的結(jié)直腸癌[28]及骨肉瘤[29]的細(xì)胞系模型的臨床前研究中發(fā)現(xiàn)抑制IL-8可逆其轉(zhuǎn)耐藥表型;通過siRNA敲低IL-8水平或者用CXCR1/2(IL-8受體)抑制劑可增強(qiáng)肝細(xì)胞癌對sorafenib的敏感性并減少腫瘤肝細(xì)胞數(shù)量等[30]。

目前,許多學(xué)者對血清IL-8的水平與非小細(xì)胞肺癌免疫治療療效及預(yù)后展開了相關(guān)研究。Kauffmann-Guerrero等[9]在一項(xiàng)納入29例晚期NSCLC的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)在初始免疫治療后即進(jìn)展的患者,基線IL-8水平升高,以19.6 pg/ml為截?cái)嘀祫澐諭L-8水平為高組和低組,與低組相比,基線IL-8高組的PFS不佳(mPFS為4.0個(gè)月vs.19.7個(gè)月,P=0.03),提示基線高IL-8水平可能是免疫療效及預(yù)后不佳的相關(guān)因素。Oyanagi等[31]在一項(xiàng)納入38例晚期NSCLC患者的小樣本研究中發(fā)現(xiàn)基線低IL-8水平與持久的臨床獲益(PFS≥6個(gè)月)相關(guān)。Sanmamed等[32]研究發(fā)現(xiàn)血清IL-8的水平及其變化與轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和NSCLC免疫治療的療效相關(guān),且血清IL-8水平的早期(初次免疫治療后2～4周)變化對免疫的療效及總生存期有著良好的預(yù)測作用,考慮到IL-8水平與腫瘤負(fù)荷的一致性[24],外周血IL-8的水平可能在發(fā)現(xiàn)影像學(xué)改變前就能監(jiān)測到早期腫瘤負(fù)荷的變化。該研究中 3例患者免疫治療后出現(xiàn)假性進(jìn)展,盡管3例患者影像學(xué)評估進(jìn)展,但血清IL-8水平仍降低并保持低于基線,提示IL-8作為臨床輔助判斷腫瘤免疫治療后假進(jìn)展的潛在可能。Agulló-Ortuo等[33]也觀察到了類似的結(jié)果,Nivolumab治療有效的NSCLC患者當(dāng)疾病進(jìn)展時(shí)觀察到IL-8的升高,且IL-8的水平升高與OS降低有關(guān)(HR=7.49,P=0.025)。IL-8基線水平及治療中的變化情況有著潛在的預(yù)測價(jià)值,值得進(jìn)一步探究。

3 IFN-γ

IFN-γ在腫瘤中發(fā)揮多種作用,一方面IFN-γ可以刺激腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的增殖、分化以及IFN-γ的分泌。另一方面,IFN-γ也可以促進(jìn)免疫抑制性分子的產(chǎn)生,對效應(yīng)T細(xì)胞的功能起負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用[34]。此外,IFN-γ可誘導(dǎo)包括腫瘤細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等PD-L1的產(chǎn)生[35]?？梢奍FN-γ在腫瘤中的作用較為復(fù)雜,值得探究。

Kauffmann-Guerrero等[9]發(fā)現(xiàn)與首次評估療效即進(jìn)展患者相比,免疫治療有反應(yīng)的NSCLC患者基線IFN-γ水平更高(P<0.001),且基線IFN-γ水平較高患者(IFN-γ≥16.7 pg/ml)的PFS改善(mPFS為 40.0個(gè)月vs.5.86個(gè)月,P<0.001),多因素Cox回歸顯示IFN-γ是PFS的獨(dú)立影響因素(HR=0.92,95%CI:0.86～0.97,P=0.004),較高的IFN-γ水平的患者更傾向于長期獲益(PFS≥30周)(P<0.001)。而另一項(xiàng)研究在接受免疫治療的40例NSCLC患者和35例胃癌患者中,卻觀察到了不同的結(jié)果,基線高IFN-γ的患者PFS更短(P=0.011),且IFN-γ的水平變化情況與療效相關(guān),有效組患者的IFN-γ水平較基線降低(P<0.001),而隨著腫瘤的進(jìn)展,IFN-γ水平大幅升高(P<0.01)[36]。考慮IFN-γ作用的復(fù)雜和多樣性,以及研究的異質(zhì)性,基線IFN-γ水平及其變化對免疫治療的預(yù)后及預(yù)測還需進(jìn)一步大樣本研究來證實(shí)。

4 CXC基序趨化因子10(CXC motif chemokine ligand 10,CXCL10)

CXCL10是CXC亞家族的成員,又名γ干擾素誘導(dǎo)蛋白10(interferon-induced protein-10,IP10),是一種炎癥趨化因子,由白細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生,其一方面可作為腫瘤浸潤性T細(xì)胞及NK細(xì)胞的趨化因子抑制腫瘤生長[37];另一方面,越來越多研究表明CXCL10與多種腫瘤的遷移、侵襲、增殖、存活相關(guān),CXCL10募集調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Tregs)等免疫抑制細(xì)胞,從而產(chǎn)生免疫抑制微環(huán)境,而包括NSCLC在內(nèi)的多種細(xì)胞可表達(dá)CXCL10,從而趨化Tregs造成免疫抑制性微環(huán)境[38]。

一項(xiàng)納入38例Nivolumab治療的晚期NSCLC患者的研究[31]發(fā)現(xiàn)基線低CXCL10水平與持久的臨床獲益相關(guān)(PFS≥6個(gè)月),以0.81 μg/L為截?cái)嘀祫澐指逤XCL10組和低CXCL10組,低CXCL10組的中位PFS優(yōu)于高CXCL10組(332個(gè)月vs.49個(gè)月,log-rankP=0.026)。另一項(xiàng)研究[39]也觀察到基線CXCL10與腫瘤緩解呈負(fù)相關(guān)(P=0.0033),且以60.95 pg/ml為截?cái)嘀祫澐滞庵苎逤XCL10組和低CXCL10組,發(fā)現(xiàn)高基線CXCL10與PFS不佳相關(guān)(HR=2.083,P=0.0483),考慮到CXCL10可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、造成免疫抑制性微環(huán)境,基線CXCL10的高水平可能是免疫治療療效及預(yù)后不良的因素;后續(xù)該研究分析發(fā)現(xiàn)CXCL10水平的變化與療效相關(guān),亞組分析顯示CXCL10水平在PR和SD亞組中升高,在PD亞組中降低,可能的機(jī)制是CXCL10水平是腫瘤抑制性免疫微環(huán)境的反映,因此免疫抑制患者可能更容易從免疫治療中獲益,但具體的機(jī)制后續(xù)還需進(jìn)一步探索。Wu等[40]在一項(xiàng)研究中納入67例免疫聯(lián)合化療治療的NSCLC患者,分別測量基線(S0),治療后4～6周(S1),治療后10～12周(S2)的細(xì)胞因子水平,該研究也觀察到在治療有反應(yīng)的患者外周血CXCL10的明顯升高;后續(xù)該研究通過組合不同的細(xì)胞因子及細(xì)胞因子在不同時(shí)間點(diǎn)的變化幅度(S1/S0、S2/S0、S2/S1)等,發(fā)現(xiàn)CXCL10(S2/S0)/IL-8(S2/S0)作為新的標(biāo)志物,對免疫聯(lián)合化療的NSCLC患者(n=67)免疫療效及持久臨床獲益均有著較好的預(yù)測價(jià)值,這一結(jié)果也在其他多癌種隊(duì)列(n=24)中得到驗(yàn)證,該研究創(chuàng)新性地展現(xiàn)了CXCL10衍生標(biāo)志物的應(yīng)用前景,值得進(jìn)一步在大樣本研究中進(jìn)一步實(shí)踐。

5 其他細(xì)胞因子

此外,IL-2,IL-5,IL-7,IL-10,IL-17,IL-18,TNF-α等相關(guān)因子也顯示了臨床預(yù)測效能(表1)。國內(nèi)一項(xiàng)免疫單藥或聯(lián)合化療的研究[41]納入142例NSCLC患者,結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療2個(gè)周期后的低血清IL-10水平組(<12.9 pg/ml)及低IL-17水平組(<21.4 pg/ml)是臨床獲益(PFS≥6月)的獨(dú)立影響因素。Wu等[40]在一項(xiàng)研究中納入67例免疫聯(lián)合化療治療的NSCLC患者,分別測量基線(S0),治療后4～6周(S1),治療后10～12周(S2)的細(xì)胞因子水平,發(fā)現(xiàn)S1時(shí)外周血高水平IL-2 與療效正相關(guān),S2時(shí)高水平IL-2與持久臨床獲益(PFS>180 d)相關(guān);S1時(shí)高水平IL-7及IL-5與持久臨床獲益相關(guān)。Oyanagi等[31]研究發(fā)現(xiàn)基線低TNF-α與持久的臨床獲益(PFS≥6月)相關(guān),盡管多因素回歸分析未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Wang等[39]在研究發(fā)現(xiàn)基線IL-18水平與免疫治療的療效呈正相關(guān)(P=0.000 3),而與PFS無關(guān),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但I(xiàn)L-18水平在免疫有效的患者中降低,在PD患者中降低。隨著研究的深入,細(xì)胞因子作為一系列作用廣泛的小分子蛋白質(zhì),其機(jī)制、臨床價(jià)值將更進(jìn)一步被挖掘從而指導(dǎo)臨床實(shí)踐。

表1 細(xì)胞因子在NSCLC免疫治療的預(yù)測和預(yù)后作用相關(guān)研究

6 總結(jié)及展望

在ICIs治療腫瘤的過程中,往往伴隨著細(xì)胞因子表達(dá)和腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)細(xì)胞成分的變化[42],這些變化可較直接地反映ICIs作用及腫瘤負(fù)荷的變化情況。與傳統(tǒng)的組織PD-L1表達(dá)及TMB等相比,治療期間的TME中基因表達(dá)的變化往往更能反映免疫治療的長期效果[43],作為免疫微環(huán)境中的主要免疫信號蛋白分子的細(xì)胞因子,可以進(jìn)入血液循環(huán),給臨床帶來了新的可能。外周血細(xì)胞因子作為免疫治療標(biāo)志物前景光明,其方便快捷,基本無創(chuàng),并可重復(fù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測,與傳統(tǒng)基于腫瘤組織的標(biāo)志物相比可以克服腫瘤的時(shí)空異質(zhì)性,且細(xì)胞因子的基線水平及治療過程中的動態(tài)變化情況均可作為衡量NSCLC患者免疫療效及預(yù)后的潛在標(biāo)志物。但也要看到現(xiàn)階段關(guān)于細(xì)胞因子的研究大多為回顧性研究或樣本量較小的前瞻性研究,且細(xì)胞因子的檢測方法、檢測試劑、截?cái)嘀档慕缍?、檢測時(shí)間點(diǎn)不統(tǒng)一等問題也給臨床轉(zhuǎn)化帶來了一定的困難,未來大規(guī)模前瞻性研究進(jìn)一步驗(yàn)證,以及統(tǒng)一的檢測方法及界值的確定將為早日臨床應(yīng)用帶來新的曙光。

目前,已有研究發(fā)現(xiàn)對于接受免疫聯(lián)合化療治療的患者,IL-8和CXCL10聯(lián)合(CXCL10/IL-8)作為預(yù)測因子的特異度和敏感度優(yōu)于單獨(dú)使用IL-8和CXCL10,相關(guān)結(jié)果不僅在肺癌,而且在多癌種患者的研究隊(duì)列中得到了驗(yàn)證[40]。此外,細(xì)胞因子作為免疫相關(guān)不良反應(yīng)的生物標(biāo)志物的研究[44-47]也在廣泛開展,并取得了初步的成果,未來期待細(xì)胞因子作為NSCLC免疫治療的生物標(biāo)志物在進(jìn)一步指導(dǎo)臨床診療,真正造福于廣大腫瘤患者。