文獻參考來源:腫瘤週刊
作者:北京大學腫瘤醫院(盛錫楠)
腫瘤,是懸在人類頭上的“達摩克利斯之劍”。在過去幾百年的歷史長河中,人類一次又一次地向腫瘤宣戰,從最開始的手術治療,到放療、化療、靶向治療,
再到細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(CTLA-4)及程式性死亡受體1(PD-1)抑制劑發現開啟了腫瘤免疫療法的新紀元。
免疫治療一經問世,國內外臨床研究如“雨後春筍”般不斷湧現,然而同類藥物在同一治療領域取得的療效資料存在差異。如何認識這些差異,是臨床一直“困惑”的問題。不同藥物的特性和療效之間是否存在著某種必然聯絡?這一問題也已成為國內外研究的熱點。近期,國外開展的相關基礎研究對T細胞內PD-1 訊號通路進行了更加深入的解讀,為我們揭秘“藥物”和“療效”之間的關係提供了新的線索。
1
“性”相近,“效”相遠
——免疫治療難題亟待破局
近年來,免疫治療成為腫瘤領域發展最為迅猛,療效最為確切的新療法,已成為腫瘤治療的重要手段。
研發最早並且也是最成熟的 CTLA-4 及 PD-1 抑制劑,在非小細胞肺癌及黑色素瘤領域已成為一線治療藥物。
然而 PD-1 抑制劑在不同人群、不同瘤種、不同個體中,療效差異巨大,甚至作用機制相似的 PD-1 抑制劑在同樣的患者群中也可能表現出“性”相近,“效”相遠的治療結局。
以黑色素瘤領域目前我國僅有的兩項單臂臨床註冊研究為例:KEYNOTE-151 研究和 POLARIS-01 研究是在中國人群惡性黑色素瘤二線/二線及以上患者中開展的臨床註冊研究,二者雖不是“頭對頭”研究,但由於開展的時間接近、由同一專家牽頭、多個參與中心重疊和納入患者分期相似,“肩並肩”兩相比較,仍然具有臨床參考價值。
POLARIS-01 研究和 KEYNOTE-151 研究結果中的客觀緩解率(ORR)分別為 17.3%和 16.7%
,然而,在中位緩解持續時間(mDOR)和中位總生存期(mOS)指標上則相去甚遠,POLARIS-01研究mDOR為 25。6個月,mOS 長達 22。23個月,而 KEYNOTE-151 研究則分別為 8。4 個月和 12。1 個月。
無獨有偶,評估 PD-1 抑制劑用於尿路上皮癌二線及以上患者治療的 POLARIS-03 研究和BGB-A317-204 研究結果同樣表現出較大差異。在 PD-L1 表達陽性的患者中,POLARIS-03 研究結果顯示 PD-1 抑制劑治療 ORR 高達 41。7%,mOS 為 35。6 個月,而在 BGB-A317-204 研究中,ORR 和mOS 為 23。1%和 9。8 個月。
面對同樣的“考卷”,不同 PD-1 抑制劑的“成績單”大相徑庭。如果能夠釐清這種現象背後的原因,似乎就能開啟免疫治療的又一扇“通關之門”。
2
抑制 PD-1/PD-L1 訊號通路
——讓腫瘤細胞“無所遁形”
破解免疫治療的“謎題”,要從“作用機制”入手,而“故事”的開端,要從腫瘤細胞的免疫逃逸說起。
腫瘤細胞由正常細胞發生基因突變產生,併產生腫瘤特異性抗原,其被抗原呈遞細胞(APC)識別、捕獲並呈遞給 T 細胞。T 細胞活化需要 APC 與 T 細胞表面的共刺激分子相互作用。
負調控共刺激分子通常也被稱為免疫檢查點,主要用於限制免疫系統的過度啟用,而 PD-1 即為最重要的免疫檢查點之一,在腫瘤微環境中,腫瘤細胞和腫瘤相關 APC 表達 PD-L1,與 PD-1 結合後可誘導 T 細胞凋亡、失能、耗竭,進而抑制 T 細胞功能,實現腫瘤免疫逃逸。由此可見,PD-1 是與腫瘤細胞免疫逃逸相關的最重要的分子之一,啟用 PD-1/PD-L1 訊號通路有利於腫瘤細胞的免疫逃逸。
從結構上看,PD-1 胞內部分由 2 個酪氨酸殘基構成,1 個是靠近 N 端的免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM),另 1 個是靠近 C 端的免疫受體酪氨酸依賴的轉換基序(ITSM);其中,ITIM 上的酪氨酸可恢復細胞質段的磷酸化,從而拮抗抗原受體;而 ITSM 參與 PD-1 的負性調控。
細胞外部分則是由IgV 樣結構域組成,該結構域能與配體結合,進而抑制 T 細胞的活化。
當細胞表面的 PD-1 與配體偶聯後,導致 PD-1 胞質區的 ITSM 結構域中的酪氨酸發生磷酸化,募集並激活胞內的蛋白酪氨酸磷酸酶 2(SHP-2),促進下游的 TCR/CD3 複合體和 ZAP70 分子發生去磷酸化,進而抑制磷脂醯肌醇3激酶(PI3K)等的活化,抑制下游通路中 AKT、ERK 等的啟用,從而進一步誘導CD8+ T細胞和 CD4+T細胞處於失活狀態,抑制相關細胞因子分泌和 T 淋巴細胞增殖,起到免疫負調控作用(圖 1)。
圖1 PD-1抑制通路示意圖
3
阻斷 PD-1 與 PD-L1 結合
——復原 T 細胞“必要”但不“充分”
在 PD-1/PD-L1 訊號通路在腫瘤免疫逃逸過程中的上述機制被揭示後,人們在很長時間內認為:
只有腫瘤細胞 PD-L1與PD-1 結合時,才會產生免疫逃逸,而只要阻斷 PD-L1 與 PD-1 的結合,即可阻斷PD-1 通路對 T 細胞的抑制作用,恢復 T 細胞殺傷腫瘤的功能
。
因此,PD-1 抑制劑對 PD-1 與 PD-L1結合的阻斷作用成為最初的關注焦點。然而,臨床實踐顯示,各類 PD-1 抑制劑阻斷效果的差異與臨床療效的差距並不匹配,這提示我們,要恢復 T 細胞對腫瘤細胞的殺傷作用,僅透過阻斷 PD-1 與 PD-L1結合還遠遠不夠。那麼問題到底出在哪裡?
事實上,已經發表的基礎研究結果給我們提供了一系列線索。首先,
T 細胞殺傷功能的喪失可能並不僅僅源於被抑制,在腫瘤特異性抗原的持續刺激下,T 細胞 PD-1 表達會逐漸上調,最終將導致 T 細胞隨之發生耗竭或者“耐藥”。
2020年,發表在《自然》(Nature)上的最新研究則進一步明確:儘管 PD-1 抑制劑有效地阻斷了配體啟用的訊號轉導,但它無法抑制 T 細胞內 PD-1 自身持續的訊號轉導。換言之,PD-1 蛋白存在時,即對 T 細胞產生抑制作用(圖 2)。
圖2 阻斷受體與配體結合,也無法解除PD-1對T細胞的抑制作用
至此,我們似乎可以得出不同 PD-1 抑制劑臨床表現差異的背後原因,即 PD-1 抑制劑的療效不僅取決於抑制 PD-L1 與 PD-1 結合的作用,還取決於其能否下調 T 細胞 PD-1 表達,恢復其正常活性的能力。
截至目前,已有研究證實 PD-1 抑制劑中的納武利尤單抗、帕博利珠單抗和特瑞普利單抗存在內吞作用,可誘導 T 細胞膜表面 PD-1 表達下調。因此,對 PD-L1 與 PD-1 結合的抑制作用,以及誘導T 細胞 PD-1 內吞的效應,均是構成 PD-1 抑制劑療效的組成部分。
腫瘤免疫治療的前路光明但曲折,隨著其背後作用機制的脈絡逐漸清晰,佔據更多機制優勢的 PD-1抑制劑無疑未來會走得更穩、更遠。
臨床試驗專案
專案名稱:IBI310聯合信迪利單抗治療晚期肝細胞癌的Ib期研究
藥物名稱:IBI310(CTLA-4抑制劑)+信迪利單抗(PD-1)
適合物件:晚期肝細胞癌
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專案名稱:帕博利珠單抗聯合侖伐替尼用於治療子宮內膜癌的III期研究
藥物名稱:帕博利珠單抗(PD-1)+侖伐替尼(靶向藥)
適合物件:晚期或複發性子宮內膜癌
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