陳列平Nature最新綜述：深刻反思，PD-1聯合療法臨牀試驗
6月14日，腫瘤免疫療法先驅、耶魯大學醫學院陳列平教授與Tae Kon Kim、Esten N. Vandsemb及Roy S. Herbst三位科學家在Nature Reviews Drug Discovery雜誌上發表了題爲“Adaptive immune resistance at the tumour site: mechanisms and therapeutic opportunities”的Perspective文章，討論了爲什麼定義腫瘤部位的適應性免疫抵抗（AIR）機制應該是指導未來藥物開發的關鍵焦點，以及改善當前癌症治療的實用方法有哪些。
來源：Nature Reviews Drug Discovery
免疫反應可以識別、響應並消滅癌細胞。然而，在癌症發展過程中，各種細胞和分子機制發展（尤其是在腫瘤部位），以適應免疫環境的變化，並最終克服免疫攻擊，使癌細胞持續生長。這些機制統稱爲適應性免疫抵抗(adaptive immune resistance，AIR)，是癌細胞經過長期適應的結果。
目前的腫瘤免疫治療主要是基於抗PD-1/PD-L1療法（阻斷PD-L1與PD-1結合的療法），這類療法已經在晚期人類癌症（尤其是難治性實體瘤）的治療中處於中心地位，已有明確的臨牀證明表明，抗PD-1/PD-L1療法是有效的，甚至可以治癒一部分患者。不過，總體來看，能夠獲益於這類療法的患者比例依然有限，據估計，平均25%的實體瘤患者對當前的抗PD-1/PD-L1療法有響應，因此製藥行業、臨牀醫生和學術研究人員也一直致力於改善這種療法的療效，最主要的策略是“聯合治療”，然而，到目前爲止，這些努力只換來了微小的進展。
在這篇Perspective中，作者們希望傳達這樣一個觀點：在癌症患者亞羣中發現基礎的適應性免疫抵抗(AIR)機制將指導未來更有效的癌症免疫治療，而不是像現在這樣把精力投入到無窮無盡的聯合臨牀試驗中。
AIR的分類
這篇文章基於腫瘤免疫微環境(tumour immune microenvironment，TIME)提出了4種不同的人類癌症類型，具體基於PD-L1的表達和TILs(腫瘤浸潤淋巴細胞, 主要基於CD8+T細胞)的存在分爲：
圖1 四種不同的腫瘤免疫微環境（TIME），理論上，I型、III型和IV型腫瘤可以通過不同的策略轉化爲II型腫瘤，與抗PD-1/PD-L1療法協同作用（來源：Nature Reviews Drug Discovery）
I型：PDL1−/TIL−，即PD-L1陰性，無TILs的腫瘤；
I型：PDL1+/TIL+，即PD-L1陽性，有TILs存在的腫瘤；
III型：PDL1−/TIL+，即PD-L1陰性，有TILs存在的腫瘤；
IV型：PDL1+/TIL−，即PD-L1陽性，無TILs的腫瘤。
這4種不同的腫瘤免疫微環境(TIME)類型可能與潛在的適應性免疫抵抗(AIR)機制有關。
——原發性耐藥
II型腫瘤（PDL1+/TIL+）被寄予響應抗PD-1/PD-L1療法的厚望，在黑色素瘤、肺癌和膀胱癌中，與PD-L1−腫瘤相比，PD-L1+腫瘤與抗PD-1/PD-L1療法的更高應答率相關。不幸的是，TILs的存在，尤其是CD8+T細胞的存在，還沒有被用作預測生物標誌物來選擇患者。因此，PD-L1+腫瘤包括在TIME II型和IV型中，由於IV型腫瘤不存在T細胞浸潤，預期不會對抗PD-1/PD-L1療法有響應，因此，抗PD-1/PD-L1療法的原發性耐藥不能僅根據PD-L1陽性來確定，如果是這樣，那將是不準確的。
雖然TILs的存在似乎是必要的，但目前仍不清楚是哪些關鍵的細胞成分（以及TILs上分子組成）決定了原發性耐藥。腫瘤微環境（TME）中CD8+和TH1細胞的存在始終與更好的預後相關，這些細胞可能是預防原發性耐藥的必要細胞成分。然而，其他TILs成分包括CD4+T細胞、自然殺傷(NK)細胞、NKT細胞、B細胞、Treg細胞、γδ T細胞以及先天淋巴細胞亞羣在TME中的作用尚不清楚。對II型TIME的細胞和分子的綜合分析將有助於我們鑑定對抗PD-1/PD-L1療法原發性耐藥的高風險患者。
——獲得性耐藥
四分之一到三分之一的轉移性黑色素瘤患者最初對抗PD-1/PD-L1療法有反應，隨着時間的推移復發。在肺癌中也觀察到類似的復發。因此，這些患者表現出對抗PD-1/PD-L1療法的獲得性耐藥。目前還沒有明確的生物標誌物或臨牀標準來預測復發，也沒有報道收集大量病例來論證抗PD-1/PD-L1療法獲得性耐藥的共同機制。這在臨牀實踐中是一個緊迫的挑戰。
臨牀觀察爲獲得性耐藥可能的潛在機制提供了一些線索，獲得性耐藥的患者仍然可能是PD-L1和PD-1表達陽性(這是浸潤T細胞激活表型的標誌)。有趣的是，在某些情況下，復發患者在停止治療一段時間或化療後，可以重新獲得對抗PD-1/PD-L1療法的反應。在這些病例中，獲得性耐藥不能用歸因於腫瘤抗原突變或丟失引起的變異來解釋。然而，腫瘤細胞可能會發生內在變化，從而降低對免疫攻擊的敏感性。
在一小部分復發患者中，功能喪失突變與獲得性耐藥相關，如JAK1和JAK2的功能喪失突變和β2-微球蛋白(β2m)基因B2M的截斷突變。這些突變與抗PD-1/PD-L1療法的不良響應有關，因爲干擾素信號介導的癌細胞死亡需要JAK通路的激活，而B2M的突變會降低主要組織相容性複合體(MHC) I類的表達。這些突變與抗PD-1/PD-L1療法的響應不良有關，因爲干擾素信號介導的癌細胞死亡需要JAK通路的激活，而B2M的突變會降低主要組織相容性複合體(MHC) I類的表達。然而，儘管這些關於免疫相關分子功能喪失的報告提供了獲得性耐藥甚至原發性耐藥的可信例子，但這些事件的發生頻率很低，其因果關係仍有待確定。其他抑制分子的上調也已被報道爲獲得性耐藥的潛在機制，如T細胞抑制性受體HAVCR2（也被稱爲TIM3）的表達增加。
——靶點缺失耐藥
由於抗PD-1/PD-L1療法是通過阻斷PD-1和PD-L1之間的相互作用來起作用的，所以在理論上，TME中缺乏其中一種或兩種蛋白的表達將不允許這種療法發揮作用。缺乏PD-1或PD-L1表達的腫瘤都被歸類爲“靶點缺失”，因此，觀察到I、III和IV型TIME患者對抗PD-1/PD-L1療法響應較差並不奇怪。而靶點缺失耐藥發生在60%–85%的實體瘤中（表1）。這就是爲什麼只有一小部分患者對抗PD-1/PD-L1療法有響應的主要原因。
表1 不同類型癌症中腫瘤免疫微環境（TIME）類型總結
來源：Nature Reviews Drug Discovery
值得一提的是，這篇文章強調，目前這樣的TIME分類僅僅只是個開始，隨着導致AIR的新分子途徑的發現以及對腫瘤微環境中免疫應答狀態的瞭解不斷增加，預計將建立上述四種主要類型的進一步亞型，以準確預測患者對免疫治療的應答。
當前的聯合療法
目前，在探索免疫療法與其他藥物聯合治療的臨牀試驗中，抗PD-1/PD-L1療法是最常見的支柱，成千上萬的臨牀試驗正在進行中，以研究與抗PD-1/PD-L1療法可能的聯合效果。2017年9月，共有1502項臨牀試驗評估抗PD-1/PD-L1療法聯合治療，4年後，調查抗PD-1/PD-L1療法的活躍臨牀試驗多達4,897項，其中，超80%涉及聯合治療。
圖2 2017年及2021年PD-1/PD-L1單抗臨牀試驗概覽（來源：Nature Reviews Drug Discovery）
在研的各種組合中，化療、抗CTLA-4療法以及靶向治療是最常見的三個合作伙伴。隨着臨牀試驗激增，許多臨牀試驗在聯合用藥和患者人羣方面存在大量重疊，跟蹤所有試驗組合、中期分析結果和最終公佈的數據是一項挑戰。這篇文章在表2中列出了一些已發表的研究聯合免疫療法的III期臨牀試驗，主要集中在聯合抗PD-1/PD-L1療法與抗CTLA-4療法、化療或靶向治療的臨牀試驗。
表2 抗PD-1/PD-L1療法的代表性聯合試驗
來源：Nature Reviews Drug Discovery
——與抗CTLA-4療法聯合
在小鼠模型中觀察到的CTLA-4單抗與抗PD-1/PD-L1療法聯合的協同效應被解釋爲非重疊機制的結果：CTLA-4抑制劑抑制Treg細胞，啓動de novo T細胞應答，而抗PD-1/PD-L1療法主要通過改善TME中的效應T細胞功能發揮作用。然而，臨牀結果與在小鼠腫瘤模型中觀察到的結果有很大不同。在一些試驗中，這一組合似乎最多在臨牀反應中具有附加效應，而各種副作用，包括自身免疫相關不良事件的嚴重程度顯著增加。
——與化療聯合
衆所周知，標準化療對高度增殖細胞有廣泛的細胞毒性作用，特別是對造血和免疫系統。因此，系統性化療被認爲是免疫療法的天敵。然而，一些研究表明，某些化療藥物，如果使用得當，可以通過消除Treg細胞來促進T細胞免疫，以及增加腫瘤細胞死亡時抗原釋放，從而能夠刺激T細胞介導的免疫。最近的結果支持通過在抗PD-1/PD-L1療法的基礎上增加化療來實現額外的抗腫瘤反應的可能性。舉例來說，一項針對轉移性NSCLC患者的III期試驗將K藥聯合化療，與僅化療治療進行了比較，結果顯示，聯合組12個月的OS(69.2%)較單獨化療組(49.4%)有所改善。無論PD-L1腫瘤表達如何，在所有組中都觀察到OS增加。在小細胞肺癌(SCLC)和三陰性乳腺癌的幾項III期臨牀試驗中也觀察到了類似的結果。
儘管這些組合顯示出一定的生存優勢，一個關鍵的問題仍然沒有解決：化療是否會損害抗PD-1/PD-L1療法，比如對免疫細胞產生細胞毒性。爲了解決這一問題，需要將抗PD-1/PD-L1療法聯合化療與抗PD-1/PD-L1療法單藥治療進行比較。另一個值得關注的問題是化療對抗PD-1/PD-L1療法的長期影響。例如，效應T細胞可以分化爲記憶細胞，這對長期免疫保護至關重要。目前，尚不清楚化療是否會對長期記憶免疫細胞的產生產生不利影響，因此更好地瞭解化療如何影響免疫系統對未來的臨牀試驗至關重要。
——與靶向治療聯合
用小分子靶向細胞內負責細胞生長或生存的信號通路已被證明對快速縮小腫瘤體積有效。然而，許多這類藥物並沒有持久的作用，這主要是由於其他代償途徑的出現。這一特點似乎與抗PD-1/PD-L1療法互補，抗PD-1/PD-L1療法可以產生長期效果，但通常需要數月的時間讓免疫細胞在TME中生存和協調它們的功能。
靶向治療既能抑制腫瘤生長，又不會對免疫系統造成不利影響，因此是與抗PD-1/PD-L1療法相結合的潛在選擇。在keynotes-426試驗（NCT02853331）中發現K藥聯合axitinib (一種小分子酪氨酸激酶抑制劑)優於sunitinib單藥治療後（ORR 59.3% vs 35.7%；中位PFS 15.1 vs 11.1個月；出現≥3級毒性的病例 75.8% vs 70.6%），FDA批准了K藥聯合axitinib治療晚期RCC。
目前，各種靶向治療與抗PD-1/PD-L1療法的組合正在臨牀試驗中進行測試，包括BRAF和MEK抑制劑，EGFR、ALK、ROS1抑制劑等。
綜上，作者們認爲，目前來自數以千計的聯合療法的臨牀結果並沒有提供一種療法，既能夠以理想的協同效應（至少完全的累加效應）來增強療效，還不會帶來更多的不良事件。與其繼續各種現有療法與免疫療法的組合，不如更好地理解TME背景下的基礎癌症免疫學和癌症生物學，這可能是解決問題的關鍵。
未來的聯合療法
對於未來的聯合策略，這篇文章指出了三個方向：1）改變TME；2）阻斷免疫抑制機制；3）增強T細胞介導的免疫。具體如下：
——改變TME
1、局部放療
放療可以對組織和細胞產生深遠的影響。除了破壞細胞外，它還會觸發先天免疫，隨後在某些情況下會促進免疫細胞浸潤到腫瘤中。腫瘤的局部放療也可能導致同一患者未暴露於輻射的其他腫瘤的系統性消退，這種觀察稱爲遠端效應，歸因於受輻射腫瘤誘導的系統性免疫。然而，這種效果非常罕見（<1% 的患者）。放療還可以在腫瘤中誘導 PD-L1 表達。在小鼠模型中觀察到了放療與抗PD-1/PD-L1療法聯合的協同抗腫瘤作用，包括放療產生的遠端效應與抗PD-1/PD-L1療法的協同。在與抗PD-1/PD-L1療法聯合時，放療的劑量、位置、時間等參數，以及增強放療免疫效應的其他新工具正在被積極研究。
理論上，放療應該適合I型和IV型TIME腫瘤患者，以產生de novo炎症。在II 型和III型TIME腫瘤中不應考慮或應謹慎應用放療，因爲輻射可能會損害現有的TILs。
2、溶瘤病毒局部給藥
使用溶瘤病毒治療癌症的最初原理是基於一些病毒僅在癌細胞中複製而不在正常細胞中複製這樣的事實。除了病毒固有的溶瘤特性外，很多團隊將一些修飾應用於某些溶瘤病毒候選產品，以調節免疫反應，如插入細胞因子、重組抗體、T 細胞銜接配體和腫瘤抗原。舉例來說，talimogene laherparepvec (T-VEC) 是 1 型單純皰疹病毒的改良版本，可選擇性地在腫瘤內複製併產生粒細胞 - 巨噬細胞集落刺激因子 (GM-CSF)。T-VEC 還可觸發樹突狀細胞分化，增強抗原呈遞並促進 T 細胞活化和/或浸潤。因此，使用這類藥物（尤其是局部給藥）將“靶點缺失”型TIME（I、III 和 IV）轉化爲 II 型TIME，進而使腫瘤對抗PD-1/PD-L1療法敏感是一種有吸引力的策略。
——阻斷免疫抑制
許多普遍的免疫抑制機制在體內起作用以控制自身反應性免疫反應和/或過度反應性炎症反應。與適應性免疫抵抗(AIR)機制相比，這些機制不一定由癌症甚至炎症誘導或促進，而是維持正常體內平衡所必需的。一個例子是TGFβ家族蛋白介導的免疫抑制。TGFβ家族分子具有廣泛的正常生理功能，從傷口癒合到細胞分化。另一個例子是 Treg 細胞介導的免疫抑制，包括不需要的炎症和自身反應性。但Treg 細胞也可以通過CCL2和CCR4信號通路進入TME，成爲腫瘤的“盟軍”。在靶向Treg 細胞方面，抗CCR4單抗mogamulizumab能夠消除循環 Treg 細胞，聯合抗PD-1/PD-L1療法治療晚期實體瘤的臨牀試驗(NCT02301130)正在進行中。CD39、CD73、腺苷和腺苷 A2a 受體都可能是耗盡Treg 細胞的潛在靶點。Treg 細胞耗竭的一個主要問題是其廣泛的毒性，如在抗 CTLA-4 和抗CD25單抗治療中所見的那樣。因此，需要選擇性地耗盡 TME 中的 Treg 細胞以避免廣泛的不良事件。
髓系來源抑制性細胞(MDSCs) 會積極抑制免疫反應，包括抗腫瘤免疫。MDSCs靶向療法正在被研究中，包括利用低劑量化療、PI3Kγ抑制劑、組蛋白去乙酰化酶抑制劑、特異性抑制IL-4受體-α (IL-4Rα)或TRAIL受體的RNA適配體，或針對S100A9的多肽來耗盡它們或調節它們的活性。
此外，靶向腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)的抗體已經被開發出來，包括針對CCL2、CSF-1R和CCR2的抗體。在TAMs上表達的PD-1可抑制吞噬作用，提示抗PD-1/PD-L1療法也可能通過靶向TAMs發揮抗腫瘤作用。目前，這些藥物正在臨牀試驗中進行測試。
阻斷這些普遍免疫抑制機制的一個主要問題是不良事件的高頻發生。如前所述，這些機制通常是內在自身免疫或炎症的調節或控制所必需的。一些免疫檢查點分子，如CTLA-4和TGFβ就屬於這一類。但另一些“免疫檢查點蛋白”，如LAG3、TIM3、IDO1和ICOS，似乎對正常生理功能貢獻不大。這些蛋白的臨牀前腫瘤模型研究提供了一些特異性抑制劑的合理療效數據，但在臨牀試驗中，這些候選分子單藥治療時是無效的。在晚期人類腫瘤具有高度多樣化的TME的背景下，一種可能的解釋是，這些通路在TME中並不占主導地位，只發生在一小部分患者中。
——增強T細胞介導的免疫
抗PD-1/PD-L1療法的主要作用是提高TME中原有的免疫，因此，一種思路是進一步提高系統性免疫，使效應T細胞持續向腫瘤部位供應。目前的研究方向包括將抗PD-1/PD-L1療法與多種傳統的免疫增強途徑結合，如癌症疫苗、細胞因子療法、T細胞過繼療法和共刺激療法，以及將抗PD-1/PD-L1療法與一些較新的策略結合，如DNA損傷藥物、PARP抑制劑和表觀遺傳修飾劑，這些療法也被認爲通過不同的機制改變系統性免疫功能。以下詳細討論T細胞療法和共刺激途徑：
1、過繼T細胞療法
對於I型和IV型TIME腫瘤，過繼T細胞療法（包括CAR-T、TILs等）是增加T細胞在腫瘤部位浸潤的一種有吸引力的方法。轉移的T細胞通常是完全激活的，因此表達PD-1，並且通過TILs識別腫瘤抗原可能導致IFNγ和其他細胞因子誘導PD-L1在TME中的表達。理論上，這可以將I型和IV型TIME轉化爲II型，因此將抗PD-1/PD-L1療法與過繼T細胞療法相結合是有意義的。除了TILs，用抗體和TCR改造的T細胞也可以作爲抗PD-1/PD-L1療法治療實體瘤的有效組合。抗PD-1/PD-L1療法與CAR-T細胞以及敲除共抑制分子的策略（如利用CRISPR–Cas9敲除CAR-T中的PD-1）的聯合正在被測試中。
然而，抗PD-1/PD-L1療法+過繼T細胞療法這種聯合策略也存在一些障礙。首先，過繼轉移的T細胞在體外工程改造和通常旺盛的生長和激活過程後應保持遷移到腫瘤組織的能力。其次，輸注的T細胞仍然可能在TME中遭遇未知的適應性免疫抵抗(AIR)機制，目前這很難預測。理想目標是能培養或改造出可抵抗多種適應性免疫抵抗(AIR)機制的T細胞。
2、T細胞共刺激
與T細胞過繼療法相似，共刺激可以極大地促進T細胞的擴增和活化。靶向共刺激途徑的幾種策略已經在各種動物模型中進行了測試，其中一些正在開展臨牀試驗，有望增強癌症患者的免疫力。例如最近的臨牀試驗顯示了抗CD137單抗作爲單藥或聯合抗PD-1/PD-L1療法治療晚期實體瘤的良好結果(NCT02179918, NCT02554812)。CD137（TNFRSF9，4-1BB）是一種TNFR超家族共刺激受體，在活化的CD8+T細胞、NK細胞、B細胞和樹突狀細胞上表達，但在靜息細胞中表達極少。通過單抗激動劑，CD137信號可促進T細胞擴張和效應功能，刺激記憶T細胞形成並打破T細胞耐受。TNFRSF4(也被稱爲OX40或CD134)是另一種與CD137功能相似的TNFR超家族成員共刺激受體，儘管其共刺激作用似乎對CD4+T細胞更深刻。OX40和OX40L激動劑單抗目前也在臨牀試驗中接受評估(NCT02219724, NCT02410512, NCT02221960)。
CD40和CD40L之間的相互作用向樹突狀細胞傳遞強烈的信號，大大增強T細胞的啓動和隨後的激活。一款CD40激動劑(CP-870,893)正在針對胰腺癌的I期臨牀試驗中進行測試。雖然單藥活性有限，但有明顯的跡象表明T細胞啓動和活化增強。一項與tremelimumab(抗CTLA-4)聯合治療晚期黑色素瘤的試驗(NCT01103635)正在進行中。其他具有各種各樣結合和藥物特性的抗CD40抗體也正在開發中，如拮抗劑抗體HCD122 (lucatumumab)正在針對晚期非霍奇金或霍奇金淋巴瘤的I期臨牀試驗中進行測試。大多數不良反應是輕度和中度的。濾泡性淋巴瘤的ORR爲33.3%，黏膜相關淋巴組織邊緣區淋巴瘤的ORR爲42.9%，瀰漫性大B細胞淋巴瘤的ORR爲11.8%，霍奇金淋巴瘤的ORR爲13.5%。Dacetuzumab是一種部分激動劑單抗，已被用於調查治療多種血液系統惡性腫瘤，特別是複發性淋巴瘤、多發性骨髓瘤(NCT00231166)和實體瘤(NCT02225002)的效果。
小 結
如抗PD-1/PD-L1療法所展示的，腫瘤誘導的適應性免疫抵抗(AIR)的發現，以及選擇性阻斷這些AIR機制的治療策略的設計已經被證明對癌症患者有效。通過對人類TME的分析和分類，科學家們還發現了其他具有複雜特性和高度特異性的AIR機制，而這很可能仍只是冰山一角。理解以及靶向這些新的AIR機制應該能在不久的將來有效治療更大比例的人類癌症。