PD-L1在非小细胞肺癌中的研究进展

Research Progress of PD-L1 in Non-Small Cell Lung Cancer

摘要: 非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)是起源于支气管黏膜、支气管腺体及肺泡上皮的一类肺恶性肿瘤，发病率及死亡率均较高；治疗方案包括手术、放化疗、中药、靶向药物治疗、免疫治疗等，但大多数早期阶段的NSCLC患者因缺乏临床表现错过了最佳的手术治疗时机。应用免疫检查点抑制剂(ICIs)改善了晚期NSCLC患者的生存率，程序性死亡受体配体1 (PD-L1)是研究焦点，但它们并非没有挑战，只有少数NSCLC患者对ICIs有反应，这说明需要更好的免疫治疗。了解免疫治疗的耐药机制、明确PD-L1的表达调控机制将为提高PD-1/PD-L1抑制剂治疗的效果提供帮助。

Abstract: Non-small cell lung cancer (NSCLC) is a kind of lung malignant tumor originating from bronchial mucosa, bronchial glands and alveolar epithelium, with high morbidity and mortality. Treatment options include surgery, radiotherapy and chemotherapy, traditional Chinese medicine, targeted drug therapy, immunotherapy, etc. However, most patients with early-stage NSCLC have missed the optimal opportunity for surgical treatment due to lack of clinical manifestations. The application of immune checkpoint inhibitors (ICIs) has improved survival in patients with advanced NSCLC, and programmed death receptor ligand 1 (PD-L1) is the focus of research, but they are not without challenges, and only a small number of NSCLC patients respond to ICIs, illustrating the need for better immunotherapy. Understanding the mechanism of drug resistance in immunotherapy and clarifying the regulatory mechanism of PD-L1 expression will provide help to improve the thera-peutic effect of PD-1/PD-L1 inhibitors.

1. 引言

肺癌是一个全球性的危害健康的问题，是目前全球发病率最高的恶性肿瘤之一，全球癌症统计Global Cancer报告：2020年，全球肺癌估计有220万新发病例和180万死亡病例，它是仅次于乳腺癌排名第二的常见癌症，同时也是2020年癌症死亡的最主要原因 [1] 。而在中国，肺癌不仅是发病率第一、同时也是死亡率第一的恶性肿瘤，且发病率及死亡率呈上升趋势。据国际癌症研究机构(International Agency for Research on cancer)报告的2020年全球癌症统计数据显示，2020年中国估计有82万例肺癌新诊断和71.5万例肺癌相关死亡 [2] [3] 。

肺癌的组织学表现复杂多样，根据2015年WHO关于肺癌的分类，主要分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌两种病理类型，非小细胞肺癌(NSCLC)是其中最常见的病理亚型，大约占全部肺癌的85%，NSCLC又可分为腺癌、鳞状细胞癌和大细胞癌 [4] [5] ，临床表现主要有咳嗽、咳痰、胸痛、发热、咯血等。据流行病学统计数据显示，每天大约有350余人死于肺癌，超过乳腺癌、前列腺癌及胰腺癌的总和，是癌症死亡的第二大疾病结直肠癌的2.5倍 [1] 。肺癌的危险因素包括吸烟、家族史、辐射、慢性肺部疾病等。现如今，可供NSCLC患者选择的治疗方案越来越多，其中包括手术、放射治疗、化学疗法、中药治疗、物理疗法、靶向药物治疗、免疫治疗、抗体–药物偶联物(adc)和双特异性抗体。

肺癌患者预后不佳，早期NSCLC患者选择手术切除疗效较好，但处于疾病早期阶段的NSCLC患者大多数因缺乏临床症状及体征而错过了最佳手术治疗时机 [6] 。大多患者发现时已至中晚期，其中只有大约三分之一的患者接受手术切除治疗，且即使在手术切除治疗后，许多患者亦会复发，复发率从IA期的10%到IIIB期的1%至75%不等 [7] 。绝大多数患者确诊时已至晚期，已失去手术机会，只可选择其他治疗方案。

传统的细胞毒性化疗仅能适度改善NSCLC患者的生存；随着EGFR-TKIs的出现，使NSCLC治疗有了重大突破。但随着临床的广泛应用，获得性耐药情况已普遍存在 [8] 。因此，需要不断地寻找最新的生物标志物来预测NSCLC的发生发展和预后。随着分子靶向治疗、免疫治疗等逐步兴起 [9] ，特别是免疫治疗，诸如免疫检查点抑制、癌症疫苗、细胞因子等方法，PD-L1已成为其中一个焦点 [10] 。与化疗患者相比，免疫治疗患者的5年生存率高出3倍，分别约为4%~5%和15%~16% [11] 。国内外很多研究已表明，免疫检查点抑制剂的出现通过利用人体免疫系统有效地对抗恶性肿瘤，彻底改变了癌症治疗。在这些突破性药物中，PD-1和PD-L1抑制剂已成为关键的治疗方法 [12] 。PD-L1的检测，在了解NSCLC的病理分型、肿瘤细胞的恶性程度以及判读预后等方面发挥着重要的作用。

在最近的《中国非小细胞肺癌指南》中，已推荐通过免疫组织化学方法检测PD-L1的表达，因为PD-L1是一种重要的预测ICIs的生物标志物 [13] [14] 。在研究免疫逃逸机制的过程中，PD-1/PD-L1抑制剂单药治疗和PD-1/PD-L1抑制剂联合化疗已成为中国晚期NSCLC的标准治疗方案。

2. PD-L1的生物学特性

程序性死亡受体1 (PD-l)是CD28家族的成员之一，在人类身体内PD-1蛋白主要表达于肿瘤组织的Ｔ淋巴细胞及相关淋巴细胞 [15] 。它是一种重要的免疫抑制跨膜蛋白，有两个结合配体，分别是PD-L1 (B7-H1, CD274)和PD-L2 (B7-DC, CD273)。程序性死亡受体配体1 (PD-L1)，是一种1型跨膜蛋白，属于B7配体家族，是PD-1的主要配体，主要表达于健康组织细胞，可在造血细胞(包括树突状细胞、巨噬细胞、肥大细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞)和非造血细胞(包括内皮细胞、上皮细胞及肿瘤细胞)上表达 [13] [16] [17] ；PD-L2仅表达于巨噬细胞和树突状细胞。PD-L1作为一种参与非小细胞肺癌进展的蛋白，它与PD-1结合，PD-1是T淋巴细胞的一种抑制性受体，通过抑制TCR受体的信号通路来降低T细胞功能 [18] 。此免疫负调节机制可导致肿瘤细胞发生免疫逃逸，最终致使肿瘤细胞生长及扩散。

3. PD-L1在非小细胞肺癌中的研究进展

PD-1/PD-L1通路在包括自身免疫性疾病、病毒感染和肿瘤免疫在内的一系列领域中起着关键作用。PD-1和PD-L1结合可导致淋巴细胞发生凋亡，致使肿瘤发生免疫逃逸，最终导致肿瘤生长及扩散。而免疫抑制剂可阻断信号通路，降低免疫逃逸，加速肿瘤细胞凋亡，从而达到消除肿瘤的目的。很多证据已证实CD274启动子甲基化增强了PD-L1的表达，在非小细胞肺癌中，RAS或MEK激活MARK信号通路，作用于转录因子JUN，随后与STAT3合作上调PD-L1的表达，此外，PI3K/AKT信号通路上调了PD-L1的表达，EGFR激活IL-6/JAK/STAT3信号通路上调了PD-L1的表达 [19] [20] 。许多致癌转录因子(例如：STAT3，MYC，C-JUN，HIF1a，HIF2a等)直接调控PD-L1的转录，有报道表明非小细胞肺癌中MYC表达与PD-L1表达呈正相关；这与MYC直接结合PD-L1启动子来调节PD-L1表达有关。肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境中产生TNF-a，刺激肿瘤细胞中的NF-kb途径，增强TGF-P诱导EMT的能力，从而显著上调PD-L1的表达 [21] 。亦有研究显示NSCLC中PD-L1的阳性率为39.9%~53.1% [22] 。已有实验发现PD-L1表达与肿瘤组织病理类型有相关，鳞状细胞癌患者比腺癌患者有更高的不表达及低表达率；而与患者性别、吸烟史、年龄、肿瘤分化程度、有无淋巴结转移、临床分期均无明显关联 [23] 。PD-(L) 1抑制剂通过阻断PD-1/PD-L1的结合，恢复机体对肿瘤细胞的免疫杀伤功能 [24] 。近些年来，临床研究也已证实PD-(L) 1抑制剂比常规化疗更明显改善患者预后 [25] [26] 。此前美国食品药品监督管理局(Food And Drug Administration, FDA)于2016年10月已推荐帕博利珠单抗(PD-1抑制剂)单药一线治疗PD-L1 ≥ 50%的晚期NSCLC患者，并在2019年4月将其适用范围扩大为PD-L1 ≥ 1%的晚期NSCLC患者。针对PD-1/PD-L1轴的免疫检查点抑制剂被开发为一种抗癌疗法 [27] 。

也有研究证实，PD-L1表达阳性患者的中位肿瘤大小大于阴性表达患者，神经侵犯率明显更高，血管侵犯和淋巴结转移更多、肿瘤分期更晚、Ki-67指数更高，表明PD-L1阳性表达与晚期NSCLC更具侵袭性的病理特征和较差的预后相关 [28] 。2019年Konrad Pawelczyk等人的研究证明PD-L1表达与肿瘤增殖、侵袭性增加以及患者生存期缩短均有关。早期诊断及使用最新的靶向药物治疗对于改善晚期患者的预后有帮助 [29] 。

在过去的十年中，抗PD-1/PD-L1免疫治疗已成为III-IV期NSCLC的标准治疗方法。患者的选择通常基于肿瘤细胞的PD-L1表达和/或肿瘤突变负荷。自2015年以来，抗PD-1或抗PD-L1免疫疗法已成为一线或二线治疗的金标准IV期NSCLC的治疗，无论是单药治疗还是联合化疗，经过几项临床试验证明其优于二线和一线化疗 [30] 。目前ICIs已存在于非小细胞肺癌治疗的所有阶段 [31] 。在肺癌的诊治过程中，肿瘤的组织学分类是肺癌诊断和治疗的依据，如今除了给患者做驱动基因的检测以外，还需给患者做免疫学的检测(PD-1/PD-L1)，这标志着我们从组织病理到分子病理再到免疫病理的不断深入。

近年来，针对PD-1/PD-L1轴的免疫检查点阻断疗法的出现深刻地重塑了肿瘤免疫治疗的格局。虽然PD-1/PD-L1抑制剂已经取得了显著的成功，但它们并非没有挑战。出现内在或获得性耐药，以及免疫相关不良事件，需要进行彻底的调查和管理 [12] 。PD-1/PD-L1阻断在患者中诱导强效反应；然而，只有15%~20%的患者有反应，许多最初的反应者经常复发，提示耐药机制 [32] [33] 。PD-L1表达已成为预测ICIs反应的生物标志物，因为高水平的PD-L1通常与更好的治疗结果相关 [34] 。

4. 总结

肺癌目前仍是一种破坏性很大的疾病，在中国乃至全球造成大量发病率和癌症相关死亡。NSCLC的治疗前景正在迅速发展并变得越来越复杂。在NSCLC的诊疗过程中，改善预后与预防危险因素、疾病早期筛查、靶向药物治疗、免疫治疗等进展密切相关。经过一代代科研人几十年来的研究，对中国NSCLC患者的分子生物学和临床特征的了解已有所增加。免疫抑制剂的应用已使许多NSCLC患者获益。然而，仍有部分患者免疫抑制剂不敏感，这告诉我们，NSCLC的诊疗水平提高仍有较大的空间。NSCLC患者的未来诊疗方案应该是精准治疗及个体化治疗。为了使NSCLC患者获益更多，应在每个环节都做出努力：制定有效的肿瘤预防策略，选择精准的肿瘤早筛方法，尽早明确肿瘤组织的病理分型，快速识别致癌驱动因素，联合分子检测应用，对新兴治疗方法进行前瞻性临床试验。

NOTES

^*通讯作者。