恶性骨肿瘤中程序性死亡蛋白1及其配体的临床研究进展

黄海峰1 朱华2 杨先腾1 郭晓轶2 李姗姗3 谢泉4 田晓滨5 杨志2
1贵州省人民医院骨科;2北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所核医学科 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室;3贵州省人民医院麻醉科;4贵州大学大数据与信息工程学院;5贵州医科大学临床医学院


程序性死亡蛋白1 (programmed cell deathprotein 1,PD-1) 与PD-1配体(programmed celldeath-ligand 1,PD-L1)在恶性肿瘤的免疫治疗中起重要作用。PD-1是CD28超家族成员之一,是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白,也是一种免疫检查点分子。免疫检查点分为免疫抑制检查点和免疫促进检查点,而PD-1是活化的T细胞检查点免疫抑制受体,通过与其配体PD-L1的相互作用来调节T细胞的免疫功能。有研究显示,多发骨髓瘤患者的骨髓瘤细胞上PD-L1过表达。这种过表达也见于其他恶性肿瘤中。PD-1/PD-L1信号通路阻断的免疫治疗可以释放免疫系统功能以抵抗恶性肿瘤。肿瘤细胞逃避免疫系统的能力是大多数恶性肿瘤最致命的特征之一。PD-L1高表达是免疫逃避的重要因素,抗PD-1/PD-L1治疗,可能是抗肿瘤治疗有希望的靶点。Ashizawa等认为,T细胞上PD-1和肿瘤细胞上PD-L1表达的上调,诱导抑制信号以抑制T细胞活化,导致免疫微环境的抑制。免疫检查点抑制剂目前已成为恶性肿瘤患者治疗的基石。

恶性骨肿瘤分为恶性原发性骨肿瘤和转移性骨肿瘤2类。而恶性原发性骨肿瘤又分为成骨性和成软骨性2类,成骨性原发性骨肿瘤包含成骨肉瘤和皮质旁成骨肉瘤,成软骨性原发性骨肿瘤包含间叶性软骨肉瘤、近皮质软骨肉瘤和软骨肉瘤。关于恶性骨肿瘤中PD-1和PD-L1表达的研究较少,我们在本文中就其研究进展进行总结和展望。

//一、PD-1/ PD-L1在恶性骨肿瘤中的表达情况//

Kim等的研究结果显示,PD-L1在多种软组织肉瘤中表达,而PD-1主要表达于肿瘤浸润的淋巴细胞中,其可作为软组织肉瘤新的预后指标。Paydas等的研究结果显示,PD-1在肉瘤组织和微环境中的表达率分别为17%和12%,而PD-L1的表达分别为29%和30%。肿瘤细胞中配体PD-L1高表达,导致在肿瘤微环境中PD-1信号通路持续处于激活状态,抑制了T细胞的功能,导致肿瘤细胞无法被杀伤。Torabi等通过免疫组化检测发现,在正常骨骼肌和骨组织中,PD-1和PD-L1的表达均为阴性;而骨肉瘤和软骨肉瘤组织中,PD-1呈阳性表达,PD-L1为阴性表达。Dong等在骨骼肌细胞中检测到PD-L1 mRNA的表达。Costa Arantes等的研究中纳入口腔骨肉瘤患者13例,结果显示,69.2%的患者恶性成骨细胞中人白细胞抗原G (human leucocyte antigen-G,HLA-G)、人白细胞抗原E(human leucocyte antigen-E,HLA-E) 和PD-L1高表达。Chowdhury等报道了PD-L1表达阳性肿瘤的比例,其中尤文氏肉瘤为57%(8/14),骨肉瘤为47%(7/15)。为了进一步研究PD-1和PD-L1在恶性骨肿瘤中的表达情况,Torabi等对骨肉瘤、尤文氏肉瘤细胞系进行了Western blot检测,结果显示,骨肉瘤和尤文氏肉瘤细胞系中均存在PD-1的表达;虽然PD-L1的表达呈阴性,但标本长时间曝光后,能检测到PD-L1的微弱条带。PCR检测结果也显示,与PD-1 mRNA的表达比较,PD-L1 mRNA在骨肉瘤和尤文氏肉瘤细胞系中的表达是非常低的。van Erp等在35%的骨肉瘤组织中检测到高水平的CD8+淋巴细胞,并发现19%的尤文氏肉瘤细胞中有PD-1的表达。

由此可见,绝大多数恶性骨肿瘤中有PD-1的表达。但是对于是否存在PD-L1的表达,目前学者们的观点不一。

//二、PD-1/ PD-L1与恶性骨肿瘤预后的关系//

免疫治疗通过阻断PD-L1信号通路可以用于晚期实体肿瘤的治疗。不同类型恶性肿瘤对PD-1 免疫检查点抑制治疗的反应率不同(18%~87%)。Zhu等进行了一项荟萃分析共纳入14项研究,包括868例患者,结果显示,PD-L1的高表达是肉瘤患者预后不良的因素。包括抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体在内的较新药物尚未在骨肉瘤中得到充分研究,可能为进一步提高部分患者的生存率提供机会。Burr等的研究结果显示,蛋白质CKLF样MARVEL穿膜结构域超家族成员6 (CKLF-like MARVEL transmembrane domain containingmember 6,CMTM6)能结合PD-L1,并维持其在细胞表面表达,调节抗肿瘤免疫性。Mezzadra等研究结果也显示,PD-L1依靠CMTM6和CMTM4可以有效地执行其抑制功能。Müller等的研究结果显示,PD-L1的表达与恶性肿瘤患者的总生存时间有关,高PD-L1的表达被认为是患者预后不良的因素。Spurny等对60例尤文氏肉瘤患者进行活检,均无法在肿瘤细胞上检测到PD-L1的表达,表明单独的PD-1检查点封锁不太可能引起对尤文氏肉瘤的有效免疫应答。因此,进一步识别尤文氏肉瘤中的相关免疫逃避机制对于制定有效的免疫靶向策略至关重要。Chowdhury等的研究结果显示,CD8+淋巴细胞的比例增加与PD-1的表达显著有关。按肿瘤类型分组时,PD-L1阳性比例最高的患者生存率最差,CD8+淋巴细胞比例高的患者生存率更高。通过PD-1/ PD-L1阻断支持CD8+T 细胞应答是一种可行的肿瘤治疗策略。

新辅助化疗的出现使骨肉瘤患者的生存率得到了一定的提高,但随着化疗进入平台期,患者的5年生存率仍然停滞不前。Koirala等的研究结果显示,25%的原发性骨肉瘤表达PD-L1,PD-L1的表达与T细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞的存在有关,PD-L1的表达与较差的5年生存率有关( P=0.014),需要进一步的研究来确定骨肉瘤靶向PD-1/PD-L1轴治疗是否能提高患者的生存率。Kim 等的研究结果显示,33%(6/18)的尤文氏肉瘤存在PD-L1表达,而间充质软骨肉瘤中则无PD-L1表达,PD-1/ PD-L1轴负调节T细胞功能,可以作为上述肿瘤治疗的潜在靶点。靶向PD-1或其配体PD-L1,促进抗肿瘤T细胞活性,在一些晚期恶性骨肿瘤中产生了长效反应。因此,基于PD-1/ PD-L1途径的免疫治疗或许能提高患者的生存率。同时由于放疗和化疗耐药,目前对于晚期软骨肉瘤尚无有效的治疗方法。Kostine等的研究结果显示,在约50%的去分化软骨肉瘤患者中存在与免疫浸润细胞和人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)Ⅰ类表达相关的PD-L1表达。

可以预见,PD-L1可能同样在恶性骨肿瘤的免疫治疗中发挥重要作用,PD-1通过结合肿瘤微环境中的PD-L1抑制T细胞功能。Palmerini等证实了CD8+T效应细胞存在于骨肉瘤微环境中。Shen 等发现部分骨肉瘤患者中存在高水平表达的PD-L1,并且PD-L1的表达与肿瘤浸润淋巴细胞的数量呈正相关。因此我们认为,PD-L1的表达可能会提高恶性骨肿瘤的免疫逃避作用,是影响患者预后的负面因素。Kleinovink等认为,由宿主和肿瘤细胞表达的PD-L1均能够抑制T细胞功能,因此,如果恶性肿瘤细胞不表达PD-L1,检查点治疗也可能是有效的。但目前针对恶性骨肿瘤的免疫治疗研究较少,抗PD-L1药物研究前景较为广阔,是一种新的免疫治疗策略。

//三、PD-1/ PD-L1在转移性骨肿瘤中的作用//

Shimizu等将小鼠骨肉瘤LM8细胞皮下移植入C3H小鼠形成肿瘤模型,移植后11 d,手术切除原发肿瘤。对治疗组进行免疫治疗( 抗PD-1、抗PD-L1和抗OX-86),结果表明,与对照组比较,抗体治疗组小鼠存活时间明显延长(P=0.002),免疫治疗对肿瘤的转移性增殖起到了抑制作用,免疫检查点抑制剂可能是晚期实体瘤肺转移的创新疗法。

骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤,骨肉瘤肺转移后的1、2、5年生存率分别为93.3%、61.5%和11.5%。免疫治疗或许可以通过抑制骨肉瘤的肺转移而提高患者生存率。骨肉瘤是儿童和青少年最常见的骨恶性肿瘤。局限性病变患者可以通过化疗和手术切除治疗,但对于转移性骨肉瘤,免疫治疗可能是最佳选择。Sundara等在13%的原发骨肉瘤、25%的复发骨肉瘤和48%

的骨肉瘤转移灶中发现PD-L1阳性表达,其表达与高T细胞浸润有关(P=0.002)。与原发性骨肉瘤比较,肿瘤浸润性T细胞和PD-L1表达在其转移灶中的数量增加。Lussier等的研究结果表明,PD-1/ PD-L1相互作用的阻断在体外和体内均明显改善了骨肉瘤反应性细胞毒性T淋巴细胞的功能,并且导致转移性骨肉瘤的K7M2小鼠模型中肿瘤负荷降低和小鼠存活增加。目前,转移性骨肉瘤患者的生存率仍然不高,部分原因是肿瘤对常规化疗或放射治疗的耐药性,与原发灶比较,PD-L1 在转移灶中表达更高,可见转移性骨肉瘤患者中PD-1/ PD-L1相互作用的阻断,可以作为一种治疗策略。

//四、常用PD-1/PD-L1单克隆抗体在恶性骨肿瘤中的应用//

目前,对于PD-1/ PD-L1单克隆抗体在恶性骨肿瘤中的应用,文献报道不一。在Lussier等的研究中,用于小鼠骨肉瘤模型体内阻断实验的抗PD-L1单克隆抗体为克隆10F. 9G2,购自美国BioXCell公司;而用于免疫荧光检测的抗PD-1 (ab52587)和抗PD-L1(ab174838)单克隆抗体购自美国Abcam公司。在Torabi等[5]的研究中,骨和软组织 肉 瘤 标 本 使 用 的 是 一 种 抗PD-1抗 体(ab52587,购自美国Abcam公司) 和两种抗PD-L1 抗体( ab58810和ab205921,购 自 美 国Abcam公司),并认为使用单克隆抗体的不同会导致PD-1/PD-L1表达的差异。Shimizu等在小鼠骨肉瘤模型中使用的单克隆抗体为抗PD-1(RMT3-23) 和抗PD-L1(10F.9G2),均购自美国BioXcell公司。由此可见,目前研究中对于恶性骨肿瘤中PD-1/ PD-L1 单克隆抗体的选用差异较大。Torabi等认为,PD-L1单克隆抗体的不一致可能导致研究中PD-L1阳性率的差异。

//五、基于PD-1/ PD-L1的分子影像学技术在恶性骨肿瘤诊疗中的作用//

在临床上,分子影像学技术的广泛应用大大提高了恶性骨肿瘤患者原发灶的检出率,同时能更好地发现肿瘤的侵犯范围及其他转移部位。分子影像学技术,如放射性核素显像是一种无创、安全、灵敏的检测方法,可以从分子水平对恶性骨肿瘤进行早期检测,并评估其活动情况和治疗效果。目前,国内外靶向药物治疗恶性肿瘤方兴未艾,但在恶性骨肿瘤方面的文献报道相对较少,而PD-1/ PD-L1相互作用的阻断又是恶性骨肿瘤潜在的治疗策略。因此,基于PD-1/ PD-L1的分子影像技术在其早期诊断和治疗中将会发挥很大的作用。

//六、总结和展望//

恶性骨肿瘤包括尤文氏肉瘤和骨肉瘤等,以往患者的治疗主要是局部广泛切除或截肢加上足量的放疗之后再进行化疗,会造成其终身残疾,而且患者局部复发率高,5年生存率低于20%。目前,保肢治疗是恶性骨肿瘤综合治疗的发展趋势。恶性肿瘤存在高度的异质性,多种治疗联合以及个体化治疗是不错的选择,化疗或放疗联合免疫治疗可以提高治疗效果。当然,对于恶性骨肿瘤,靶向治疗如内皮素1受体A抑制剂等,也是非常有希望的,其大型Ⅲ期试验正在研究中。Schwab等的研究显示,在62%的脊索瘤和48%的软骨肉瘤中能检测到高分子量的黑色素瘤相关抗原( high molecularweight-melanoma associated antigen,HMW-MAA) 表达,其也是免疫治疗的潜在靶标。Hiraki等认为,即使软骨肉瘤中HLA表达部分丢失,肿瘤特异性免疫治疗也可以用于治疗恶性肿瘤。总之,恶性骨肿瘤的治疗方法很多,其中PD-1/PD-L1免疫检查点治疗非常有前景。PD-1是T细胞抑制受体,与配体PD-L1相互作用,在T细胞功能性紊乱时持续表达,在肿瘤中作为停止信号限制T细胞的效应功能。目前的研究已经证实,在转移性骨肉瘤的动物模型中,阻断PD-1/ PD-L1的表达,可以提高其T细胞功能,甚至可以抑制恶性骨肿瘤的转移。在手术技巧不断成熟的同时,可以预见,免疫检查点阻滞是晚期恶性骨肿瘤患者的新希望,而PD-1/ PD-L1信号通路的阻断是非常好的选择。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

来源|医学空间战略合作伙伴《中华肿瘤杂志》2019年第41卷第6期,转载请标明出处。


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发布于 2019-06-14