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1、PD-1/PD-L1 在肿瘤细胞中的研究进展摘要：程序性死亡受体 1(PD-1)与表达在肿瘤细胞表面的配体 PD-L1 结合后，发挥负性调控作用，通过抑制抗原受体的信号，抑制 T、B 细胞的激活、分化和增殖，诱导特异性细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)凋亡，在肿瘤细胞逃逸机体免疫监控过程中发挥重要作用。通过对于 PD-1 及其信号通路传导的深入认识，针对阻断PD-1 和 PD-L1 信号通路的抑制剂也不断进入临床试验，为肿瘤患者带来福音。关键词：PD-1 PD-L1 肿瘤细胞 免疫逃逸 免疫抑制剂人体的免疫系统在控制肿瘤发生的过程中起着关键作用。程序性死亡分子1(PD-1)是一个重要的免疫细胞活
2、化的负调控分子，可通过与其配体 PD-L1 和PD-L2 的结合而发挥免疫抑制1。肿瘤免疫逃逸的机制包括：肿瘤细胞表面MHC-I 类分子的表达下调，缺少免疫共刺激分子，分泌免疫抑制性细胞因子，表达死亡配体或表达抑制性配体2。许多肿瘤细胞系及肿瘤细胞高表达 PD-L1分子，其与淋巴细胞表面的 PD-1 分子结合后，削弱了机体的抗肿瘤免疫应答3，从而导致肿瘤免疫逃逸的发生。一肿瘤的特征肿瘤起源于克隆性增殖的异常细胞，在致癌突变的驱使下，这些细胞经过筛选与进化，获得癌细胞的标志性特征。经典的特征包括：持续的增殖信号，逃避生长抑制调控，抗细胞凋亡，无限复制能力，血管新生，侵袭和转移，细胞能量代谢重编程
3、以及免疫逃逸4。二PD-1/PD-L1 的生物学特性1.PD-1 的结构及其表达程序性死亡受体 1(PD-1)是 Ishida5等人通过消减杂交技术于 1992 年发现的。PD-1 是 CD28 家族成员，其编码由 288 个氨基酸残基组成的 5055KD 的免疫球蛋白超家族 I 型跨膜糖蛋白，由胞外区、跨膜区和胞内区组成6，其结构与 CTLA4、CD28 和 ICOS 有 21%33%的同源性7。胞外区由免疫球蛋白 IgV 结构域组成，在其与配体结合中发挥重要作用；胞内区包含两个酪氨酸残基，N-末端参与构成免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)，在免疫应答中发挥负性调节作用8，C-末端参与构成免
4、疫受体酪氨酸转换基序(ITSM)9。PD-1 主要表达于活化的 T 淋巴细胞、B 淋巴细胞和巨噬细胞表面10。目前认为，PD-1 分子的细胞内信号由 PI3K-AKt 通路主导，在正常情况下，PD-1 能够抑制自身免疫应答，防止自身免疫性疾病的发生。2.PD-1 配体的结构及其表达PD-1 有两个配体，即 PD-L1 与 PD-L2。PD-L1 是 B7 家族成员，属于 I 型跨膜蛋白，全长 290 个氨基酸，包含 1 个 IgV 区、1 个 IgC 区、1 个跨膜疏水区和1 个由 30 个氨基酸组成的胞内区。PD-L1 主要表达于活化的 T 细胞、B 细胞、巨噬细胞和树突状细胞等。PD-L1
5、 与 PD-L2 氨基酸序列有 40%相同，都是 I 型跨膜蛋白，由细胞外区、疏水性跨膜结构域、细胞内区组成。在分布上，PD-L1广泛表达在 T 细胞、B 细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突细胞、多种肿瘤细胞及一些非淋巴组织。而 PD-L2 仅表达于活化的巨噬细胞、树突细胞及一些肿瘤细胞上。PD-L1 与 PD-1 结合后，PD-1 胞质区 ITSM 结构域中的酪氨酸发生磷酸化，募集 SHP-2 磷酸酶，使下游的 Syk 和磷脂酰基醇 3 激酶(PI3K)发生去磷酸化，从而传递抑制性信号。PD-L1 与 PD-1 的结合可产生多种生物学作用，如能够抑制淋巴细胞的增殖和活化、抑制 CD4+T 细胞向
6、 Th1 和 Th17 细胞分化、抑制炎性细胞因子的释放，这些都起到了免疫负调控的作用11。3PD-1/PD-L1 在肿瘤细胞的免疫逃逸机制T 细胞介导的免疫应答特别是 CD8+细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)在肿瘤免疫中有重要作用。T 细胞的活化需要双信号作用，第一信号来自抗原肽-MHC 复合物与 T 细胞表面受体(TCR)结合。第二信号来自抗原呈递细胞(APC)上协同刺激分子与 T 细胞表面上相应受体的结合。缺少协同刺激分子提供的第二信号，会导致 T 细胞不能充分活化，使效应 T 细胞被诱导成无能状态或凋亡，使肿瘤逃脱机体的免疫监控12。1.PD-L1 促进上皮细胞间质化而促进肿瘤发生上皮
7、细胞间质化(EMT)是上皮细胞在一定程序作用下，向间质细胞转化的一种生物学过程。在肿瘤的发生发展过程中常常随着 EMT 的发生，加速 EMT 会促进肿瘤的恶性转变。研究表明，PD-L1 可促进肿瘤细胞中 Slug 和 Twist 的表达，抑制 E-cadherin 的表达，从而促进 EMT 的发生13。2.PD-1/PDL1 对淋巴细胞功能的调节肿瘤细胞高表达 PD-L1 分子，肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)高表达 PD-1 分子，PD-L1 与 PD-1 结合后，可抑制 TIL 细胞细胞的活化并诱导其凋亡，从而抑制机体的抗肿瘤免疫，导致肿瘤免疫逃逸的发生14。在肿瘤微环境中存在高水平的CXCL9
8、 和 CXCL10 两种趋化因子，可促使 CD8+T 细胞进入肿瘤微环境，并诱导其表达 PD-1，肿瘤细胞通过其表面表达的 PD-L1 与 CD8+T 细胞表达的 PD-1 结合后，抑制 CD8+T 细胞产生细胞因子和颗粒酶 B15,同时，PD-L1 还能抑制 TIL 产生IFN-、IL-2 等炎性细胞因子，促进 IL-10 的表达，从而抑制 TIL 对肿瘤细胞的杀伤16。3.PD-1/PD-L1 可促进 Treg 的分化及功能CD4+CD25+ Foxp3+Treg 是一群具有抑制性作用的免疫调节细胞，可通过细胞接触或分泌 IL-10、TGF- 等抑制性细胞因子而抑制免疫应答。在肿瘤发生过程
9、中，Treg 可抑制抗肿瘤免疫反应而促进肿瘤的发生17。研究发现，PD-1/PD-L1 能够促进 Treg 分化，然而具体机制还有待进一步研究。Liu 等18发现，CD4+CD25+ Foxp3+Treg 的分化依赖于 PD-L1 所介导的信号途径，肝树突状细胞表达的 PD-L1 水平越高，就能诱导出更多的 Treg。4.肿瘤相关巨噬细胞(TAM)表达的 PD-L1 可促进肿瘤细胞发生免疫逃逸在肿瘤微环境中，巨噬细胞能够发生极化，转变为促进肿瘤发生的巨噬细胞，称为 TAM。Galdiero 等19发现，TAM 表面也表达 PD-L1，也可通过结合CD8+T 细胞表面的 PD-1 分子诱导 CD
10、8+T 细胞的凋亡。Chen 等20提出，在肿瘤微环境中，TAM 所产生的炎性细胞因子，可通过核因子 kB(NF-kB)和信号转导子与转录激活子 3(STAT-3)信号通路促进 PD-L1 的表达。四PD-1/PD-L1 的抑制剂PD-1 与 PD-L1 的抑制剂可以阻断 PD-1 与 PD-L1 的结合，阻断负向调控信号，使 T 细胞恢复活性，从而增强免疫应答。1.PD-1 抑制剂目前 PD-1 抑制剂主要有 Nivolumab Pembrolizumab Pidilizumab(CT-011)等。1.1 Nivolumab (Opdivo)Nivolumab 21是一种完全人源化的 IgG
11、4 单克隆抗体，在一项针对 BRAF 野生型黑色素瘤患者的 S期临床试验中，Nivolumab 组和达卡巴嗪组的 1 年总生存率分别为 72.9%、42.1%，中位 PFS 分别为 5.1、2.2 个月。2014 年，美国FDA 批准 Nivolumab 用于治疗 BRAF 野生型以及使用 Ipilimumab 和 BRAF 抑制剂无效的 BRAF 突变型黑色素瘤患者。Taube 等应用抗 PD-1 抗体 Nivolumab 对多位晚期患者进行治疗，发现 PD-1/PD-L1 途径的封锁可以引起很强的免疫反应，杀灭肿瘤22。1.2 Pembrolizumab (Keytruda)Pembrol
12、izumab23 是一种高亲和力的结合 PD-1 的人源化 Ig G4-kappa 抗体。目前美国食品药品管理局(FDA)已批准用于治疗既往化疗或靶向治疗失败的非小细胞肺癌，是首个被批准用于非小细胞肺癌的免疫治疗药物。1.3 Pidilizumab研究表明，运用 PD-1 抗体 Pidilizumab 与 Rituximab 协同治疗淋巴瘤取得了很好的效果，及激起患者 T 细胞的全面应答，提高患者的存活率24。2.PD-L1 抑制剂PD-L1 抑制剂尚未获得 FDA 批准，但相关的临床研究在进行中。其中MPDL3280A 是一种人源化的抗 PD-L1 的 IgG-1 单克隆抗体，它可以从基因的
13、水平改变 Fc 结合域，进而破坏表达 PD-L1 细胞的抗体依赖性细胞毒性，其余还有BMS-936559、MEDI4736、MSB001071825等。2.1 MPDL3280A在一项期临床研究中，采用 MPDL3280A 单药治疗晚期黑色素瘤的缓解率为 26%，24 周无进展生存率为 35%，其中，33%的患者出现了 3-4 级不良反应26。在 2015 年，ASCO 会议报道的期 POPLAR 研究中，与多西他赛相比，MPDL3280A 可以显著提高中位 OS,同时在 PD-L1 高表达的患者中，MPDL3280A 组和化疗组的 ORR 分别为 38%、13%。2.2 Avelumab（M
14、SB0010718C）Avelumab 是完全人源化的 PD-L1 Ig G1 抗体，其抑制 PD-1 与 PD-L1 的结合。可用于卵巢癌及胃癌的治疗。目前，avelumab 还被用于尝试治疗多种实体瘤，尤其是非小细胞肺癌和 Merkel 细胞癌。2.3 CD80-FCHaile 等27用 CD80 分子与 IgG1 的 Fc 段融合，制备了 CD80-Fc 分子，发现这种融合分子能够消除 PD-L1 对抗肿瘤免疫的抑制作用，从而促进机体的抗肿瘤免疫反应。目前 PD-L1 的阻断抗体已经进入 1 期临床试验，正在实体肿瘤患者体内进行疗效试验28。研究表明 PD-1/PD-L1 抑制剂在不同肿
15、瘤中都有一定的临床疗效，如非小细胞肺癌、黑色素瘤、晚期霍奇金淋巴瘤、肝癌、乳腺癌、直肠癌、卵巢癌、恶性胸膜间皮瘤、头颈肿瘤等29。5讨论及展望研究表明在外周 T 细胞淋巴瘤(PTCL)中 PD-1 及 PD-L1 表达升高，其中 PD-1 阳性率为 35%，PD-L1 阳性率为 70%，说明 PTCL-NOS 也存在 PD-1 及 PD-L1 的表达异常，可能参与肿瘤的免疫逃逸，PD-1 及 PD-L1 阳性有助于淋巴瘤的诊断30。有学者统计了 306 例肾癌患者的肾癌组织 PD-L1 表达情况发现，表达 PD-L1 与不表达 PD-L1 的患者 5 年生存率分别为 41.9%和 82.9%，
16、另外，表达 PD-L1的肿瘤转移和患者死亡风险是不表达 PD-L1 的肿瘤患者的 4 倍31。在肝癌的研究中，国内贺兰湘32的研究发现，在肿瘤局部表达可溶性受体sPD-1 分子能阻断 PD-L1/PD-1 通路，可拮抗小鼠肝癌细胞 H22 通过 PD-L1 对 T细胞的抑制作用,并显著抑制 H22 肿瘤生长。沈民强33等研究发现肝癌中 PD-L1分子表达可能抑制肝癌组织内 T 细胞功能，促进肝癌细胞逃避免疫监控。临床试验显示，新型抗 PD-1 或 PD-L1 抗体可以阻断 PD-1 和 PD-L1 的结合而解除肿瘤对 T 细胞的抑制作用，从而激活肿瘤患者体内的免疫效应细胞杀瘤效应。肿瘤免疫逃逸机制一直是制约肿瘤免疫治疗效果的重要因素，对肿瘤信号调控机制的不断深入研究在让我们看到希望的同时，也认识到了信号调控的复杂性。虽然 PD-1 与 PD-L1 在肿瘤免疫逃逸中的调控机制尚未完全阐明，但针对PD-1 和 PD-L1 的阻断抗体已在
