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今天是2017年7月3日 农历六月初十 黄鸣龙出生 医麦客：唯一用中国人名字命名的反应-黄鸣龙还原反应 2017年7月3日/医麦客 eMedClub/--称其为最火爆的抗肿瘤药物绝不为过，作为肿瘤免疫治疗的代表，PD-1的效果真的是有目共睹的，临床数据已经证明：PD-1抗体可以将恶黑患者的5年生存率从17%提高到34%，将非小细胞肺癌患者的5年生存率从4%提高到16%。
厉害了！我的PD-1！
然而，并不是所有的患者都能从中获益，或根本不起作用亦或是只能维持短暂的疗效。为何？因为耐药。耐药确实很多肿瘤患者不愿看到但也无法逾越的一道鸿沟，虽然PD-1抗体在肿瘤治疗领域显现出了令人振奋的疗效。但研究证明，其同样无法逃出耐药的怪圈。
那么，问题就来了，抗癌神药为何“无效”？我们又该拿它怎么办呢？
发现PD-1免疫治疗成功的关键 近日，Johns Hopkins Bloomberg-Kimmel研究所和Memorial Sloan-Kettering癌症中心的研究人员给出了答案，相关研究结果发表在《Clinical Cancer Research》上。
约翰霍普金斯大学医学院（Johns Hopkins）外科教授、Bloomberg-Kimmel研究所副主任Suzanne Topalian表示，即使在罹患相同类型癌症的不同患者中，PD-1抗体的疗效可能也不一样。例如，有一种抗PD-1的免疫检查点抑制剂会使60%的罹患晚期霍奇金淋巴瘤患者的肿瘤缩小，20%左右的头颈癌、肺癌及膀胱癌患者的肿瘤缩小。甚至在同一病人的不同部位的肿瘤对治疗的反应也可能不一样。 LAMA3 protein expressionin melanoma lesions assessed by IHC（图片来源Clinical Cancer Research）
他们通过比较来自单个黑素瘤患者的肿瘤样品中蛋白质表达的变化，发现PD-1耐药并非是每个肿瘤样本中的基因编码的独特变化，而是由正常基因编码的某些蛋白的表达水平出现了独特的改变。Topalian和同事对一名60岁的黑色素瘤患者身上的26个肿瘤进行了检查。该患者在约翰霍普金斯接受了为期6个月的抗PD-1治疗后因为与癌症无关的原因而猝死。在此之前，患者还接受了抗CTLA-4的治疗。该患者的医生被准许在他死后不久对其进行研究性尸检。而且在患者死前的5年中采集了其4个肿瘤样本，另外22个肿瘤则是在尸检中切下的。
在该病人的治疗过程中，医生对其肿瘤进行的CT扫描以及临床检查监测显示，部分部位的肿瘤因为对免疫疗法有应答而缩小，而有些肿瘤则在持续长大。在患者生前及死亡后不久，研究人员获取了其数量众多的肿瘤并开展了两项测试以比较对治疗应答以及无效的肿瘤。
Expression of genesassociated with progressing cutaneous metastases, in melanoma cell lines（图片来源Clinical Cancer Research）
首先研究人员对整个外显子组进行测序以确定肿瘤基因组中编码蛋白区域的基因序列，通过免疫标记物评估对各种免疫细胞及与肿瘤内调节免疫反应有关的分子进行检查。然而这些测试显示，对免疫疗法应答和无效的肿瘤之间并不存在任何显著的差异。紧接着，研究人员采用了不同的策略。他们对这些肿瘤的基因表达谱进行了观察，结果发现经过PD-1治疗后缩小和继续长大的肿瘤之间有着明显的差异。那些对抗PD-1免疫疗法无效的肿瘤的LAMA3基因表达活性增加了约2000倍，（LAMA3基因所产生的是一种可帮助细胞粘附在一起的蛋白分子）CXCR2基因的活性也增加了4倍左右，其中CXCR2基因与一种名叫嗜中性粒细胞的白血球的迁徙相关，而且在其它的研究中显示，CXCR2所产生的物质会抑制T细胞的功能，而T细胞则是一种主要的抗癌免疫细胞。
这项研究发现揭示对免疫疗法药物PD-1抗体能够产生应答的某些基础机制，也许以患者每个肿瘤的屏障蛋白为治疗靶点才是免疫疗法成功的关键。
当然，上述研究只是揭开了PD-1耐药原因的“冰山一角”，相关的研究还有很多。
抗PD-1免疫治疗获得性耐药新发现 2016年7月，美国加州大学洛杉矶分校的AntoniRibas教授团队首次探明了晚期黑色素瘤接受抗PD-1免疫治疗后出现获得性耐药的新机制，相关研究结果发表在《The New England Journal of Medicine》期刊上。
研究人员从15例接受pembrolizumab（抗PD-1）治疗并出现局部缓解及复发进展的黑色素瘤患者中筛选出4例患者，分析比较了pembrolizumab（抗PD-1）治疗前及复发耐药后肿瘤细胞的全基因组序列。结果分析发现两个患者肿瘤发生了JAK1和JAK2基因的功能缺陷，且都同时伴有相同染色体杂合性缺失（LOH）。
Loss of InterferonGamma–Induced Growth Arrest through Acquired JAK Mutations（图片来源NEJM）
基于此，研究人员进一步从体外细胞实验探讨了JAK1/JAK2基因功能缺失对机体免疫抗肿瘤反应的影响。结果分析复发后黑色素瘤细胞株M464（JAK2突变）与基线黑色素瘤细胞株M420相比，Interferon(IFN)-γ信号通路（JAK2/STAT/IRF1）失活及免疫相关分子PD-L1和MHC-I表达下调。而且体外增殖实验也发现，相比M420（基线，JAK1/JAK2野生型），使用IFN-γ刺激不能抑制M464（JAK2突变）细胞的增殖能力，而另一株复发后黑色素瘤细胞株M407（JAK1突变）对IFN-α/β/γ刺激均不敏感。这一结果进一步明确了JAK1/JAK2基因突变直接导致了肿瘤细胞对IFN的杀伤作用不敏感，从而促使肿瘤细胞对PD-1抑制剂的耐药抵抗。
不同于1、2号，第3位患者则出现了B2M基因突变，而B2M作为MHC-I分子的组成部分，在免疫治疗抗原提呈过程中发挥重要作用。在先前的研究中表明B2M基因缺陷是免疫治疗获得性耐药的一个重要机制。且该例患者基线及复发肿瘤MHC-II均表达阴性，提示在MHC-I功能缺陷的状态下MHC-II分子也不能发挥代偿作用。因此，B2M基因的突变可能是导致该患者出现抗PD-1耐药的主要原因。
这一新的发现对于未来攻克免疫治疗耐药这一领域将提供重要的理论依据，同时也将有助于我们更好地设计下一代的肿瘤免疫治疗药物。
TIM-3等通路激活导致抗PD-1耐药 2016年2月，《Nature Communication》杂志报道，PD-1抗体耐药的原因之一是由于肿瘤又开发了新的免疫逃逸通路TIM-3。
该研究通过使用EGFR（T790M/L858）及KRAS（G12D）突变的肺癌小鼠模型，分别构建anti-PD-1耐药的小鼠模型。研究人员首先分析了治疗前及抗PD-1治疗耐药后小鼠肿瘤中T细胞的数量变化，结果发现无论是EGFR突变还是KRAS突变小鼠模型，均表现为CD4/CD8 T细胞比例显著下降。这一结果表明抗PD-1治疗耐药后出现了CD8 T细胞衰竭。通过进一步分析与T细胞功能相关的免疫检查点分子表达状态，结果发现两组小鼠均存在多个免疫检查点分子表达上调，尤其是Havcr2（TIM3）表达上调最明显。
anti-PD-1 antibody/anti-PD-1 antibody anti-TIM-3 antibody（图片来源 Nature Communication）
之后研究人员具体分析了TIM3阳性表达与抗PD-1治疗的关系，结果发现在耐药模型小鼠中TIM3表达增加仅出现在肺肿瘤中的T细胞，而非转移的纵膈淋巴结及外周血中。TIM3阳性表达还与抗PD-1治疗时间呈显著地时间依赖性，治疗前及治疗敏感期TIM3阳性表达较低，而发生耐药后TIM3阳性表达显著增加。而在发生耐药的肿瘤中TIM3阳性表达还与T细胞中PD-1抗体结合程度显著相关，T细胞与PD-1抗体结合程度越高则TIM3阳性表达亦越强。
鉴于上述发现，研究人员设想对于抗PD-1治疗耐药后的小鼠给予TIM3的阻断剂是否可以逆转抗PD-1耐药呢？
Median survival PD1 5weeks vs PD-1 TIM-3 sequential treatment 11.9 weeks（图片来源 Nature Communication）
研究人员将小鼠分为两组，一组仅接受抗PD-1治疗，另一组在接受抗PD-1治疗耐药后给予TIM3阻断治疗，结果表明后者中位存活时间显著优于前者（11.9周vs5周）。与此同时，相比抗PD-1单药治疗组，TIM3阻断治疗组中的肿瘤释放了更多的IFN-γ且CD8 T细胞数量显著增加。而且更重要的是，研究人员在那些已使用抗PD-1治疗并产生耐药的患者的T细胞中检测到了高水平的TIM3而非其他免疫标记物。
总而言之，抗PD-1治疗失败与TIM3表达上调有关，该分子以类似PD-1/L1抑制T细胞功能及促进T细胞衰竭的方式促使免疫逃逸。鉴于这种耐药机制，在抗PD-1治疗耐药后将抗PD-1与TIM3抑制剂连用或许是未来解决抗PD-1耐药的一种有效治疗模式。
除了TIM-3，还有一些研究发现LAG-3通路的激活也有可能导致PD-1抗体的耐药。在今年的ASCO年会上，就有PD-1抗体联合LAG-3抗体治疗针对PD-1耐药的癌症患者的临床探索。在31名可评估的PD-1抗体无效的恶黑患者中，5位患者肿瘤明显缩小，有效率为16%；另外还有9位患者肿瘤稳定不进展，疾病控制率为45%，总体安全性可控。
就在前不久，宾夕法尼亚大学的研究团队，通过细致严谨的工作，又发现了一个重磅秘密：部分癌症患者之所以对PD-1/PD-L1抗体不敏感，原因非常简单—他们的肿瘤太大了！
原来是因为肿瘤太大了 2017年4月，发表在《Nature》期刊上的一项研究显示，癌症患者治疗前的肿瘤大小决定了缩小这个肿瘤需要多强的T细胞效应，肿瘤越大，需要PD-1单抗引发的T细胞更多，很多患者接受PD-1单抗治疗后效果不佳，不是因为机体对PD-1单抗的相应不足，而是因为T细胞的激活强度与患者本身的肿瘤负荷之间并不平衡。
而肿瘤负荷的大小，和患者血液中Ki-67阳性的杀伤性T细胞的多少，是强烈的正相关的——也就是肿瘤越大，血液中Ki-67阳性的杀伤性T细胞越多。而Ki-67阳性的杀伤性T细胞中有一部分就是最终能杀灭癌细胞的“抗癌战士”。基于此，相关人员又研究了一个特别的参数—Ki-67/肿瘤负荷。（Ki-67：接受了PD-1/PD-L1抗体治疗一段时间（3-6周）后，PD-1阳性的杀伤性T细胞最多的时候的Ki-67表达量，肿瘤负荷：治疗前全身肿瘤病灶直径之和） 很明显，这代表着正义和邪恶的两大对决！结果发现，Ki-67/肿瘤负荷这个比值越大的病人，PD-1抗体的有效率越高，生存期越长，相反生存期就越短。
换句话来说，PD-1抗体为何对你无效？ 答：你的肿瘤太大了，免疫系统已经尽力了。
所以，通过合适的局部治疗来缩小肿瘤负荷，或许可以更好的发挥免疫治疗的优势。 结语 综上所述，我们可以看出来肿瘤是真的非常狡猾，在患者体内想方设法“生存”下来。而通过PD-1抗体却只能堵住PD-1这一个“窟窿”，在这之后，肿瘤则会通过其他途径躲避免疫系统追杀，因此只使用PD-1抗体不足以来与之抗衡了，所以联合疗法也是一个大趋势。我们需要的是在各个路口对其围追堵截，不留活路。
参考出处： DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0270 DOI: 10.1056/NEJMoa1604958 doi: 10.1038/ncomms10501 doi:10.1038/nature22079 doi:10.1038/nrclinonc.2016.40 https://news./international/johns-hopkins-research-finds-key-to-immunotherapy-success 医麦客 丨出品 为生物医药发声的专业媒体人 转载请联系：service_tlb@163.com |
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