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本文作者：刘联教授 山东大学齐鲁医院 组稿专家：郭其森教授 山东省肿瘤医院 免疫治疗的大幕已经拉开，免疫检查点抑制剂应用于多种肿瘤的疗效已经逐步得到临床验证。但是以CTLA-4或PD-1/PD-L1为代表的免疫检查点抑制剂（ICIs）总体有效率偏低，大部分患者对免疫检查点抑制剂治疗并无反应，少部分患者反应后不久发生耐药，甚至是在一些初始反应良好的患者通过获得性耐药导致疾病复发。因此，免疫环境千变万化，免疫编辑如影随形，导致免疫治疗耐药不可避免。本文拟对免疫治疗的耐药机制及其对策进行初步总结。 一 免疫治疗耐药的分类 免疫治疗的耐药机制类型分为三类： 1、原发性耐药：肿瘤对于免疫治疗无反应，而反应缺失的机制可能包括适应性免疫耐药。 2、适应性耐药：免疫系统能够识别肿瘤，但是肿瘤能够通过适应免疫攻击来保护自己。考虑到免疫细胞和肿瘤细胞相互作用的进化特点，适应性免疫耐药可能在临床上表现为原发性耐药、混合反应或者获得性耐药。 3、获得性耐药：肿瘤一开始对免疫治疗有反应，但是一段时间后肿瘤复发或进展。 二 免疫治疗耐药的肿瘤内在机制 （一）原发性和适应性耐药的肿瘤细胞内在机制： 1、MAPK通路激活和PTEN表达缺失导致的PI3K信号通路增强 肿瘤信号通过MAPK通路导致VEGF与IL-8的产生，从而抑制T细胞的招募与功能。肿瘤抑制基因PTEN表达缺失导致PI3K通路增强，这与IFNγ，颗粒酶B的基因表达降低及肿瘤浸润CD8+T细胞减少密切相关。 2、WNT/β-catenin信号通路持续激活 β-catenin是WNT信号通路的组成性部分。肿瘤蛋白通过稳定β-catenin导致WNT信号通路持续激活，从而将T细胞排除在肿瘤之外。在非T细胞炎症型恶性黑色素瘤中，肿瘤内在的β-catenin基因高度表达，且在肿瘤微环境中缺乏T细胞和CD103+DC细胞。 3、IFNγ信号通路缺失 由肿瘤特异的T细胞产生的IFNγ，能够识别肿瘤细胞或抗原递呈细胞上的相应受体，从而发挥有效的抗肿瘤免疫应答。IFNγ能够增强MHC分子的表达，从而增强肿瘤抗原提呈作用。IFNγ也能够招募其他的免疫细胞，或者直接抑制肿瘤细胞的增殖，促进其凋亡。因此肿瘤细胞上IFNγ通路相关蛋白，如IFNγ受体IFNGR1与IFNGR2，IFNγ受体链JAK1与JAK2，STATs，IRF1等突变与缺失，都会导致对免疫检查点抑制剂的耐药，是原发性、适应性、获得性免疫耐药的关键因素。 4、组成性的PD-L1表达上调 肿瘤上高表达的某些配体如PD-L1，会抑制抗肿瘤T细胞的应答。多种机制可能导致PD-L1高表达，包括PTEN的缺失或PI3K/AKT的突变，EGFR突变，MYC（核内原癌基因）过表达，CDK5基因破坏以及PD-L1基因3’-UTR的截短。目前还不知道PD-L1的高表达是否会对anti-PD-1/PD-L1的应答有影响，但是它通过抑制抗肿瘤T细胞的活化，的确可能导致其他的抗肿瘤免疫治疗缺少治疗反应。 5、其他内在的肿瘤耐药机制 （1） 特定基因表达: 对于抗PD-1无反应的患者有一些特定基因表达，称作固有的抗PD-1耐药特征（innate anti-PD-1 resistance signature，IPRES），这些基因和间质转化、干细胞多功能性和伤口愈合等相关，会优先表达在对抗PD-1治疗很少起反应的肿瘤上，比如胰腺癌。 （2）表观遗传学改变: 肿瘤细胞DNA的表观遗传学改变可能导致免疫相关基因的表达，从而影响抗原加工、呈递和免疫逃逸。所以，去甲基化制剂可能可以使得免疫相关基因重新表达，特别是联合免疫治疗后，有潜在的治疗疗效。在临床前研究发现低甲基化药物可以增加肿瘤细胞上CD80的表达，同时增加CD8+T细胞的肿瘤浸润。 （3）缺少肿瘤抗原: 免疫治疗依赖于肿瘤抗原特异性T细胞。在人黑色素瘤，肾细胞癌，非小细胞肺癌中，DNA突变频率高，肿瘤免疫原性更强，因而对ICIs应答高。而在胰腺癌以及前列腺癌中，DNA突变频率低，肿瘤免疫原性低，对anti-PD-1应答差。 （二）获得性耐药的肿瘤细胞内在机制 1、T细胞功能缺乏 T细胞改变其自身的功能表型，丧失其杀伤活性。见于在过继性免疫细胞治疗中。 2、肿瘤抗原提呈下调后缺少T细胞识别 在某些情况下，由于抗原加工过程中的蛋白酶体成员，转运蛋白，MHC本身以及β-2-微球蛋白(B2M)的功能缺陷，会导致抗原提呈机制不能有效地将肿瘤抗原提呈到细胞表面。B2M在HLAI家族的折叠与转运到细胞膜的过程中发挥关键作用，B2M遗传性的缺乏将会导致CD8+T细胞的识别功能缺失。 3、肿瘤发生各种逃逸突变 （1）JAK1/JAK2突变，B2M突变: 有研究显示，经过anti-PD-1治疗的黑色素瘤且6个月后病情复发的患者，检测到的遗传变异与两个信号通路相关：第一个通路的改变导致肿瘤细胞缺乏对IFNγ的响应，涉及JAK1和JAK2编码基因的功能缺失突变。研究发现，肿瘤在基线状态时并没有检测到JAK突变，但在复发时发生了这种突变。第二个通路的改变与细胞毒性T细胞的逃逸机制相关，具体涉及到的是β-2-微球蛋白编码基因突变。 （2）导致MHC分子递呈突变的新抗原: 能与MHC分子高效结合的抗原序列，能更好的形成MHC分子- 抗原复合物，从而具备更高的机率被递呈到细胞表面，成为新抗原表位。但鉴于MHC分子亚型的多样性，新抗原前后氨基酸序列以不同组合、不同长度形成表位的多样性，导致抗原递呈细胞不能有效递呈新抗原而导致免疫逃逸。 三 免疫治疗耐药的肿瘤外部机制 1、CTLA-4，PD-1和其他免疫检查点 除了PD-1与CLTA-4，T细胞上还存在其他的抑制性免疫检查点，包括TIM-3，LAG-3，BTLA，TIGIT，和VISTA等。在肿瘤微环境中，TIM-3，LAG-3，TIGIT高表达在失去功能或衰竭的T细胞表面，联合受体阻滞有很强的协同作用。阻断后可改善CD8+T细胞和NK细胞的功能，降低Treg细胞的抑制。 TIM-3表达升高是anti-PD-1治疗所特有的，在anti-CTLA-4治疗中并未检测到类似现象。此外，肿瘤细胞上TIM-3配体Galectin-9的表达量也显著升高。当anti-PD-1治疗出现耐药后，联用anti-TIM-3，显著提高了生存率。当anti-PD-1和anti-TIM-3联用耐药，肿瘤重新进展时，T细胞上其他抑制性免疫检查点如CTLA-4，LAG-3的表达都明显升高。这说明了肿瘤浸润T细胞的抑制性免疫调节是动态变化的，存在着补偿效应。 2、T细胞衰竭和表型改变 在小鼠模型中，阻断CD28-B7共刺激通路，会影响肿瘤特异性CD8+T细胞的增殖和活化，降低对anti-PD-1/PD-L1治疗的应答。CD28是T细胞的共刺激分子，对于T细胞的激活，增殖和活化起到关键作用。 3、免疫抑制细胞 （1）Tregs: Treg能通过分泌抑制性细胞因子或者通过直接的细胞接触来抑制效应T细胞的应答。由于CTLA-4在Tregs上高表达，anti-CTLA-4能够显著提高Teffs/Tregs的比例，从而提高肿瘤对免疫治疗的应答。 （2）MDSCs: MDSCs在多种病理条件包括肿瘤中发挥着免疫调节因子的作用。人MDSCs表达CD11b+与CD33+，但不表达HLA-DR以及系种特异的抗原CD3，CD19与CD57。MDSCs能够促进血管生长，肿瘤侵袭与转移。 （3）Tumor Associated Macrophages（TAMs）也能够影响免疫治疗的应答。TAMs包括M1巨噬细胞和M2巨噬细胞，在大多数情况下M2巨噬细胞占TAMs的大多数。其中M1巨噬细胞能够高表达IL-12，IL-23，MHC以及B7家族分子来促进抗原提呈与Th1细胞的激活，从而发挥抗肿瘤免疫作用；而M2巨噬细胞能够分泌抑制性细胞因子IL-10与TGF-β，从而抑制免疫应答，促进肿瘤生长与转移。临床上TAMs的数目越多，预后越差。 4、肿瘤微环境中细胞因子和肿瘤代谢物的释放 （1）CSF-1: CSF-1调节巨噬细胞的迁移、增殖、功能和存活，巨噬细胞在先天和适应性免疫系统中具有多种功能。CSF-1诱导的巨噬细胞群与包括癌症、炎症和骨病在内的多种病理有关，并使之恶化。 （2）色氨酸代谢产物: 色氨酸是淋巴细胞内的主要养分之一，过高的IDO-1酶将淋巴细胞内色氨酸分解耗竭掉，使淋巴细胞“无能”，不能发挥攻击癌细胞等的作用。 （3）TGF-β: TGF-β能够促进血管生成，刺激Tregs发挥免疫抑制作用。在多种肿瘤中，高水平的TGF-β都伴随着极差的预后。 （4）腺苷酸: 在细胞外，CD39能够将ATP水解成AMP，进一步被胞外核苷酶CD73加工为免疫抑制分子腺苷酸。腺苷酸能够通过T细胞上的A2A受体抑制T细胞的增殖与细胞毒活性，也能通过肿瘤细胞上的A2B受体促进肿瘤转移。 四 肿瘤微环境及免疫代谢失调 肿瘤内皮细胞通过表达杀死效应CD8+T细胞的FasL配体，通过表达空间有限的免疫耐受性生态位而其作用构成物理屏障以防止外渗入肿瘤实质。此外，致耐受性细胞类型和免疫抑制分子存在于已经显示肿瘤微环境和营养物的代谢竞争诱导CD8+T细胞浸润的耗竭和失活，由此限制免疫检查点抑制剂的持久性。 五 免疫治疗耐药的处理策略 1、联合治疗策略 通过以免疫治疗为基石，联合其他治疗方式的治疗，达到克服各类免疫耐药的目的，包括免疫治疗联合抗血管新生治疗，化疗，放疗，靶向治疗（仅限于恶性黑色素瘤中IO联合BRAF TKI），表观遗传修饰剂等，以及不同靶点的IO的联合；均取得了一定的进展。 2、优选人群策略 通过不断筛选、研发免疫治疗相关的生物标记物，包括优势人群的标记物和劣势人群的标记物，降低免疫治疗耐药的发生率，提高其有效率。 3、个体化免疫治疗策略 除了目前已推向市场的ICI药物，结合肿瘤免疫微环境的构成特点，研发针对肿瘤细胞新抗原产生及递呈、T细胞活化、局部抑制性微环境解除的药物，如溶瘤病毒、肿瘤疫苗、过继性免疫细胞治疗（包括TIL, CAR-T, TCR-T, CAR-NK等）等基于个体化免疫微环境特征的免疫治疗。这也是未来肿瘤免疫治疗的发展方向。 癌症免疫治疗领域正处于高速发展阶段，我们需要更多地了解免疫治疗的耐药机制从而研究其解决策略。联合治疗的发展可能需要更长的时间，并且绝大多数治疗组合需要持续的研究来确定最佳剂量和时机以及安全性和有效性。深入探讨ICIs的耐药机制，采取合适手段规避耐药现象的发生，降低耐药现象发生频率，消除耐药的不良影响，势必会促进肿瘤免疫治疗的快速发展，给肿瘤患者带来更加持久的生存获益。个体化免疫治疗是肿瘤免疫治疗的必由之路，其突破有赖于基础研究的不断开拓及成功转化。 作者简介 刘联 教授 硕士研究生导师，山东大学血液肿瘤学博士、免疫学博士后，山东大学齐鲁医院杰出青年人才，山东大学齐鲁医院肿瘤内科主任医师。 现任山东免疫学会肿瘤分子标志物及靶向治疗专业委员会主任委员，中国医师协会肿瘤分会青年委员会委员，中国临床肿瘤学会（CSCO）免疫治疗专家委员会委员、甲状腺癌专家委员会委员、肿瘤营养治疗专家委员会委员，中国抗癌协会胃癌专业委员会（CGCA）内科学组委员，山东医学会姑息医学分会青年委员会副主任委员，山东抗癌协会化疗分会委员、青年委员会常务委员，山东医师协会肿瘤精准医疗分会常务委员，肿瘤 MDT 专业委员会常务委员，国家自然科学基金通讯评委，国家食药监局新药审评中心数据核查员，山东省自然科学基金结题评审专家；《Cancer cell research》,《精准医学》,《国际肿瘤学》等杂志编委。 长期从事肿瘤学临床、教学和科研工作，擅长消化系统肿瘤的综合治疗及胃癌腹膜转移机制的研究。主持国家自然科学基金 2 项，其他国家及省部级基金 10项；近年发表 SCI 收录学术论文 16篇，总影响因子超过 100 分，他引次数 270 余次。 组稿专家 郭其森 教授 山东省肿瘤医院大内科（兼内二病区）主任 ，研究员，山东大学附属肿瘤医院内科教研室主任 ，博士生导师 中国医药教育协会肿瘤免疫治疗专业委员会副主任委员，中国肺癌防治 联盟山东分联盟主席，中国老年学和老年医学会康复分会常务委员，吴阶平医学基金会肿瘤多学科诊治专业委员会常务委员，中国医疗保健国际交流促进会肿瘤内科分会常务委员，中国肿瘤临床学会（CSCO）理事，中国肺癌专业委员会委员，山东抗癌协会化疗分会主任委员，山东省名医联盟委员，中华医学会肺癌诊疗指南（2018版）执笔专家，CSCO原发性肺癌诊疗指南（2018版）顾问专家 |
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