
程序性死亡受体1/程序性死亡受体配体1(PD-1/PD-L1)信号通路在多种实体瘤组织和细胞中的表达异常,与疾病进展和预后不良相关,并直接参与肿瘤免疫逃逸,从而成为新近关注的热点。随着研究的深入,PD-1/PD-L1信号通路在血液系统疾病,如淋巴瘤的发生、发展中逐渐受到关注,该通路不仅与淋巴瘤的恶性程度、进展、复发及患者的预后显著相关,并且极有可能成为肿瘤免疫治疗的新靶点。文章对PD-1和PD-L1信号通路的生物学特性、作用机制、在淋巴瘤中的表达情况及研究现状进行综述,旨在为淋巴瘤治疗开拓新的思路。
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程序性死亡受体1(PD-1)/程序性死亡受体配体1(PD-L1)信号通路是B7/CD28家族的成员,它由PD-1配体及PD-L1受体共同组成,PD-1是表达在T细胞、B细胞、单核巨噬细胞、NK细胞表面的一种共抑制受体,其对免疫细胞有重要的负调控作用[1]。PD-1与其配体PD-L1结合将抑制T细胞活化和增殖,下调T细胞免疫刺激性细胞因子的分泌,从而抑制T细胞免疫反应,促使T细胞凋亡。PD-1/PD-L1信号通路是与肿瘤细胞免疫逃逸相关的最重要的分子之一,激活该信号通路有利于肿瘤细胞的免疫逃逸。体内外实验证明,阻断该通路可增强机体内源性抗肿瘤免疫反应[2]。由于肿瘤细胞免疫逃逸在肿瘤发生、发展中非常重要,因此PD-1/PD-L1信号通路也是近年来研究的热点。
PD-1即CD279,是一种跨膜蛋白,属于免疫球蛋白超家族的成员。PD-1主要表达于活化的CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、B细胞、单核巨噬细胞和NK细胞等免疫细胞上[1]。PD-1在结构上与细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(CTLA-4)有30%的同源性,其细胞质部分由2个酪氨酸残基构成,1个是靠近N端的免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM),另1个是靠近C端的免疫受体酪氨酸依赖的转换基序(ITSM);其中,ITIM上的酪氨酸可恢复细胞质段的磷酸化,从而拮抗抗原受体;而ITSM参与PD-1的负性调控[3]。细胞外部分则是由IgV样结构域组成,该结构域能与配体结合,进而抑制T细胞的活化[4]。
PD-L1,即CD274(B7-H1),是B7家族的成员,也是一种跨膜蛋白[5],其表达极为广泛,它不仅能表达于T细胞、B细胞等造血细胞表面,还能表达于肝细胞、肺细胞及血管内皮细胞等非造血细胞表面。PD-L1不仅能活化T细胞,而且还能抑制T细胞免疫应答,有益于肿瘤细胞避免机体免疫系统的识别和杀伤[6]。研究发现,在黑色素瘤、非小细胞肺癌、淋巴瘤等诸多肿瘤细胞中PD-L1都呈现高表达,这也与肿瘤的转移能力和患者死亡率密切相关,从而更好地指导患者的预后。
PD-1/PD-L1信号通路由PD-1及PD-L1共同组成,二者的结合可产生多种生物学作用,如能共同抑制淋巴细胞的增殖和活化,抑制T细胞的分化,调节细胞因子的表达和分泌[7],从而对调控免疫应答起重要作用。研究发现多种肿瘤细胞高表达PD-L1,肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)高表达PD-1,进而TIL表达的PD-1和肿瘤细胞表达的PD-L1相结合,能抑制TIL细胞的活化,诱导TIL的凋亡,最终致使肿瘤免疫逃逸发生。也有研究发现,PD-1/PD-L1信号通路除了能直接抑制TIL的功能外,还可间接调控抗肿瘤免疫反应,通过影响T细胞的分化,进而发生肿瘤免疫逃逸[8]。
当细胞表面的PD-1与PD-Ls耦联后,导致PD-1胞质区的ITSM结构域中的酪氨酸(Tyr)发生磷酸化,磷酸化的Tyr募集蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP-2)和蛋白酪氨酸磷酸酶1(SHP-1),促进下游的TCR-CD3和ZAP70分子发生去磷酸化,通过阻断细胞抗凋亡因子bcl-xL的表达,导致下游脾酪氨酸激酶(Syk)去磷酸化,进而抑制磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、磷脂酶C-γ1(PLCγ1)和磷脂酶C-γ2(PLCγ2)等的活化,抑制下游通路中AKT、ERK等的激活,下调IL-2表达,从而进一步诱导CD8+ T细胞和CD4+ T细胞处于失活状态,抑制相关细胞因子分泌和T淋巴细胞增殖,起到免疫负调控作用[9,10]。
随着研究的深入,在一些血液系统肿瘤,如淋巴瘤中发现PD-L1的异常表达,且在淋巴瘤发生、发展中也起到了关键作用,与淋巴瘤的恶性程度、进展、复发及患者预后均密切相关[11]。鉴于PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤免疫逃逸和治疗中的重大意义,近几年其在淋巴瘤中的临床意义也得到了广泛研究。
Yamamoto等[12]研究发现在HL的R-S细胞中可发现PD-1的表达,且PD-1在HL和T细胞淋巴瘤中均有上调,一旦阻断PD-1信号通路则可抑制HL细胞SHP-2的磷酸化,进一步抑制肿瘤的生长,从而达到治疗肿瘤的目的。Wakai等[13]研究发现PD-1在HL和个别T细胞淋巴瘤中表达上调,但在B细胞淋巴瘤中未见表达;同时还证实了在H/RS细胞中可发现PD-1的表达。这与Yamamoto等[12]的结果基本一致。这些结果可能为HL提供较好的免疫治疗相关策略。
Andorsky等[14]采用免疫组织化学及流式细胞术等方法检测并证实了PD-L1在DLBCL及间变大细胞淋巴瘤中高表达,进一步研究发现PD-L1可能会阻碍抗肿瘤免疫反应,从而成为一个新的淋巴瘤免疫疗法。Lina等[15]分析显示在DLBCL中能检测到PD-L1的表达,并证明肿瘤细胞能增强PD-1在活化T细胞中的表达,通过此研究进一步发现PD-1在DLBCL中的过表达,提示该信号通路也许参与了DLBCL的免疫逃逸,并与其恶性程度及预后密切相关。Hawkes等[16]的结果基本同上述研究,同时还证明了PD-L1高表达并不存在于所有DLBCL中,只存在于伴9p24.1基因突变的原发纵隔DLBCL、富于T细胞的DLBCL和EB病毒(EBV)阳性的DLBCL中。Kiyasu等[17]也进行了进一步的研究,结果发现PD-L1+的患者比PD-L1-的患者预后差,总生存(OS)也存在明显差异。
Krishnan等[18]采用免疫组织化学法检测了PD-1及PD-L1在PTCL组织中的表达情况,发现PD-1在PTCL非特殊型淋巴瘤组织中均明显高表达。吕学文等[19]研究发现PD-L1定位于淋巴瘤细胞的胞质,而PD-1定位于淋巴细胞的胞膜。并通过一系列实验发现淋巴结组织中PD-1的阳性率低于PD-L1。且PD-1及PD-L1阳性患者的生存期显著降低,且都比相应的阴性患者短。同时还发现PD-1的表达与疗效呈负相关,PD-L1的表达与疗效无关。赵越和卜庆[20]与吕学文等[19]的研究结果基本一致。通过这些研究结果综合考虑PTCL患者的预后较差以及对化疗药物敏感性差等原因可能与T细胞高表达免疫抑制分子,从而逃避机体杀伤相关。
韩丽娟等[21]分别用荧光定量PCR(RQ-PCR)及免疫组织化学法检测了人ENKTL组织及细胞系中PD-L1和PD-1的表达水平,同时检测了患者外周血淋巴细胞中PD-1的表达水平,研究结果发现细胞株中PD-L1mRNA的表达水平显著高于正常的NK细胞;PD-L1在NKTL中的阳性表达率明显高于鼻炎组织;PD-L1的表达水平与分期、乳酸脱氢酶(LDH)水平和Ki-67水平呈正相关;PD-L1表达水平与国际预后指数(IPI)评分、治疗疗效均呈负相关。Chen等[22]用免疫组织化学法检测了ENKTL石蜡包埋组织中PD-L1的表达,结果发现PD-L1在肿瘤细胞及肿瘤浸润的单核巨噬细胞上明显高表达,这与韩丽娟等[21]的研究结果基本一致,也预示着PD-L1可能参与了结外NK/T细胞淋巴瘤的免疫逃逸。Durand-Panteix等[23]研究PD-L1与EBV间的关联时发现,PD-L1分泌的IL-10可致使机体发生EBV,从而发生免疫抑制反应,而NK/T细胞淋巴瘤的发病又与EBV的感染密切相关,考虑PD-L1或许是通过感染EBV的免疫抑制在NKTL发病过程中起关键作用。Fang等[24]研究发现在鼻咽癌细胞株中,EBV+细胞株中的PD-L1的表达水平明显高于EBV-细胞株;且EBV感染在LMP1介导下能明显提高PD-L1的表达;而高表达PD-L1患者的无病生存(DFS)较差。
在FL患者的活组织检查及细胞中可见PD-1的表达,且表达在不同的瘤内T细胞子集(如滤泡性辅助性T细胞和一些幼稚T细胞)中。Myklebust等[25]采用免疫组织化学和离体培养等方法检测显示,PD-1在FL TIL和外周T细胞淋巴瘤中均高表达。Yang等[26]应用免疫组织化学及流式细胞术等方法检测了PD-1在滤泡淋巴瘤中的表达情况以及其表达对FL患者的影响,结果显示在FL的肿瘤细胞微环境中有大量的PD-1的表达,同时也证实了PD-1/PD-L1信号通路在T细胞介导的免疫反应中的重要作用。Richendollar等[27]研究结果同Yang等[28],通过枚举一系列PD-1阳性T细胞在肿瘤细胞微环境中的例子来证明PD-1阳性T细胞可能是FL预后不良的指标。
Wang等[29]采用RT-PCR和Western blot等方法检测了MCL细胞株中PD-L1的表达情况,结果显示MCL患者细胞表面PD-L1的表达水平高于健康人。此外,MCL细胞表面的PD-L1和PD-1结合,能明显抑制肿瘤细胞抗原诱导的T细胞增殖。这些结果共同说明PD-L1能直接阻断MCL反应性T细胞对MCL细胞的靶向杀伤作用,从而提供了更好的治疗思路。
对PD-1/PD-L1信号通路的研究证实,PD-L1在肿瘤细胞表面的表达可以使肿瘤逃避宿主免疫应答,是肿瘤增殖和转移的重要原因,如果抑制PD-1与PD-L1的结合,可增加T细胞的免疫反应,发挥抑制作用,从而逃避免疫系统对肿瘤细胞的清除,起到抗肿瘤作用。由于特异性杀伤肿瘤细胞的T细胞并不多,且在肿瘤免疫编辑过程中导致抗原免疫原性减低,进而构成免疫逃逸机制,使得肿瘤细胞逃避了T细胞的攻击。面对此问题,利用基因改造技术表达肿瘤特异性嵌合抗原受体的T细胞(CAR-T细胞)治疗技术发展迅速,体现了较好的靶向性、杀伤活性及持久性,为肿瘤免疫治疗提供了较为有效的解决方案。鉴于各种免疫治疗方法的层出不穷,能否联合2种以上的免疫治疗方法,达到扬长避短的效果,亟待进一步的研究。目前已有研究PD-1的抑制剂与细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)联合应用的实例,由于CTLA-4与PD-1发挥的免疫逃逸机制不同,CTLA-4能在早期抑制T细胞活化[30],而PD-1则可使活化T细胞失活发挥作用。因此PD-1的抑制剂和CTLA-4联合应用可以获得更明显的抗肿瘤活性[31,32]。
近几年已有大量文献报道了关于PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤细胞免疫逃逸和免疫应答中的重要作用,在多种实体瘤及血液系统的肿瘤中都呈现高表达。研究证实PD-1/PD-L1的抑制剂联合化疗已在较多实体瘤的免疫治疗中被证实有效,且能产生较强的抗肿瘤效应,但在淋巴瘤的治疗中报道尚少。而采用抗PD-1/PD-L1抗体与CAR-T疗法联合或是联合其他免疫靶点阻断剂的疗法也鲜见报道,仍需进一步的研究来验证。一旦取得突破性进展,将为淋巴瘤的治疗开辟一个新的领域,也将使淋巴瘤的治疗跨入一个新的时代。鉴于淋巴瘤具有恶性程度高、具有高度侵袭性和预后差等诸多不良因素,深入研究PD-1/PD-L1信号通路在淋巴瘤中的信号转导途径及分子生物学机制非常重要。
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