免疫疗法已成为继手术治疗、放射治疗和化学药物治疗之后的一种新的治疗恶性肿瘤的手段。肿瘤的免疫治疗是基础研究和临床的研究热点，检查点蛋白抑制剂的研究更受关注。研究结果证实，阻断一些检查点，如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（CTLA-4）和程序性死亡蛋白-1（PD-1），对实体肿瘤的治疗可发挥免疫调控作用。免疫检查点抑制剂是近年来发挥良好疗效的药物。PD-1/程序性死亡配体-1（PD-L1）信号通路是肿瘤免疫逃逸的重要途径之一。以PD-1/PD-L1为靶点的药物可重新激活抗肿瘤免疫并在多种肿瘤的治疗中取得了良好疗效。但抗PD-1/PD-L1治疗也有不良反应发生，且治疗的反应率有待提高。主要针对PD-1/PD-L1信号通路以及PD-1/PD-L1抗体药物在恶性黑色素瘤、肺癌、肾细胞癌、胃肠道癌及膀胱癌等实体瘤中的免疫治疗研究进展作一综述。
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近年来免疫治疗在肿瘤治疗中取得了突破性进展，在黑色素瘤、非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）等肿瘤治疗中展现出了高效的抗肿瘤活性，并且越来越受到医学界的重视。机体免疫系统可通过清除病毒、细菌、肿瘤等体内的"异己分子"来有效防止肿瘤以及其他疾病的发生和发展。然而，很多肿瘤能够隐蔽自己，以避开免疫系统的攻击。肿瘤免疫疗法即是通过激活机体的免疫系统，使其得以重新识别并清除肿瘤。
免疫检查点是人体免疫系统中起保护作用的分子，在正常情况下能够抑制T细胞功能。肿瘤细胞会通过过度表达免疫检查点分子，抑制人体免疫系统反应，逃脱人体免疫监视与杀伤，从而促进肿瘤细胞的生长。目前研究和应用最广泛的免疫检查点包括细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4）、程序性死亡蛋白-1（programmed cell death protein-1，PD-1）以及程序性死亡配体-1（programmed death ligand-1，PD-L1）。通过设计合成这些免疫检查点抑制剂可抑制免疫检查点活性，重新激活T细胞对肿瘤的免疫应答效应，从而达到抗肿瘤的作用。深入研究免疫检查点及其抑制剂的作用机制，将为肿瘤的免疫治疗提供新的思路和方向。本文对PD-1/PD-L1通路及其相关药物在不同实体瘤中开展的免疫治疗研究进行了总结。
肿瘤免疫治疗与手术切除、放射治疗（放疗）、化学药物治疗（化疗）和靶向治疗不同，是一种通过激活机体的免疫系统来对抗肿瘤的治疗手段。2013年免疫抗癌疗法被Science杂志评为年度最重要的科学突破[1]。目前，免疫治疗在临床上多与放疗联合应用，放疗能够增强肿瘤细胞的免疫原性，诱导肿瘤抗原释放、免疫细胞活化、免疫因子分泌以及促进肿瘤相关抗原的递呈，有效地激活抗肿瘤免疫反应。近年来，随着对肿瘤与免疫系统相互作用相关知识的增加，通过刺激机体内在免疫系统来攻击肿瘤细胞的肿瘤免疫治疗迅速发展，为新一代的肿瘤治疗策略奠定了良好的基础[2]。肿瘤的免疫治疗有多种治疗策略，包括细胞因子治疗[3]、检查点阻断治疗[4,5]、嵌合抗原受体T细胞疗法（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T）等过继T细胞疗法[6]以及癌症疫苗[7]等。肿瘤免疫治疗目前被认为是治疗黑色素瘤、白血病、前列腺癌和乳腺癌很有前途的一种治疗手段[8]。然而，大多数的免疫治疗策略仍然存在一些局限性，例如极高的成本、治疗反应存在很大的个体差异以及某些免疫药物毒性大（如细胞因子释放综合征）等。
肿瘤细胞可利用免疫检查点逃避免疫细胞的攻击，目前已有研究证实的免疫检查点有CTLA-4、PD-1及PD-L1。目前美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于肿瘤治疗的检查点抑制剂有4种，分别为ipilimumab、pembrolizumab、nivolumab和atezolizumab，其在黑色素瘤、肺癌、肾癌和膀胱癌等多种肿瘤治疗中表现出良好的治疗效果。Ipilimumab是CTLA-4检查点抑制剂，能够阻断CTLA-4与其配体的结合，提高机体的抗肿瘤免疫应答。FDA于2011年3月批准ipilimumab用于治疗晚期黑色素瘤且取得了良好的治疗效果[9]。在未经治疗的转移性黑色素瘤患者中，nivolumab与ipilimumab联合治疗较ipilimumab单药治疗可显著延长无进展生存期（progression-free survival, PFS）[10]。需注意的是，CTLA-4主要在淋巴结内抗原提呈细胞诱导T细胞活化阶段发挥作用，而PD-1是在肿瘤部位T细胞的效应阶段发挥作用，因此PD-1/PD-L1抗体的抗瘤活性可能优于CTLA-4抗体。本文重点阐述PD-1/PD-L1抑制剂的相关研究进展。
PD-1是一种重要的免疫抑制分子，是CD28超家族成员，能够在各种免疫细胞中表达，其活化能够抑制T细胞功能、增殖、存活及细胞因子的产生。PD-1是由268个氨基酸组成的I型跨膜糖蛋白，其结构主要包括胞外免疫球蛋白可变区、疏水的跨膜区以及胞内区。胞内区尾部有2个独立的酪氨酸残基，N端的酪氨酸残基参与构成一个免疫受体酪氨酸抑制基序，C端酪氨酸残基则参与构成一个免疫受体酪氨酸转换基序（immunoreceptor tyrosine based switch motif，ITSM）。PD-1作为重要的免疫检查点，通过与其配体的作用，在维持机体的外周耐受上发挥至关重要的作用。PD-1目前鉴定出2种配体：PD-L1（B7-H1，CD274）和PD-L2（B7-DC，CD273），两者具有37%的同源性，均属于B7家族[11]。PD-L2与PD-1的亲和力较PD-L1高约3倍，但PD-L2的表达较为局限，主要在活化的树突状细胞（dendritic cells, DCs）和某些巨噬细胞的表面。PD-L1则广泛表达于活化的血液细胞和上皮细胞表面，I、II型干扰素和IL-10均能诱导其表达[12]，因此研究多集中于PD-L1。
PD-1与PD-L1同激活的T细胞结合后，促使PD-1的ITSM结构域中酪氨酸发生磷酸化，进而引起下游蛋白激酶Syk和PI3K的去磷酸化，抑制下游丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（Akt）、细胞外信号调节激酶（ERK）等通路的活化，最终抑制T细胞活化所需基因及细胞因子的转录和翻译，发挥负向调控T细胞活性的作用[13]。正常情况下，PD-1和PD-L1结合能够诱导活化的淋巴细胞凋亡，在自身免疫耐受中发挥重要作用。多种肿瘤细胞表面高表达PD-L1可与肿瘤浸润淋巴细胞表面的PD-1分子结合，抑制淋巴细胞的功能，从而避免免疫监视导致肿瘤发生免疫逃逸，促进肿瘤的生长[14]。
PD-1/PD-L1相互作用在T细胞应答的效应期提供抑制信号，抑制CD8+ T细胞存活、效应器功能和诱导Fas介导的T细胞凋亡[15]。PD-1和PD-L1抑制剂可以阻断PD-1与PD-L1的结合、阻断负向调控机制，重新激活T细胞对肿瘤的免疫应答效应从而达到抗肿瘤的作用。
目前nivolumab、pembrolizumab两种抗PD-1药物和atezolizumab抗PD-L1药物已经被FDA批准用于临床肿瘤治疗，抗PD-L1药物avelumab和durvalumab仍处于试验研究阶段。Avelumab与其他PD-L1抑制剂有所不同，除了抑制PD-L1还具有抗体依赖性细胞介导的细胞毒性，可导致肿瘤细胞的直接裂解，但也可能涉及具有PD-L1表达的非肿瘤细胞裂解的特定毒性[16]。利用抗PD-1/PD-L1抑制剂阻断PD-1/PD-L1信号通路，在多种实体瘤中显示出卓越的抗肿瘤疗效。相关药物在不同肿瘤中的应用研究进展见表1。
检查点抑制剂的应用研究进展
检查点抑制剂的应用研究进展
| 药物名称 | 抗体类型 | FDA已批准用于治疗肿瘤 | 试验研究阶段 |
|---|---|---|---|
| Ipilimumab | CTLA-4抑制剂 | 转移性黑色素瘤[9] | 肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胰腺癌[17,18]等 |
| Nivolumab | PD-1抑制剂 | 黑色素瘤、NSCLC、肾细胞癌、霍奇金淋巴瘤、膀胱上皮癌、头颈部鳞状细胞癌[19,20,21,22,23,24] | 转移性尿路上皮癌[19]等 |
| Pemebrolizumab | PD-1抑制剂 | 黑色素瘤、NSCLC、头颈部癌[25,26,27] | 肾癌、胃癌、结肠癌[28,29]等 |
| Durvalumab | PD-L1抑制剂 | — | 黑色素瘤、NSCLC、头颈癌、胃癌、肾癌[16,30,31]等 |
| Avelumab | PD-L1抑制剂 | — | 肿瘤研究的初始阶段[32] |
| Atezolizumab | PD-L1抑制剂 | 尿路上皮癌、NSCLC[33,34] | 肾细胞癌、黑色素瘤、三阴性乳腺癌[30,35]等 |
注：CTLA-4—细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4；PD-1—程序性死亡蛋白-1；NSCLC—非小细胞肺癌；PD-L1—程序性死亡配体-1；"—"指无此项
黑色素瘤是来源于黑色素细胞的一类恶性肿瘤，通常发生在皮肤中，也见于黏膜、眼脉络膜等部位，是皮肤肿瘤中恶性程度最高的肿瘤。2011年前，细胞毒疗法、生物化学疗法和高剂量白细胞介素-2（HDIL-2）是治疗黑色素瘤的主要疗法，但没有一种疗法在随机研究中体现出生存率有所提高[36]。Nivolumab和pembrolizumab是两种抗PD-1单克隆抗体治疗药物，设计用于直接阻断PD-1及其配体之间的相互作用。自2014年来，nivolumab在不同系的晚期恶性黑色素瘤、肾细胞癌和NSCLC患者中具有很大的活性[22,23,24]，并且相关试验亦显示，pembrolizumab在不同系的晚期恶性黑色素瘤和NSCLC患者中也发挥很大的活性作用[26,27]。但pembrolizumab在治疗转移性恶性黑色素瘤期间，患者出现了严重的大疱性类天疱疮，限制了其应用[37]。抗PD-L1单克隆抗体，包括atezolizumab、avelumab和durvalumab，正用于单独或组合治疗黑色素瘤等多种肿瘤[30]。
肺癌主要是NSCLC，是世界上癌症死亡的主要原因，5年的生存率只有16%[38]。研究结果发现，PD-1及其配体PD-L1在NSCLC中非常普遍，PD-1在NSCLC的肿瘤浸润性T细胞中表达上调，与肿瘤细胞高表达的PD-L1结合，通过传递负性调控信号导致肿瘤抗原特异性T细胞的诱导凋亡和免疫无能，使肿瘤细胞逃避机体免疫监控和杀伤[39]。Nivolumab通过作用于细胞表面的PD-1而抑制其通路，从而达到治疗肿瘤的目的，已经被FDA批准用于治疗晚期（转移性）鳞状NSCLC，适用于铂类化疗期间或之后出现恶化的患者，并在临床试验中表现出了长期作用[15]。Pembrolizumab是一种人源化免疫球蛋白G4（immunoglobulin G4，IgG4）的抗PD-1 mAb，在肺癌Ⅰ/Ⅱ期临床试验中客观缓解率（objective response rate，ORR）为19.4%，中位反应持续时间为12.5个月，中位生存期为12.0个月，于2016年被FDA批准用于治疗转移性NSCLC。研究结果表明，具有较多数量克隆源性新抗原且瘤内异质性较低的NSCLC患者在接受PD-1检查点阻断治疗后显示出了更好的临床免疫治疗疗效[40]。目前，已有3种PD-L1抗体在NSCLC早期临床试验中表现出良好的效果，包括atezolizumab、durvalumab和avelumab[41,42,43]。FDA已经批准atezolizumab用于所有化疗、靶向疗法失败的二线肺癌治疗，并不受PD-L1水平限制。PD-L1基因多态性可以预测一线化疗药物紫杉醇-顺铂联合治疗晚期NSCLC患者的化疗反应和总生存率[34]，其已逐步成为早期NSCLC患者手术治疗后的独立预后生物标志物[38]。
肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是泌尿系统中恶性度较高的肿瘤，也是最常见的肿瘤之一，起源于肾实质泌尿小管上皮系统。在过去十年中，转移性肾细胞癌（metastatic renal cell carcinoma，mRCC）的治疗已经发生了重大变化。白细胞介素-2（IL-2）和α-干扰素（IFN-α）是用于mRCC患者的一线治疗药物。FDA已经批准了7种靶向治疗药物用于治疗mRCC，其聚焦于抑制血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路，已经成为mRCC治疗的标准手段。Nivolumab是目前FDA批准用于治疗RCC患者的唯一PD-1抑制剂，其与VEGF抑制剂以及其他药物的联合治疗也有望被批准用于临床。使用nivolumab治疗RCC的ORR为25%，中位总生存期为25个月，并且具有延迟无进展生存期的益处。与everolimus（mTOR抑制剂）相比，使用nivolumab治疗的患者中≥3级不良事件发生率更低（19%比37%）[44]。Pembrolizumab是人源化的IgG4 PD-1阻断抗体，其在I期临床试验中的研究包括RCC的晚期实体瘤患者[29]。Atezolizumab、durvalumab和avelumab是在RCC患者中研究的PD-L1抑制剂，但尚未被FDA批准。
胃肠道（gastrointestinal，GI）癌是世界上最常见的癌症之一，包括胃癌、食管癌、小肠癌、结肠直肠癌、胰腺癌和肝胆管癌。据统计，2016年在美国所有癌症相关死亡率中24.2%与CI癌有关[45]。目前，免疫治疗在CI癌症中得到快速发展。Pembrolizumab和nivolumab在CI癌中显示出一定的疗效，特别是在难治性转移性结直肠癌中具有可接受的安全性数据[28]。Pembrolizumab在胃癌治疗中显示出令人期待的效果，ORR为22%。与很多二线化疗方案相反，pembrolizumab治疗时出现的副作用更小，患者更容易接受。抗PD-1和抗PD-L1在治疗胃食管癌中的安全性和疗效的试验仍在进行中[28]。临床试验曾使用抗PD-l和抗PD-L1来治疗直肠癌（carcinoma of colon and rectum，CRC），I期试验却取得了让人失望的结果[46]。对两个I期临床试验进行综合评估，33例接受PD-1靶向治疗的患者中只有1例有临床反应，该患者有PD-L1阳性和错配修复缺陷[28,31]。免疫检查点抑制剂在胃食管癌、CRC和肝细胞癌中都表现出良好的疗效，II/III期试验仍在进行中，相信今后会在GI临床治疗中发挥巨大作用。
膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤，占我国泌尿生殖系统肿瘤发病率第一位，截至2012年，是世界上第九大最常见的癌症，影响43万人，每年导致1.65万人死亡。膀胱癌的最大致病因素是吸烟，并且全球发病率与吸烟率相对应[47]。尽管大量的时间、努力和花费专门用于对膀胱癌的研究，但总体发病率和死亡率在过去20年几乎没有发生改变[47,48]。Atezolizumab是第一个在膀胱癌中发现有活性的PD-L1抑制剂，是目前唯一被批准用于局部晚期或转移性尿路上皮癌患者的PD-L1抑制剂，患者在铂化疗或化疗后可使用atezolizumab[33]。2017年2月，FDA加速批准了nivolumab用于铂难治性转移性尿路上皮癌的二线治疗，此批准基于单臂Ⅱ期研究[19]。此外，pembrolizumab、durvalumab和avelumab等均对膀胱癌表现出积极的疗效，预计在不久的将来会被批准用于临床。
PD-1/PD-L1免疫疗法是当前备受瞩目的新一类抗癌免疫疗法，旨在利用人体自身的免疫系统抵御癌症，通过阻断PD-1/PD-L1信号通路，从而使肿瘤细胞遭受淋巴细胞的免疫袭击而使癌细胞死亡，具有治疗多种类型肿瘤的潜力，有望实质性地改善患者的总生存期。但相关临床试验显示，在PD-1抑制剂如nivolumab和pembrolizumab的使用中会产生一定的肾脏不良反应[49]。初步报告没有提及任何与pembrolizumab相关的肾毒性，但在近期Ⅰ期和Ⅱ期的试验中，肾炎形式急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）的发病率高达6.7%[29,50]。在Ⅰ期试验早期，nivolumab被认为是对肾脏无害的，但是越来越多的试验显示肾脏不良事件多与nivolumab有关[51]。与接受ipilimumab（2.0%），nivolumab（1.9%）或pembrolizumab（1.4%）单药治疗的患者相比，接受ipilimumab和nivolumab联合治疗的患者发生AKI的风险更高（4.9%）[52]。PD-L1抑制剂具有相对良好的耐受性，没有肾损伤的倾向，因此有望成为许多患者的可行替代方案。
PD-1抗体药物虽然在多种癌症治疗中表现出良好的效果，但其尚存在许多不足，在多种肿瘤的治疗中仍需要配合传统的化疗和放疗发挥作用。此外，PD-1/PD-L1抗体药物与其他细胞抗体药物的联合治疗也是癌症治疗的研究方向。相信在科研工作者的不断努力之下，以PD-1/PD-L1为靶点的治疗将为肿瘤免疫治疗提供很大的帮助，造福更多的癌症患者。
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