PD-1PD-L1在腫瘤細(xì)胞中的研究進(jìn)展

1、PD-1/PD-L1在腫瘤細(xì)胞中的研究進(jìn)展摘要：程序性死亡受體1(PD-1)與表達(dá)在腫瘤細(xì)胞表面的配體PD-L1結(jié)合后，發(fā)揮負(fù)性調(diào)控作用，通過抑制抗原受體的信號，抑制T、B細(xì)胞的激活、分化和增殖，誘導(dǎo)特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)凋亡，在腫瘤細(xì)胞逃逸機(jī)體免疫監(jiān)控過程中發(fā)揮重要作用。通過對于PD-1及其信號通路傳導(dǎo)的深入認(rèn)識，針對阻斷PD-1和PD-L1信號通路的抑制劑也不斷進(jìn)入臨床試驗，為腫瘤患者帶來福音。關(guān)鍵詞：PD-1PD-L1腫瘤細(xì)胞免疫逃逸免疫抑制劑人體的免疫系統(tǒng)在控制腫瘤發(fā)生的過程中起著關(guān)鍵作用。程序性死亡分子1(PD-1)是一個重要的免疫細(xì)胞活化的負(fù)調(diào)控分子，可通過與其配體PD

2、-L1和PD-L2的結(jié)合而發(fā)揮免疫抑制1。腫瘤免疫逃逸的機(jī)制包括：腫瘤細(xì)胞表面MHC-I類分子的表達(dá)下調(diào)，缺少免疫共刺激分子，分泌免疫抑制性細(xì)胞因子，表達(dá)死亡配體或表達(dá)抑制性配體。許多腫瘤細(xì)胞系及腫瘤細(xì)胞高表達(dá)PD-L1分子，其與淋巴細(xì)胞表面的PD-1分子結(jié)合后，削弱了機(jī)體的抗腫瘤免疫應(yīng)答，從而導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸的發(fā)生。一腫瘤的特征腫瘤起源于克隆性增殖的異常細(xì)胞，在致癌突變的驅(qū)使下，這些細(xì)胞經(jīng)過篩選與進(jìn)化，獲得癌細(xì)胞的標(biāo)志性特征。經(jīng)典的特征包括：持續(xù)的增殖信號，逃避生長抑制調(diào)控，抗細(xì)胞凋亡，無限復(fù)制能力，血管新生，侵襲和轉(zhuǎn)移，細(xì)胞能量代謝重編程以及免疫逃逸4。二.PD-1/PD-L1的生物學(xué)特性

3、1.PD-1的結(jié)構(gòu)及其表達(dá)程序性死亡受體1(PD-1)是Ishida等人通過消減雜交技術(shù)于1992年發(fā)現(xiàn)的。PD-1是CD28家族成員，其編碼由288個氨基酸殘基組成的5055KD的免疫球蛋白超家族I型跨膜糖蛋白，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成6，其結(jié)構(gòu)與CTLA4、CD28和ICOS有21%33%的同源性刀。胞外區(qū)由免疫球蛋白IgV結(jié)構(gòu)域組成，在其與配體結(jié)合中發(fā)揮重要作用；胞內(nèi)區(qū)包含兩個酪氨酸殘基，N-末端參與構(gòu)成免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM)，在免疫應(yīng)答中發(fā)揮負(fù)性調(diào)節(jié)作用，C-末端參與構(gòu)成免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(ITSM)9°PD-1主要表達(dá)于活化的T淋巴細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)

4、胞表面10。目前認(rèn)為,D-1分子的細(xì)胞內(nèi)信號由PI3K-AKt通路主導(dǎo)，在正常情況下，PD-1能夠抑制自身免疫應(yīng)答，防止自身免疫性疾病的發(fā)生。2.PD-1配體的結(jié)構(gòu)及其表達(dá)PD-1有兩個配體，即PD-L1與PD-L2。PD-L1是B7家族成員，屬于I型跨膜蛋白，全長290個氨基酸，包含1個IgV區(qū)、1個IgC區(qū)、1個跨膜疏水區(qū)和1個由30個氨基酸組成的胞內(nèi)區(qū)。PD-L1主要表達(dá)于活化的T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等。PD-L1與PD-L2氨基酸序列有40%相同，都是I型跨膜蛋白，由細(xì)胞外區(qū)、疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域、細(xì)胞內(nèi)區(qū)組成。在分布上，PD-L1廣泛表達(dá)在T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞

5、、樹突細(xì)胞、多種腫瘤細(xì)胞及一些非淋巴組織。而PD-L2僅表達(dá)于活化的巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞及一些腫瘤細(xì)胞上。PD-L1與PD-1結(jié)合后，PD-1胞質(zhì)區(qū)ITSM結(jié)構(gòu)域中的酪氨酸發(fā)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)發(fā)生去磷酸化，從而傳遞抑制性信號。PD-L1與PD-1的結(jié)合可產(chǎn)生多種生物學(xué)作用，如能夠抑制淋巴細(xì)胞的增殖和活化、抑制CD4+T細(xì)胞向Th1和Th17細(xì)胞分化、抑制炎性細(xì)胞因子的釋放，這些都起到了免疫負(fù)調(diào)控的作用11。三.PD-1/PD-L1在腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸機(jī)制T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答特別是CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)在腫瘤免疫中有重要作用。

6、T細(xì)胞的活化需要雙信號作用，第一信號來自抗原肽-MHC復(fù)合物與T細(xì)胞表面受體(TCR)結(jié)合。第二信號來自抗原呈遞細(xì)胞(APC)上協(xié)同刺激分子與T細(xì)胞表面上相應(yīng)受體的結(jié)合。缺少協(xié)同刺激分子提供的第二信號，會導(dǎo)致T細(xì)胞不能充分活化，使效應(yīng)T細(xì)胞被誘導(dǎo)成無能狀態(tài)或凋亡，使腫瘤逃脫機(jī)體的免疫監(jiān)控12。1. PD-L1促進(jìn)上皮細(xì)胞間質(zhì)化而促進(jìn)腫瘤發(fā)生上皮細(xì)胞間質(zhì)化(EMT)是上皮細(xì)胞在一定程序作用下，向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的一種生物學(xué)過程。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中常常隨著EMT的發(fā)生，加速EMT會促進(jìn)腫瘤的惡性轉(zhuǎn)變。研究表明，PD-L1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中Slug和Twist的表達(dá)，抑制E-cadherin的表達(dá)，從

7、而促進(jìn)EMT的發(fā)生麗。2. PD-1/PDL1對淋巴細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞高表達(dá)PD-L1分子，腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TIL)高表達(dá)PDT分子，PD-L1與PD-1結(jié)合后，可抑制TIL細(xì)胞細(xì)胞的活化并誘導(dǎo)其凋亡，從而抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫，導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸的發(fā)生14。在腫瘤微環(huán)境中存在高水平的CXCL9和CXCL10兩種趨化因子，可促使CD8+T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，并誘導(dǎo)其表達(dá)PD-1，腫瘤細(xì)胞通過其表面表達(dá)的PD-L1與CD8+T細(xì)胞表達(dá)的PD-1結(jié)合后，抑制CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子和顆粒酶Bur,同時，PD-L1還能抑制TIL產(chǎn)生IFN-Y、IL-2等炎性細(xì)胞因子，促進(jìn)IL-10的表達(dá)，從而抑

8、制TIL對腫瘤細(xì)胞的殺傷16。3. PDT/PD-L1可促進(jìn)Treg的分化及功能CD4+CD25+Foxp3+Treg是一群具有抑制性作用的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，可通過細(xì)胞接觸或分泌IL-10、TGF-0等抑制性細(xì)胞因子而抑制免疫應(yīng)答。在腫瘤發(fā)生過程中，Treg可抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生1刀。研究發(fā)現(xiàn)，PD-1/PD-L1能夠促進(jìn)Treg分化，然而具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。Liu等址發(fā)現(xiàn)，CD4+CD25+Foxp3+Treg的分化依賴于PD-L1所介導(dǎo)的信號途徑，肝樹突狀細(xì)胞表達(dá)的PD-L1水平越高，就能誘導(dǎo)出更多的Trego4. 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)表達(dá)的PD-L1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)

9、生免疫逃逸在腫瘤微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞能夠發(fā)生極化，轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)腫瘤發(fā)生的巨噬細(xì)胞，稱為TAMoGaldiero等19發(fā)現(xiàn)，TAM表面也表達(dá)PD-L1，也可通過結(jié)合CD8+T細(xì)胞表面的PD-1分子誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞的凋亡。Chen等提出，在腫瘤微環(huán)境中，TAM所產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子，可通過核因子kB(NF-kB)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子3(STAT-3)信號通路促進(jìn)PD-L1的表達(dá)。四.PD-1/PD-L1的抑制劑PD-1與PD-L1的抑制劑可以阻斷PD-1與PD-L1的結(jié)合，阻斷負(fù)向調(diào)控信號，使T細(xì)胞恢復(fù)活性，從而增強(qiáng)免疫應(yīng)答。1.PD-1抑制劑目前PD-1抑制劑主要有NivolumabPembro

10、lizumabPidilizumab(CT-011)等。1.1 Nivolumab(Opdivo)Nivolumab【21是一種完全人源化的IgG4單克隆抗體，在一項針對BRAF野生型黑色素瘤患者的SIII期臨床試驗中，Nivolumab組和達(dá)卡巴嗪組的1年總生存率分別為72.9%、42.1%,中位PFS分別為5.1、2.2個月。2014年，美國FDA批準(zhǔn)Nivolumab用于治療BRAF野生型以及使用Ipilimumab和BRAF抑制劑無效的BRAF突變型黑色素瘤患者。Taube等應(yīng)用抗PDT抗體Nivolumab對多位晚期患者進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)PD-1/PD-L1途徑的封鎖可以引起很強(qiáng)的免疫反

11、應(yīng)，殺滅腫瘤22。1.2 Pembrolizumab(Keytruda)Pembrolizumab23是一種高親和力的結(jié)合PDT的人源化lgG4-kappa抗體。目前美國食品藥品管理局(FDA)已批準(zhǔn)用于治療既往化療或靶向治療失敗的非小細(xì)胞肺癌，是首個被批準(zhǔn)用于非小細(xì)胞肺癌的免疫治療藥物。1.3 Pidilizumab研究表明，運用PD-1抗體Pidilizumab與Rituximab協(xié)同治療淋巴瘤取得了很好的效果，及激起患者T細(xì)胞的全面應(yīng)答，提高患者的存活率24。2.PD-L1抑制劑PD-L1抑制劑尚未獲得FDA批準(zhǔn)，但相關(guān)的臨床研究在進(jìn)行中。其中MPDL3280A是一種人源化的抗PD-L1

12、的IgGT單克隆抗體，它可以從基因的水平改變Fc結(jié)合域，進(jìn)而破壞表達(dá)PD-L1細(xì)胞的抗體依賴性細(xì)胞毒性，其余還有BMS-936559、MEDI4736、MSB0010718125等。2.1 MPDL3280A在一項丨期臨床研究中，采用MPDL3280A單藥治療晚期黑色素瘤的緩解率為26%，24周無進(jìn)展生存率為35%，其中，33%的患者出現(xiàn)了3-4級不良反應(yīng)26。在2015年，ASC0會議報道的II期POPLAR研究中，與多西他賽相比，MPDL3280A可以顯著提高中位OS,同時在PD-L1高表達(dá)的患者中,MPDL3280A組和化療組的ORR分別為38%、13%。2.2 Avelumab(MSB

13、0010718C)Avelumab是完全人源化的PD-L1IgG1抗體，其抑制PDT與PD-L1的結(jié)合。可用于卵巢癌及胃癌的治療。目前，avelumab還被用于嘗試治療多種實體瘤，尤其是非小細(xì)胞肺癌和Merkel細(xì)胞癌。2.3 CD80-FCHaile等27用CD80分子與IgG1的Fc段融合，制備了CD80-Fc分子，發(fā)現(xiàn)這種融合分子能夠消除PD-L1對抗腫瘤免疫的抑制作用，從而促進(jìn)機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。目前PD-L1的阻斷抗體已經(jīng)進(jìn)入1期臨床試驗，正在實體腫瘤患者體內(nèi)進(jìn)行療效試驗28。研究表明PD-1/PD-L1抑制劑在不同腫瘤中都有一定的臨床療效，如非小細(xì)胞肺癌、黑色素瘤、晚期霍奇金淋巴

14、瘤、肝癌、乳腺癌、直腸癌、卵巢癌、惡性胸膜間皮瘤、頭頸腫瘤等29。五討論及展望研究表明在外周T細(xì)胞淋巴瘤(PTCL)中PD-1及PD-L1表達(dá)升高，其中PD-1陽性率為35%，PD-L1陽性率為70%，說明PTCL-NOS也存在PD-1及PD-L1的表達(dá)異常，可能參與腫瘤的免疫逃逸，PD-1及PD-L1陽性有助于淋巴瘤的診斷30。有學(xué)者統(tǒng)計了306例腎癌患者的腎癌組織PD-L1表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，表達(dá)PD-L1與不表達(dá)PD-L1的患者5年生存率分別為41.9%和82.9%，另外，表達(dá)PD-L1的腫瘤轉(zhuǎn)移和患者死亡風(fēng)險是不表達(dá)PD-L1的腫瘤患者的4倍a。在肝癌的研究中，國內(nèi)賀蘭湘32的研究發(fā)現(xiàn)，在腫

15、瘤局部表達(dá)可溶性受體sPD-1分子能阻斷PD-L1/PD-1通路，可拮抗小鼠肝癌細(xì)胞H22通過PD-L1對T細(xì)胞的抑制作用，并顯著抑制H22腫瘤生長。沈民強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)肝癌中PD-L1分子表達(dá)可能抑制肝癌組織內(nèi)T細(xì)胞功能，促進(jìn)肝癌細(xì)胞逃避免疫監(jiān)控。臨床試驗顯示，新型抗PD-1或PD-L1抗體可以阻斷PD-1和PD-L1的結(jié)合而解除腫瘤對T細(xì)胞的抑制作用，從而激活腫瘤患者體內(nèi)的免疫效應(yīng)細(xì)胞殺瘤效應(yīng)。腫瘤免疫逃逸機(jī)制一直是制約腫瘤免疫治療效果的重要因素，對腫瘤信號調(diào)控機(jī)制的不斷深入研究在讓我們看到希望的同時，也認(rèn)識到了信號調(diào)控的復(fù)雜性。雖然PD-1與PD-L1在腫瘤免疫逃逸中的調(diào)控機(jī)制尚未完全闡明，

16、但針對PD-1和PD-L1的阻斷抗體已在臨床試驗中取得了較好的治療效果。抑制受體PD-1及其信號通路傳遞負(fù)信號，在調(diào)節(jié)T細(xì)胞活性及維持外周耐受性方面具有重要作用，為抗癌治療提供了新策略。盡管目前已認(rèn)識到了利用免疫系統(tǒng)能有效控制腫瘤，但如何更好的利用免疫，提高安全性以及有效性仍待進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)：1朱莉，李明，陳慧，等.可溶性PD-1在原發(fā)性肝癌患者外周血的表達(dá)及其臨床意義J.江蘇醫(yī)藥,2014,40(17):2016-2018.2 KonishiJ,YamazakiK,AzumaM,etal.B7-H1expressiononnon-smallcelllungcancercellsandi

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