泰格洞见

免疫治疗的新靶点和生物标志物有哪些?看中国学者最新综述大盘点!

2022年11月08日

最近这几年里,免疫治疗取得的成就实在是太多了,有时候甚至都找不出新词儿来夸赞……不过有一说一,距离战胜癌症这个终极目标,免疫治疗已经斩获的战果,还只能算是拼图的一部分。所以免疫治疗的发展浪潮,还在一刻不停地滚滚向前。

 

当然,免疫治疗的浪潮也有着明确的流向,其中的一大方向就是用生物标志物指导精准用药,让现有的免疫治疗药物找到“更合适”的患者,发挥出更大的作用,相关研究隔三差五就会有新的进展;另一个大方向则是寻找新的治疗靶点、开发新型免疫治疗药物。

 

最近在Signal Transduction and Targeted Therapy 期刊上,浙江大学医学院附属第一医院王东睿教授、中国科学院北京基因组研究所孙英丽研究员等三位中国学者,就发文深度盘点了免疫新靶点、新疗法和生物标志物的探索进展[1],一起来看!

 

 

第一部分:免疫治疗新靶点

1、T细胞免疫检查点相关疗法

 

免疫检查点是一类在免疫细胞上表达的免疫抑制分子、抑制免疫细胞激活,在自身免疫预防中起着关键作用,但其过度表达则会抑制免疫功能、导致肿瘤发生;而目前使用的免疫检查点抑制剂(ICI),就是通过阻断免疫检查点、增强抗肿瘤T细胞活性来抑制肿瘤生长。

 

ICI疗法的发展起自PD-1/PD-L1和CTLA-4/B7-1/2两条免疫检查点通路,相应的ICIs已取得显著的临床进展,尤其是对非小细胞肺癌(NSCLC)、结肠癌、黑色素瘤和肾细胞癌,然而只有20-30%的患者在ICI治疗后实现长期生存,其潜在机制之一,就是存在其它抑制性分子的表达,因此不断识别新的免疫检查点靶标,开发相应的ICIs药物就至关重要。

 

目前T细胞表面已知的免疫检查点分子如下图所示,各种免疫检查点的表达分布、起效机制和影响范围有一定不同,例如CTLA-4主要调控的是效应T细胞和调节性T细胞,但PD-1的表达还可见于T细胞之外的B细胞、NK细胞等免疫细胞,因此在抗肿瘤免疫应答中的影响可能更广泛。

 

图2.T细胞上的免疫检查点及其相应受体

 

有关PD-1/L1通路和CTLA-4通路的起效机制及其影响,既往已有大量研究叙述,本文将主要聚焦其它的免疫检查点,其中的LAG-3、TIGIT等已经成为新一代在研免疫治疗药物所针对的重点目标,以下就将逐个进行介绍。

 

①T细胞免疫球蛋白粘蛋白-3(TIM-3)

 

TIM-3是主要存在于CD8+细胞毒性T细胞(CTLs)、CD4+1型辅助性T细胞(Th1 Cells)和一部分调节性T细胞(Treg)表面的免疫检查点,此外在树突状细胞、NK细胞等免疫细胞中也有表达。靶向TIM-3的单抗与PD-1/L1抑制剂联合,已在早期临床研究中表现出抗肿瘤活性[2],并有至少两种(Cobolimab、Sabatolimab)进入临床III期研究阶段。

 

②淋巴细胞活化基因3(LAG-3)

 

抗原刺激可诱导CD8+或CD4+T细胞表达LAG-3,并导致免疫功能的抑制,从而减少T细胞的细胞因子释放和细胞毒性,这种情况显然就不利于抗肿瘤免疫了。已有研究显示,多种肿瘤模型中的T细胞表面,会同时表达LAG-3和PD-1两种抑制性分子。

 

LAG-3是当前ICI药物研发和基础研究的热点,今年美国FDA已批准了首个LAG-3抑制剂Relatlimab上市,在临床II/III期研究RELATIVITY-047临床试验中,Relatlimab联合纳武利尤单抗用于一线治疗,较纳武利尤单抗单药治疗,显著改善了晚期黑色素瘤患者的中位PFS(10.12m vs 4.63m)。

 

此外,耶鲁大学陈列平教授团队已发现了LAG-3的配体FGL1(纤维蛋白原样蛋白1)[3],此后的相关研究显示,LAG-3/FGL1通路是一条独立于PD-1/L1的免疫检查点通路,会导致T细胞衰竭、功能障碍及癌细胞逃避免疫监视,因此在抑制PD-1/L1通路的基础上针对FGL1进行阻断,有望成为新的ICI疗法,尤其是用于NSCLC的治疗。

 

③核受体亚族2,F组第6号成员(NR2F6)

 

NR2F6是一种孤核受体,与TIM-3、LAG-3等位于细胞表面不同,它是细胞内的免疫检查点,可负向调控肿瘤抗原特异性T细胞的激活、募集和增殖等进程,从而影响抗肿瘤免疫应答,已有研究显示,在非小细胞肺癌(NSCLC)等多个瘤种中,均存在NR2F6的表达上调,且与免疫应答受限有关,提示了NR2F6作为免疫治疗新靶点的价值[4]。

 

④T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白(TIGIT)

 

TIGIT是存在于多种不同功能亚群T细胞,以及NK细胞表面的抑制性分子,而且往往与PD-1、LAG-3等同类“臭味相投”,即它们会同时表达、共同抑制免疫功能,其表达与患者预后不佳有关,因此TIGIT也是当前ICI研发的热门靶点,多项临床研究正在进行之中。

 

⑤T细胞活化V结构域Ig抑制因子(VISTA)

 

VISTA的结构和功能与PD-1颇为相似,不过它主要在淋巴器官和骨髓细胞,以及肿瘤微环境中的部分肿瘤细胞和免疫浸润淋巴细胞(TILs)表面表达,而从起效机制来看,VISTA和PD-1的免疫调控途径相对独立,因此靶向VISTA的治疗药物与PD-1抑制剂联合,有望实现协同增效,已有部分抗VISTA单抗将进入临床早期研究。

 

⑥B/T淋巴细胞弱化因子(BTLA)

 

BTLA 分布在多种不同的免疫细胞表面,从名字也能看出它抑制免疫应答的功能,与相应配体——疱疹病毒入侵介质(HVEM)结合后,BTLA就会显著抑制T细胞的激活。相比上文提到的其它免疫检查点,BTLA的相关研究进度偏慢,还在开展作用机制层面的探索。

 

2、T细胞上的免疫刺激分子

 

①OX40/CD134

 

OX40在T细胞被激活的24-72小时后开始表达,与同源配体OX40L结合后,可调节T细胞的激活信号,维持效应T细胞抗肿瘤活性,并减少调节性T细胞数目,从而增强抗肿瘤免疫应答。遗憾的是,不管是单药还是联合PD-1/L1抑制剂或其它治疗手段,OX40激动剂在许多临床研究中的表现都不理想[5],未来需要其它方法来发掘该靶点的价值。

 

②可诱导共刺激分子(ICOS)/CD278

 

ICOS同样在被激活后的T细胞表面表达,调控T细胞的增殖和功能,其表达水平可用于预测现有ICI药物的疗效,尤其是抑制CTLA-4 通路可能与激活ICOS存在协同增效性,目前针对 ICOS 通路的免疫治疗药物已进入早期临床研究。

 

③4-1BB/CD137

 

作为维持免疫稳态的重要调节分子,4-1BB的知名度非常高,靶向它的两种单抗药物也已完成了临床I期研究,但单药治疗不足5%的ORR实在难称满意,联合PD-1抑制剂时的ORR也不足30%,所以优化患者选择、探索新的联合方案,将是后续临床研究的重点。

 

④CD27

 

CD27能够诱导效应T细胞、记忆T细胞的增殖和分化,并增强B细胞和NK细胞的激活,从而发挥抑癌作用[6]。许多弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)和Burkitt淋巴瘤患者,会存在CD27或其配体CD70的基因突变/缺失,因此CD27早早就被视为重要的治疗靶点,虽然首个靶向CD27 的单抗药物Varlilumab,因疗效有限和剂量限制性毒性已被终止开发,但该靶点的药物研发和临床研究仍在进行之中。

 

⑤NK细胞免疫检查点

 

NK细胞也是重要的免疫细胞亚群,且癌细胞往往为逃避T细胞的追杀,下调主要组织相容性复合体(MHC)表达,而这会使NK细胞更易于杀伤癌细胞,同时单抗类药物的重要起效机制——抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC),也主要由NK细胞来执行,这些都反映出NK细胞对免疫治疗乃至癌症治疗的重要意义。

 

NK细胞的抗肿瘤活性,会受到NK细胞免疫球蛋白样受体(KIR)、NK细胞凝集素样受体亚家族C成员A(NKG2A)、CD96等抑制性免疫检查点的负向调控,上述位点也是在研新药的目标,不过临床研究进展较为坎坷,如靶向NKG2A的首创新药(First-in-class)Monalizumab,近期在治疗头颈鳞状细胞癌(HNSCC)的关键临床III期研究中失利,业界正在静待后续关键临床研究(如联合度伐利尤单抗治疗NSCLC的PACIFIC-9研究)结果。

 

第二部分:细胞免疫疗法

 

细胞免疫疗法同样是当前免疫治疗最重要的发展方向之一,在研疗法基本可以分为以下四大类:CAR-T疗法、NK细胞疗法、肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)疗法和T细胞受体(TCR)疗法(又称TCR-T),本篇综述也逐一进行了盘点。

 

1、TIL 疗法

 

TIL疗法已经在黑色素瘤、肺癌、宫颈癌等一系列瘤种中开展了探索,从目前报告的临床研究数据来看,TIL单独使用时的ORR为25-44%,对一些已经用尽了常规治疗手段,生存希望非常渺茫的患者,TIL疗法可能是救命稻草,甚至有患者实现了≥10年的长生存。

 

基于治疗PD-1抑制剂经治黑色素瘤患者的一项临床II期研究结果(ORR 36.4%),TIL疗法lifileucel(LN-144)已接近获批;TIL联合PD-1抑制剂,治疗宫颈癌等实体瘤的临床研究中,ORR更是高达36.7%-87.5%[7],提示TIL疗法与ICIs可能存在显著的协同增效作用,潜在机制可能包括ICI增强TIL本身的杀伤能力、ICI激活其它类型免疫细胞来助力TIL等,但未来仍需大规模研究来验证TIL+ICI方案的疗效和安全性。

 

2、TCR-T疗法

 

TCR-T是一种高度个体化的免疫疗法,其作用机制是基于患者肿瘤特点、个体化改造T细胞表面受体,并将改造后的T细胞回输,让它们精准识别癌细胞表面的特异性抗原,进而有效杀伤癌细胞,这就对抗原选择和T细胞体外改造提出了很高的技术要求,相比于其它细胞疗法,TCR-T疗法的研发进度偏慢,但也在肝癌、乳腺癌等瘤种中体现了初步疗效。

 

3、CAR-T疗法

 

CAR-T疗法的作用机制已经广为人知,本文就不再赘述了。自2017年8月诺华公司的Kymriah获批上市,开启CAR-T疗法时代以来,截至发稿时国内外已有7种CAR-T疗法获批上市,在美国获批的产品有:Kymriah(诺华),Yescarta、Tecartus(两款均为吉利德/KitePharma),Breyanzi、Abecma(两款均为BMS),Carvykti(传奇生物)。

 

我国目前则有2款CAR-T疗法实现商业化,分别为复星凯特阿基仑赛注射液(吉利德/Kite授权的Yescarta本地化生产版)、瑞基奥仑赛注射液(药明巨诺)。上述7种CAR-T疗法中,有5种靶向CD19,另外2种则针对多发性骨髓瘤中的增殖诱导配体(APRIL)或细胞成熟抗原(BCMA),在我国获批的两款CAR-T疗法靶点均为CD19,此外正进行中的CAR-T疗法临床研究更是超过了1000项。

 

图3.CAR-T疗法的使用流程

 

不过CAR-T疗法的发展也不是一路顺风顺水,存在细胞因子释放综合征(CRS)等严重副作用和脱靶毒性、制备流程费时费力、对实体瘤疗效有限、长期临床获益仍待评估,这些都是老生常谈的问题了。学界为解决上述问题也提出了很多思路,主要有:

1)拓宽治疗靶向的肿瘤特异性抗原数量,例如以双特异性CAR-T细胞,靶向CD19/CD22的其中之一或同时靶向,但脱靶毒性会对此类CAR-T细胞的使用带来挑战;


2)提升CAR-T细胞的激活时长、增殖能力和长期抗肿瘤活性,减少过度激活或过早耗竭;


3)优化CAR-T制备流程并节省成本,尤其是推广通用型(off-the-shelf)CAR-T疗法;


4)给CAR-T细胞加装“自杀开关”,以减少脱靶毒性。

 

4、NK细胞疗法

 

基于NK细胞的细胞免疫疗法,近年来的关注度也不断升温,而且许多T细胞免疫疗法中使用的技术,例如嵌合抗原受体(CAR)都可以移植过来。相比T细胞免疫疗法,NK细胞免疫疗法具有以下优势,如:


1)移植物抗宿主反应,以及CRS等严重副作用的风险较小;


2)更易稳定扩增数量,获得通用型治疗产品;

 

3)更适合治疗与特定病毒感染,如EBV、HPV有关的癌症;

 

4)与单抗类靶向药联合使用有望协同增效。

但NK细胞疗法也有一些劣势,例如在患者体内的扩增能力和抗肿瘤活性更难长期维持、可能导致癌症复发,以及受到免疫抑制性微环境的影响等,这些也是NK细胞疗法下一步的破局重点,未来可考虑与免疫刺激分子、NK细胞免疫检查点抑制剂联合使用。

 

第三部分:现有免疫治疗的生物标志物

 

PD-L1是首个用于指导PD-1/L1抑制剂治疗的生物标志物,但由于PD-L1表达水平还会受到许多因素的影响,其准确性并不尽如人意,因此相关探索一直在继续,目前被发现的生物标志物或潜在标志物,可分为以下三大类:


1)可经组织样本免疫组化检测的表面分子,如PD-L1;


2)基因层面的标志物,如肿瘤突变负荷(TMB)、错配修复缺陷(dMMR)/高微卫星不稳定性(MSI-H)、新抗原、抗原提呈通路基因突变等;

 

3)ctDNA。

 

TMB和dMMR/MSI-H 已在临床上广泛应用,特别是多种PD-1/L1抑制剂获批“不限癌种”、治疗dMMR/MSI-H实体瘤患者的适应证,还有一些标志物则被间接利用,例如TMB和dMMR/MSI-H其实都反映了肿瘤的新抗原数量,未来有望开发出直接将“免疫原性新抗原”定量的检测方法;以液体活检ctDNA指导ICI使用,则是近年来临床研究探索的重点,液体活检的便捷性将受到青睐。

 

相比ICI生物标志物探索的火热,目前仍无可靠的生物标志物指导CAR-T疗法的使用,未来可利用的标志物可能以肿瘤相关抗原(TAAs),以及与CAR-T疗法本身特性(如T细胞亚群组成等)相关的标志物为主。

 

第四部分:其它类型免疫治疗简述

 

除ICI和细胞免疫疗法外,广义上的癌症免疫治疗还包括疫苗免疫疗法(治疗性肿瘤疫苗)、溶瘤病毒等。疫苗免疫疗法中发展较快的,主要是树突状细胞疫苗和肿瘤新抗原疫苗,前者主要通过增加树突状细胞疫苗数量,增强对患者体内幼稚T细胞的激活而促进抗肿瘤免疫,后者则是寻找和制备个体化的患者特异性新抗原,但这两种疫苗疗法都还面临一些转化难关,尚未在临床中得到广泛应用。

 

溶瘤病毒疗法则是通过改造特定类型的病毒,让它们“一箭双雕”,既能直接裂解癌细胞,又能激活患者抗肿瘤免疫应答。首个溶瘤病毒疗法于2015年获FDA批准治疗黑色素瘤,近年来这一领域的研究重点,则是溶瘤病毒与ICI和细胞免疫疗法的配合使用。

 

第五部分:改变抑制性肿瘤微环境

 

导致多数肿瘤微环境呈现免疫抑制状态的元凶,主要是巨噬细胞、髓系来源的免疫抑制细胞(MDSCs)、B细胞和一些特定的抑制性信号分子,以巨噬细胞为例,它的功能广泛、可塑性强(如肿瘤相关巨噬细胞可分为M1/M2表型),但在癌症微环境中往往会沦为癌细胞的帮凶,介导免疫逃逸和免疫抑制,尤其是M2亚型肿瘤相关巨噬细胞(TAM)。

 

图4.TAM对癌症和抗癌治疗的影响

 

因此以巨噬细胞为目标的抗癌治疗,往往以减少M2亚型TAM的数量,或将其功能恢复到有益抗癌/促炎性状态为目标,阻断集落刺激因子-1及其配体(CSF-1/CSF1R)通路、转化生长因子-β(TGF-β)等TAMs表面的抑制性分子,或激动Toll样受体(TLRs)、CD40等刺激分子,都有望调节和恢复TAMs的整体功能,但从CSF1R单抗cabiralizumab临床研究连遭失败的经验来看,针对单一靶点的治疗或不足以改变大局,更应尝试联合治疗。

 

此外,许多肿瘤细胞表面还会过表达专门针对巨噬细胞的“别吃我”信号——CD47,从而逃避巨噬细胞的杀伤和吞噬,因此针对CD47、及其配体信号调节蛋白α(SIRPα)进行阻断,也是一种免疫治疗策略,已有多种单抗类药物进入临床研究阶段,但由于CD47也普遍在血液细胞表面表达,该疗法的血液学毒性值得高度关注。与CD47类似的巨噬细胞“别吃我”信号,还有CD24/Siglec-10等分子,它们也有成为治疗靶点的潜力。

 

MDSCs近年来被高度重视,它是肿瘤发生发展和免疫抑制性微环境的关键,也是免疫治疗面临的最大障碍之一,大量在研药物和治疗策略,分别从抑制MDSCs功能、靶向其表面免疫检查点、阻断分泌的免疫抑制性分子、直接清除细胞等多个角度进行尝试,具体如下图所示,但大多数研究还处于临床前和早期临床阶段,取得成果仍有待时日。

 

图5.靶向MDSCs的治疗策略

 

而B细胞像巨噬细胞一样,对免疫治疗的作用同样存在两面性,促炎性B细胞可以将T细胞招募到肿瘤部位,而抗炎性B细胞会影响T细胞的抗肿瘤活性。设法对肿瘤相关B细胞进行重编程,就能使免疫微环境更有利于免疫治疗,但这方面的探索还处于起步阶段。

 

最后是抑制性信号分子,目前被重点关注的对象有IDO酶、白介素-41(IL-41)、腺苷等,其中IDO抑制剂的临床研究已经全面铺开,但多项关键的临床III期研究相继失利,提示IDO抑制剂与ICI联合使用的前景仍待评估[8],而针对IL-41及靶向腺苷通路的CD39/CD73的探索还处于临床前阶段。

 

第六部分:结语

 

ICI和CAR-T疗法的成功,确立了免疫治疗“癌症治疗第四极”的地位,但制约免疫治疗进一步发展的核心问题,就是“患者能否达到缓解”,这也是学界不断探索新的联合治疗策略、寻找有指导意义的生物标志物的原因。新技术、新疗法和更加深入的探索,会让免疫治疗不断壮大成熟,满足癌症患者迫切的临床需求。