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预测免疫检查点抑制剂治疗非小细胞肺癌疗效的新兴血液生物标志物总结

NO.4

2021-10-27 来源 : VIP说

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前言

免疫检查点抑制剂（ICIs）应用于多种恶性肿瘤治疗已有令人瞩目的成效。对于晚期非小细胞肺癌（NSCLC），多个临床试验数据证实ICIs作为一线或二线使用疗效均优于以铂类为基础的化疗。遗憾的是，仅约20%-40%的晚期NSCLC患者能从PD-(L)1抑制剂治疗中获得持续性临床获益；大部分患者存在原发性或获得性的免疫治疗抵抗；甚者，对免疫治疗无应答者不仅遭受免疫相关不良事件（irAE）的风险，还需承担高额且无意义的PD-(L)1单抗治疗费用。因此，确定合适的生物标志物以区分潜在应答与非应答者，以及实时监测患者临床反应具有重要临床指导意义。

美国食品药品监督管理局（FDA）将PD-L1免疫组化检测纳入NSCLC患者接受ICIs治疗的伴随诊断或补充诊断；而国家综合癌症中心（NCCN）还新近增加肿瘤突变负荷（TMB）作为ICIs治疗反应的预测因子并写入指南。但将上述二者作为生物标志物还存在以下争议：

■ 存在PD-L1表达阴性但对PD-（L）1单抗应答的患者，且不在少数；同样，既往认为高TMB与更优总生存（OS）和无进展生存（PFS）及客观反应（ORR）有关，但Keynote-021和Keynote-189中未体现TMB与免疫联合治疗疗效的相关性。

■ 存在技术和生物学上的局限性，如原发灶和转移灶PD-L1表达水平差异、TMB检测需承担费用和时间的消耗以及较高技术要求，并且二者均存在检测和评判未形成统一标准问题。而肿瘤治疗的复杂性，也使得二者缺乏实时反映患者肿瘤组织变化的价值。

■ 有创性的肿瘤组织活检在适用人群和重复性上不能达到早期监测肿瘤治疗反应目的。此外，肿瘤异质性的存在也使得活检难以反映肿瘤组织的整体情况。

外周血因具有非侵袭性、低风险和重复取样的便捷性，以及能提供反映机体整体免疫状态的信息等优势，引发研究者们基于血液生物标记物选择适宜患者和治疗监测的关注。近期发表在《Front Immunol》（IF 4.716）上的一篇综述，对近期试验中用以预测接受PD-(L)1单抗治疗的NSCLC患者疗效的多种血液生物标记物进行汇总解读。

常规外周血生物标志物

■ 淋巴细胞绝对计数或中性粒细胞绝对计数（ANC）不能充分预测NSCLC患者的临床结局和免疫治疗反应：接受纳武单抗治疗的NSCLC患者基线淋巴细胞绝对计数≥1000/μl和ANC≤7500/μl是更优PFS和OS的独立影响因素。但免疫治疗后，淋巴细胞绝对计数增加和单一ANC的升高与不良OS存在相关性。

■ 基线中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）≥5与恶化的OS和PFS显著相关；同样，接受PD-1单抗治疗后6周的NLR≥5与不良的PFS和OS相关。

■ 衍生NLR [dNLR，ANC/（白细胞-ANC）]，基线期dNLR＞3与较短的OS之间存在关联。

此外：

（1）基线dNLR联合乳酸脱氢酶（LDH）可用于区分临床生存获益；

（2）晚期肺癌炎症指数（ALI）=体重指数×白蛋白/NLR，评分与全身系统性免疫反应程度呈负相关，而多因素显示ALT＜18与更差的PFS和进展高风险呈独立相关。

■ 其他：

（1）PD-1单抗治疗前NSCLC患者嗜酸性粒细胞绝对计数≥150/ml和单核细胞绝对计数≥630/ml是影响PFS的独立因素。

（2）第6周血小板/淋巴细胞比值≥169与较长的OS相关。

（3）淋巴细胞/单核细胞比值的增加与较高的ORR和PFS延长显著相关。

（4）基线时血清LDH＜400与OS改善有关。

循环免疫细胞亚群

■ T淋巴细胞的动态变化

既往研究表明，多种恶性肿瘤中的肿瘤特异性T细胞表面PD-1呈阳性表达，并在外周血中可以检测到PD-1+CD8+T细胞。因非肿瘤特异性的CD8+T细胞在免疫治疗后不会增加Ki-67+细胞的频率，故循环性PD-1+CD8+T细胞的增殖更有可能是肿瘤特异性的，监测抗PD-（L）1抗治疗中循环性PD-1+CD8+T细胞增殖情况可以反映肿瘤微环境中浸润性T细胞的抗肿瘤细胞毒性。

研究结论汇总：

（1）肿瘤组织中存在外周血中CD8+T细胞克隆扩增，且克隆型均为CD38+HLA-DR+并多呈Ki-67+PD-1+。

（2）免疫治疗后3周PD-1+CD8+T细胞中Ki-67+细胞的频率/基线肿瘤负荷比值（Ki-67/TB）用以预测临床疗效存在对立结论。

（3）评估治疗后第7天Ki-67+细胞频率的倍数变化（Ki-67D7/D0）NSCLC队列研究显示：Ki-67D7/D0≥2.8与更优PFS（p=0.002）和OS（p=0.037）密切相关；患者外周血PD-1+CD8+T细胞的增殖多为类似效应子的表型（HLA-DR +CD38+BCL-2low），并表现出阳性共刺激分子CD28的表达增加；Ki-67D7/D0能预测无反应者，阴性预测值为85％-94％。

（4）CD39+T细胞亚群扩增、CD4+T（含TIM-3+T细胞亚群）可能与NSCLC患者临床获益相关，但未经大样本量数据证实。

■ T淋巴细胞的基线水平

探索基线期生物标志物利于预测免疫疗法治疗开始前的反应，但因免疫反应的复杂程度难以预判临界状态的转变来预测治疗后响应。

研究结论汇总：

（1）外周血中央记忆T细胞/效应T细胞比值与较高的肿瘤PD-L1表达和PFS延长显著相关，而基线时较低的效应记忆（CCR7-CD45RA-）CD8+T细胞和较高的衰竭性细胞亚群（TIGIT +细胞）常与不良的临床结局和超进展（HPD）风险增加相关。

（2）基线占比更高、高分化（CD27-CD28-）CD4+T细胞与更优临床获益相关，而HPD与CD4功能障碍以及外周CD28-CD4+T细胞数量增加相关。

（3）此外，基线时CD62LlowCD4+T细胞、CCR7-CD4+T细胞以及CD62LlowCD4 +T联合双阴性CD27-CD28-T细胞、经典Th1（CXCR3+CCR4-CCR6-）在小样本临床试验中显示出与临床结局的相关性。

（4）调节性T细胞（Treg）基线状态存在不同意见：CD127-CD25+Treg、Ki-67+Treg扩增与临床结局之间无显著相关性；但小样本研究数据表明，Treg细胞与凝集素型氧化LDL受体1（LOX-1+）多形核髓样抑制细胞（PMN-MDSCs）的比值可以预测发现和验证队列的临床结果，后续需采用大型队列研究、关注个体患者中Treg细胞抑制功能差异而非局限于Treg计数。

■ T细胞受体

人体免疫系统的激活是通过克隆性增殖T细胞受体（TCR）来识别肿瘤新抗原肽。但外周血单核细胞群（PBMCs）中存在非肿瘤特异性TCR导致稀释肿瘤新抗原特异性TCR，是否将外周TCR分析作为对免疫疗法反应的生物标志物仍存在争议。

研究结论汇总：ICIs治疗激活耗竭的新抗原特异性T细胞，刺激其克隆扩增诱发抗肿瘤免疫反应，其中PD-1+CD8+表型属耗竭的新抗原特异性T细胞亚群，可用于监测多种恶性肿瘤中新抗原特异性细胞毒性T细胞的动态变化，首个研究证实患者外周血PD-1+CD8+T细胞中治疗前TCR多样性较高以及治疗后TCR克隆性增加，与更好的生存结果相关。

■ 骨髓来源的抑制性细胞（MDSCs）

MDSCs源于未成熟骨髓祖细胞，为具有有效免疫抑制特性、高度异质性的细胞群，通过免疫抑制机制参与抗肿瘤免疫调节。人体MDSCs通常分为多核型MDSCs（PMN-MDSCs）和单核型MDSCs（M-MDSCs），外周血分别以CD11b+CD14-CD15+CD66b+和CD11b+HLA-DR-/lowCD14+CD15-表征。

研究结论汇总：

（1）抗PD-1治疗首程后，无应答者外周血LOX-1+PMN-MDSC占比显着高于应答者；治疗后Treg细胞/LOX-1+PMN-MDSCs比值与更优PFS相关。

（2）淋巴细胞高表达TIM-3和早期（Lin-CD33+CD14+CD15-HLA-DR-）M-MDSC积累，以及galectin-9阳性M-MDSC与PD-1抵抗和减效相关。

（3）NSCLC患者基线PMN-MDSCs水平较高、CD8/PMN-MDSC的比值较低，对免疫治疗反应改善相关。但上述结论存在潜在机制和相互作用不明、MDSC亚群缺乏统一定义划分等限制，故需要谨慎解读。

■ 单核细胞和自然杀伤细胞

研究结论汇总：

（1）关于循环单核细胞是否作为免疫应答预测因子的研究较少，个别研究认为经典型单核细胞（CD14+ CD16- HLA-DRhi）是有希望的免疫应答预测因子。

（2）有关自然杀伤细胞（NK）结论仍存在两极分化，部分研究证实应答者基线及治疗过程中NK细胞的总体活性及其数量更高；但最新报道提示基线NK细胞的相对较高与不良的OS和PFS密切相关。针对外周免疫细胞作为NSCLC患者对ICI应答的预测生物标志物的研究汇总如下表（表1）。

表1 探索NSCLC应答ICIs的外周免疫细胞生物标志物

注：ICI，免疫检查点抑制剂；NSCLC，非小细胞肺癌；PD-1，程序性死亡受体1；PR，部分缓解；SD，疾病稳定；TET，胸腺上皮肿瘤；DCB，持续临床获益；PFS，无进展生存期；RCC，肾细胞癌；TIM-3，T细胞免疫球蛋白及粘蛋白结构域分子3；CM，中央记忆；EF，效应器 TIGIT，T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白；HPD，超进展；OS，总生存；Treg，调节性T细胞；LOX-1，凝集素型氧化LDL受体1；PMN-MDSC，多核型髓源抑制性细胞；TCR，T细胞受体；M-MDSC，单核型髓源抑制性细胞；ANC，中性粒细胞绝对计数；AEC，嗜酸性粒细胞绝对计数；NLR，中性粒细胞/淋巴细胞比值；NK，自然杀伤细胞。

■ 循环肿瘤细胞（CTCs）

研究结论汇总：纵向评估发现接受PD-1单抗治疗的转移性NSCLC中PD-L1+CTCs患者，治疗6个月后均出现疾病进展；类似的研究结论也表现在：基线期和治疗时PD-L1在CTCs上的表达较高者与无应答或较差的临床结局相关。总体而言，目前尚无确切证据证实将PD-L1+CTCs作为预测性生物标志物的可能性。

基于可溶性血清的生物标记物和细胞因子

■ 可溶性PD-L1

多项研究表明，PD-1和PD-L1在外周血中均具有可溶性形式（sPD-1和sPD-L1），并且通过酶联免疫吸附测定法测量的其升高水平可能与免疫疗法的反应相关。

研究结论汇总：

（1）已观察到多个恶性肿瘤的生存期延长可能与sPD-L1的较低水平有关；但治疗后sPD-1的水平升高常预示良好的临床反应。但尚不能阐明具体机制。

（2）一项病例对照研究引入sPD-1和sPD-L1阳性相对应的复合标准（sCombo）显示，基线sCombo阳性与PFS呈负相关而与OS无关，而治疗后sPD-1水平的升高或稳定与PFS和OS延长相关。sPD-1和sPD-L1作为新型生物标志物仍存在缺乏标准化的测量和一致的阈值等应用限制。

■ 颗粒酶B

颗粒酶B是由NK细胞和细胞毒性CD8+T细胞分泌的一种丝氨酸蛋白酶，参与介导靶细胞凋亡。

研究结论汇总：

（1）一项临床研究评估了接受纳武单抗治疗的NSCLC患者外周血中可溶性颗粒酶B的浓度，研究显示应答者可溶性颗粒酶B浓度显着高于无反应者（p=0.039）；

（2）在治疗过程中，可溶性颗粒酶B浓度稳定或降低的患者在ORR，OS和PFS方面均具有优势，可能的原因是，颗粒酶B浓度的增加导致扩大但无效的T细胞反应的扩大而最终导致T细胞耗竭。

■ 吲哚胺2,3-双加氧酶

吲哚胺2,3-二加氧酶（IDO）是负责催化必需氨基酸1-色氨酸向主要代谢产物犬尿氨酸转化的关键酶，通过增强免疫抑制作用来促进癌细胞的存活。临床前证据表明，IDO活性的增加与对ICIs的抵抗有关。初步临床证据显示晚期二线NSCLC患者免疫治疗中，IDO活性与PFS和OS呈负相关，血清犬尿氨酸/色氨酸比值可能是鉴别存在PD-1抗性的NSCLC患者的潜在生物标志物。

■ 白介素-6（IL-6）和白介素-8（IL-8）

研究结论汇总：小样本研究数据显示基线期血清IL-6、IL-8与生存期的延长相关；而达到最佳应答时期，应答者血清IL-8水平降低而无应答出现反向变化。

■ 外泌体

外泌体是各种细胞（包括癌细胞）分泌的细胞外囊泡，并含有DNA，RNA和蛋白质。研究结论汇总：免疫治疗应答者循环外泌体中PD-L1mRNA的表达显着降低，疾病稳定者中PD-L1mRNA表达未改变，而疾病进展患者中PD-L1mRNA表达显着增加。

结论与未来展望

探索预测免疫疗法的外周血生物标志物研究已在蓬勃迅速发展，上述多个临床研究中初步证明了外周血生物标记物在预测ICIs疗效中的潜力。但大多数为小样本探索结果、且存在检测方法、判断标准未统一等局限性，需进一步在大规模前瞻性临床试验中进行验证后用以指导临床决策。

参考文献

1. Shumin Li, Chengyan Zhang, Guanchao Pang, PingliWang. Emerging Blood-Based Biomarkers for Predicting Response to CheckpointImmunotherapy in Non-Small-Cell Lung Cancer[J].Front Immunol.2020 Oct 16;11:603157. doi: 10.3389/fimmu.2020.603157.