免疫检查点抑制剂(ICIs)彻底改变了多种癌症的治疗。然而，免疫疗法也可能在相当一部分患者中引起免疫相关不良事件(irAEs)。这些自身免疫现象几乎影响任何器官系统，并可能发生在任何治疗点。某些情况下，这些毒性是致命的，亦可能是永久性的。临床表现不同和发病时间不可预测性可能会对其的预测和诊断进一步复杂化。因此了解irAEs的发生机制，及时有效的筛选和监测免疫不良反应的标志物，有效预测irAEs的发生风险显得尤为重要。
最近在Clin Chem（IF 7.292）发表的一篇综述文章“InvestigationalBiomarkers for Checkpoint Inhibitor Immune-Related Adverse Event Prediction andDiagnosis”阐述了免疫相关irAEs的可能发生机制，并对目前已报道的irAE诊断和预测的生物标志物做了系统介绍。
研究irAE相关生物标志物的一大重要挑战是，尽管目前进行了广泛的研究，但irAE的发生机制并不清楚。最近的研究表明，irAEs可能存在多种机制，包括T细胞自身反应、免疫耐受降低、分子拟态和抗原扩散等。irAEs的可能发生机制包括：（1）CTLA-4在调节性T细胞上的表达对维持外周耐受性至关重要，其阻止了T细胞的激活。CTLA-4阻断可能导致Treg耗尽，改变Treg功能，并可能调节T细胞库，导致T细胞自身反应，进而影响B细胞功能，增加自身抗体的产生。（2）PD-1和CTLA-4介导的T细胞负调控通过抑制共刺激信号来维持自我耐受。PD-1和CTLA-4阻断导致T细胞的效应功能增强，可能导致致病性T细胞的产生、细胞因子的过量产生、B细胞数量/功能的改变和自身抗体的增加，从而导致炎症和自身免疫。（3）PD-1的阻断可能会导致衰竭/无活力T细胞的重新激活，从而产生致病性/自反应性T细胞。（4）表位的扩散会导致耐受性的破坏。肿瘤细胞死亡导致自身抗原和肿瘤抗原的产生，这些抗原被APCs吸收，移入淋巴结和并对初始T细胞发生反应。这些自我反应的T细胞可以重新进入正常组织，识别自身抗原，导致细胞因子和自身抗体的增加，导致耐受性的破坏和组织破坏。（5）ICI治疗通过与正常组织中表达的CTLA-4结合，可能直接导致器官耐受性的破坏。（6）新生自身抗体的产生和/或原有自身抗体水平的增加。（7）局部促炎细胞因子水平升高，导致致病性免疫细胞浸润。▼ ICI治疗相关的潜在irAEs的机制
除了实验室生物标记物外，免疫肿瘤学领域也用来评估irAEs风险的临床特征。然而，目前许多研究尚存在矛盾。例如，在女性患者中观察到irAEs的发病率增加。使用抗CTLA-4疗法的老年和男性患者垂体炎的发生率增加。非甾体抗炎药（NSAID）的使用增加了抗CTLA-4诱导的结肠炎的发生率。到目前为止，自身免疫性疾病史是ICI患者筛选最常用的临床标准。既往有自身免疫性疾病可能影响ICIs的安全性和有效性。为提高患者的ICI使用的安全性，目前irAE诊断和预测的生物标志物正在探索。临床医生一般使用传统的实验室标记物，如常规化学检查、肌酐清除率、甲状腺功能测试和血清皮质醇/肾上腺皮质激素来监测特定的irAEs，但需注意的是实验室指标的异常并不一定是由免疫治疗引起的。一些新的生物标志物更有可能帮助诊断irAEs。除了自身免疫性疾病的病史，没有其他临床参数被常规用于预测风险。用于irAE诊断和预测的候选生物标志物包括血细胞分析、趋化因子/细胞因子、自身抗体和遗传易感因素，如人类白细胞抗原单倍型。在其他新兴标志物包括免疫细胞亚群，T细胞库，粪便微生物组，肿瘤基因组学和放射学特性。监测和诊断irAEs的常规临床实验室分析包括血清肌酐(用于肾炎)；天门冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶和胆红素(用于肝炎)；肌钙蛋白和肌酸激酶(用于心肌炎/肌炎)；脂肪酶(胰腺炎)；促肾上腺皮质激素、皮质醇、促黄体生成素、促卵泡激素、类胰岛素生长因子1、生长激素、促甲状腺激素和游离甲状腺素(用于垂体、甲状腺炎等内分泌疾病)。这些参数反映了ICIs治疗的器官毒性。然而，它们通常不能对毒性病理生理学提供有意义的见解或提供预测价值。尤其对于那些在接受积极治疗的癌症人群中经常发生的临床事件(如肾或肝功能障碍)，检测结果的异常可能并不是ICI治疗介导的免疫不良反应的所特有的病因。但总体来说我们一般建议常规筛查。▼ 临床实验室常规筛查的监测指标
两项队列研究发现，促甲状腺激素基线水平升高与抗PD-1诱导的甲状腺功能障碍风险增加有关。一项研究报告了促甲状腺激素基线水平升高与男性的相关性，而与女性无关。其他激素测量尚未发现可以预测irAE。由促甲状腺激素增加所导致的基线甲状腺功能障碍提示，在ICI启动后，有潜在甲状腺组织炎症反应的风险。其他内分泌标志物如肾上腺皮质激素和皮质醇还未作为irAEs的生物标志物进行评估。一些研究已经评估了全血细胞计数参数与irAEs的关系。基线和治疗后淋巴细胞绝对计数增高（ALC>2000/mL）与irAEs相关。中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）升高与抗PD-1治疗3级和4级肺和胃肠道疾病的风险增加有关。基线和1个月时嗜酸性粒细胞计数的增加与抗PD-1治疗2级内分泌不良反应和皮肤不良反应的增加有关。对抗CTLA-4抗体治疗个体的T细胞亚型的研究表明，结肠炎发病风险与较高的CD4+基线水平和较低的基线调节T细胞亚群之间存在关联。该结论在小鼠异种移植模型得到验证，调节性T细胞的长期耗竭会导致效应T细胞扩增，干扰素-γ和肿瘤坏死因子的增加，irAEs的风险也增加。对T细胞库的研究表明，T细胞多样性增加与irAEs的发生相关。T细胞的多样性增加了T细胞介导的攻击宿主组织的风险，从而增加了irAEs的可能性。▼ 基于细胞的生物标志物
相对而言，我们对自身抗体、B细胞功能与irAEs之间的关系知之甚少。抗PD -1型糖尿病患者的抗甲状腺球蛋白抗体效价基线升高，而抗甲状腺过氧化物酶抗体效价的升高，与甲状腺疾病的发生相关。在诊断为免疫相关1型糖尿病的患者中，40%的患者存在自身相关抗体(抗谷氨酸脱羧酶-2、胰岛抗原-2、锌转运体-8、胰岛细胞抗体)。体液生物标记物也可能在irAEs的诊断中发挥潜在的作用。▼ 基于体液的生物标志物
细胞因子/趋化因子是免疫活动的关键调节因子。对一组irAEs的患者的纵向分析显示，与没有irAEs的患者相比，IFN-γ诱导的趋化因子CXCL9、CXCL10、CXCL11和CXCL19的基线水平较低，但参与T细胞激活和募集的CXCL9和CXCL10的治疗后水平较高。表明了irAEs的潜在机制，即T细胞激活细胞因子产生细胞因子风暴，最终导致T细胞靶向攻击自身组织。然而，另一项小型研究显示，在发生irAEs，特别是免疫相关肺炎的患者中，IFN-γ水平与基线相比降低。除此之外，研究表明，治疗后CXCL5和粒细胞集落刺激因子水平在发生irAEs的患者中更高。在一组发生严重irAE的黑色素瘤患者中，在治疗的基线和早期，11种细胞因子水平增加。同样地，在结肠炎和牛皮癣等疾病中也观察到低基线和随后IL-6水平升高的现象，这一观察结果与促炎细胞因子和自身免疫性疾病的相关性一致。总的来说，在这些研究中，似乎较低的基线水平和较高的治疗后水平的关键细胞因子与irAEs相关。免疫性肺炎患者IL-8受体β、IL- 1RA和IL-2RA水平升高；irAE患者治疗后瘦素、IL-10和可溶性CD163水平降低；临床irAE发病前c反应蛋白短暂升高；在irAE病例中，肿瘤坏死因子α和IFN-a2升高；抗CTLA-4介导的结肠炎中IL-8和可溶性CD25基线水平较低；而3级抗CTLA-4介导的结肠炎中IL-17基线水平较高。▼ 基于细胞因子的生物标志物
遗传变异，尤其是人类白细胞抗原（HLA）发生突变会影响自身免疫。系列研究发现遗传变异和基因表达与irAE的发生相关。例如，在发生免疫相关糖尿病的患者中，76%发现HLA- DR4阳性。外周血27个基因在基线时表达与免疫相关性结肠炎的发生相关。此外，基因表达谱结果显示，中性粒细胞激活因子，CD177和CEACAM1的表达是抗CTLA-4介导的结肠炎的特异性指标，此过程增加了中性粒细胞活性和浸润介导的irAEs发生风险。基于组织的生物标志物(包括肿瘤PDL1表达、TMB和微卫星稳定性)与ICI疗效相关，但与毒性的相关性并不明显。在一项研究中，肿瘤类型与irAE类型相关，黑色素瘤中皮肤和胃肠道irAE的频率较高，而肺癌和肾癌中肺炎的频率较高。因此，肿瘤可能表达不同的新抗原，从而产生不同的T细胞和体液对ICI疗法产生反应。另一项研究结果显示，与没有irAEs的患者相比，发展了irAEs的患者肿瘤有明显的突变，但总体肿瘤突变负荷与irAEs无关。对irAEs患者中受累器官分析表明肿瘤和宿主组织之间存在交叉反应。免疫性心肌炎患者的组织学分析发现克隆T细胞浸润与原发肿瘤的T细胞浸润相同。该例患者原发肿瘤分析显示肌肉抗原肌间线蛋白和肌钙蛋白的表达，可能通过对正常心脏组织的免疫反应触发了致死性irAE。另一例免疫性脑炎患者的脑组织分析显示CD4+和CD8+细胞浸润。有趣的是，在组织分析中也发现了CD68+细胞(巨噬细胞标记物)的浸润，并在巨噬细胞上高表达了PD-1和PD-L1，这提示了irAE发生后试图通过内稳态衰减细胞炎症反应。肌炎患者的肌肉活检也显示表达PD-L1的CD68+细胞和表达PD-1的CD8+细胞浸润。总的来说，器官的组织学分析就目前而言并不可行的，暂不能作为预测生物标志物。尽管如此，随着对病理生理学的深入了解，组织活检可为更多临床实用的生物标志物的发展提供参考。越来越多的证据表明微生物对免疫功能和免疫反应的重要作用。特别是胃肠道中的粪便微生物对调节性T细胞的影响作用，如在粪杆菌和其他厚壁菌门的基线水平增加，则抗CTLA-4诱导的结肠炎风险增加。相比之下，拟杆菌门基线水平增加与抗CTLA-4结肠炎发生率降低有关。到目前为止，影像学生物标记物已被广泛用于肺炎的评估，肺炎缺乏常规的血清学标记，组织分析往往不切实际。此外，甲状腺炎、肝炎、胰腺炎、心肌炎和垂体也可能发生影像学改变。然而，对于一些irAEs, X光检查结果对于出诊断结果尚不充分。为了将放射学数据纳入irAE预测，一些研究人员使用了放射组学方法。在一项小型研究中，预处理放射学特征以100%的敏感性和特异性鉴别出有患肺炎风险的患者，但这些特征尚未在更大的队列中得到验证。一项FDG-PET(氟脱氧葡萄糖-正电子体层扫描)的小型队列研究发现，检测irAEs的成像证据，特别是甲状腺炎，与ICI疗效的增加有关。▼ 基于DNA和基因表达的生物标志物
生物标志物用于irAEs的诊断和预测是一个新兴但很有前途的领域。先进的技术现在允许对复杂物进行详细的生物学分析，如T细胞，自身抗体，遗传因子，细胞因子/趋化因子等等。尽管分析方法上有了新进展，但这些分析可能受到临床认知的限制。对许多irAEs来说，并没有给出诊断的黄金标准。一些同步或序贯治疗，如放射治疗，可引起炎症改变，在临床、放射学和组织学上与ICI介导的影响难以区分。对于irAE风险的预测，理想的生物标志物应在ICI治疗前监测，评估风险收益。可考虑采取组织或遗传分析的形式，测量细胞因子和自身抗体的外周血，或微生物组分析，探求可能潜在的标志物。未来的生物标志物可能将每个患者的免疫基因型和表型结合，形成一个完整的免疫库，以告知治疗选择、治疗时间以及毒性和疗效监测，从而更好得为广大患者服务。
1. Von I M S , ShaheenK , Gerber D E . Investigational Biomarkers for Checkpoint InhibitorImmune-Related Adverse Event Prediction and Diagnosis[J]. Clinical Chemistry.
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