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陈修远｜免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌新辅助治疗中的应用进展

临床研究

1970-01-01

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【引用本文】陈修远，杨帆．免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌新辅助治疗中的应用进展[J]．中华外科杂志，2019，57（11）：872-877．

免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌新辅助治疗中的应用进展

陈修远　杨帆

｛北京大学人民医院胸外科｝

尽管治疗手段日益更新，肺癌仍然是目前世界范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，2018 GLOBOCAN的数据显示，全球新发肺癌患者约209万例，死亡176万例^[1]。中国作为肺癌大国之一，2015年肺癌新发与死亡患者分别约73.3万和61.0万^[2]。在肺癌患者中，早期和部分局部晚期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的治疗以根治性手术为主。手术虽能带来最优的局部控制，但远处复发率较高^[3]，距离实现早期NSCLC治愈的目标还有很大的差距，因此，大量学者致力于探索围手术期系统治疗的应用。

目前，辅助化疗已被NCCN、欧洲肿瘤内科学学会、中国临床肿瘤学会等指南推荐用于Ⅱ期和Ⅲ期及部分肿瘤最大径>4 cm的ⅠB期NSCLC患者的术后治疗以减少术后的远处复发，而新辅助治疗也因可使肿瘤缩小，提高完全切除率和消除微转移灶而有诸多相关探索。早年Faber等^[4]的研究结果显示，新辅助化疗可以使多数患者获得肿瘤完全切除，长期生存结果似乎优于单纯手术。在随后的大型随机对照研究中，Rosell等^[5]、Roth等^[6]、Pisters等^[7]、Felip等^[8]及Scagliotti等^[9]分别对比了新辅助化疗和单纯手术的效果，结果均显示前者有更好的生存获益。目前，新辅助化疗的生存获益与术后辅助化疗的获益相当，均可将5年生存率提高5%左右^[10,11,12]，其获益程度并不令人满意，这使研究者们致力于探索新的治疗方案。

近年来，免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）在肿瘤治疗中的作用日益凸显，并极大改变了多种肿瘤的晚期治疗模式。在晚期NSCLC中已有多个研究结果证实，包括纳武利尤单抗（简称纳武利尤单抗）、帕博利珠单抗（简称帕博利珠单抗）和atezolizumab在内的程序性死亡分子受体1（programmed cell death receptor-1，PD-1）或其配体（programmed death ligand 1，PD-L1）抑制剂在晚期NSCLC中显示出比化疗更好的疗效和更低的毒性。CheckMate 003研究的5年生存分析结果显示，经纳武利尤单抗治疗的晚期NSCLC患者的5年生存率达16%^[13]，2019年帕博利珠单抗的5年生存随访数据显示，经治的NSCLC患者生存率也有15.5%^[14]。基于长期生存数据的明显改善，上述PD-1/PD-L1抑制剂获准用于晚期NSCLC二线、一线治疗，如durvalumab被证实可用于不可切除的局部晚期NSCLC患者接受同步放化疗后的巩固治疗。对于围手术期免疫治疗的探索，一项一B期研究和一项二期研究的结果分别显示，在黑色素瘤和神经胶质瘤中，相比辅助治疗，新辅助免疫治疗可以带来更明显的总生存获益^[15,16]。而在早期可切除的NSCLC中，有研究结果显示新辅助免疫治疗带来了高达43%的主要病理缓解^[17]。以上结果使新辅助免疫治疗的应用前景备受瞩目。

一、免疫检查点抑制剂应用于新辅助治疗的原理

免疫检查点是在人体免疫系统中起保护作用的分子，类似于T细胞的"刹车"，可防止T细胞过度激活导致对正常健康组织的损伤。肿瘤细胞可利用这一特性，通过过度表达免疫检查点分子而实现免疫抑制，以此达到免疫逃逸^[18,19]。

事实上，免疫抑制的微环境在肿瘤早期就已形成。近期一项研究使用单细胞测序比较了32例Ⅰ期肺腺癌患者的手术后肿瘤组织、正常肺组织和外周血，发现肿瘤组织中调节性T细胞比例上升，效应T细胞/调节性T细胞比值下降，自然杀伤细胞和树突状细胞减少^[1]。这一结果为免疫治疗应用于更早期阶段的NSCLC提供了理论依据。

与传统新辅助化（放）疗力求缩小肿瘤病灶，获得术前降期的目的不同，新辅助免疫治疗更多着眼于通过诱导机体对于肿瘤的免疫效应从而实现长期获益。其理论依据有二。（1）早期未治疗的NSCLC患者体内存在大量肿瘤新抗原，PD-1/PD-L1抑制剂可以激活抗肿瘤免疫从而建立早期的免疫记忆，消除潜在转移灶，延长患者生存^[20]。Forde等^[21]的研究结果显示，纳武利尤单抗治疗后2~4周，治疗前无法检测到的肿瘤新抗原特异性T细胞克隆在完全病理学缓解患者的外周血中迅速扩增。这一发现验证了免疫检查点抑制剂在肺癌新辅助治疗中的可行性和有效性。（2）新辅助免疫治疗的获益或可持续存在。一项针对三阴型乳腺癌的动物实验结果显示：和辅助治疗采用相同药物相比，新辅助治疗采用抗PD-1/CD137抗体可以在血液和器官内产生更多肿瘤相关的CD8+效应T细胞，并且带来更长的生存时间（绝大多数高CD8+ T细胞水平的小鼠生存时间>100 d）^[4]。与辅助治疗相比，抗PD-1/CD137新辅助治疗可使患者外周血中的肿瘤特异性CD8+ T细胞更明显、更持久地增多，即使移除肿瘤，这一现象依然可持续存在。此外，在长期生存患者中T细胞或自然杀伤细胞消耗并未导致生存时间缩短，提示新辅助免疫治疗可能使免疫系统具备永久杀伤肿瘤的能力。

二、PD-1/PD-L1抑制剂应用于新辅助治疗的进展

2018年Forde等^[21]最先报告了NSCLC新辅助免疫治疗的疗效与可行性（CheckMate 159研究）：21例未经治疗的、可切除的、Ⅰ~ⅢA期NSCLC患者接受了2个周期的纳武利尤单抗新辅助治疗（3 mg/kg，2周1次），结果显示，患者治疗耐受性良好，仅1例患者出现3级不良反应，预期手术未因免疫治疗延迟，20例患者接受了根治性手术；9例（42.9%）根治性手术患者达到了主要病理学缓解（major pathological response，MPR），这一比例几乎是既往文献^[5，11]报道的新辅助化疗MPR的2倍。2019年美国临床肿瘤学会年会上研究者报告了34.6个月的随访结果，中位无复发生存时间尚未达到，MPR患者的疾病复发率低于no-MPR患者^[6]。其他PD-1/PD-L1抑制剂的单药新辅助免疫治疗也有相应探索，二期单臂研究（LCMC3研究）结果显示，采用atezolizumab行ⅠB期、ⅢA期或可切除ⅢB期NSCLC的新辅助治疗，病理学完全缓解（pathologic complete response，pCR）比例达5.2%（4/77），MPR比例达19.5%（15/77），仅5.9%（6/101）的患者发生3~4级治疗相关不良事件^[22]。除了单药模式，有学者在NADIM研究中探索了免疫治疗联合化疗用于新辅助治疗的效果，入组ⅢA期可手术NSCLC患者（N2期或T4N0~1期），术前接受纳武利尤单抗联合紫杉醇或卡铂新辅助治疗，术后还可进行纳武利尤单抗辅助治疗^[8]。2019年美国临床肿瘤学会年会上报告的该研究的最新结果显示，新辅助治疗后86.4%（35/41）的患者达到MPR，71.4%（25/35）达到完全病理缓解，78.3%（36/46）达到客观缓解；且41例患者完成手术切除，均达到R0切除，92.7%（38/41）的患者实现降期^[9]。后续多项相关研究进一步证实了新辅助免疫治疗的潜在获益，已公布的PD-1/PD-L1抑制剂新辅助治疗二期研究结果显示，其可获得明显优于化疗的病理学缓解，而且患者耐受性好，不影响后续手术的进行（表1^{[6,8,11,12,13,14,15,16,21,22,23,24]}）。术前免疫检查点抑制剂治疗或许可增强机体的抗肿瘤免疫效应，从而可能消除潜在的微转移病灶并降低患者复发风险。

陈修远-1.png 尽管上述研究的疗效和安全性结果令人振奋，但仍仅为小样本二期临床试验，有待大型三期随机对照研究结果的进一步证实。目前全球范围内正在开展的三期试验包括IMpower 030、CheckMate 816、KEYNOTE-671、AEGEAN、CheckMate 77T研究，均探索PD-1/PD-L1抑制剂应用于NSCLC新辅助治疗的疗效和安全性，在入组人群、治疗周期数及辅助治疗的设计上有细微差别（表2）。此外，还有数个二期或三期临床试验正在对新辅助免疫治疗进行探讨^[25]。

三、免疫检查点抑制剂新辅助治疗的相关思考

关于新辅助免疫检查点抑制剂治疗的临床试验与未来的临床实践应用，还有以下一些问题值得探讨。

1．新辅助免疫治疗时机与疗程：

对于早期NSCLC患者是否进行新辅助治疗及治疗的周期数尚无共识。临床医师通常根据患者的疾病分期及一般情况经验性选择接受新辅助治疗的人群。如果患者接受新辅助化疗，则通常在术前进行2~4周期，如在术后进行辅助治疗则会选择相同方案，围手术期总治疗时间通常不超过4周期。因此，采用PD-1/PD-L1抑制剂进行NSCLC新辅助治疗的研究设计也存在很多需要摸索的内容。表1已报告结果的二期试验中，术前采用的治疗周期数为2~4周期。表2的5项三期试验中均采用PD-1/PD-L1抑制剂联合含铂双药化疗的方案进行新辅助治疗，但CheckMate 816研究中在新辅助治疗阶段进行3周期治疗，辅助阶段未规定必须采用纳武利尤单抗，而其余4项研究中均选择术前4周期的新辅助治疗及术后辅助治疗阶段12~16周期的单药方案。其他肿瘤的新辅助免疫治疗相关研究曾采用更为激进的设计。研究结果显示，对于可切除的黑色素瘤患者，术前给予单次PD-1单抗后7 d即可达到T细胞再活化的峰值，3周后即有30%患者达到pCR或MPR^[19]。这提示抗PD-1信号转导通路的治疗可以迅速解除该通路对已存肿瘤特异T细胞的抑制，也提示NSCLC新辅助治疗的开始时间与疗程可能有更多的选择空间。但就现存证据而言，NSCLC新辅助治疗的周期数与是否要结合其他辅助治疗手段，尚需要不同设计的研究来解答。

2．新辅助治疗的研究终点指标需要简化：

以总体生存为主要研究终点的可切除非小细胞肺癌临床试验需要十年甚至更长的时间才能完成，极大增加了药物研发成本及试验创新难度。多数报道的PD-1/PD-L1抑制剂用于新辅助治疗的初期研究选择了MPR或pCR作为主要或次要研究终点。Pataer等^[26]报告残余肿瘤细胞与新辅助化疗后的死亡风险呈正相关，而与单纯手术的死亡风险无关。随访报告也显示相关病理反应程度与总体生存、无病生存明显相关，且残留肿瘤<10%即达到MPR的患者的预后明显优于其他患者。2014年Lancet Oncol刊发的专家共识中正式提出MPR不但可以反映和代表化疗新辅助治疗的疗效，而且与早期肺癌患者疗效呈正相关，建议将MPR作为可切除肺癌新辅助治疗相关研究的替代终点^[21]。不过目前仍无前瞻性三期临床对照试验提供强有力的证据，以证实MPR作为临床研究终点与患者长期生存及复发率之间的相关性，且MPR在新辅助化疗中获得的结论能否适用于免疫治疗尚无定论。

3．新辅助免疫治疗的病理学评估需要标准化：

经过免疫检查点抑制剂治疗获得MPR的患者瘤床出现退缩，并充满了肿瘤浸润淋巴细胞、完整的淋巴结结构、大量的肿瘤坏死细胞（胆固醇结晶），以及新生血管和增生纤维化^[27]，这使传统MPR的评价标准受到挑战。与化疗后的瘤床（充满坏死和纤维化）相比，免疫检查点抑制剂治疗具有独特的病理学作用机制，即激活和调动大量淋巴细胞杀伤肿瘤。因此，样本取材和处理的方法学在目前的临床研究及后续临床应用中非常重要。目前临床研究多数采用由Pataer提出、Hellmann改良的方法评估术后残余肿瘤细胞。同时，Cottrell等^[27]为了增加临床研究和临床应用的可重复性提出全新的病理评分体系，即免疫相关残余肿瘤细胞%=残余肿瘤细胞/总肿瘤瘤床，后者=退缩瘤床+残余肿瘤细胞+坏死。将退缩瘤床计入总瘤床内，是新辅助免疫治疗评估的重要特征之一。因此，对瘤床大小的评估，样本取材过程中对瘤床和正常肺组织间边界的界定，对于无法取材的坏死病灶的残余肿瘤细胞评估，以及对多个原发肿块的病理评估等一系列临床研究和应用中可能遇到的问题都需要进一步地规范^[28]。

4．疗效评估方法对手术决策的影响：

新辅助免疫治疗的疗效评估多同时将影像学和病理学缓解作为评价指标。纳武利尤单抗单药方案行新辅助治疗的CheckMate 159研究中，患者经影像学评估的部分缓解率为10%（2/21），而病理学评估的MPR为42.9%（9/21）；1例患者术前影像学评估显示肿瘤缩小35%，术后病理学评估显示，除了切除标本的淋巴结仍有残余肿瘤细胞外，原发肿块病理学缓解达到100%；1例患者经过2周期的纳武利尤单抗治疗，病理学显示肿瘤退缩达90%，而影像学图像显示原发肿瘤变大，提示免疫治疗后大量免疫细胞浸润造成影像学肿瘤病灶增加的特有现象即"假性进展"在早期NSCLC治疗中也存在^[21]。同样，LCMC3研究中也出现了影像学和病理学评估不匹配的现象：45例接受手术的患者中，10例患者达到MPR，而影像学达到完全和部分缓解的患者只有3例^[23]。

晚期NSCLC中假性进展的发生率为5%~10%，患者在影像学评估出现进展后继续免疫检查点抑制剂治疗仍可以达到临床获益^[13]。与假性进展相对应的是"超进展"，即患者接受免疫治疗后疾病反而加速恶化，与治疗前相比肿瘤增长速度大幅加快或临床症状明显加重^[29]。晚期NSCLC中较小样本的回顾性研究结果显示超进展的比例约为10%^[30,31]，患者可能无法从后续免疫治疗中获益。但超进展并非免疫治疗的独特模式，且目前定义、评估标准和机制均不明确，对这类患者尚不能作出定论。假性进展与超进展均可能导致早期NSCLC患者手术延迟，甚至丧失手术机会，因此，了解两者在早期NSCLC中的发生率、与生物学特征的关系，对于指导病理与影像评估方式的选择至关重要。

5．获益人群的探索：

虽然PD-1/PD-L1抑制剂在晚期NSCLC中获得令人欣喜的疗效，但目前仍然没有找到令人满意的生物标志物用以筛选最佳获益人群。前述二期研究中尽管取得了令人振奋的病理学和影像学缓解，但仍有部分患者无法获得病理学缓解。CheckMate 159研究中，42.9%达到MPR的患者其疗效与PD-L1无相关性，LCMC3、NEOSTAR研究结果也显示无论是PD-L1阳性还是阴性肿瘤均可观察到治疗应答。另一个晚期NSCLC免疫治疗相关的标志物TMB在新辅助免疫治疗中与MPR等的关系同样不明确。CheckMate 159研究结果显示，与未达到MPR的患者相比，达到MPR的患者有更高的TMB（P=0.01）；而LCMC3研究中MPR达到与否，患者TMB未见差异。此外，CheckMate 159研究结果显示，某些肿瘤突变相关的新抗原也与病理学缓解呈正相关^[21]；LCMC3研究正在观察的180例患者中，与未达到MPR的患者相比，达到MPR的患者外周血中有更低的单核系髓源抑制细胞、Th-2和Th-17反应相关的树突状细胞亚群（P=0.043）^[32]。Anagnostou等^[33]的研究结果显示，免疫检查点抑制剂治疗应用中，分子层面的应答可能预测病理学应答，所有达到完全或部分病理学缓解的患者，均呈现出外周循环中肿瘤特异性突变被清除的分子反应特征；与之相反，无病理学缓解的患者则呈现出突变负荷仅轻微减少甚至增加的分子耐药特征。以上证据同样均来自小样本二期试验，尽管新辅助治疗的获益人群尚无定论，但这些研究在积极探索免疫检查点抑制剂用于新辅助治疗的作用的相关因素的同时，亦可为三期临床试验的设计提供一些参考。

四、总结和展望

免疫检查点抑制剂PD-1/PD-L1单抗已经获批应用于晚期NSCLC，并且在多个随机对照研究中取得了优于化疗的疗效和安全性。当下多数学者都在探索这种获益能否拓展到更早期的NSCLC，初步二期试验结果显示，新辅助免疫治疗显示出非常好的获益潜力，患者可达到明显的病理学缓解，耐受性好且不会影响手术。更多的三期随机对照研究有望进一步证实PD-1/PD-L1抑制剂在肺癌新辅助治疗中的效果。同时，作为一种与经典治疗截然不同的新兴治疗手段，诸多研究也对新辅助免疫治疗的相关问题如疗效评估标准、治疗反应特征与疗效预测性生物标志物等进行了探索，有望为其规范化应用提供更多证据。目前，新辅助免疫治疗仍应在临床试验的框架下谨慎进行。

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