来源| 生物探索
编辑| 飞过海
编者按：6月27日，来自美国Dana–Farber 癌症研究所的4位科学家在Nature Reviews Clinical Oncology上发表了题为“Monitoring immune-checkpoint blockade: response evaluation and biomarker development”的综述。
本综述正文部分分了两大模块，第一部分内容介绍了免疫相关响应的评估策略这一关键概念：免疫相关响应标准（immune-related response criteria，irRC），由于免疫检查点抑制疗法引发了独特的抗肿瘤机制，因此，使用这类药物的患者可能会产生传统的肿瘤响应标准（tumour-response criteria，如WHO标准、实体瘤响应评估标准（RECIST））中没有包含的肿瘤响应模式。
在正文的第二部分，作者们汇总了迄今为止被研究过的数种免疫响应相关的生物标志物，并讨论了它们的优缺点。
前 沿
免疫检查点阻断疗法发挥抗癌作用是通过激活抗肿瘤免疫反应。其中，T细胞在对抗癌症的免疫防御机制中扮演着重要角色：它们识别肿瘤抗原，然后被激活、传播，最终消灭癌细胞。事实上，T细胞的激活受T细胞、树突状细胞、肿瘤细胞和肿瘤微环境（TME）中巨噬细胞上配体-受体（ligand– receptor）相互作用的调节。这些受体-配体对（receptor–ligand pairs）被称为免疫检查点。图1汇总了参与调节抗肿瘤免疫反应的免疫检查点分子。
参与调节抗肿瘤免疫反应的免疫检查点分子汇总，来源《Nature Reviews Clinical Oncology》
目前，美国FDA已经批准靶向CTLA-4、PD-1、PD-L1三个免疫检查点的多款单克隆抗体上市。作者们认为，在临床肿瘤学实践中，免疫检查点阻断疗法的应用范围正在迅速扩大。随着新药的获批，这一趋势将继续增长。
然而，不可忽视的是，目前，只有少部分患者能够响应这种革命性的疗法。以至于目前免疫治疗领域有两大热门研究方向。一方面，科学家们在想尽各种办法，试图扩大响应人群，让更多的患者能够获益于这类疗法；另一方面，他们也在积极研究能够预测患者对免疫检查点抑制剂响应能力的生物标志物，希望能够实现精准的免疫治疗。
一.免疫相关响应的评估（Immune-related response evaluation）
由于免疫检查点抑制疗法引发了独特的抗肿瘤机制，因此，使用这类药物的患者可能会产生传统的肿瘤响应标准（tumour-response criteria，如WHO标准、实体瘤响应评估标准（RECIST））中没有包含的肿瘤响应模式。
举例来说，在用免疫检查点抑制剂治疗的一小部分患者中，响应可能在肿瘤负担初始增长后（after an initial increase in tumour burden，图2）或者新病变出现时或出现后（during or after the appearance of new lesions，图3）才被检测到。根据WHO标准和RECIST，这些事件将被归类为肿瘤进展，也被称为“假性进展”（pseudoprogression）。在假性进展的情况下，成像所检测到的肿瘤体积的增加被认为是T细胞浸润（免疫激活的结果）导致的，而不是由肿瘤细胞增殖引起的。
为了准确评估这些免疫相关响应，200名肿瘤学家、免疫疗法专家和监管专家举办了一系列研讨会，并在2009年提出了irRC的提议。irRC最先被用于CTLA-4抗体ipilimumab的一项II期临床试验中。现在，这一概念已经在免疫检查点抑制剂后续的临床试验中得到应用。
很明显，irRC是一个非常重要的概念，不过它依然存在很多不足和问题，包括肿瘤测量有关的方法问题、假性进展的定义等。作者们称，免疫相关响应评估的未来方向目前正在被积极讨论。业界希望改善irRC的缺陷和局限性。该部分内容提出了一些改进的方向。
二. 免疫疗法响应生物标志物（Biomarkers of immunotherapy response）
尽管在过去的十年里，免疫疗法的临床应用取得了显著成功，但是这些疗法的疗效在不同的患者和不同的肿瘤类型之间有很大的不同。现在，这一领域急需解决的问题是，开发能够预测患者对免疫疗法药物响应的生物标志物。这对响应率低的肿瘤的治疗尤其重要，如非小细胞肺癌（响应率≤20%）、肾细胞癌和泌尿上皮癌（两者响应率都≤30%）。
在正文的第二部分，作者们汇总了迄今为止被研究过的数种免疫响应相关的生物标志物，并讨论了它们的优缺点（图4）。具体来说，作者们分7类进行了总结，具体如下：
来源《Nature Reviews Clinical Oncology》
1.PD-L1和其它免疫检查点分子（PD L1 and other immune-checkpoint molecules）
将肿瘤细胞上PD-L1的表达水平作为免疫检查点抑制疗法的潜在生物标志物的研究在这类疗法发展的早期就已经开始了。下表是作者们汇总的一些相关临床试验结果。该部分内容讨论了将PD-L1作为生物标志物的合理性以及存在的一些问题。
来源《Nature Reviews Clinical Oncology》
2.肿瘤浸润淋巴细胞（Tumour-infiltrating lymphocytes，TILs）
肿瘤内存在不可忽略数量的非肿瘤细胞。其中，肿瘤浸润淋巴细胞越来越被认为是抗癌免疫反应的重要参与者。大量的研究表明，TILs数量的增加与恶性肿瘤患者更好的治疗结果和更长的生存期有关。文章列举了大量相关的研究进展。作者们强调要进一步研究TILs的作用。
3.免疫得分作为生物标志物（The ‘immunoscore’ as a biomarker for immunotherapy）
免疫细胞分散在肿瘤的核心和边缘。研究表明，与对单个区域进行分析相比，分析TILs在肿瘤两种区域的存在提高了不同组早期结直肠癌患者生存预测的准确性。这些成果为对肿瘤核心和侵袭性边缘（invasive margin）进行免疫细胞浸润系统性的评估提供了理论基础。这种方法被称为免疫评分（immunoscore），已被建议作为描述肿瘤免疫微环境中免疫结构的一种方法。
在汇总了一系列相关的研究进展后，作者们表示，这一技术仍存在一些需要克服的技术障碍，如，需要更强的软件解决方案来实现肿瘤中TILs的自动检测等。
4.IFNγ
IFNγ是一种细胞因子，4月26日，发表在Nature杂志上题为“Tumour ischaemia by interferon-γ resembles physiological blood vessel regression”的研究发现，由T细胞产生的信号分子干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ ）在治疗肿瘤中起着关键作用：它切断了肿瘤的血液供应。
1篇Cell、1篇NEJM！IFN-γ重要性多次被证实，关于IFN-γ在癌症免疫治疗中的重要性，去年科学家们先后在NEJM以及Cell杂志上发表了两篇关键的文章。这两篇论文都揭示了为什么有些患者对免疫疗法（PD-1抗体、CTLA-4抗体）不能作出很好的响应。
发表在NEJM上题为“Unmasking PD-1 Resistance by Next-Generation Sequencing”的研究利用下一代测序技术发现，PD-1抗体pembrolizumab耐药性背后的机制也与IFN-γ相关。研究检测到的遗传变异与两个信号通路有关。其中一个通路的改变导致肿瘤细胞缺乏对IFN-γ的响应，涉及了JAK1和JAK2编码基因的功能缺失突变。体外研究表明，JAK突变使得肿瘤细胞完全失去了对IFN-γ的敏感性。
发表在Cell杂志上题为“Loss of IFN-γ Pathway Genes in Tumor Cells as a Mechanism of Resistance to Anti-CTLA-4 Therapy”的研究也证实，黑色素瘤依靠IFN-γ通路中的基因突变来抵抗CTLA-4抗体的治疗。免疫疗法先驱James P.Allison是该研究的共同作者，其妻子Padmanee Sharma博士是通讯作者。
6月份发表在Cell上的题为“Interferon-γ Drives Treg Fragility to Promote Anti-tumor Immunity”的研究证实，当删除掉Tregs上的IFN-γ受体时（这样使得它们不再对IFNγ的影响敏感），免疫疗法药物完全无效了。证实IFNγ在免疫调节和抗癌免疫方面起着关键作用。
靶向调节性T细胞（regulatory T cell，Tregs）有望成为治疗癌症的有效途径.作为T细胞的一种，Tregs能够帮助维持人体免疫系统的微妙平衡。该研究的通讯作者Dario Vignali教授说：“这类细胞既能检测和消除机体的威胁，又能避免我们自身的细胞受到伤害。不过，在癌症中，Tregs可能是有害的。通过免疫抑制功能，它们能够阻止免疫系统检测和杀死癌细胞。”
尽管开发药物来清除Tregs似乎是一种合乎逻辑的抗癌疗法，但这种抗癌途径可能会导致危及生命的自身免疫并发症。因此，科学家们需要找到能够选择性靶向肿瘤内Tregs的方法。
如果能够获得一部分肿瘤相关的Tregs，使其失去它们的免疫抑制功能（可能是利用IFN-γ来实现这一点），也许足以触发连锁反应。这些失去免疫抑制功能的Tregs将影响其它肿瘤相关Tregs，从而在不产生自身免疫副作用的情况下促进抗肿瘤免疫反应。
5.突变负荷、新抗原和微卫星不稳定（Mutational burden, neoantigens and microsatellite instability）
2014年，发表在Nature上的一项研究中，科学家们观察到，在肿瘤携带更多数量体细胞突变的患者中，免疫检查点阻断疗法疗效显著。更多的研究表明，肿瘤细胞中的这些突变能够导致新抗原（neoantigen）的产生。Neoantigen能够被免疫系统识别为非自体成分，从而增强T细胞的抗肿瘤活性，促进免疫检查点抑制剂的疗效。
另外，研究表明，DNA修复机制的缺陷也会导致肿瘤出现高水平的突变负荷，从而使患者对免疫检查点抑制剂的响应增强。肿瘤细胞中错配修复（mismatchrepair ，MMR）基因的突变会导致大量其它的突变，影响DNA微卫星标记。微卫星不稳定性（MSI）已经被证明与患者对免疫检查点阻断疗法的响应有很强的关系。
读到这里，想必大家很容易想到不久前发生的一个里程碑事件。今年5月，PD-1抗体Keytruda 被批准用于治疗携带微卫星不稳定性高（microsatellite instability-high，MSI-H）或错配修复缺陷（mismatch repair deficient，dMMR）的成人和儿童实体瘤患者。这是美国FDA批准的首款不依据肿瘤来源，而是依据生物标志物进行区分的抗肿瘤疗法。
该综述的作者们认为，这些研究进展为将肿瘤突变负荷作为一种生物标志物提供了很有希望的证据，但也存在一些局限性，如患者群体规模小，患者拥有多变的治疗历史，肿瘤样本获取的时间点不同等。同时，研究中也有一些例外发生，包括携带高突变负荷的患者并不响应检查点阻断疗法，而携带低突变负荷的患者对这类药物响应却很好。
6.血清标志物（Serum markers）
尽管对肿瘤和肿瘤微环境特征的评估对鉴定有效的生物标志物至关重要，但患者和肿瘤的临床标志物和形态学表型也有助于将患者分成不同的亚群。常规血液分析中的血清标志物（如乳酸脱氢酶、免疫细胞计数）也能用于患者对免疫检查点阻断疗法响应的预测。事实上，这些标志物已经在预测ipilimumab的响应中显示出了潜在的效用。
作者们认为，作为在临床实践中常用的检测，这些血清标志物具有一定的优势，也适用于在治疗过程中连续取样。
7.放射照相标志物（Radiographic markers）
在治疗期间的放射照像评估（Radiographic assessment）提供了关于肿瘤动力学的定量数据。研究证实，这些数据与患者对治疗的响应有关，有望用于对患者进行分类。重要的是，科学家们需要开发这种非侵入性的功能性成像策略，用以可视化和量化体内的靶细胞和分子。作者们认为，这一途径的进一步发展和应用将使研究人员能够解决肿瘤异质性的问题，并随着时间的推移，进行连续的生物标志物评估，最终克服现有生物标志物的缺陷。
结 论
作为一种抗癌疗法，免疫检查点抑制剂是革命性的，也是特别的。因此，对这类疗法相关的肿瘤响应和临床结果的评估需要特别的策略。开发强大的生物标志物来预测和监控患者对免疫疗法的响应是朝精准Immuno-Oncology时代迈进的关键一步。
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