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肝细胞癌的免疫耐药机制是什么,又有哪些应对手段?

肿瘤细胞如何“死亡”

癌细胞的高度遗传多样性加速了它们的进化适应性,但也加剧了与正常细胞的分化,促进了免疫系统的识别。不受控制的生长和随之而来的癌细胞的高肿瘤突变负荷(TMB)导致先天免疫的激活,自然杀伤(NK)细胞将靶向癌细胞并促进其凋亡,并释放肿瘤相关抗原。这些分子被释放到肿瘤微环境(TME)中,随后被抗原呈递细胞(APC)识别,抗原呈递细胞捕获这些新抗原,并通过主要组织相容性复合体(MHC)将它们呈递给naïveT淋巴细胞的相应T细胞受体(TCR)。最后,CD4+T细胞释放共刺激细胞因子,激活抗原特异性CD8+T细胞,导致淋巴细胞介导的肿瘤细胞破坏。

NK细胞和免疫系统的其他细胞激发肿瘤细胞的裂解和肿瘤肽的释放。这些多肽暴露在树突状细胞和其他抗原提呈细胞的表面分子上,并被CD4 T淋巴细胞识别(启动期)。因此,这些淋巴细胞获得了识别肿瘤细胞的能力,并通过CD8淋巴细胞(效应期)促进细胞毒性反应。

肿瘤细胞的免疫逃避

然而,在晚期肿瘤中,新抗原很少被消除。因此,慢性免疫刺激产生,并激活了负反馈机制,导致T细胞细胞毒性能力的逐步丧失。

另一方面,癌细胞可以发展出一系列的抵抗机制,以逃避机体的免疫控制。具体来说,肿瘤细胞获得了表达抑制免疫反应或减少APCs中MHC复合物表达的分子的能力。

最广为人知的免疫检查点分子是CTLA4、PD-1及其配体PD-L1和LAG-3。它们都是在T细胞细胞膜上分期表达的受体,在生理条件下平衡淋巴细胞活化,以避免不必要的组织损伤、慢性炎症和不受控制的淋巴细胞增殖。

CTLA-4在启动期由T细胞表达,在与其配体CD80和CD86相互作用后产生抑制作用,CD80和CD86表达在APCs表面。PD-1在效应相中表达,特别是在长期暴露于抗原的条件下,并通过与TME中发现的PD-L1和PD-L2配体相互作用对淋巴细胞产生抑制作用。LAG3最重要的配体由APCs表面表达的MHCII类分子代表,相互作用最终导致T细胞衰竭。

肿瘤可以利用这些机制来避免免疫介导的破坏,不仅可以通过表达配体激活免疫检查点本身,还可以通过招募表达这些配体的非肿瘤细胞来促进耐受性TME的发展。

免疫检查点抑制剂(ICI)是专门设计来破坏这些配体/受体相互作用的单克隆抗体,消除对T细胞的抑制,促进其抗肿瘤细胞毒性活性。

● 免疫检查点抑制剂如何产生耐药?

肿瘤内在机制

肿瘤内在机制包括缺低TMB,抗原呈递缺陷以及几种信号通路中的畸变。

低TMB是免疫疗法原发性耐药的主要机制之一。在TMB较高的肿瘤中可以观察到对ICIs的最佳应答率,如黑色素瘤和非小细胞肺癌(NSCLC),并且ICI治疗可以更好的改善总生存期(OS);而TMB低的肿瘤患者对ICIs的客观应答率较低,OS较差。

ICI耐药的另一机制是新抗原呈递功能障碍。为了避免被T细胞识别,肿瘤细胞可以减少新抗原的表达,例如表达这些抗原的基因的高甲基化。此外,抗癌特异性CD8+T细胞的激活需要肿瘤抗原的有效呈递。癌细胞可在与MHC呈递相关的基因中发生突变,导致抗原呈递机制严重功能障碍和对ICIs的耐药性。

免疫检查点抑制剂耐药的肿瘤内在机制

此外JAK-1和JAK-2的功能缺失突变是对ICIs固有耐药性的另一个原因;WNT/β-catenin通路通过关键趋化因子基因的转录抑制促进对ICI的抗性;PTEN-STAT3通路的激活与对免疫应答的抑制作用有关。

肿瘤外源性机制

肿瘤外源性机制主要由于TME的免疫抑制作用。由于TME包括免疫细胞、血管、成纤维细胞、信号分子和肿瘤细胞周围的细胞外基质,许多因素可以促进免疫抑制TME的发展。

骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(treg)对TME的浸润可以抑制T细胞的募集和应答。在生理条件下,这两个群体都参与调节免疫反应,从而维持内稳态和自我耐受。这一目标是通过抑制细胞因子(tgf-β或IL-10)的释放或免疫检查点(如CTLA4和PD-1)的上调来实现的。

此外,LAG-3、TIM-3和PD-1可协同作用,促进HCC的免疫逃避,介导对经典PD-1/PD-L1抑制剂的耐药性。

在不同的情况下,TME介导的对ICIs的耐药性可能并不主要依赖于免疫源性细胞。上皮-间充质转化(EMT)可通过招募APCs、诱导耐受、上调免疫检查点和抵抗NK细胞介导的裂解来促进免疫抑制。

免疫检查点抑制剂耐药的肿瘤外源性机制

在大多数情况下,免疫细胞和非免疫细胞之间非常复杂的相互作用是产生耐药性的原因。VEGF和TGF-β途径是这些过程的主要调控因子。VEGF信号通路可以通过诱导Fas配体产生免疫抵抗,导致肿瘤浸润的CD8+T细胞死亡。TGF-β信号的破坏导致癌细胞和周围基质细胞在免疫抑制和促血管生成微环境中同时增殖。TGF-β还可将效应T细胞转化为调节性T细胞,并对B细胞产生抑制作用,抑制炎症反应,促进肿瘤免疫逃逸。

获得性(次级)耐药性也是免疫耐药发生的关键,但目前对它的具体机制知之甚少,

HCC免疫治疗现状

ICI单药治疗

无论是纳武利尤单抗与索拉非尼在一线治疗的对比研究,还是帕博利珠单抗与安慰剂在二线治疗的研究,都未能显示ICI单药使用的优越性。然而,ICI单一疗法的试验提供了三个重要信息:首先,即使在肝硬化和慢性病毒感染患者中,这些方案也是安全且耐受性良好的。其次,15-18%的病例中ICI获得了客观的答复率,远高于TKI。第三,有客观反应的患者生存时间非常长。

因此,将ICI与能够克服对免疫治疗的耐药性的药物相关联已成为提高HCC患者反应率和生存率的最常见策略

与静脉注射抗VEGF药物相关的抗PD1/PD-L1

IMBrave150研究是一项全球3期临床试验,其中501名患者根据2:1的比例随机分配到阿替利珠单抗-贝伐珠单抗或索拉非尼组合。这种组合的科学原理依赖于VEGF阻断可以将免疫抑制TME转化为免疫刺激环境的知识。贝伐珠单抗可以通过重组畸形的肿瘤血管来改善CD8+T和CD4+TH1细胞对TME的浸润,从而使异常的血管免疫串扰正常化。

有趣的是,关于atezolizumab-贝伐珠单抗的真实数据将证实并发的VEGF阻断是否可以克服一些危及抗PD1/PD-L1单药治疗反应的机制,因为WNT/β连环蛋白突变的患者对联合治疗的反应非常好。

PD-1和CTLA-4抑制剂的组合

将CTLA-4添加到PD-1/PD-L1阻断中可以增强对肿瘤的免疫反应,阻断肿瘤细胞利用的第二个免疫检查点以逃避免疫监视。

该策略已被HIMALAYA研究采用,这是一项3期试验,比较了tremelimumab和度伐利尤单抗与索拉非尼在前线治疗的相关性。在该试验中,ICI联合用药作为单次高启动剂量的曲美单抗加度伐利尤单抗给药,随后采用规律输注的度伐利尤单抗方案,称为STRIDE。主要结局是STRIDE与索拉非尼的OS。与索拉非尼相比,单用度伐利尤单抗的优越性和非劣效性是次要结局。

STRIDE患者的OS优于索拉非尼,度伐利尤单抗单药治疗不劣于索拉非尼。三组的PFS中位数差异不显著。研究人员每次评估的客观反应率为STRIDE20.1%,度伐利尤单抗为17.0%,索拉非尼为5.1%。

第二项3期试验(CheckMate9DW,NCT04039607)正在进行中,比较了肝癌患者中的纳武利尤单抗-伊匹木单抗与索拉非尼。该试验是先前一项2期研究的自然延续,该研究记录了令人印象深刻的高总体缓解率(31%),安全性可控。

与TKI相关的抗PD1/PD-L1

ICIs与TKI的组合被认为是用免疫疗法治疗HCC的另一种策略。与静脉注射抗VEGF药物类似,TKI可以产生协同效应,因为它们可以阻断各种生长因子的信号传导,并影响肿瘤脉管系统的免疫效应器。不幸的是,与TKI单药治疗相比,两项3期随机对照试验未能证明这种联合疗法的优越性。

在COSMIC-312试验中,837名患者被随机分为三组接受索拉非尼,卡博替尼或阿替利珠单抗+卡博替尼的组合。双主要终点点是PFS和OS。联合治疗组的PFS中位为6.8个月,而索拉非尼组为4.2个月(HR0.63,99%CI 0.44–0.91)。联合治疗组的中位OS为15.4个月(96%CI13.7–17.7),索拉非尼组(HR0·90,96%CI0.69–1.18)分别在12%和4%的患者中实现了部分缓解。即使PFS和OS达到主要终点,在阿替利珠单抗-贝伐珠单抗组合已经获得明显优于同一竞争对手的环境中,缺乏OS优势使得阿替利珠单抗-卡博替尼的任何进一步商业进展都不太可能。

LEAP-002研究展示了ICI和TKI之间的另一种组合的失败。在该3期随机对照试验中,所有患者均接受仑伐替尼治疗,并随机分配1:1接受帕博利珠单抗或安慰剂作为额外治疗。即使在接受联合治疗的患者中观察到OS和PFS的改善趋势,这些结果也不符合统计学意义,其主要原因是仑伐替尼单药治疗组的中位OS比以前所报告都要长。

SHR-1210-III-310研究探索了卡瑞利珠单抗+阿帕替尼相比索拉非尼一线用于不可切或转移性HCC的安全性和疗效,主要终点为PFS和OS。共有543名患者被随机分配分别接受卡瑞利珠单抗+阿帕替尼(N=272)或S(N=271)。中位随访时间为7.8个月,联合与索拉非尼组相比中位PFS为5.6个月vs 3.7个月(HR 0.52 95% CI 0.41-0.65;p<0.0001);中位OS分别为22.1个月(HR 0.62, 95% CI 0.49-0.80;p<0.0001)。与索拉非尼相比,卡瑞利珠单抗+阿帕替尼的ORR、DCR和DoR表现也更好。

另外两项试验检测抗PD1/PD-L1和TKI联合用药(NCT04194775、NCT04344158)的比较正在进行中。他们的结果将有助于了解这种策略是否仍然可行,特别是考虑到探索其他组合的成功试验。

除此之外,许多临床试验正在研究ICI与药物联合使用,以防止对免疫治疗的耐药性并抵消肿瘤内在和外在的耐药性机制。在这些药物中,靶向LAG3和PTEN-STAT3途径的药物在HCC环境中最有希望,并得到坚实的临床前证据的支持。进一步扩展致癌机制认识对于确定新的研究药物至关重要。

参考文献

De Lorenzo, S.; Tovoli, F.; Trevisani, F. Mechanisms of Primary and Acquired Resistance to Immune Checkpoint Inhibitors in Patients with Hepatocellular Carcinoma. Cancers 2022, 14, 4616.

声明:本资料中涉及的信息仅供参考,请遵从医生或其他医疗卫生专业人士的意见或指导。

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