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四大类Biomarker评价免疫检查点疗效

以PD-1、PD-L1、CTLA-4为靶点的免疫检查点阻断(ICB)已经被广泛应用,显示广泛临床获益,且响应持久,迅速拓展至十多个临床适应症。

 

但随之产生了一些问题,有效率因肿瘤类型的不同而差异很大,在某些癌症中有很高的反应率(>50-60%)如霍奇金病和NKT细胞淋巴瘤,但有些癌症如乳腺癌和前列腺癌的缓解率很低。有效的生物标志物是药物开发及临床精准用药的基础。

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四大类生物标志物(文献8)



四大类标志物



1

免疫检查点标志物



免疫检查点及其配体的表达,是较早在临床上使用的伴随诊断标志物。比如,用免疫组化检测肿瘤细胞及微环境免疫细胞上PD-L1的表达,已经获批了一些临床适应症。当然PD-L1在临床上使用的价值还是有些不同的意见,甚至有一些相反的结果,比如有报道PD-L1阳性与K药治疗非小细胞肺癌临床获益相关,但是与O药治疗结果无相关性。可能与所用抗体,切片等因素都有关系(文献3)。

 

新的mRNA检测方法(RNA测序及RT-PCR),锆89标记的抗体药全身成像等方法用于评价PD-L1的表达与临床响应。

 


2

肿瘤自身生物标志物



肿瘤突变负荷(TMB)


肿瘤暴露在外源性致突变剂以及DNA修复复制功能缺陷的情况下,一般会产生高免疫原性的高突变负荷;而在染色体调控障碍,导致出现重复RNA,或者致癌病毒感染等引起低免疫原性的低突变负荷。

 

TMB产生肿瘤新生抗原,肿瘤新生抗原被机体的免疫系统识别,而肿瘤为了逃避免疫系统的攻击,上调PD-L1等免疫检查点的表达,因而PD-L1等阻断剂治疗理论上来说是很有效的。

 

TMB和肿瘤对于免疫检查点阻断的响应相关性,已经在非小细胞肺癌,尿路上皮癌等多种肿瘤中被广泛报道。

 

当然对于TMB作为伴随诊断的生物标志物也存在一些问题,如一些低肿瘤突变负荷的肿瘤(透明细胞肾细胞癌,病毒驱动肿瘤等)对于免疫检查点阻断有高的反应性。可能TMB分类和新生抗原免疫原性,样本取样位置等技术因素的克服,总TMB的计算等,需要进一步深入研究。

 

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TMB产生(文献8)



错配修复(MMR)

由基因突变或表观遗传改变产生MMR基因缺陷(MMRD),在一系列肿瘤可见,尤其是结直肠癌和子宫内膜癌。


检测方法包括:免疫组化检测MMR蛋白质,PCR和NGS检测MMR和MSI(微卫星不稳定)。检测可能出现假阴性和假阳性问题。


病毒感染


比如人乳头瘤病毒(HPV)已经被用于HPV阳性宫颈癌,头颈部鳞癌等ICB治疗疗效评价。


其他


突变产生的新生抗原,肿瘤表观遗传学改变等均与肿瘤耐药相关


3

免疫微环境标志物



免疫微环境中的免疫细胞和炎症细胞群体性质和功能,是ICB反应的关键预测因子。发炎的肿瘤微环境,相对丰富的CD8+细胞毒性T细胞,相对缺乏CD4+调节性T细胞,激活干扰素介导的信号,是ICB治疗反应所需要的。


肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)


KEYNOTE-086研究中,病理学家使用HE染色评价切片中TILs,发现其数量和K药的响应呈正相关。


KEYNOTE-173研究中,三阴性乳腺癌,使用K药新辅助治疗加化疗,活检TILs增加和ORR,CR增加相关。

 

临床上,有科学家根据TILs和PD-L1的表达,将肿瘤分为四类:T1(PD-L1和TILs双阴),T2(PD-L1和TILs双阳),T3(PD-L1阴性和TILs阳性),T4(PD-L1阳性和TILs阴性)。T2理论上ICB治疗,响应最好,T1的ICB治疗,响应最差。T4可以通过DC疫苗,或者溶瘤病毒增加TILs的浸润,可以提高治疗效果。

 

现在开发了多种方法进行TILs的分析:自动成像,流式细胞术,单细胞测序,多色荧光等。


T相关细胞炎性基因


Keynote-028研究,18-Genes的T细胞炎性基因panel被使用,K药治疗响应的患者比不响应的患者,表达水平高(文献5)。


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T细胞炎症因子谱与ICB治疗(文献5)

 


4

宿主标志物


微生物组


肠道中的微生物组影响机体免疫,与ICB治疗以及治疗相关副作用都相关。双歧杆菌,柯林斯氏菌,肠球菌,Akkermansia菌等被证实在ICB治疗响应者体内富集(文献6)。


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微生物组影响ICB治疗(文献6)

 

宿主机体免疫状态


循环免疫细胞和炎症细胞的特征与ICB的反应有关。中性粒细胞/淋巴细胞比率升高,乳酸脱氢酶升高,与ICB的响应差相关。而嗜酸性粒细胞计数升高,则与高的反应性相关。黑色素瘤CD14+CD16−HLA-DRhi单核细胞增高,和ICB治疗响应增高相关。


生殖系多态性


宿主HLA-I基因多态性已被证明会影响ICB的反应。HLA-I多态性影响抗原呈递,T细胞扩增,生存等(文献7)。


结语




PD-L1,TMB等生物标志物已经在临床被广泛使用,但是依然无法解决临床用药伴随诊断的需求。包含肿瘤的免疫微环境,炎症因子谱,以及宿主微生物组,生殖系基因多态性在内的更广泛的标志物组合使用,对于进一步发挥ICB肿瘤治疗效果,将会起到积极的推动作用。


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