今天给大家分享的一篇是2020年9月发表在Molecular Cancer上的一篇文章，影响因子是15.302。文章的题目是“战胜非小细胞肺癌的免疫治疗耐药——新方法和未来展望”，文章的详细信息见下图。
摘要
免疫治疗的出现近乎革命性的改变了非小细胞肺癌 (non-small cell lung cancer，NSCLC) 的治疗格局，它能显著延长晚期肿瘤患者的总体生存期。近年来，免疫治疗已经广泛嵌入非癌基因驱动的NSCLC的一线治疗，包括联合化疗或单药治疗。但是仍有相当比例的患者病情未能够得到控制。因此，挖掘免疫治疗耐药的潜在机制显得尤为必要。作者在此回顾了肿瘤微环境中可能影响免疫治疗耐药发生的主要细胞类型和分子途径。并且，作者试图总结当前一些较为先进的发生耐药机制后的潜在选择策略。
背景
毫无疑问，近年来基于PD-1/L1等靶点开发免疫检测点抑制剂 (immune checkpoint inhibitors, ICI) 在肺癌治疗领域获得广泛关注，在此之前我进行了相关领域的多篇文章解读，而本篇综述的解读会进一步加深大家对肺癌免疫治疗的理解。肺癌目前仍是中国第一大发病率和死亡率的肿瘤，而中晚期NSCLC的治疗预后较早期NSCLC明显更为糟糕，但是免疫治疗在PD-L1高表达的晚期NSCLC患者中实现高达40%的5年总体生存率。
尽管如此，大多数病人还是获得了ICI的原发性或继发性耐药。多个研究表明肿瘤微环境通过影响外源性及内源性耐药等途径发挥关键作用。因此，对异质化的肿瘤微环境更好的理解将为进一步优化治疗策略奠定基础，以求发现新的耐药解决方法。这篇综述讨论了多种新的旨在克服NSCLC中免疫治疗耐药的临床前和临床的治疗方法。多样化的细胞种类和分子变化构建了复杂的免疫抑制肿瘤微环境，而这些变化是免疫治疗的出发点和调整治疗策略的根本。 下面，让我们跟随作者去探寻这些复杂而富有科学性的途径吧。
非小细胞肺癌的免疫病理与免疫治疗耐药的演变
解构肿瘤微环境--免疫检测点
肿瘤组织并不是单纯靠肿瘤细胞按三维方式堆积起来的，纯粹的肿瘤细胞堆积是无法存活的。肿瘤细胞之所以能够持续存活、侵袭甚至转移，离不开其在肿瘤微环境中与包括肿瘤相关成纤维细胞(CAF)、肿瘤内皮细胞(TEC)、白细胞、正常组织细胞等多样细胞群的不断交流和互动，从而实现营养、分子信号、排泄物等的不断交换，这是一个非常复杂而又精密的过程，而且富有个体化的特质(图1)。在这些交互作用中，免疫检测点发挥了重要功能。人体内肿瘤的杀伤依赖于适应性免疫过程，而适应性免疫中细胞毒性T细胞发挥了最终杀伤肿瘤细胞的关键作用。但是在免疫抑制肿瘤微环境中，肿瘤抗原特异性T细胞的激活和免疫应答常常被压制，从而诱导肿瘤细胞实现免疫逃避。在这类免疫逃避中，免疫检测点的过度激活就像汽车的刹车系统，强力的压制T细胞的过度激活和快速免疫应答。免疫检测点抑制剂的出现类似于解除刹车系统，释放肿瘤抗原特异性T细胞的快速免疫应答，重构肿瘤微环境的免疫正常化。近年来广受研究的免疫检测点是PD-1和cytotoxic T lymphocyte antigen 4(CTLA-4)，其他的监测点包括：TIM-3、LAG-3和TIGIT等。
解构肿瘤微环境--细胞亚型
在这一部分会有较多的概念，也许适当的消化一下。肿瘤浸润性T细胞 (TIL) 扮演了主要的免疫抗肿瘤效应。同时，值得注意的是，根据肿瘤病理亚型、免疫治疗的反应等的差异性，TIL的组成是非常异质化的，也是动态改变的。另外，在慢性炎症中，T细胞和B细胞等常形成异位聚集，被称为三级淋巴结(TLS)。TLS的构建会从单纯的淋巴细胞群聚集(不成熟TLS)到高度复杂的结构 (成熟TLS)演变。高内皮小静脉 (HEV)常围绕在TLS周围，促进淋巴细胞的溢出。值得注意的是TLS在肿瘤微环境中扮演了调解免疫抗肿瘤效应的代理人角色。高密度的TLS被发现在包括NSCLC在内的多种肿瘤中均与免疫治疗高反应呈相关。当然，肿瘤浸润性B细胞在肿瘤微环境中具备双重角色，免疫刺激和免疫抑制，近年来针对该类B细胞的研究越来越热。有研究认为在成熟TLS中的B细胞会改善免疫治疗的疗效。但未来也许需要更多的研究来证明。另一个逐渐被重视的细胞亚型是肿瘤相关巨噬细胞。M1型巨噬细胞促进了抗肿瘤免疫的发生，但是M2型巨噬细胞常常诱导免疫耐受，因此近年来针对M2型巨噬细胞作用机制的封锁获得了不错的成果，在一定程度上实现抗肿瘤效应。另一个常被忽视的细胞亚型是肿瘤相关成纤维细胞 (CAF)。CAF构成了肿瘤微环境中主导性和高度异质性的细胞亚型，表达了诸如α-SMA, S100A4, FAP, PDGFRα/β等标志物，但是均不具备成纤维家族特异性。CAF和肿瘤细胞、免疫细胞的交互作用是多样而又多重的，更清晰的机制仍需要更多的研究勾画。在该篇综述中，最后一个重点提及的细胞亚型是肿瘤内皮细胞，该类细胞通过控制免疫细胞迁移、淋巴细胞激活和功能效应。肿瘤内皮细胞定位于肿瘤微环境和血管的交互界面，扮演了免疫守门员的功能。在NSCLC中，CAF和肿瘤内皮细胞都可以表达PD-L1，甚至有研究认为肿瘤内皮细胞可以诱导高内皮静脉的改变和实现"半专业化"的抗原呈递作用。此外，肿瘤负担和肿瘤微环境PD-L1等都改变着免疫治疗的疗效。这些远远不足解释肿瘤微环境的多样化和动态化，通过以下2张Figure，作者试图阐述他们对肿瘤微环境的理解。
图1：概括了肿瘤微环境中的主要细胞组成和主要的信号通路，主要描述了免疫治疗不同的交互作用：敏感性(左)和耐药性(右)。在该图中，自左往右看可以发现，三级淋巴结(TLS)中富集的T细胞和B细胞通过高内皮小静脉(HEV)释放肿瘤浸润性T细胞(TIL)到肿瘤微环境中。同时，癌细胞的免疫原性涉及了I型干扰素（IFN I）表达，除其他应激因素外，该干扰素还由胞质RIG-I或激活的STING途径诱导。此外，肿瘤细胞和免疫细胞高PD-L1表达也提高了免疫治疗敏感性。同时，高肿瘤突变负担诱导癌细胞新抗原高表达，也会产生更多的肿瘤免疫反应。而对于免疫耐药而言，主要参与的细胞是肿瘤浸润性调节性T细胞(Treg)、骨髓源性抑制细胞(MDSC)以及M2型巨噬细胞。癌细胞或成纤维细胞的腺苷表达抑制了TIL聚集的和促进了Treg聚集。CD73上调与癌症免疫逃逸有关。同样，上调替代性免疫检查点，例如免疫细胞的LAG-3和TIM 1也会增加免疫治疗的抵抗力。CAF既具有免疫抑制功能又具有免疫刺激功能，例如 通过趋化因子释放。趋化因子受体CCR-4的上调与免疫治疗抵抗有关。血管内皮生长因子（VEGF）在肿瘤微环境中普遍表达，它通过抑制效应免疫细胞而具有免疫抑制功能。这些都是转变是导致免疫治疗耐药的常见因素。
图2：非小细胞肺癌的肿瘤微环境中各种细胞亚型基因表达的异质性。通过单细胞测序技术，我们可以很清晰的看到肿瘤细胞、T细胞、初始免疫细胞、内皮细胞和成纤维细胞在多个免疫相关基因表达上，存在比较显著的差异性。实验分析了来自5位患者的4个非恶性肿瘤样本及15个肿瘤样本的52.698单个细胞。
耐药机制
以下部分简要介绍了相关的耐药机制，其中许多已经被用于新的治疗策略的目标，以克服耐药。
肿瘤细胞内在抵抗:免疫原性
肿瘤细胞的新抗原负担显著决定了肿瘤的免疫原性，从而提高了ICI的疗效。因此，低肿瘤免疫原性可能导致原发性免疫治疗耐药。
T细胞内在抵抗:免疫适应
针对靶向PD-1/L1和CTLA-4的抑制剂，T细胞可上调替代免疫检测点，包括T细胞免疫球蛋白粘蛋白-3 (TIM-3)或淋巴细胞激活基因3 (lag3)，作为适应性抵抗机制。多个ICs的共表达与严重的T细胞衰竭有关，从而导致免疫治疗的耐药。
外源性抵抗：调节性T细胞(Treg)和骨髓源性抑制细胞(MDSC)
多个研究表明免疫治疗疗效与肿瘤微环境中Treg和MDSC的浸润丰度负相关。同时，吲哚胺2，3双加氧酶 (IDO)在Treg和MDSC的增殖和激活中扮演了重要作用。
外源性抵抗:趋化因子环境
多种趋化因子在介导肿瘤免疫和免疫治疗耐药中扮演着重要作用，它们的多面性和交互性使得治疗更加复杂化。
外源性抵抗：血管内皮生长因子
VEGF是肿瘤新生血管生成的关键驱动因子，但也发挥免疫抑制作用。因此，抗PD-1治疗无应答者比有应答者表现出更高的VEGF水平，这表明VEGF在体内抵抗中的潜在作用。
未来免疫治疗策略
非致癌基因驱动的NSCLC的治疗前景在近些年发生了巨大的改变，免疫治疗是其一线及后线治疗中重要的基础。至今，免疫治疗耐药频繁发生，因此逐渐强调需要根据预测的生物标志物进行更好的治疗分配。肿瘤微环境中细胞及分子的异质性为诊断中的创新预测模型奠定了基础。以下部分将探讨免疫治疗-难治性非小细胞肺癌免疫治疗方案的背景、作用模式、临床更新。
免疫治疗结合或再次引入
通过联合抗PD-1或PD-L1抑制剂和第二种免疫检测点抑制剂成为了可免疫治疗耐药的首要策略，并且联合使用CTLA-4抑制剂的临床经验最为丰富。
联合用药的临床经验
Anti-CTLA-4联合anti-PD-1对黑色素瘤和肾细胞癌患者有效，目前已经被美国FDA批准用于临床治疗。在NSCLC中，CheckMate227研究表明，相较于化疗，在晚期疾病中一线联合使用伊匹单抗及纳武单抗可以延长患者3.6个月的中位OS，无视PD-L1表达或肿瘤负荷等因素，但是治疗相关副反应也相较于化疗更为频繁(24.5% vs. 13.9%)。此外，采用anti-PD-L1联合TIGIT抑制剂作为一线方案治疗晚期转移性NSCLC的CITYSCAPE临床试验中，相较于阿特珠单抗单用，二者联合明显改善了无疾病进展生存期和客观缓解率，尤其是PD-L1高表达的患者 (55.2% vs 17.2%)。
免疫治疗再引入
出现首次免疫治疗耐药后，能不能够再次进行二次或者更多次的免疫治疗呢？近期的多项研究表明免疫治疗在引入是有价值的。例如一项回顾性研究表明治疗中断或化疗过渡后nivolumab复治的有效性。nivolumab复治情况下的OS与初始IO暴露持续时间显着相关，这可能是由于免疫记忆的时间依赖性。此外，III期的keyto -024试验证明了二程派姆单抗治疗10例NSCLC患者（在完成2年派姆单抗单药治疗后进展）的可行性，有7/10的患者出现了客观缓解率(ORR)。
免疫治疗假性进展
针对免疫治疗的假性进展的可能性，我们不能够完全忽视，尽管目前的数据表明NSCLC免疫治疗假性进展的机会很小(＜10%的患者)。我们需要谨慎评估该类患者继续给予免疫治疗的潜在获益价值。
替代性免疫检查点:LAG-3, TIM-3和TIGIT
除PD-1/PD-L1/CTLA-4外，其他抑制性免疫检测点同样能够调节T细胞活化，这些免疫检测点也会影响免疫治疗的耐药。在临床前和临床研究中，作为PD-1/PD-L1抑制剂的单药或联合治疗，阻断这些额外的免疫检测点已经被证明是非常有效的。
免疫治疗联合抗血管生成药物(AAD)
VEGF是缺氧驱动的TME新生血管生成的关键启动子，也是重要的免疫抑制分子。并且，抑制VEGF可使肿瘤血管正常化，恢复混乱的血流，从而减少肿瘤缺氧，促进免疫细胞浸润。ADD和免疫治疗的联用于肾细胞癌和子宫内膜癌的治疗已经获批。非鳞状NSCLC中，IMpower 150临床试验表明一线四联疗（atezolizumab/bevacicumab/卡铂/紫杉醇）比AAD/化疗联用的有OS获益，尤其是在EGFR突变、ALK阳性的肿瘤或基线肝转移患者中。
免疫治疗及放疗
辐射通过诱导肿瘤细胞中caspase驱动的基因组和线粒体DNA碎片化产生细胞毒性，促进线粒体中细胞色素c的释放，激活caspase 9 (CASP9)，最终启动细胞内凋亡。同时，辐射通过激活细胞质DNA传感途径改变炎性TME，导致IFN-I的产生和激活抗癌免疫反应。被辐射的肿瘤细胞通常无法激活DNA传感途径来产生IFN-I，这个屏障很可能依赖于CASP9，因此用阻断剂阻断CASP9后可以激活肿瘤内在的I型IFN的产生，从而促进抗肿瘤免疫反应。然而，在本研究中，作为适应性抵抗策略，CASP9抑制导致肿瘤细胞的PD-L1上调。因此，emricasan（CASP9阻断剂）联合PD-L1抑制剂的阻断增强了辐射效果。
DNA损伤抑制剂（PARP抑制剂）
DNA损伤在细胞复制过程中频繁发生，细胞进化出多种DNA损伤反应(DDR)途径来修复受损的DNA。一种DDR机制涉及到多聚adp -核糖聚合酶(PARP)，一种修复单链DNA断裂的关键蛋白质。治疗性抑制PARP可触发有效的抗癌免疫反应。双链DNA断裂可通过同源重组(HR)修复。BRCA1/2基因参与HR机制，其突变可能导致HR缺乏(HRD)。然而，通过向HR缺陷细胞中添加PARPi而损害两种DDR机制可导致细胞死亡。PARP抑制剂(PARPi)已经在brca突变的乳腺癌(奥拉帕尼，特拉帕尼)和不依赖于HRD状态的卵巢癌(奥拉帕尼，尼拉帕尼)的治疗中得到了很好的证实，与铂基化疗的敏感性高度相关。许多临床研究证实了在许多实体BRCA阳性的恶性肿瘤中PARP抑制剂和免疫治疗有协同作用。
PD-1/PD-L1抑制剂联合PARPi在BRCA显性的肿瘤中具有临床前活性，大量非小细胞肺癌的临床研究正在进行中。
STING受体激动剂
cGAS-STING通路被认为是连接抗癌先天免疫和适应性免疫的关键细胞内通路。STING通路可以提高抗肿瘤免疫反应，而肿瘤细胞可以通过下调STING活性来逃避免疫介导的凋亡。基于这点，STING激动剂、STING结合分子以及CDN衍生物正在被开发为新型癌症治疗药物。在未来，STING受体激动剂通过增强癌症导向免疫反应及增强肿瘤细胞对ICI敏感，也许会成为ICI治疗的有效组合。
当然，还有更多的战胜免疫治疗耐药的策略未能全部挖掘。但相信随着对肿瘤微环境的理解更为客观和丰富，会有越来越多的联合策略被应用，致力于一次又一次的战胜潜在的抗肿瘤耐药。
讨论
在这篇文章中，作者讨论了肿瘤微环境相关免疫调节通路，这些通路也许从根本上影响了NSCLC体内耐药的演变。此外，作者总结了针对这些变化的新治疗方法。 尽管免疫治疗的作用机制仍然不太清楚，但诸如微环境中动态的细胞组成、免疫原性、代谢途径以及驱动肿瘤免疫原性的突变负荷等因素均会有助于免疫治疗作用及耐药机制的研究。尽管，肿瘤浸润免疫和基质细胞相对丰度以及突变负荷在不同实体肿瘤中有差异，遗憾的是当前非小细胞肺癌的特定分子靶标仍未十分明确。
许多讨论的新的治疗方法要么是抑制内源性免疫抑制，要么是促炎、促进免疫源性途径。这些靶向治疗方法与不同的免疫检测点抑制剂的联合使用常是协同的，并且这种联用有希望发展为克服免疫治疗耐药的策略。例如，PD-1/CTLA-4抗体的双重ICI治疗可能会增强内在的抗肿瘤免疫，并已被转化为临床OS效益。并且，PD-L1和替代性免疫检测点(如LAG-3、TIM-3、TIGIT)的抑制剂联合应用在多个一期临床试验中显示出了富有前景的结果。因此，未来会有更多相关研究结果来证实这一治疗策略的价值。
关于生物标志物，虽然PD-L1始终被考虑为是NSCLC中最有说服力的指标。但是在许多病例中它的预测力还仍有不足，因此仍迫切需要更复杂的生物指标来帮助优化患者不同免疫治疗策略的选择。为了提前启动靶向治疗，对耐药机制的先验识别将是一个重大挑战。深入的肿瘤分析，包括全基因组测序，单细胞RNA测序，多维流式细胞术或表观遗传学等技术，可能在未来的临床治疗中得到更为广泛的应用，以求找到更为合理的个体化治疗策略。
结论
免疫治疗引起的肿瘤微环境中一系列的细胞类型、分析表型的改变。目前未知，免疫治疗发生耐药的机制仅被部分了解。然而，随着研究深入，已经发现了许多靶点能战胜免疫治疗耐药。许多临床试验都取得了积极的结果，这些新的免疫治疗联合策略为提高临床疗效和患者存活率提供了广阔的前景。
参考文献：Horvath L, Thienpont B, Zhao L, Wolf D, Pircher A. Overcoming immunotherapy resistance in non-small cell lung cancer (NSCLC) - novel approaches and future outlook. Mol Cancer. 2020 Sep 11;19(1):141. doi: 10.1186/s12943-020-01260-z. PMID: 32917214; PMCID: PMC7488475.
