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腫瘤免疫治療療效預測生物標記物,離我們有多遠?

編者按:腫瘤靶向治療已處於成熟期,免疫治療正在興起。腫瘤免疫治療領域目前最熱點領域當屬伴隨臨床研究的免疫機制預測標記物研究,涵蓋了從晚期腫瘤治療到新輔助治療儘管腫瘤免疫反應機制逐漸被揭示但是與之相關的預測標記物依然迷離。近期在各大神刊上刊發了大量免疫治療轉化研究進展,其中病理診斷工作發揮了較大的作用。本期我們採訪了中國醫學科學院腫瘤醫院病理科應建明教授,就當前腫瘤免疫治療療效標記物的現狀和進展作簡短回顧與介紹。

腫瘤免疫治療對於腫瘤治療領域具有劃時代的意義,不僅僅是在腫瘤治療上增添了一種全新的治療手段(目前是手術、放療、化療、靶向治療),而是開闢了一個抗腫瘤的新紀元:從直接殺傷腫瘤細胞轉為通過調節患者自身免疫細胞來殺傷腫瘤細胞,給腫瘤治療領域提供了無限可能,因此其重要性不言而喻。治療時機包括了晚期姑息治療、術後輔助治療、術前新輔助治療;用藥方式上涵蓋了單藥治療、免疫聯合治療、聯合化療、聯合放療、聯合靶向治療、聯合抗血管藥物、聯合免疫調節藥物、聯合一切可聯合的……;更讓人興奮的關鍵一點是治療甚至不受癌種所限。

(一)腫瘤免疫治療之現狀與​​挑戰

腫瘤免疫治療前景非常光明,令人振奮之餘,目前仍有兩個重要問題期待解決:

1. 毒副作用的管控:腫瘤免疫治療剛剛起步,其毒副作用尚未完全被認識,目前認為遠比化療複雜,毒副作用已經限制了免疫治療的進程,且聯合治療的毒副作用會更大。從總體看,儘管有些患者可能會出現很重的毒副作用,但發生率仍屬於較低水平,且早期發現可控。有意思的是,更有研究提示,毒副作用的出現或許與療效存在正相關。由於這實屬非病理學科範疇,有待更專業學科領域專家來闡述。

2. 療效預測相關生物標記物的選擇:目前腫瘤免疫治療以PD-1/PD-L1阻斷劑為主,晚期腫瘤患者治療療效的整體有效率為15%-65%(與腫瘤類型有關) ,大部分在20-30%。雖表現出有效時間長的特點,但有效率偏低。坦白來講,療效與大家的期望值差距較大。

因此,如何篩選出潛在免疫治療有效的人群至關重要。下面就與大家一起理理思路,從理論聯繫實際出發,看看理想的腫瘤免疫治療療效預測生物標記物,離我們有多遠?

(二)腫瘤免疫治療之理論基礎

要探討腫瘤免疫治療療效預測之前,我們先看兩個問題:

首先是實現PD-1/PD-L1阻斷劑免疫治療的前提。

根據PD-/PD-L1阻斷劑免疫治療的理論,其前提是腫瘤存在正常的腫瘤免疫反應,也就是說:

1. 機體對腫瘤的形成、發展一直有免疫監視(腫瘤細胞有免疫原性的功能),只是因為腫瘤有一套免疫逃避機制,讓機體的免疫監視沉默了(免疫系統默默地註視著腫瘤長大);2. 除了免疫監視,還得有正常運作的免疫殺傷系統(關鍵時刻,與腫瘤免疫相關的各職能部門能相互協調起作用)。前者主要與腫瘤細胞本質相關,後者主要與腫瘤微環境相關。

其次是腫瘤細胞本身,腫瘤細胞關注的點主要有兩個,一個腫瘤突變負荷(TMB),另一個是是PD-L1表達。

1. 先說TMB。腫瘤細胞需要有有效的免疫原來激活人體免疫系統(絕大部分腫瘤應該都會有),即新抗原(neoantigen)。TMB反映的就是腫瘤新抗原的豐度,即TMB越高,出現有效新抗原的能力就越強,療效可能就越好。這是一個簡單的正向邏輯。但實際情況可能是:1)高TMB並不一定就是有效新抗原豐度高,反過來,低TMB也可能存在足量有效新抗原;2)什麼樣的基因序列改變會導致新抗原,及如何計算TMB(SNV, INDEL, CNV等);3)沒有基因序列改變的基因(如CT抗原、表觀遺傳學改變等)也可產生新抗原;4)腫瘤內異質性(所測的腫瘤組織只是腫瘤的一小部分,且受腫瘤細胞比例等影響)。基於上述客觀原因,如何定義TMB和閾值,直接影響了不同藥物不同臨床研究的療效相關數據,導致臨床價值被低估。總而言之,TMB作為一種很難標準化檢測技術本身,限制了進一步的臨床應用。

2.PD-L1表達。作為重要的腫瘤免疫逃逸機制,PD-L1表達,尤其是腫瘤細胞中PD-L1的表達,在一定程度上反映了腫瘤本身存在著新抗原、存在腫瘤免疫監視,(在腫瘤不同時期至少曾經存在,或現在依然存在)。因此,PD-L1表達水平評估在PD-1/PD-L1阻斷劑免疫治療中具有很高的預測作用。但是在實際臨床應用中僅在部分腫瘤適應症中的部分藥物預測療效中發揮其應有的價值(如非小細胞肺癌等),主要受到以下一系列因素的影響:1)腫瘤異質性。異質性是腫瘤伴隨診斷永遠的痛。簡單說就是你所檢測的細胞陽性並不一定是所有腫瘤細胞都陽性(尤其是弱陽性),反過來,你所檢測細胞的陰性並不代表其他未檢測的腫瘤細胞也是陰性。因此,臨床研究中發現的PD-L1陽性並不一定有療效,反過來,陰性並不一定無效。但有一點要強調,表達水平越高與療效越高的正相關趨勢是可以看到的。2)PD-L1檢測沒有“金標準”可參考,“我的樣本我做主”。檢測PD-L1蛋白表達水平的免疫組化IHC方法本身就是一個影響因素很多的非完全客觀性檢測技術:對於強表達,判讀一致性會較高,對於弱表達,判讀差異波動很大。3)免疫組化是檢測PD-L1蛋白表達是公認的臨床應用最實用的方法,也是可實現伴隨診斷/補充診斷的檢測方法。但免疫組化技術存在的檢測敏感性差異的問題。顯然目前並存的這多個PD-L1抗體和檢測平台,對多強的蛋白表達水平可以檢測出來的敏感性是存在差異的,尤其是弱表達患者。

綜上所述,基於以上幾個最重要的主觀因素,限制了PD-L1表達作為免疫治療療效預測標記物的發揮。

(三)腫瘤免疫治療療效預測之免疫微環境

要進一步探討腫瘤免疫治療療效預測,另一個重要的話題就是免疫微環境

免疫微環境的研究太複雜,也是機制研究最熱門的領域。我就點到為止。

如前所述,除了腫瘤本身,免疫治療還依賴腫瘤微環境,即腫瘤相關的免疫反應系統。這個免疫系統結構目前認為有兩個:一個是區域性淋巴結(二級淋巴器官);另一個是腫瘤內或周邊的三級淋巴樣結構(TLS),也是腫瘤微環境中與免疫治療最重要的部分。以下因素需要在閱片時重點關注:

1. 腫瘤浸潤性淋巴細胞(TIL)(主要是腫瘤內或周圍CD8+T細胞,與腫瘤的研究已有相當長的歷史,和腫瘤本身的預後也高度相關)

2. T細胞(各種表型)(最早是CD8+的殺傷T細胞,現在還有CD4+T細胞)

3. B細胞(各種表型)(最近發現,B細胞也很重要,尤其是活化的B細胞)

4. 其他免疫細胞(除T、B以外的免疫細胞也很重要!)

5. 免疫細胞的組成、密度、距離(還有比例呢)

6. TLS(三級淋巴樣結構,把上面提到的幾種免疫細胞都包括進去了,強調功能性免疫結構)

毫無疑問,上述免疫微環境成份都會或多或少與免疫治療療效有關。近期的研究顯示,腫瘤組織中檢測特定免疫細胞(T細胞、B細胞)的表達譜可以很好的預測黑色素瘤的免疫治療預後,一定程度上可能與黑色素瘤本身的免疫治療療效相對較好有關。是否能應用到其他腫瘤,還有較大探索空間。同時,作為一個伴隨診斷標記物,有三點需要解決:1. 如何減低腫瘤異質性的影響(如前述);2. 技術可及性(目前研究中的技術主要是表達譜、單細胞測序等);3. 閾值的設定困難。

(四)腫瘤免疫治療療效預測之其他因素

除以上因素外,免疫治療療效也與部分腫瘤的病因先關,如紫外線(黑色素瘤)、抽煙(肺癌)、病毒感染(EBV、HBV、HPV等)、MSI-H(林奇綜合徵,結腸癌、子宮內膜癌、胃癌等)、特定基因變異(TP53, KRAS, STK11,B2M, JAK2等),還有腸道微生物。上述因素或多或少均與腫瘤免疫機制相關。

(五)理想的生物標記物總結探討

綜上,尋找最佳的免疫治療療效的預測標記物任重而道遠。作為病理工作者,首先做好已經相對明確的生物標記物實驗室檢測及判讀規範的質量控制建設(如PD-L1)。同時,病理同仁們更應積極參與到腫瘤免疫治療的機制研究中(腫瘤轉化研究不可或缺)。

隨著腫瘤免疫機制研究的進一步深入,以及技術的進一步發展和革新,免疫治療將是個體化治療概念的最佳詮釋:不同腫瘤、不同個體、不同分期、不同免疫狀態下將採取不同的治療策略。因此也就不存在統一的生物標記物了,而是在不同階段,通過動態組合的策略,綜合應用多個平台一起來實現對免疫治療最佳療效的預測。(完)