腫瘤免疫治療作為新的治療手段，改變了腫瘤的治療模式，逐步發展成為繼手術、化療、放療之後的第四種治療模式。
但免疫治療應答率有限，如何提高療效，減少免疫治療相關不良反應為研究的重點，亟需更加清晰的腫瘤免疫治療生物標誌物作為靶標或檢測及評價指標，以達到精準治療的目的。
今天和大家一起，就目前臨床研究中的腫瘤免疫治療相關的生物標記物予以述評，並對當前腫瘤免疫治療的現狀進行綜述[1]。
腫瘤免疫微環境相關標誌物
1.PD-L1
PD-L1是唯一在前瞻性臨床試驗中被證實具有預測功能且並被FDA批准作為免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）治療前輔助診斷的生物標誌物。
Anti-PD-1被批准作為一線治療頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamouscell carcinoma, HNSCC),二線治療食管鱗狀細胞癌,三線治療復發性胃/食管胃交界腺癌,疾病進展宮頸癌及難治性高風險非肌浸潤性膀胱癌的二線治療。儘管應用廣泛，PD-L1仍然不是完美的。
多項研究表明，ICI治療中PD-L1表達與總生存（Overall survival，OS）之間缺乏相關性，還有研究顯示患者的PD-L1表達水平很少或不表達，對ICI仍可產生持續的反應。最近的一項對美國食品藥品監督管理局（U.S. Food and Drug Administration，FDA）批准ICI治療的所有研究進行回顧性分析顯示僅28.9%的病例將PD-L1作為一種預測生物標誌物。
2.TIL細胞
腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte,TILs）為浸潤在腫瘤組織中的淋巴細胞，其中表達CD8的部分稱為CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞（CD8+TIL），這部分細胞能夠發現腫瘤細胞表面的抗原並將其破壞。
TILs在腫瘤及其微環境中浸潤程度及分布可作為預測ICI反應的重要指標，例如T細胞高度浸潤的熱性免疫腫瘤患者獲益高，而腫瘤組織及邊緣均無T細胞浸潤的冷性免疫腫瘤患者臨床效果差。
在早期結直腸癌的隊列研究中，腫瘤核心和浸潤邊緣的細胞毒性和記憶性T細胞數量比微衛星不穩定性（Microsatellite Instability, MSI）狀態或TNM分期更能預測患者的總生存和疾病復發。關於黑色素瘤的研究結果顯示邊緣浸潤的TIL密度與Anti-PD-1治療反應關係密切，且缺乏TIL實質浸潤的腫瘤組織對ICI的治療存在耐藥性。其他TIL免疫表型也被提出作為患者ICI反應的預測生物標誌物。CD8+TIL中CD39表達越高，PD-L1抑制劑的應答率越高。
另一個最近發現組織常駐記憶T細胞(TRM)與實體腫瘤(如乳腺癌和非小細胞肺癌)患者的免疫反應和預後有關，同時測量效應T細胞間的溶細胞活性表達也可以作為評估ICI療效的生物標誌物。在進展性黑色素瘤患者隊列研究中，顆粒酶A和穿孔素1(細胞溶解評分)的幾何平均值較TIL浸潤程度，可以更好地預測納武利尤治療的反應。
值得注意的是，儘管病理免疫表型分析可以預測免疫治療的療效，但是並非所有的病人都能夠進行組織活檢，因此需要尋找創傷性較小的生物標記。精準醫學和生物標誌物分類的一個重要進展是使用先進的成像技術來確定腫瘤的特徵，如目前正在進行2期臨床試驗的鋯去鐵胺標記的半胱氨酸-雙體 (immune-PET)檢測全身CD8+T細胞的新技術。
腫瘤突變負荷（tumor mutation burden，TMB）和MSI
TMB是指基因組去除胚系突變後的非同義突變，指外顯子區域上平均1 Mb鹼基出現的體細胞非同義突變總數。腫瘤的TMB越高，新抗原產生越多，腫瘤免疫原性越高，T細胞抗腫瘤反應越高。
研究顯示，TMB水平在多種腫瘤中均與PD-1/PD-L1抑制劑治療的客觀緩解率（ORR）高度相關，TMB水平與免疫治療OS呈正相關。TMB雖然與PD-L1表達水平無關，但是二者聯合使用可以更好地預測療效。
研究發現PD-L1表達與TMB均高的患者免疫治療臨床獲益率高達50%，而二者均低的患者臨床獲益率為18.2%。最近，一項納入1662名晚期或轉移性腫瘤患者(包括NSCLC、黑色素瘤、HNSCC、腎細胞癌和膀胱癌)研究結果顯示，通過二代測序評估的TMB與OS呈正相關，即使TMB在正常低突變負荷的組織中出現相對增加，仍與免疫治療應答密切相關。該研究中TMB檢測的Cut off值為20%，這個閾值的缺點是人群中只有一小部分能夠檢測到。
TMB檢測可用於多種腫瘤，進而篩選出更有可能從免疫治療中獲益的患者，但也存在諸多不足之處，如TMB檢測平臺不統一，且TMB並非完全與免疫檢查點抑制劑應答率相關，仍需繼續研究探索。
錯配修復（MismatchRepair, MMR）狀態是一個潛在的遺傳過程，有助於新抗原和TMB的行成。MSI繼發於MMR缺陷，與ICI療效獨立相關。進展和轉移性結直腸癌患者使用抗PD-1治療的II期研究結果顯示MMR缺陷(MSI高)的患者對ICI治療的應答率較高，MSI高組中帕博利珠單抗的ORR率達40%(MSI穩定組為0%)，中位PFS和OS均未達到。MMR/MSI是美國FDA批准的抗PD-1/PD-L1 治療的伴隨診斷標誌物]。
MSI高度不穩定性（MSI-H）/MMR缺陷的實體瘤通常具有免疫原性並具有廣泛的T細胞浸潤，從而對ICI治療有較好的臨床反應。在多種實體瘤(包括前列腺、胰腺、甲狀腺、神經內分泌、子宮內膜、胃食管和膽道)的後續實驗中，MMR缺陷患者的再生產反應和生存獲益(影像學反應53%;CR, 21%;PFS和OS中位數未達到)。
基因表達相關標誌物
基因表達標誌物在評估腫瘤對ICI的治療反應中應用廣泛且比較全面。高通量基因測序已經由分析免疫轉錄組模式發展為對ICI敏感性或耐藥性的預測。如在POPLAR試驗中，對接受阿替利珠單抗或多西他賽治療的進展性NSCLC患者腫瘤樣本中效應T細胞轉錄模式進行預處理，主要為CD8A、GZMA、GZMB、IFN-γ、EOMES、CXC基序趨化因子9 (CXCL9)、CXCL10和TBX21的表達水平，結果顯示接受阿替利珠單抗且具有高水平IFN-γ信號患者的OS顯著改善(HR,0.43)。此外，隨後對9種腫瘤的18個基因(也主要是IFN-γ應答靶點)進行數據分析結果顯示，pembrolizumab與患者的應答有中度相關性。最近一項非隨機Ib/II期臨床試驗中，在NSCLC或尿路上皮癌患者中證實IFN-γ信使RNA轉錄模式(包括CD274、LAG3、CXCL9和IFN-γ)高的患者，度伐利尤單抗治療可以或得更高的反應率和更長的中位PFS和OS。
基因表達譜(GEPs)中的一個重要概念是其預測功能可能依賴於個體治療策略。例如，最近評估抗人糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體抗體在晚期實體瘤中療效的研究未能證明IFN-γGEPs對治療的可預測性，這表明IFN-γ信號轉導和轉錄組模式可能僅與直接相關靶標(即下遊PD-1/L1)的治療反應相關，涉及腫瘤壞死因子-α或基質金屬蛋白酶-9等目標的不相關免疫通路可能需要個性化的基因表達分析。提高免疫生物標記的準確性並應用於多種腫瘤的方法是尋找綜合的多因素預測工具。
嵌合抗原受體T細胞和T細胞相關標誌物
美國FDA已批准抗CD19 CAR -T細胞產品tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel 分別用於ALL和大B細胞淋巴瘤的治療，這是治療復發和難治性惡性血液系統腫瘤的一項重要進展[2]。
同時多項臨床試驗正在評估CAR-T細胞在其他腫瘤中的療效，如慢性淋巴細胞白血病、多發性骨髓瘤、間皮瘤、非小細胞肺癌、乳腺癌和膠質母細胞瘤等。患者治療成功的一個主要決定因素為輸注後CAR -T細胞的持續擴增。
在ZUMA-1試驗中，axicabtageneciloleucel 的擴增與客觀療效的改善顯著相關(峰值因子4.0)，在持續2年CR的3例患者中也證實這一結論。免疫表型也可以作為CAR - T細胞療效的生物標誌物。如在高危慢性淋巴細胞白血病患者中，治療前外周血CD27+CD45RO-CD8+ T細胞水平升高與患者對tisagenlecleucel的CR率密切相關。
此外，在一項評估B細胞白血病或淋巴瘤患者抗CD19 CAR -T細胞療效的小型研究中，外周血中IL-12和樹突狀細胞溶酶體相關膜糖蛋白是陽性反應的良好預測指標。而TNA相關的凋亡誘導配體和Fas配體與患者的生存直接相關，而IL-6、IL-8、PD-L1、PD-L2和NAP3則呈負相關。
評估CAR- T細胞治療的另一個有價值的指標是TMB和新抗原形成。例如，在晚期和難治性黑色素瘤患者的早期臨床階段試驗中，較高水平的體細胞突變與改善TIL轉移和IL-2的應答、PFS和OS相關。幾項針對不同腫瘤的研究結果顯示，當TMB增高時，過繼細胞治療的療效會提高，為開發真正腫瘤特異性CAR抗原組合提供理論基礎。
腫瘤免疫治療的思考
免疫治療開啟了腫瘤治療的新模式，且單獨免疫治療方案療效顯著。同時，腫瘤免疫療法的出現伴隨著極具挑戰性的副作用，主要為皮膚黏膜毒性、結腸炎和腹瀉、肝毒性等，免疫相關不良反應(irAE)的發生與藥物的半衰期密切相關，這些毒性帶來的臨床和經濟負擔是顯著的，應充分預防並規範管理irAE的發生[3]。
生物標記物將成為未來用免疫療法治療腫瘤的基礎，探索更加精準的生物標記物仍是研究重點。由於免疫系統的複雜性，單標記生物標誌物可能不足以充分預測對腫瘤免疫治療的應答。因此可能需要對單個腫瘤進行全面的免疫分析，從而開發出能夠準確指導患者免疫治療的預測性生物標誌物。理想的生物學標誌物需滿足以下條件（圖1），另外還需要找到能夠與靶標相互作用，改善細胞功能的新藥物[4]。
圖1.免疫治療中理想生物標誌物的設計和優勢
在未來的發展中，相同來源或不同來源的多種生物標誌物，例如DNA、mRNA、微小RNA或蛋白質和基因表達，將更常用於臨床試驗、更具體地應用於常見疾病。因此即使仍有許多挑戰需要克服，生物標誌物依然是個體化醫療時代藥物開發的關鍵。
小結
腫瘤免疫治療作為新的治療手段，改變了多種實體瘤和血液系統惡性腫瘤的治療模式。不斷開啟和正在進行中的基礎和臨床研究，會進一步擴大免疫治療的適應證。
發現更加精準的腫瘤免疫治療標記物、探索更為有效的治療模式是後續研究的重點。探索免疫相關不良反應的病理生理學機制有助於臨床預防及應對這些不良反應的發生。相信隨著研究的更加深入，免疫治療會為腫瘤患者帶來更多的曙光。
參考文獻
[1] McKean W B,Moser J C, Rimm D, et al. Biomarkers in Precision Cancer Immunotherapy: Promiseand Challenges[J]. American Society of Clinical Oncology Educational Book,2020, 40: e275-e291.
[2] Neelapu SS, Locke F L, Bartlett N L, et al. Axicabtagene ciloleucel CAR T-cell therapy in refractory large B-cell lymphoma[J]. New England Journal of Medicine, 2017,377(26): 2531-2544.
[3] Nixon A B,Schalper K A, Jacobs I, et al. Peripheral immune-based biomarkers in cancer immuno therapy: can we realize their predictive potential?[J]. Journal forimmunotherapy of cancer, 2019, 7(1): 325.
[4] Oxnard G R,Arcila M E, Sima C S, et al. Acquired resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors in EGFR-mutant lung cancer: distinct natural history of patients with tumors harboring the T790M mutation[J]. Clinical cancer research, 2011,17(6): 1616-1622.
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