PD-1PD-L1在肿瘤细胞中的研究进展

1、PD-1/PD-L1 在肿瘤细胞中的研究进展摘要：程序性死亡受体 1(PD-1) 与表达在肿瘤细胞表面的配体PD-L1 结合后， 发挥负性调控作用，通过抑制抗原受体的信号，抑制T、 B 细胞的激活、分化和增殖，诱导特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)凋亡，在月中瘤细胞逃逸机体免疫监控过程中发挥重要作用。通过对于 PD-1 及其信号通路传导的深入认识，针对阻断 PD-1 和 PD-L1 信号通路的抑制剂也不断进入临床试验，为肿瘤患者带来福音。关键词： PD-1 PD-L1 肿瘤细胞 免疫逃逸 免疫抑制剂人体的免疫系统在控制肿瘤发生的过程中起着关键作用。程序性死亡分子1(PD-1) 是一个重要的免疫

2、细胞活化的负调控分子，可通过与其配体PD-L1 和PD-L2的结合而发挥免疫抑制1。月中瘤免疫逃逸的机制包括：月中瘤细胞表面MHC-I 类分子的表达下调， 缺少免疫共刺激分子， 分泌免疫抑制性细胞因子， 表达死亡 配体或表达抑制性配体2 。许多肿瘤细胞系及肿瘤细胞高表达PD-L1 分子，其与淋巴细胞表面的 PD-1 分子结合后，削弱了机体的抗肿瘤免疫应答3 ，从而导致肿瘤免疫逃逸的发生。 一肿瘤的特征肿瘤起源于克隆性增殖的异常细胞， 在致癌突变的驱使下， 这些细胞经过筛选与进化，获得癌细胞的标志性特征。经典的特征包括：持续的增殖信号，逃避生长抑制调控，抗细胞凋亡，无限复制能力，血管新生，侵袭和

3、转移，细胞能量代谢重编程以及免疫逃逸4 。2 PD-1/PD-L1 的生物学特性1 .PD-1 的结构及其表达程序性死亡受体1(PD-1)是Ishida 5等人通过消减杂交技术于1992年发现 的。PD-1是CD28家族成员，其编码由288个氨基酸残基组成的5055KD的免疫 球蛋白超家族I 型跨膜糖蛋白，由胞外区、跨膜区和胞内区组成 6 ，其结构与CTLA4 CD28?口 ICOS有21%33%J同源性7。胞外区由免疫球蛋白IgV结构域组 成，在其与配体结合中发挥重要作用； 胞内区包含两个酪氨酸残基，N-末端参与 构成免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM),在免疫应答中发挥负性调节作用8 , C

4、-末 端参与构成免疫受体酪氨酸转换基序(ITSM)9。PD-1主要表达于活化的T淋巴细 胞、B淋巴细胞和巨噬细胞表面10。目前认为，PD-1分子的细胞内信号由PI3K-AKt 通路主导，在正常情况下， PD-1 能够抑制自身免疫应答，防止自身免疫性疾病 的发生。2 .PD-1 配体的结构及其表达PD-1 有两个配体，即 PD-L1 与 PD-L2。 PD-L1 是 B7 家族成员，属于I 型跨膜蛋白，全长290 个氨基酸，包含 1 个 IgV 区、 1 个 IgC 区、 1 个跨膜疏水区和1个由30个氨基酸组成的胞内区。PD-L1主要表达于活化的T细胞、B细胞、巨 噬细胞和树突状细胞等。PD-

5、L1与PD-L2氨基酸序列有40%f同，都是I型跨膜 蛋白，由细胞外区、疏水性跨膜结构域、细胞内区组成。在分布上， PD-L1 广泛 表达在 T 细胞、 B 细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突细胞、多种肿瘤细胞及一些 非淋巴组织。而PD-L2仅表达于活化的巨噬细胞、树突细胞及一些月中瘤细胞上。PD-L1与PD-1结合后，PD-1胞质区ITSM结构域中的酪氨酸发生磷酸化，募 集SHP-2磷酸酶，使下游的Syk和磷脂酰基醇3激酶（PI3K）发生去磷酸化，从而 传递抑制性信号。 PD-L1 与 PD-1 的结合可产生多种生物学作用，如能够抑制淋 巴细胞的增殖和活化、抑制 CD4T细胞向Th1和Th17细

6、胞分化、抑制炎性细胞 因子的释放，这些都起到了免疫负调控的作用 11 。3 PD-1/PD-L1 在肿瘤细胞的免疫逃逸机制T细胞介导的免疫应答特别是 CD8钿胞毒性T淋巴细胞（CTL）在月中瘤免疫中 有重要作用。T细胞的活化需要双信号作用，第一信号来自抗原肽-MHCS合物与 T细胞表面受体（TCR）结合。第二信号来自抗原呈递细胞（APC）上协同刺激分子与 T 细胞表面上相应受体的结合。缺少协同刺激分子提供的第二信号，会导致T 细胞不能充分活化， 使效应 T 细胞被诱导成无能状态或凋亡， 使肿瘤逃脱机体的免 疫监控 12 。1 .PD-L1 促进上皮细胞间质化而促进肿瘤发生上皮细胞间质化（EMT

7、）是上皮细胞在一定程序作用下，向间质细胞转化的一 种生物学过程。在月中瘤的发生发展过程中常常随着EMT勺发生，加速EM修促进肿瘤的恶性转变。研究表明， PD-L1 可促进肿瘤细胞中 Slug 和 Twist 的表达， 抑制E-cadherin的表达，从而促进EMT勺发生13。2 .PD-1/PDL1 对淋巴细胞功能的调节肿瘤细胞高表达PD-L1 分子，肿瘤浸润淋巴细胞(TIL) 高表达 PD-1 分子，PD-L1 与 PD-1 结合后，可抑制 TIL 细胞细胞的活化并诱导其凋亡，从而抑制机体的抗肿瘤免疫，导致肿瘤免疫逃逸的发生14 。在肿瘤微环境中存在高水平的CXCL辆CXCL1晒种趋化因子，

8、可促使CD8T细胞进入月中瘤微环境，并诱导其表 达PD-1,月中瘤细胞通过其表面表达的 PD-L1与CD8T细胞表达的PD-1结合后， 抑制CD8T细胞产生细胞因子和颗粒酶 B15 ,同时，PD-L1还能抑制TIL产生IFN- 丫、IL-2等炎性细胞因子，促进IL-10的表达，从而抑制TIL对月中瘤细胞的杀 伤16。3 .PD-1/PD-L1 可促进 Treg 的分化及功能CD4+CD25+ Foxp3+Treg 是一群具有抑制性作用的免疫调节细胞，可通过细胞接触或分泌IL-10、TGF-B等抑制性细胞因子而抑制免疫应答。在月中瘤发生过程 中， Treg 可抑制抗肿瘤免疫反应而促进肿瘤的发生1

9、7 。研究发现， PD-1/PD-L1能够促进 Treg 分化， 然而具体机制还有待进一步研究。 Liu 等18 发现，CD4+CD25+Foxp3+Treg 的分化依赖于PD-L1 所介导的信号途径， 肝树突状细胞表达的 PD-L1水平越高，就能诱导出更多的Treg 。4 .月中瘤相关巨噬细胞(TAM)表达的PD-L1可促进月中瘤细胞发生免疫逃逸在肿瘤微环境中， 巨噬细胞能够发生极化， 转变为促进肿瘤发生的巨噬细胞，称为TAM Galdiero等19发现，TAMS面也表达PD-L1,也可通过结合 CD8r细 胞表面的PD-1分子诱导CD8T细胞的凋亡。Chen等20提出，在月中瘤微环境中，

10、TAM所产生的炎性细胞因子，可通过核因子kB(NF-kB)和信号转导子与转录激活子3(STAT-3)信号通路促进PD-L1的表达。4 PD-1/PD-L1 的抑制剂PD-1 与 PD-L1 的抑制剂可以阻断PD-1 与 PD-L1 的结合，阻断负向调控信号，使T 细胞恢复活性，从而增强免疫应答。1 .PD-1 抑制剂目前 PD-1 抑制剂主要有Nivolumab Pembrolizumab Pidilizumab(CT-011)等。1.1 Nivolumab (Opdivo)Nivolumab 21是一种完全人源化的IgG4单克隆抗体，在一项针对BRAFW生型黑色素瘤患者的SIH期临床t佥中，

11、Nivolumab组和达卡巴嗪组的1年总生存 率分别为72.9%、42.1%,中位PFS分别为5.1、2.2个月。2014年，美国FDA 批准Nivolumab用于治疗BRA啊生型以及使用Ipilimumab和BRAFW制剂无效 的BRA改变型黑色素瘤患者。Taube等应用抗PD-1抗体Nivolumab对多位晚期 患者进行治疗，发现PD-1/PD-L1 途径的封锁可以引起很强的免疫反应，杀灭肿22 瘤22。1.2 Pembrolizumab (Keytruda)Pembrolizumab23是一种高亲和力的结合 PD-1的人源化Ig G4-kappa抗体。 目前美国食品药品管理局(FDA)已

12、批准用于治疗既往化疗或靶向治疗失败的非小 细胞肺癌，是首个被批准用于非小细胞肺癌的免疫治疗药物。1.3 Pidilizumab研究表明，运用 PD-1 抗体 Pidilizumab 与 Rituximab 协同治疗淋巴瘤取得了很好的效果，及激起患者T 细胞的全面应答，提高患者的存活率24 。2 .PD-L1 抑制剂PD-L1 抑制剂尚未获得FDA 批准，但相关的临床研究在进行中。其中MPDL3280Al一种人源化的抗PD-L1的IgG-1单克隆抗体，它可以从基因的水平改变 Fc 结合域，进而破坏表达PD-L1 细胞的抗体依赖性细胞毒性，其余还有BMS-936559 MEDI4736 MSB00

13、10718等。2.1 MPDL3280A在一项I期临床研究中，采用MPDL3280用药治疗晚期黑色素瘤的缓解率为 26%， 24 周无进展生存率为35%，其中，33%的患者出现了3-4 级不良反应 26 。在2015年，ASC8议报道的II期POPLARF究中，与多西他赛相比，MPDL3280AT 以显著提高中位OS,同时在PD-L1高表达的患者中，MPDL3280Al和化疗组的ORR 分别为38%、 13%。2.2 Avelumab (MSB0010718)CAvelumab是完全人源化的 PD-L1 Ig G1抗体，其抑制PD-1与PD-L1的结合。可用于卵巢癌及胃癌的治疗。目前， ave

14、lumab 还被用于尝试治疗多种实体瘤，尤其是非小细胞肺癌和 Merkel 细胞癌。2.3 CD80-FCHaile等27用CD8阴子与IgG1的Fc段融合，制备了 CD80-Fc分子，发现 这种融合分子能够消除PD-L1对抗月中瘤免疫的抑制作用，从而促进机体的抗月中瘤 免疫反应。目前PD-L1的阻断抗体已经进入1期临床试验，正在实体月中瘤患者体 内进行疗效试验28 o研究表明PD-1/PD-L1抑制剂在不同月中瘤中都有一定的临床疗效，如非小细 胞肺癌、黑色素瘤、晚期霍奇金淋巴瘤、肝癌、乳腺癌、直肠癌、卵巢癌、恶性 胸膜间皮瘤、头颈月中瘤等29 o 五.讨论及展望研究表明在外周T细胞淋巴瘤(P

15、TCL)中PD-1及PD-L1表达升高，其中PD-1 阳性率为35% PD-L1阳性率为70% 说明PTCL-NO里存在PD-1及PD-L1的表 达异常，可能参与月中瘤的免疫逃逸，PD-1及PD-L1阳性有助于淋巴瘤的诊断30。 有学者统计了 306例肾癌患者的肾癌组织PD-L1表达情况发现，表达PD-L1与不 表达PD-L1的患者5年生存率分别为41.9%?口 82.9%,另外，表达PD-L1的月中瘤 转移和患者死亡风险是不表达 PD-L1的月中瘤患者的4倍31。在肝癌的研究中，国内贺兰湘32的研究发现，在月中瘤局部表达可溶性受体 sPD-1分子能阻断PD-L1/PD-1通路，可拮抗小鼠肝癌

16、细胞 H22通过PD-L1对T 细胞的抑制作用，并显著抑制H22月中瘤生长。沈民强33等研究发现肝癌中PD-L1 分子表达可能抑制肝癌组织内 T细胞功能，促进肝癌细胞逃避免疫监控。临床试 验显示，新型抗PD-1或PD-L1抗体可以阻断PD-1和PD-L1的结合而解除月中瘤对 T细胞的抑制作用，从而激活月中瘤患者体内的免疫效应细胞杀瘤效应。月中瘤免疫逃逸机制一直是制约肿瘤免疫治疗效果的重要因素，对月中瘤信号调 控机制的不断深入研究在让我们看到希望的同时，也认识到了信号调控的复杂 性。虽然PD-1与PD-L1在月中瘤免疫逃逸中的调控机制尚未完全阐明， 但针对PD-1 和PD-L1的阻断抗体已在临床

17、试验中取得了较好的治疗效果。抑制受体PD-1及其信号通路传递负信号，在调节T细胞活性及维持外周耐受性方面具有重要作用，为抗癌治疗提供了新策略。尽管目前已认识到了利用免疫系统能有效控制肿 瘤，但如何更好的利用免疫，提高安全性以及有效性仍待进一步研究。参考文献：1朱莉，李明，陈慧，等.可溶性PD-1在原发性肝癌患者外周血的表达及其临床意义 J.江苏医药，2014,40(17):2016-2018.2Konishi J, Yamazaki K, Azuma M, et al. B7-H1 expression on non-small cell lung cancer cells and its r

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