【肺癌进展报告2022】非小细胞肺癌免疫治疗耐药机制治疗策略研究进展
2022-11-03
2718

陈军*李昕

天津医科大学总医院 肺部肿瘤外科


 

摘要:肺癌是全球癌症死亡的主要原因。免疫疗法已在多年的临床使用中证实对非小细胞肺癌有显著疗效,但随着对免疫治疗使用经验的增多,人们发现,免疫治疗与靶向治疗类似,部分患者会对免疫检查点抑制剂表现出原发性或获得性耐药的特性,并成为现今阻碍免疫治疗发展的一个重要挑战。目前,对原发性耐药机制的了解仍较少,而对于免疫治疗的获得性耐药特性,学者们最近提出了统一临床定义标准,未来将有更多的临床试验会围绕这一标准进行设计。目前我们已知的免疫治疗获得性耐药原因,包括肿瘤抗原的缺乏、抗原呈递功能缺陷、关键细胞信号通路的调控、表观遗传学变化和肿瘤微环境的变化等。另外患者自身相关因素,如微生物组和免疫状态,也可能与获得性耐药相关。针对这些机制,全球正在开发新的药物和治疗策略,目的是使免疫治疗的效益最大化。本文将围绕免疫治疗耐药问题进行阐述,包括最新的免疫治疗耐药的定义,其潜在机制和潜在治疗策略,总结最新的临床研究进展和一些可能在未来转化为临床应用的前瞻性意见。

 

关键词:非小细胞肺癌,免疫治疗,获得性耐药

 

前言:

肺癌是目前全球癌症死亡的主要原因,最常见的肺癌类型是非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)。免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors,ICIs)的出现,改变了部分基因突变野生型NSCLC的治疗前景,但最终仍有大多数患者在免疫治疗期间出现疾病进展。将免疫治疗与化疗相联合,可以改善单药治疗的疗效,且无论PD-L1的表达率是高或者低。但即使是化疗-免疫联合治疗,很大一部分患者对治疗没有反应或只在有限的一段时间内有反应,从一些临床试验中总结得到的患者的中位无进展生存时间(Median progression-free survival,mPFS)为4个月~10个月不等[1]。目前对免疫治疗的耐药性问题了解仍不完全,下文我们简要回顾了该领域最新的研究进展,包括部分临床试验的结果和初步发现,希望在未来几年有更深入的发现。

 

免疫治疗耐药的定义和相关机制


免疫学家们将免疫治疗的耐药特性,根据其发生的时间、肿瘤细胞特征和免疫浸润的类型进行分类[1]。在时间方面,原发性耐药定义为一线ICIs治疗期间出现疾病进展,获得性耐药定义为初始疾病控制后再次发生的肿瘤进展[2]。最近修订的NSCLC获得性免疫治疗耐药定义排除了疾病稳定状态(Stable disease,SD),比如,病情发展缓慢、对免疫治疗无反应的患者,在第一次影像学评估时被认为SD状态,但该情况应被认为免疫治疗原发性耐药,而非获得性耐药。当考虑到肿瘤细胞本身因素时,可以识别出与基因组或蛋白质组学特征相关的内在耐药和受肿瘤微环境(包括免疫细胞)(Tumor microenvironment,TME)调节的外在耐药。最后,免疫细胞的空间分布可以形成截然不同的模式:肿瘤微环境中完全没有免疫细胞(免疫荒漠)状态,肿瘤内和外周有大量的免疫细胞(免疫炎症模式),或者肿瘤床中没有免疫细胞,只有侵袭边缘有免疫细胞(免疫豁免型肿瘤)[3]。原发性和获得性耐药的定义目前对临床试验有一定帮助,但还不能用于指导治疗选择,也不能为开发更有效的疗法或生物标志物提供任何机制上的见解。接下来,我们将重点讨论与癌细胞及其微环境相关的耐药机制。

 

内源性因素:癌细胞的内在特征,如基因组和蛋白质组特征,是对治疗产生耐药性的主要驱动因素。免疫检查点是调节抑制性免疫信号通路的分子,调节免疫反应的持续时间和自我耐受[4]。这些途径在生理免疫反应中是必不可少的,并避免不受控制的反应和附带损害。癌细胞表达抑制信号(检查点)是免疫逃避的重要机制,可能涉及许多抑制分子,如PD-L1、IDO、LAG3、TIM-3、VISTA等。并非所有的致癌驱动因素都会诱发免疫治疗的耐药。例如,EGFR突变或ALK融合可以预测对ICIs的原发耐药性,而不论PD-L1的表达如何,而KRAS突变则不能预测免疫耐药性[5, 6]。这可能是由KRAS突变患者的肿瘤微环境不同,暴露于烟草烟雾中产生了更高的抗原负荷[6]


其他细胞内信号通路和基因,也可直接或通过影响肿瘤微环境促进免疫治疗耐药。比如NSCLC中的STK11突变,可能与ICIs的结果较差相关,因为这种参与多种细胞功能的丝氨酸苏氨酸激酶的失活与低T淋巴细胞肿瘤浸润和“冷”肿瘤微环境相关[7]。此外,在一项比较单药帕博利珠单抗和化疗的KEYNOTE-042研究的探索性分析中,STK11突变似乎没有影响ICIs的疗效,而在化疗队列中,它们与预后较差相关[8]。TP53突变在对免疫治疗敏感的患者中也更为常见,尽管其确切机制尚不清楚[9]。最近,9p21缺失突变被证明会导致淋巴细胞浸润减少和免疫治疗效果更差[10]。目前,针对这些基因突变状况,还没有令人满意的治疗方法,也没有针对这些突变状态单独或联合ICIs进行靶向治疗的临床试验结果。

 

表观遗传和转录组的改变,可能在赋予肿瘤细胞对免疫治疗的原发性耐药内源因素方面发挥作用,炎症和间充质表型最近被发现可能与黑色素瘤的原发性免疫耐药有关,MHC I或其某些成分(如B2M)的下调是逃避T细胞杀伤的常见机制,这可能是由于转录组或表观遗传的改变[11]

 

外源性因素:免疫抑制性TME是免疫耐药性的重要原因。TME产生的免疫抑制因子或生长因子,如VEGF和TGF-b是研究得最好的耐药机制之一[1, 12]。乏氧是肿瘤的共同特征,可通过HIF-1a诱导VEGF的表达。VEGF作用于内皮细胞,促进肿瘤新生血管生成,但也具有免疫抑制特性,导致细胞毒性T淋巴细胞减少,有利于免疫抑制的Treg和其他骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)[13]。事实上,肿瘤诱导的新生血管,由于血管结构异常,免疫细胞的滚动、粘连和转运过程变得更加困难,能够离开血流并浸润肿瘤的细胞越来越少。此外,功能异常的血管还可诱导缺氧和酸中毒,从而对T细胞和巨噬细胞产生免疫抑制影响。有研究表明,使用抗VEGFR分子的目的是“血管系统正常化”,而不是抗新生血管生成,可以导致肿瘤浸润免疫细胞向刺激表型的极化[14]


在较为复杂的TME环境中,TGF-b还在促进癌细胞侵袭和转移中发挥着重要作用,如通过抑制树突状细胞分化和迁移,在促进Treg程序的同时阻止Th1和Th2分化,从而促进免疫抑制环境的产生[15, 16]

 

如何逆转免疫治疗获得性耐药

 

化疗和放疗:化疗和免疫治疗结合,已经是肺癌(NSCLC和SCLC)的一种标准治疗方法,其疗效值得肯定。其协同作用的潜在原因,可能是化疗诱导的细胞死亡释放肿瘤新抗原和MHC-I上调[17]。放疗诱导全身免疫功能改变的作用,存在争议。局部进展病灶的放射治疗,是癌基因依赖性NSCLC的标准治疗方式,但在免疫治疗患者中放射治疗的作用,尚不十分明确。一项针对50例NSCLC和黑色素瘤患者的前瞻性研究,评估了立体定向放疗在免疫治疗过程中的协同疗效,这些患者在ICIs治疗期间最多有5个病灶进展,ORR为42%,mPFS为14.2个月,中位OS为37.4个月。在50例患者中,有40例在照射野之外出现远位放疗效应。其中有26例患者(65%)在两个月时出现出现了确定的放疗远隔反应[18]

 

靶向细胞因子和其他免疫调节分子治疗:TGFβ通过对树突状细胞、Th1、Th2和Treg的多种作用,在免疫逃避中发挥重要作用[16]。但针对TGFβ的治疗药物的开发一直困难重重,其表现出的高心血管毒性、皮肤反应和胃肠道炎症,是重要的阻碍因素。目前有几项研究公布了最新的研究成果,Bintrafusp alfa是一类靶向TGFβ受体和PD-L1的融合蛋白,在80例一线免疫治疗失败的NSCLC患者中进行了临床试验。结果显示,ORR为21.3%,DCR为40%,在PD-L1高表达的患者中,剂量为1200mg时疗效最佳[15]。SHR-1701是另一种靶向TGFβ受体和PD-L1的融合蛋白,在一项I期临床试验中,52例PD-L1表达阳性的晚期转移性NSCLC患者接受了治疗,结果显示ORR为44.2%,DCR为73.1%,在PD-L1表达≥50%的高表达肿瘤患者中疗效最佳[19]

 

TGFβ之外的其他免疫调节细胞因子也在研究中。IDO1(吲哚胺2,3-双加氧酶)是一种参与影响T细胞活性的色氨酸代谢酶。尽管早期临床研究结果显示出可能阳性结果,但IDO1抑制剂Epacadostat的疗效在III期研究中未得到证实[13]

 

免疫治疗联合治疗:人们曾尝试联合使用CTLA4及PD-1药物,来改善免疫治疗原发性耐药问题。Checkmate 227研究显示,在总生存期方面,伊匹木单抗联合纳武利尤单抗的疗效优于含铂双药化疗[20]。但KEYNOTE-598研究则显示,在PD-1≥50%的NSCLC患者中,伊匹木单抗与帕博利珠单抗联合使用并不能提高患者的生存率[21]。最近公布的一项联合使用曲美木单抗和度伐利尤单抗治疗一线免疫治疗失败患者的前瞻性研究显示,双免疫药物的联合使用未能给这些患者带来生存获益,其中获得性耐药队列的客观缓解率为0%,mPFS为2.1个月[22]


具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体(T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains,TIGIT)是另一种对免疫耐受至关重要的共抑制跨膜受体,由T细胞和NK细胞表达。替瑞利尤单抗是一种TIGIT抑制剂,CITYSCAPE试验将135例晚期PD-L1阳性NSCLC患者,随机分为阿特珠单抗单药治疗组与替瑞利尤单抗+阿特珠单抗联合治疗组,结果显示联合治疗组ORR和PFS明显优于单药治疗组,特别是PD-L1≥50%的患者(联合治组ORR 66%,单药治疗组ORR 24%)[23]。安全性数据良好,3级以上不良反应发生率在两组中类似。


Sigec-15是一种主要由髓细胞表达的蛋白质,已知在骨代谢中起作用。近年的研究表明,Sigec-15可能是一种新的免疫逃逸机制[24]。一项针对抗Sigec-15抗体的研究(NC318),首次报告了一线经ICI治疗后进展的NSCLC患者使用抗Sigec-15抗体的数据,显示出一些积极的疗效[13]

 

细胞及疫苗免疫疗法:过继性免疫细胞治疗对黑色素瘤有效,对NSCLC也可行,但其疗效尚未得到证实[13]。一项针对纳武利尤单抗单药治疗耐药后治疗的I期临床研究显示,20例NSCLC患者(其中30%患者PD-L1≥50%)使用TILs治疗后,在总共16例可评价患者中,疾病控制率达到92%,两例患者完全缓解,并且,安全性数据显示,毒性似乎是可控的,3级以上不良反应发生率约为12.5%[25]

 

细胞因子诱导杀手(Cytokine-induced killer,CIK)细胞是从T细胞和NK细胞的混合物中提取的,从宿主的外周血中分离出来,并使用特定的刺激细胞因子和CD3抗体在体外扩展。与CAR-T细胞的开发相比,这种方法更快(14天制造),成本更低,但目前仍缺乏标准的质控程序[26]

 

在ASCO 2021上发表的一项I期临床试验的结果显示,CIK联合一线化疗-免疫治疗在32例NSCLC患者中取得了令人振奋的结果,ORR为81.3%[27]。在ESMO 2021上首次公布了对ICIs耐药NSCLC患者进行了随机接种疫苗试验的结果。OSE2101是一种抗癌疫苗,靶向与HLA-A2相关的5种肿瘤新抗原。从目前公布的初步结果看,在118例已接受化疗和免疫治疗的患者中,其中还包括对ICIs二次耐药的患者,接种了该疫苗后,令人惊讶的是,尽管没有显著的PFS获益,但观察到有统计学意义的总体生存获益(11.1 vs 7.5个月p=0.02)[28]

 

未来发展方向

 

在可见的未来,免疫治疗发展方向中,新的免疫检查点抑制剂的开发,将着力于扩大免疫检查点的种类,并将开发重点放在与化疗或抗血管生成治疗或与其他检查点抑制剂联合治疗的方向上。未来几年预计会公布几项新的治疗方法的大型临床试验的结果。如SKYSCRAPER-01试验(NCT04294810),旨在评估替瑞利尤单抗与阿特珠单抗在PD-L1高表达人群中一线治疗的联合治疗效果。

 

TILs、CAR-T细胞或CIK的细胞治疗可能会被证明是有效的,但它们的发展限于极少数高度专业化的中心,价格昂贵且过程极复杂。双特异性抗体似乎是一种更简便易行的解决方案,它可以吸引T细胞到表达特定蛋白靶点的癌细胞上。一种PSMAXCD3双特异性抗体正在肺鳞状细胞癌中进行相关测试(NCT04496674),前景未知。

 

从长远来看,目前还不清楚上述这些策略中哪一种会更有优势。基于免疫的新疗法的到来,最终应该会增加患者的获益,包括获得应答的患者比例和应答的持续时间。新药可能有更好的疗效,现有药物的新组合可能克服对免疫疗法的耐药性,甚至可能根据肿瘤和患者的特点,为每个肿瘤选择最合适的免疫疗法。

 

结论

ICIs单药治疗以及和化疗的联合治疗,已成为晚期NSCLC一线的标准治疗方案。原发性ICI耐药在临床比较常见,还有一部分患者在接受免疫治疗一到两年内出现继发性耐药,解决耐药问题成为免疫治疗未来发展的重要方向。许多使用新型ICI组合和/或靶向疗法的临床前研究的结果,在过去几年推动了多个临床试验的相继开展。希望在不久的将来,这种积极的研究活动转化为患者真正的临床获益。


References

 

[1] Muto S, Inomata S, Yamaguchi H, et al. [Resistance Mechanisms to Immune Checkpoint Inhibitor and Its Overcome with Focus on β-Catenin in Lung Cancer]. Gan To Kagaku Ryoho. 2022. 49(9): 928-931.

[2] Chen X, Zhang W, Yang W, Zhou M, Liu F. Acquired resistance for immune checkpoint inhibitors in cancer immunotherapy: challenges and prospects. Aging (Albany NY). 2022. 14(2): 1048-1064.

[3] Chen DS, Mellman I. Elements of cancer immunity and the cancer-immune set point. Nature. 2017. 541(7637): 321-330.

[4] Isazadeh A, Hajazimian S, Garshasbi H, et al. Resistance mechanisms to immune checkpoints blockade by monoclonal antibody drugs in cancer immunotherapy: Focus on myeloma. J Cell Physiol. 2021. 236(2): 791-805.

[5] Torralvo J, Friedlaender A, Achard V, Addeo A. The Activity of Immune Checkpoint Inhibition in KRAS Mutated Non-small Cell Lung Cancer: A Single Centre Experience. Cancer Genomics Proteomics. 2019. 16(6): 577-582.

[6] Jeanson A, Tomasini P, Souquet-Bressand M, et al. Efficacy of Immune Checkpoint Inhibitors in KRAS-Mutant Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). J Thorac Oncol. 2019. 14(6): 1095-1101.

[7] Skoulidis F, Goldberg ME, Greenawalt DM, et al. STK11/LKB1 Mutations and PD-1 Inhibitor Resistance in KRAS-Mutant Lung Adenocarcinoma. Cancer Discov. 2018. 8(7): 822-835.

[8] Zhang C. The negative relationship between patients with NSCLC harbored STK11/KEAP1 copy number variation and immune microenvironment infiltration. J Transl Med. 2021. 19(1): 259.

[9] Hellmann MD, Nathanson T, Rizvi H, et al. Genomic Features of Response to Combination Immunotherapy in Patients with Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer. Cancer Cell. 2018. 33(5): 843-852.e4.

[10] Han G, Yang G, Hao D, et al. 9p21 loss confers a cold tumor immune microenvironment and primary resistance to immune checkpoint therapy. Nat Commun. 2021. 12(1): 5606.

[11] Boyero L, Sánchez-Gastaldo A, Alonso M, Noguera-Uclés JF, Molina-Pinelo S, Bernabé-Caro R. Primary and Acquired Resistance to Immunotherapy in Lung Cancer: Unveiling the Mechanisms Underlying of Immune Checkpoint Blockade Therapy. Cancers (Basel). 2020. 12(12).

[12] Yang Y, Yang L, Wang Y. [Immunotherapy for Lung Cancer: Mechanisms of Resistance and Response Strategy]. Zhongguo Fei Ai Za Zhi. 2021. 24(2): 112-123.

[13] Attili I, Tarantino P, Passaro A, Stati V, Curigliano G, de Marinis F. Strategies to overcome resistance to immune checkpoint blockade in lung cancer. Lung Cancer. 2021. 154: 151-160.

[14] Solimando AG, Summa S, Vacca A, Ribatti D. Cancer-Associated Angiogenesis: The Endothelial Cell as a Checkpoint for Immunological Patrolling. Cancers (Basel). 2020. 12(11).

[15] Tan B, Khattak A, Felip E, et al. Bintrafusp Alfa, a Bifunctional Fusion Protein Targeting TGF-β and PD-L1, in Patients with Esophageal Adenocarcinoma: Results from a Phase 1 Cohort. Target Oncol. 2021. 16(4): 435-446.

[16] Tauriello D, Sancho E, Batlle E. Overcoming TGFβ-mediated immune evasion in cancer. Nat Rev Cancer. 2022. 22(1): 25-44.

[17] Wang F, Wang S, Zhou Q. The Resistance Mechanisms of Lung Cancer Immunotherapy. Front Oncol. 2020. 10: 568059.

[18] Lieverse R, Van Limbergen EJ, Oberije C, et al. Stereotactic ablative body radiotherapy (SABR) combined with immunotherapy (L19-IL2) versus standard of care in stage IV NSCLC patients, ImmunoSABR: a multicentre, randomised controlled open-label phase II trial. BMC Cancer. 2020. 20(1): 557.

[19] Feng J, Tang D, Wang J, et al. SHR-1701, a bifunctional fusion protein targeting PD-L1 and TGF-β, for recurrent or metastatic cervical cancer: a clinical expansion cohort of phase 1 study. Clin Cancer Res. 2022 .

[20] Hellmann MD, Paz-Ares L, Bernabe Caro R, et al. Nivolumab plus Ipilimumab in Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer. N Engl J Med. 2019. 381(21): 2020-2031.

[21] Boyer M, Şendur M, Rodríguez-Abreu D, et al. Pembrolizumab Plus Ipilimumab or Placebo for Metastatic Non-Small-Cell Lung Cancer With PD-L1 Tumor Proportion Score ≥ 50%: Randomized, Double-Blind Phase III KEYNOTE-598 Study. J Clin Oncol. 2021. 39(21): 2327-2338.

[22] Leighl NB, Redman MW, Rizvi N, et al. Phase II study of durvalumab plus tremelimumab as therapy for patients with previously treated anti-PD-1/PD-L1 resistant stage IV squamous cell lung cancer (Lung-MAP substudy S1400F, NCT03373760). J Immunother Cancer. 2021. 9(8).

[23] Cho BC, Abreu DR, Hussein M, et al. Tiragolumab plus atezolizumab versus placebo plus atezolizumab as a first-line treatment for PD-L1-selected non-small-cell lung cancer (CITYSCAPE): primary and follow-up analyses of a randomised, double-blind, phase 2 study. Lancet Oncol. 2022. 23(6): 781-792.

[24] Wang J, Sun J, Liu LN, et al. Siglec-15 as an immune suppressor and potential target for normalization cancer immunotherapy. Nat Med. 2019. 25(4): 656-666.

[25] Creelan BC, Wang C, Teer JK, et al. Tumor-infiltrating lymphocyte treatment for anti-PD-1-resistant metastatic lung cancer: a phase 1 trial. Nat Med. 2021. 27(8): 1410-1418.

[26] Meng Y, Yu Z, Wu Y, et al. Cell-based immunotherapy with cytokine-induced killer (CIK) cells: From preparation and testing to clinical application. Hum Vaccin Immunother. 2017. 13(6): 1-9.

[27] Zhou L, Zhang X, Zhang W, Liu L, Xiubao R. 386P A single-arm phase Ib study of autologous cytokine-induced killer (CIK) cell immunotherapy in combination with sintilimab plus chemotherapy in patients with advanced non-small cell lung cancer (NSCLC). Ann Oncol. 2020. 31(S6).

[28] Mingyang F, Yue C, Yang Y, Qiu L. Lenvatinib Plus Pembrolizumab vs. Chemotherapy in Pretreated Patients With Advanced Endometrial Cancer: A Cost-Effectiveness Analysis. Front Public Health. 2022. 10.



作者介绍
陈军 教授

博士,教授,主任医师,博士生导师

天津市肺癌研究所 所长

天津市胸部肿瘤中心 主任

天津医科大学总医院肺部肿瘤外科  主任

中国老年保健协会肺癌专业委员会 主任委员

中国医促会肺癌预防与控制分会 副主任委员

中国微循环学会转化医学专业委员会  副主任委员

欧美同学会-中国留学人员联谊会医师协会转化医学分会  副主任委员

中国医促会胸外科分会 常委

中国医师协会胸外科分会 委员

《中国肺癌杂志》副主编, 《Thoracic Cancer》编委


主持国家级和省部级科研项目38项,发表科研论文270余篇,其中SCI收录130余篇。获得天津市科技进步一等奖,四川省科技进步一等奖和天津青年科技奖在内各种奖项8项


免责声明

版权所有©人民卫生出版社有限公司。 本内容由人民卫生出版社审定并提供,其观点并不反映优医迈或默沙东观点,此服务由优医迈与环球医学资讯授权共同提供。

如需转载,请前往用户反馈页面提交说明:https://www.uemeds.cn/personal/feedback

参考资料

来源:人民卫生出版社《临床知识》约稿

作者:陈军,天津医科大学总医院 肺部肿瘤外科

编辑:环球医学资讯余霞霞

(18)
下载
登录查看完整内容