探论癌症临床管理研究所

免疫检查点抑制剂治疗癌症的封闭与清除模型

2022-6-30 00:00| 发布者: admin| 查看: 369| 评论: 0

摘要: 免疫检查点抑制剂(ICI)治疗是近年来癌症治疗中最激动人心的发展。本综述试图根据我们自己在ICI治疗中的经验得出一些机制方面的结论,并对无法解释的临床观察结果提出不同的解释。本综述的目的是提醒临床领域注意错 ...

免疫检查点抑制剂治疗癌症的封闭与清除模型

宗康拉*、张旭、张辉、探论研究参与者小组

探论癌症临床管理研究所,北京


【以下为译文,英文版原文参考:the-blocking-vs-depletion-model-of-immune-checkpoint-inhibitor-therapy-for-cancer.pdf



摘要

免疫检查点抑制剂(ICI)治疗是近年来癌症治疗中最激动人心的发展。截至2021年底,全球几大制药商和研究医院已进行了超过100项临床试验,旨在探索ICI抗体在几乎每种癌症类型和各种临床环境中的用途。这些临床试验在每年的重大学术会议和FDA批准中带来了一波又一波的好消息,现在ICI疗法正在取代传统疗法,成为癌症临床管理的主要参与者。另一方面,这些临床试验大多未能在大多数癌症患者中显示出明显的益处,公开报道的也很少。在现实世界的临床环境中,ICI抗体被大量(有时是滥用)用于几乎每一种绝望的情况,仅在少数(< 10%)中具有明显的临床益处。然而,ICI治疗背后的热情并未因大量临床失败而减弱,而是一直在增长。临床医生和患者表现出一致热情的原因是,在一些应答者中观察到了奇迹般的临床反应,甚至包括晚期无望病例。每个临床医生都想在下一个看似相同的患者身上重复这个奇迹,每个患者及其家庭成员都想相信他们有能力创造这个奇迹。但现实令人沮丧,因为临床医生没有看到看似相同的患者出现可预测的奇迹般的重复反应,而大多数选择ICI治疗作为生活中最后一根稻草的患者即使没有受到伤害,也没有从中受益。那么,ICI疗法如此有效且反应如此不可预测的原因是什么呢?本综述试图根据我们自己在ICI治疗中的经验得出一些机制方面的结论,并对无法解释的临床观察结果提出不同的解释。本综述的目的是提醒临床领域注意错误使用ICI抗体可能造成的危险和不可逆损害,同时介绍一些选择合适患者的初步标准,以避免ICI治疗的危害。

ICI治疗的现实使用和反应

ICI治疗主要是指使用针对程序性死亡受体-1 PD-1)、其配体PD-L1和另一种细胞表面检查点受体CTLA-4的抗体所进行的治疗。截至2021年,至少有13种针对PD-1/PD-L1的抗体和1种针对CTLA- 4的抗体已获批准上市销售。其中有8PD-1抗体,占据了大部分市场销售,2021年达到300多亿美元。随着这一趋势的发展,其中一种抗体pembrolizumabkeyturda)可能在未来几年内成为世界上第一位的抗体药物。另一方面,ICI抗体的批准用途很少适用于一线单次使用环境,大多在先前治疗失败的情况下与化疗联用。一些经批准的用途非常罕见,以至于实际上只有极少数患者符合条件。这一现象表明,在大量临床试验中,ICI治疗的益处更可能在绝望的病例中而非新诊断的病例中显现。这并不是因为ICI治疗在这种情况下比早期病例表现更好。更有可能的是,对照组所采用的治疗对晚期或之前接受过治疗的患者不太有效,从而为ICI治疗脱颖而出留出了空间。如果ICI疗法真的像是社交媒体上过度夸张的那样有效,我们现在早就停止使用其他疗法了。ICI治疗仍然是一种辅助性治疗且大多为二线治疗方案,这一事实表明,其并非高度有效,至少还不足以给大多数患者带来明显的临床获益。另一方面,至少在中国这个拥有最大的癌症患者数量并且多个国内ICI抗体供应商激烈竞争的地方,ICI治疗的超说明书使用在癌症管理中变得越来越普遍。根据我们的观察,许多患者未遵循审批机构的选择标准,而被要求接受ICI单独治疗或与化疗或其他靶向药物(如酪氨酸激酶抑制剂)联合治疗,但这些治疗是基于控制疾病的迫切需要。在这些情况下,ICI治疗是最后的希望

 

对这种大规模的,有时滥用的ICI治疗(见后面的讨论)可能永远不会出现在公开报道中,但是在现实中的肿瘤医院里每天都在发生。人们可能想知道,随着在许多癌症病例中的广泛使用以及药物销售逐年快速增长,有多少癌症患者从这种做法中受益?已发表的、经过良好控制的临床试验数据在实际应用中是否可以复制?不幸的是,这个答案,至少基于我们自己的经历,比我们希望的要消极得多。诚然,有很少的患者从ICI治疗中获得巨大益处,有些患者甚至治愈了疾病。但是更多的人没有从治疗中受益。最近对非选择性使用PD-1抗体治疗肺癌(最大的批准使用类别)的一些审查显示,实际应答者比率可能低至12% [1]ICI治疗后的实际生存期更短,有时相差很大[23]。据我们自身观察,在中国其他实体肿瘤如食管癌、胃癌、肝癌等中PD-1抗体的非标准使用在一些临床中心已达到80%以上的患者。然而,尽管一些患者的病程出现了戏剧性的逆转并从治疗中获益,但大多数患者并未从ICI治疗中获得明显益处。一个悲剧性的观察结果是,更多的患者在这种无差别地使用ICI治疗的情况下实际上受到了伤害。

 

ICI可导致各种形式的疾病加速这一情况在临床医生中很少被讨论,且被大多数患者及其家属误解。最明显的形式是肿瘤大小和数量在短时间内爆发进展,给人留下ICI治疗是超级进展原因的清晰印象[4]。但很多时候,ICI抗体多次给药后疾病进展并不明显,给人的印象是治疗根本不起作用。在许多情况下,这种解释是错误的,因为仔细观察可能会发现该治疗最初确实产生了阳性反应(至少通过肿瘤标志物的指示)。是ICI抗体的持续给药导致了随后的疗效丧失。在大多数情况下,这并不是先前反应的简单丧失,而是该患者加速进展的开始。

 

如后面的讨论所示,这是由于抗肿瘤免疫的丧失。根据我们在过去5年中对ICI治疗的经验(将在其他地方报告),对ICI治疗的反应模式可能分为三类:应答者、非应答者和受害者,每个部分的比例如图1所显示。在ICI治疗的所有用户中,真正的应答者所占比例不超过25%

1:我们看到的ICI治疗反应模式。应答者是指ICI治疗后超过三个月的持续肿瘤应答,如肿瘤标志物变化所示。无应答是指既往肿瘤进展无明显差异。伤害定义为ICI治疗后,先前存在的对肿瘤进展的控制丧失。来自34个病例的数据。

 

与此同时,约40%的用户是受害者,剩下的1/3的患者是真正的无应答者。需要指出的是,我们很早就意识到了超进展,因此我们通过包括观察肿瘤组织和肿瘤标志物变化在内的综合评估方法,仔细选择了肿瘤显示PD-L1表达迹象的患者,并始终采用延迟给药方案,以避免损害抗肿瘤免疫。即使在这种仔细检查的条件下,我们也无法避免ICI治疗带来更多的损害而非益处。我们对一般情况的估计只会更糟。真正的受益者可能低至< 10%的患者,而治疗的受害者可能超过50%。其余应为无应答者,因为T细胞不能被清除(见下一节),或者因为缺乏可以被ICI治疗激活的抗肿瘤共存免疫。在我们的病例中,我们仔细选择了具有足够共存免疫的患者,并排除了没有共存免疫的患者,从而降低了非应答者部分。这里要考虑的突出问题不是一般概念中的未获益人数,而是除了ICI治疗的无应答者之外是否存在其他受害者。

ICI治疗作用机理的挑战性临床观察

鉴于ICI治疗的一些令人困惑的临床观察结果,目前关于ICI抗体如何达到抗肿瘤效果的解释相当薄弱,甚至弄巧成拙。基于主流医学采用的模型,ICI抗体阻断PD-1与其配体PD-L1的相互作用,从而阻断PD-L1通过与激活T细胞上PD-1的相互作用而下调免疫。PD-L1可能存在于肿瘤细胞或其他免疫辅助细胞(如树突状细胞或巨噬细胞)上,无论如何,其与激活T细胞上的PD-1相互作用会导致T细胞激活下调,从而影响抗肿瘤活性。我们称这种机制为封闭模型

 

2018年诺贝尔生理学和医学奖授予了两名致力于研究免疫检查点机制的科学家,根据诺贝尔奖委员会的说法,他们通过抑制免疫负调控发现了治疗癌症的方法”(https://www.nobelprize.org/prices/medicine/2018/summary/)。有了诺贝尔奖委员会的支持,对于封闭模型所描述的ICI抗体在癌症治疗中的作用机制应该没有任何疑问。然而,没有直接证据表明抗体通过这种机制在体内发挥作用。例如,尽管模型假设抗肿瘤免疫受到肿瘤表达PD-L1的抑制,但没有研究表明这实际上发生在体内肿瘤内。相反,包括我们自己在内的研究表明,PD-L1表达是通过在肿瘤部位产生IFN-γ对肿瘤进行强免疫攻击的结果[56]。尽管许多体外研究表明PD-L1诱导T细胞死亡(因此命名为程序性细胞死亡受体),但没有体内研究表明肿瘤表达的PD-L1可导致T细胞死亡或下调肿瘤部位的T细胞激活。相反,我们自己的未发表的观察结果显示,在肿瘤切片中始终有大量高活性T细胞与表达PD-L1的肿瘤共存(图2)。诚然,这些激活的T细胞可能不再抑制肿瘤复制,肿瘤复制在表达PD-L1时不仅没有受到抑制,反而通常会增加(图3),在肿瘤和抗肿瘤免疫之间形成明显的僵局(图4)。

2:透明细胞卵巢癌手术样本中同一位置的激活的T细胞(左图)和表达PD-L1的肿瘤细胞(右图)。Ki-67染色标记肿瘤细胞(中图)。注意T细胞接触面的肿瘤细胞Ki-67染色增加,表明伴随PD-L1的表达肿瘤复制增加。

3:胆管癌手术样本的IHC染色结果。左图中CD3标记的激活T细胞导致肿瘤细胞复制增加,表现为附近肿瘤细胞Ki-67染色增加(右图)。注意左侧图片中黄色圆圈内有大量T细胞积聚,右侧图片中红色圆圈内是其附近的肿瘤细胞,Ki-67染色增强。附近的其他肿瘤细胞也表现出这种复制增加的模式。在高倍镜观察下,T细胞显示激活的圆形染色(未显示)。

4:胃腺癌手术样本的IHC染色结果,显示激活的T细胞和周围肿瘤形成胶着。左侧图中CD3标记的激活T细胞包围了右侧图中Ki-67标记的肿瘤(腺癌)结构。在高倍镜观察下,T细胞显示激活的圆形染色(未显示)。尽管有这种强烈的T细胞攻击,但肿瘤结构保持完整,与其他T细胞较少或没有出现的区域(未显示)相比,Ki-67染色更强表明这里的肿瘤复制明显增强。

 

但这种僵持是肿瘤细胞内部发生的事情,而不是抑制T细胞激活的结果,因为在这种僵持下没有建立新的转移灶,这表明T细胞虽然不能抑制现有的表达PD-L1的肿瘤,但是能够破坏新形成的肿瘤,因为这些肿瘤在被破坏之前没有机会表达PD-L1。即使僵持不下,也没有研究表明图2所示的与肿瘤僵持的T细胞在与ICI抗体结合后会恢复对肿瘤细胞的攻击。此外,这种封闭模型不能解释ICI抗体实际使用中的一些常见观察结果。这些观察如下:

 

1) 产生强烈和持久的应答的“扳机”效应。虽然药物制造商基于封闭模型和抗体在体内的药代动力学建议重复给予ICI抗体,但众所周知,即使在持续的ICI抗体停止后,患者仍可看到持久的反应[7-910]。根据我们自身的经验,我们已经看到ICI抗体单次给药后引发了持续10个月以上的显著抗肿瘤反应。这种现象不能用封闭模型来解释,该模型要求在整个作用期内存在ICI抗体。众所周知,细胞表面形成的抗原-抗体复合物在数小时内被持续内化,尽管有人声称ICI抗体的体内半衰期为2-3周,但这些抗体的药代动力学与其剂量-反应曲线不匹配[11],表明并非更多的抗体存在会带来更多反应。

 

2 ICI治疗后超进展。在临床试验过程中,偶尔会出现超进展现象来描述ICI治疗后肿瘤生长急剧加快的一组患者[412]。超进展的定义一直在变化,但超进展的基本特征是肿瘤进展速度加快,并形成新的病灶。各研究和报告中报告的超进展部分各不相同,范围为4-40% [1314]。我们通过观察反映趋势加速的肿瘤标志物变化和显示转移灶新形成的肿瘤分布,对ICI治疗导致的肿瘤进展加速采用了更广泛的定义。我们没有使用超进展这一仅关注ICI治疗后肿瘤爆发的一小部分受害者的术语,而是使用伤害这一术语来包括所有受到伤害而非ICI治疗帮助的患者。这是因为这些患者中损害背后的机制是相同的(见下一节),只是损害程度不同,这一因素也受到不同肿瘤各自的生物学行为的严重影响。如图1所示,在我们自己手中,这部分患者占40%。因此,并不是一小部分患者会受到ICI治疗的伤害,而是大部分患者,至少比受益者更多。从肿瘤免疫学的角度看,超进展是抗肿瘤免疫丧失而非增强的净结果。旨在激活或增强抗肿瘤免疫的疗法怎么会导致破坏呢?已经有一些研究试图提供超进展背后的机制[14-16],但无论这些发现或假设是否相关,这种现象都不能用封闭模型来解释。

 

3 ICI治疗引起自身免疫。可能不是较大的部分,但部分患者在ICI治疗后会发生自身免疫攻击。在某些试验中,这部分患者可能占10%以上。我们亲眼看到> 10%的患者在ICI抗体给药后出现某些形式的自身免疫攻击。在某些患者中,这些自身免疫攻击不是短暂的,其持续时间与持久的抗肿瘤反应一样长。在两个孤立病例中,尽管使用了皮质类固醇持续抑制免疫攻击,但肺部自身免疫攻击仍严重到导致患者死亡。自身免疫攻击与抗肿瘤疗效之间没有相关性,但我们尚未见过非应答者出现明显自身免疫攻击的病例:即在观察到自身免疫攻击的每一个病例中,患者要么受益于治疗,要么受到治疗的伤害。那么,ICI治疗前是什么阻止了自身免疫攻击,ICI治疗如何导致这个阻止失效,以及我们如何知道肿瘤未使用相同的阻止机制?自体免疫领域的广泛研究早已确定了外周耐受的机制以及调节性T细胞(Treg)作为预防自体免疫的主要角色,其主要机制是通过抑制性细胞因子来抑制效应细胞(Teff)的激活。尽管PD-1PD-L1的作用被联系到几种自身免疫模型中[17],但是在这些模型中,靶组织的PD-L1表达似乎是必要的,表明这是一个额外的保护机制,是与自身免疫中Treg介导的抑制平行的。从免疫学角度看,ICI疗法激活自身免疫与激活抗肿瘤免疫应具有相同的机制。但是很难想象在ICI治疗之前,这种自身免疫会被PD-1/ PD-L1相互作用阻断,就像抗肿瘤免疫一样。至少自身免疫的靶组织如正常肺部组织不表达PD-L1以避免自身免疫的攻击。此外,如上所述,ICI治疗后的自身免疫通常持续很长时间,甚至抵抗严重的免疫抑制,这也排除了PD-1/ PD-L1参与维持对自身免疫的抑制,因此无法用封闭模型进行解释。我们提出这个问题不是为了关注ICI治疗中免疫相关不良事件的存在,而是为了强调背后的机制。毕竟,跟抗肿瘤免疫一样,它激活了一种先前被抑制的免疫反应。

ICI治疗的新机制及支持证据

从缺乏所提出的封闭模型的直接证据到封闭模型在长达十年的时间内和在极高的热情下都未能解释的上述临床观察结果,人们不得不对封闭模型的正确性提出质疑。这些问题虽然棘手,但仍未解决,这一事实表明封闭模型一定是错误的。那么问题是什么是ICI治疗的正确机制,我们如何解释所有上述观察结果?在此,我们提出了一种新的ICI治疗机制,涵盖了上述所有临床观察结果。这一新提出的机制的基础是抗体介导的T细胞清除(depletion)。这种清除最可能是通过抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)实现的,在这种作用下,巨噬细胞会清除ICI抗体结合的T细胞(图5)。

5:清除抗PD-1抗体键T细胞的抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP

 

ADCP是一个公认的体内过程,消除抗体结合对象,为清除病原体发挥关键作用。巨噬细胞通过其细胞表面Fc受体(FcγR)识别抗体的Fc片段并结合,导致抗体-抗原复合物被吞噬[18]。由于所有ICI抗体都含有巨噬细胞可识别的Fc片段,因此ICI抗体键T细胞被清除是一种可能性,也可能是一个问题。事实上,在动物模型的免疫学研究中,通过这种机制在体内清除T细胞是一种常见且高效的做法(例如,用抗CD4/CD8抗体清除T细胞)。尽管ICI抗体开发人员声称他们意识到了这一潜在问题,并因此对其产品中的Fc区进行了修饰,以降低FcγR结合的程度,但没有证据表明这些ICI抗体在体内失去了被巨噬细胞识别的能力,以及ICI抗体键T细胞在体内未被去除。事实上,有研究表明体内ICI抗体通过Fc片段结合使抗体键T细胞被清除[19]。这种T细胞清除机制可以很好地解释ICI治疗引起的损伤,因为表达PD-1的抗肿瘤T细胞通过ADCP过程被结合和去除。当这些T细胞对抑制肿瘤发展至关重要时,它们的去除(部分或完全)将因此导致不同程度的肿瘤进展,不一定在每种情况下都是超进展,因为新转移的建立也受肿瘤生物学特性及肿瘤微环境的影响。

 

通过同样的机制,ICI抗体激活的自身免疫也是T细胞清除的结果,只不过结合抗体并被ADCP去除的靶T细胞是进行外周耐受并维持自身免疫抑制的Tregs。这将导致释放先前被抑制的执行免疫攻击的T效应细胞。如果这些效应T细胞也表达PD-1,它们也将被随后给予的导致Tregs清除的相同抗体清除。但如果再激活的自身免疫T细胞不表达PD-1,则随后给予ICI抗体不会影响免疫攻击。在某些Treg抑制抗肿瘤免疫的患者中,Treg的去除也可能是其有效的机制。然而,这不是主要机制,因为在肿瘤表达PD-L1的患者中可见较高的应答,而PD-L1表达是Th1免疫攻击的标志[20],而不是Treg的指标。只有在未检测到PD-L1表达的情况下,ICI激活的抗肿瘤免疫才能通过去除Treg实现。与自身免疫的情况相同,持续给予ICI抗体可能会导致移除重新激活的抗肿瘤T细胞,从而中和初始激活,留下高度可变的结果,这很可能是临床环境中的真实情况。

 

这种T细胞清除模型最难解释的问题是抗肿瘤反应是如何被激活的。如上所述,如果完全去除此类T细胞,则会丧失抗肿瘤免疫,从而导致肿瘤进展/超进展。因此,为了使清除模型可行,必须假设以下情况:1 T细胞清除必须发生,因为整个模型是建立在去除表达PD-1T细胞之上的;2 T细胞不能完全清除,否则导致肿瘤失去控制;3)未清除的T细胞必须通过这个过程被激活。因此,T细胞的部分去除是这种清除模型的关键。如果T细胞不表达PD-1,或者它们不与抗体结合,则不能将其去除。后者是可能的,因为肿瘤微环境是复杂的,并且已知许多药物特别是大分子如抗体不能容易地渗透到肿瘤内的任何地方。因此,一些T细胞,特别是那些深度浸润肿瘤的T细胞,能幸免于循环中的抗体并不奇怪。光靠这一点不能解释T细胞的激活,但如果剩余的未结合T细胞通过稳态过程替代被清除的T细胞,则给它们留下了一个被激活的机会。该模型假设这种稳态导致T细胞暂时激活和扩增。在这种扩增在最初T细胞清除的几天内迅速发生的情况下,可以预期具有最大抗肿瘤活性的抗肿瘤T细胞净增加(因为它们是能够穿透肿瘤的T细胞,这是抗肿瘤免疫的高度期望的特征)。在该模型中,我们不必假设未被ICI抗体去除的T细胞不表达PD-1,但下面讨论的观察结果表明,一定有一些激活的T细胞不表达PD-1,并且也有一些T细胞表达PD-1,随后会受到抗体介导的清除。ICI治疗后PD-1表达的实际状态显示为混合性[21],但无论哪种方式,它都不会影响部分T细胞清除后的T细胞激活。


通过提出这一T细胞清除模型,我们能够解释上述所列的临床观察结果,这些结果是持续封闭模型无法解释的。此外,一些临床观察和动物研究结果支持这一模型。首先,该模型预测ADCP过程是ICI抗体在体内发挥作用的关键,因此具有结合和阻断功能但丧失通过ADCP的能力的抗体不起作用。事实上,尽管ICI抗体的Fab片段具有在体内更好地穿透肿瘤组织的理想特征,但已对其进行了研究,但未报告其有效。在体内小鼠肿瘤模型中,即使是具有完整Fc片段但被工程化以特异性破坏Fc受体结合位点的抗体也显示出抗肿瘤活性的丧失[22]。其次,与封闭模型预测抗体向两侧均等机会不同,这种清除模型强调T细胞的清除,而非肿瘤。在识别PD-1PD-L1的抗体之间,前者比后者更相关,因为PD-1主要在T细胞上表达,尽管一些分析也表明PD-L1也由激活的T细胞表达。通过这种比较,可以预期抗PD-1抗体在体内会比抗PD-L1抗体更具活性。到目前为止,这一预测普遍得到了今天的临床观察和药物销售数字的支持。即使在抗PD-L1的滞后活性中,也有一些可能是由于该抗体与T细胞结合所致,而与肿瘤无关。我们已经看到至少一个病例明确支持这一解释(我们未发表的观察结果)。第三,该模型描述了T细胞清除的程度是关键的,因为过度清除将导致抗肿瘤免疫的丧失和失去对肿瘤进展的控制。只有适当的部分清除才能通过稳态恢复和T细胞激活来替代清除的T细胞。位于肿瘤形成结构之间的间质空间的T细胞,如所有中分化和高分化腺癌肿瘤,更容易受到抗体的侵袭,也更容易清除。为了支持这一观点,我们手中的所有超进展病例都符合这一情况。与低分化肿瘤如黑素瘤相比,ICI治疗在具有典型中-高分化结构的肿瘤中效果不佳,例如大多数结肠癌、一些肺癌和大多数卵巢癌病例。6是一个中分化肿瘤的例子。它明显不同于对ICI治疗反应良好的肿瘤[23-26]

6:在典型的结肠中分化腺癌中,T细胞分布在肿瘤结构之间的间质空间中。肿瘤细胞用Ki-67标记,T细胞用CD3标记


一个例外是Treg抑制抗肿瘤免疫的情况,其中位于间质的Treg可能被ICI抗体耗尽。在我们手中已经看到一个这样的病例。第四,这种清除模型要求在抗体给药后观察到T细胞清除。在动物模型中,这种清除在一天内迅速发生,在患者中,我们预期在2天内看到淋巴细胞明显减少。实际上,在我们的手中,在ICI抗体后50小时,我们看到淋巴细胞下降到不同程度,范围从12- 54%。淋巴细胞严重减少(> 30%)会伴随应答或损伤,轻微减少(12-15%)通常表明无应答或损伤(我们未发表的观察结果)。最后,我们的清除模型也解释了ICI治疗中观察到的暂时反应或进展(假性进展)。由于T细胞清除,初次抗体给药后可能会丧失一些抗肿瘤能力。但是这种部分清除也会导致T细胞激活,而激活免疫的后续追赶最终会控制肿瘤的进展。在此期间,肿瘤进展实际上可能会在受控前加速。基于放射影像学检查,这种肿瘤进展的暂时增加被称为假性进展,并被解释为免疫细胞进入肿瘤引起的免疫诱导性肿胀。我们知道,暂时性肿瘤进展是真实的,而不是伪进展,这不仅基于影像学,还基于肿瘤标志物的变化。另一方面,相当大一部分病例在持续抗体给药后出现初始应答和随后复发。我们怀疑这种短暂的应答是由于持续的清除导致抗肿瘤T细胞减少过多而无法维持抗肿瘤功能所致。在这种内稳态驱动的T细胞激活作用下,深入肿瘤内部的T细胞浸润可能需要退出至间质中,甚至引流至淋巴结以进行扩增,如果扩增的T细胞表达PD-1,则它们容易因持续的抗体给药而被清除。当循环系统中出现清除性抗体时,是否被清除可能完全取决于T细胞的位置和分布。根据我们对各种T细胞浸润模式的观察,在大多数伴有抗肿瘤免疫的病例中,T细胞位于间质中,如图6所示,因此理论上不可能以当前的形式和频率对ICI治疗产生应答。如果被迫接受当前形式的ICI治疗,这些病例中的患者将由于抗肿瘤免疫的过度消耗而受到伤害。

 

一个有待讨论的令人困惑的问题是,在少数ICI应答者中观察到的强烈的和持久的反应。这些患者的抗肿瘤反应非常强烈,持续时间长达数月,是以往任何癌症治疗都无法比拟的。根据我们对免疫反应特别是抗肿瘤反应激活过程的理解,抗原释放对于启动和维持激活的免疫反应是绝对必要的。但ICI疗法激活的持久抗肿瘤反应中的一个令人困惑的难题是,触发激活的抗原释放明显缺乏。由于抗体与PD-1的结合不会引发T细胞激活,也不会杀死肿瘤细胞(这一点在体外很容易测试),因此ICI抗体后的T细胞激活模式尚不清楚。我们试图解释ICI抗体介导的部分T细胞清除后,通过内稳态驱动的激活T细胞的这种特殊方式,但这仍然是该模型的一个弱点。因为内稳态驱动的T细胞恢复在化疗等其他肿瘤治疗中很常见,尚未观察到这种激活。ICI抗体给药后的环境一定有什么特殊之处,从而导致选择高度激活的抗肿瘤应答。一个可能的特征是,在ICI抗体介导的清除情况下,清除的T细胞都表达PD-1,因此只有PD-1阴性T细胞可以在清除后恢复中存活,因为循环系统中仍有一些抗体分子会保留数周。这些PD-1阴性但激活的T细胞可能维持持久的反应。此类细胞确实存在,因为前期研究表明,由IL-12等第三激活信号修饰的高激活T细胞可通过消除PD-1表达来抵抗一切形式的下调[27-29]。为了支持这一观点,我们前期利用IL-12进行的抗肿瘤研究中确实观察到了这种自我维持的反应[30]

 

此外,激活后和长期应答期间,如果没有明确的抗原释放模式,尚不清楚如何维持这种应答。肿瘤抗原是通过杀死肿瘤细胞的肿瘤减灭疗法(如化疗和放疗)释放的。但在ICI治疗的情况下,不需要依赖于存在的其他肿瘤减灭疗法(尽管最近的应用经常包括化疗),因此排除了肿瘤抗原释放的经典模式。另一方面,化疗后等通过抗原释放激活的抗肿瘤反应不是持久的,需要反复治疗[31]。肿瘤医院的情况显然如此,因为需要反复化疗来抑制肿瘤进展。然后,在明显的对比中,需要问一问ICI治疗激活的抗肿瘤反应是如何持续的?由于不能绕过对抗原的需要,因为这将违反应答的特异性方面,因此必须假设ICI治疗激活的免疫不同于我们在其他癌症治疗激活的抗肿瘤应答中所看到的,因为它在抗原供应中是自我维持的。自我增强免疫反应早就被提出,但没有得到机制研究的支持,尤其是在肿瘤免疫学领域。另一方面,ICI治疗激活的抗肿瘤应答并不总是自我维持,只在少数情况下。那么,是什么决定了这种差异尚不清楚。了解其背后的机制可能会为更多的患者带来更自我维持的持久反应。

新模型的预测意义

新的清除模型不仅仅是为了解释为什么ICI治疗显示出显著和持久的反应,尽管它确实有助于理解背后的真正机制。由于ICI治疗可能对很大一部分患者带来潜在危害,迫切需要建立新的患者选择标准来避免这一问题。目前的患者选择标准显然不能做到这一点,因为以前的临床试验确实显示,30%-40%的患者实际上比对照组的生存期短[32]。例如,选择肿瘤表达高水平PD-L1的患者已初步用于显示该组中有更多的应答者[32]。然而,并未显著降低危害,因为仍有更大比例的患者存活时间比对照组短(图7)。

7Keynote 042临床试验的存活数据,显示与对照化疗(红线)相比,ICI治疗(蓝线)导致的受损害患者部分的比例。如各图中两条线之间的交叉所示,PD-L1表达与患者受损部分(30%-40%)之间没有明确的相关性

 

我们掌握的情况是,所有接受ICI治疗的患者在强免疫攻击下肿瘤均有明显的PD-L1表达迹象,但仍有40%的患者受到治疗的伤害而非帮助(图1)。FDA在批准时也提出并采用了其他选择标准,如TMBMSIdMMR状态,但没有一个能够避免ICI诱导的免疫损害。这些替代标记物均表明可能存在抗肿瘤的共存免疫。尽管作为ICI治疗的先决条件,这是必要的,但仅有这种免疫的存在并不能避免被ICI抗体清除,从而受到治疗的伤害。此处描述的清除模型将能够确定哪些患者可能受到的伤害大于ICI治疗的帮助。对于每一位患者,最重要的事情是:1)是否存在共存免疫;和 2T细胞是否在抗体易触及的间质中充分暴露。所有符合这两项观察结果的患者(大多数为实体瘤患者)都极有可能受到伤害,应禁止其接受ICI治疗。通过这种做法,到目前为止,除了一例患有肝细胞癌和胆管癌的混合肿瘤的患者外,我们避免了所有使用ICI治疗时发生的损伤。在该病例中,T细胞分布模式处于主要成分(肝细胞)的临界状态,胆管癌的抗肿瘤免疫水平很低,太弱,无法评估。治疗产生初始应答,在目睹到应答4周后,给予第二次抗体治疗,随后出现超进展(我们未发表的结果)。另一方面,自20216月采用这一新模型及其所描述的患者选择标准以来,我们已向8例患者推荐了ICI治疗,所有患者均表现出明显的初始反应。其中7例出现持续反应,1例出现如上所述的后续超进展。由于现实中未经选择地使用ICI治疗可能不会获得超过20%的应答并对患者造成更大的损害,我们迄今为止的记录就显得非常突出,并具有极高的统计学意义(p<0.01),表明我们的方法一定正确。

 

在某种程度上,这不是证明模型的常见方式,因为主流医学用于观察各组患者之间的随机和对照比较,以获得统计学意义。但是,为了证明我们在过去几个月中建立的清除模型,这里还适用两个原则:一个是伦理问题,即我们不能选择接受ICI治疗的患者使用当前的治疗方式,因为我们知道他们很有可能受到伤害。第二,因为我们只需要证明我们在统计学意义上是正确的,所以对于可能不理解或不相信这一新模型的专家来说,超越解释的零知识证明似乎就足够了。我们确实做到了,只是没有监督裁判。我们愿意挑战主流医学,在对患者进行ICI治疗之前,通过我们的模型预测他们的病例。对于药物制造商而言,很难采用我们的模型,因为T细胞清除模型明确禁止因T细胞过度清除和共存免疫丧失(即使在初始应答下)而频繁给药。使用ICI抗体越少,利润就越少。诺贝尔奖委员会的早期介入也是改变现行封闭模型的一个强大障碍。另一方面,与ICI治疗相关的大量超进展病例是一个严重的现实问题,也是癌症治疗的日常常态,不会因为忽视它而消失。ICI治疗中增加化疗仅掩盖了肿瘤进展的短期爆发,并没有解决抗肿瘤T细胞过度清除的问题。科学家和临床医生迟早会认识到这个问题并找出原因。本综述作为ICI治疗导致部分患者死亡后的早期理论探索和后期纠正工作,希望能引起对这一问题的警惕和认识,为ICI治疗新的工作机制的建立提供见证。毕竟,ICI治疗具有巨大的潜力,能够为大约三分之一的癌症患者带来显著的益处,我们需要掌握其正确的使用方法,以帮助而非伤害癌症患者。



参考

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