【高分综述 076】PD-1/PD-L1免疫检查点阻断在乳腺癌中的研究进展和增敏策略

• 在过去的十年中，癌症免疫治疗彻底改变了癌症治疗领域，显著提高了患者的生存率。特别是免疫检查点阻断（ICB）的引入，为乳腺癌治疗带来了重大进展。

• 尽管乳腺癌传统上被认为是免疫原性较低的癌症，但针对程序性细胞死亡蛋白-1（PD-1）和PD-L1的ICB在三阴性乳腺癌（TNBC）中显示出了希望，并已获得FDA的批准。

• 尽管ICB在某些患者中显示出持久反应，但对TNBC的临床益处并不一致，反应率从15%到60%不等。这种变异性部分是由于肿瘤微环境（TME）的复杂和动态特性，它影响乳腺癌的进展和治疗结果。

• 为了提高ICB的有效性，需要识别能够预测反应的生物标志物，并探索组合疗法以增加敏感性。

PD-1/PD-L1免疫检查点阻断在

乳腺癌中的临床疗效和最新进展

转移性乳腺癌中PD-1/PD-L1免疫检查点阻断的临床证据：

• KEYNOTE-012研究是一项早期研究，探索了单药PD-1/PD-L1免疫检查点阻断（ICB）治疗在晚期转移性乳腺癌患者中的疗效，尤其是那些PD-L1阳性的三阴性乳腺癌（TNBC）患者。该研究显示，ORR达到了18.5%，这一发现突出了ICB在乳腺癌治疗中的潜力，并为后续的研究奠定了基础。

• 在KEYNOTE-119这项III期临床研究中，研究者比较了Pembrolizumab单药治疗与化疗在晚期TNBC患者中的疗效，这些患者之前已经接受过系统性治疗。结果显示，Pembrolizumab单药治疗并没有显著改善患者的总生存期（OS），无论是在PD-L1表达阳性（CPS≥1）还是高表达（CPS≥10）的患者群体中。

• IMpassion-130研究调查了Atezolizumab联合nab-paclitaxel治疗与安慰剂联合nab-paclitaxel治疗在晚期TNBC患者中的疗效。虽然在整体人群中没有观察到OS的统计学显著改善，但在PD-L1表达阳性的免疫细胞（≥1%）患者中，联合治疗组的OS得到了7.5个月的提高，死亡风险降低了33%。然而，由于在意向治疗（ITT）人群中没有观察到无进展生存期（PFS）和OS的统计学显著改善，FDA最终撤回了Atezolizumab的批准。

• 在KEYNOTE-355研究这项III期临床研究中，Pembrolizumab联合化疗与安慰剂联合化疗作为一线治疗转移性TNBC患者进行了比较。由于在PFS上观察到了显著且临床相关的改善，FDA在2020年11月批准了Pembrolizumab联合化疗用于PD-L1阳性肿瘤。

• SAFIR02-Breast Immuno研究调查了PD-L1抗体单药治疗作为转移性乳腺癌维持治疗的疗效。总体而言，Durvalumab并没有显著改善整体研究人群的无进展生存期或总生存期。然而，在探索性分析中，PD-L1阳性三阴性乳腺癌（TNBC）患者的死亡风险比（HR）为0.37，PD-L1阴性TNBC患者为0.49，表明在这些亚组中可能存在一定的疗效。

• MEDIOLA研究测试了PARP抑制剂Olaparib与Durvalumab联合治疗在携带生殖系BRCA突变的转移性乳腺癌患者中的疗效。结果显示，12周时疾病控制率（DCR）为80%，客观缓解率（ORR）为63.3%，28周时DCR为50%。这些发现表明，Olaparib联合Durvalumab具有显著的疗效，能够提供持久的治疗效应和有利的生存结果。

早期乳腺癌中PD-1/PD-L1免疫检查点阻断的临床证据：

• KEYNOTE-522这项III期临床研究展示了在新诊断的、非转移性三阴性乳腺癌（TNBC）患者中，Pembrolizumab联合新辅助化疗的显著疗效。结果显示，接受Pembrolizumab联合化疗的患者病理完全缓解（pCR）率显著提高，达到64.8%，

• NeoTRIPaPDL1研究探索了nab-paclitaxel和carboplatin作为新辅助治疗的联合应用。结果显示，这种联合治疗在早期TNBC患者中具有良好的疗效和安全性，进一步支持了在早期乳腺癌中使用免疫检查点阻断剂的潜力。

• IMpassion031研究将nab-paclitaxel和Atezolizumab与序贯蒽环类药物基础化疗相结合。结果显示，联合治疗组的pCR率从41%提高到58%，表明Atezolizumab在早期TNBC患者中的新辅助治疗中具有显著的疗效。

• 在非TNBC亚型中，免疫检查点阻断剂的疗效研究也在进行。例如，在I-SPY2研究中，Pembrolizumab联合化疗在HER2阴性乳腺癌患者中显示出较高的pCR率。

PD-1/PD-L1表达的调控机制

遗传突变和表观遗传修饰：

• 肿瘤的突变负荷在塑造其免疫特征中起着重要作用。突变负荷较高的肿瘤更有可能呈现免疫原性突变，这些突变被免疫系统识别为外源性，并可作为免疫细胞的靶标。

• 位于染色体9p24.1区域的CD274基因（编码PD-L1）的基因组重排已被证明可以上调PD-L1的表达，从而增强免疫逃逸。

• 在超过50%的恶性肿瘤中发现的p53基因突变与PD-L1 mRNA和蛋白水平的升高相关。这种效应是通过IFN-γ-Janus激酶（JAK）信号通路和转录激活因子（STAT）通路介导的，其中位于染色体9p的JAK2在调节PD-L1产生中起着关键作用。JAK家族的突变或扩增可以进一步增加PD-L1 RNA的表达，促进免疫逃逸。

• 组蛋白乙酰化通过招募溴结构域和额外末端（BET）蛋白到CD274位点，增强PD-L1 mRNA在转录过程中的合成。混合谱系白血病1（MLL1）对CD274启动子具有很强的亲和力，导致与H3K4三甲基化（H3K4me3）相关的蛋白上调，这是组蛋白甲基化的标志，表明H3K4me3三甲基化在组蛋白H3赖氨酸4处增强了肿瘤细胞中PD-L1的表达。

• miRNA在通过靶向3' UTR和编码序列的转录本调节PD-L1表达方面也发挥着重要作用。例如，miR-200与CD274的3' UTR相互作用，下调PD-L1，从而抑制肿瘤转移。相反，ZEB1在肺癌中增加的表达抑制了miR-200，导致PD-L1水平升高和细胞毒性T细胞活性降低。

翻译后调控：

• N-糖基化对于PD-L1的激活和稳定性至关重要，有助于其与PD-1受体的相互作用。PD-L1上的N-连接糖基的部分糖基化调节其与PD-1的结合，并稳定PD-L1的表达。

• 这种稳定表达由EGF/EGFR信号通路上调B3GNT3糖基转移酶和抑制GSK3β活性来促进。

• 相反，GSK3β阻止PD-L1糖基化，导致其通过蛋白酶体降解，突出了调节PD-L1表达的复杂分子平衡。因此，靶向蛋白质糖基化可能是增强免疫检查点治疗的潜在策略。

异常炎症和致癌信号通路：

• PD-1/PD-L1等免疫检查点分子的表达受到异常炎症和致癌信号通路的精细调控，使恶性肿瘤能够逃避免疫检测。最近的研究表明，致癌转录因子MYC与PD-L1启动子结合，增加其在多种癌症类型中的表达。阻断MYC可导致PD-L1 mRNA水平下降，从而增强抗肿瘤免疫。

• 肿瘤细胞在微环境中受到先天和适应性免疫系统的监视和攻击，但它们可以通过炎症通路上调PD-L1表达来抑制这些抗肿瘤反应。然而，肿瘤细胞利用IFN-γ/JAK/STAT1通路上调PD-L1表达，使细胞毒性T细胞失活并抑制免疫反应。

• 除了IFN-γ，其他炎症刺激如IL-6也可以诱导PD-L1表达。IL-6-JAK-STAT3通路上调PD-L1表达，导致对免疫杀伤的抵抗。此外，肿瘤微环境中的髓系来源抑制细胞（MDSC）通过激活PD-1-/PD-L1+调节性T细胞（Treg）中的PI3K、NF-κB和AKT信号通路，发挥强烈的免疫抑制作用，进一步阻碍抗肿瘤免疫反应。

• CXCL5是CXC趋化因子的一个亚家族，是癌症相关成纤维细胞分泌的细胞因子之一。研究表明，癌症相关成纤维细胞分泌的CXCL5通过激活PI3K和AKT信号传导促进PD-L1表达，从而抑制抗肿瘤免疫。

• 上皮-间质转化（EMT）是一个使上皮细胞获得间质特征的过程，促进肿瘤进展和转移，也影响PD-L1表达。PI3K/AKT通路的改变，如PTEN的丢失，通过影响下游蛋白如eIF4E和S6K1，导致肿瘤细胞中PD-L1蛋白水平升高。

• 肿瘤细胞中PD-1/PD-L1的过表达激活PI3K/AKT通路，也上调Nanog和OCT4等与胚胎干细胞和癌症干细胞特征相关的转录因子。因此，识别乳腺癌患者的EMT特征可能有助于识别相关抑制剂，从而增强抗PD-1/PD-L1治疗的疗效。

• 在氧化蛋白折叠过程中，内质网氧化还原酶（ERO1α）的过表达增加了乳腺癌中PD-L1的表达。ERO1α诱导缺氧诱导因子1-α（HIF1α）响应缺氧肿瘤微环境，通过提高活性氧（ROS）水平来上调PD-L1 mRNA和蛋白水平。

治疗后肿瘤微环境（TME）的变化：

• 肿瘤微环境（TME）是一个复杂且动态的环境，受肿瘤形成的影响，在癌症发展中起着关键作用。TME中的相互作用对于塑造肿瘤进展和免疫反应至关重要。乳腺癌微环境中的免疫系统的重要性日益受到重视，TME中免疫细胞的组成和相互作用对于成功消除肿瘤至关重要。

• TIL包括T和B淋巴细胞，由于其简单性和有效性，已成为潜在的生物标志物。然而，乳腺癌通常比其他癌症的TIL少。不同乳腺癌亚型的淋巴细胞浸润程度不同，激素受体（HR）阴性或HER2阳性乳腺癌中浸润程度更高。

• 有趣的是，即使在基线时PD-L1阴性的肿瘤也可以在早期治疗中产生反应。这种PD-L1预测价值的变化可能部分是由于治疗诱导的PD-L1表达，反映了治疗过程中TME的变化。

• 对新辅助治疗后残留病变的分析显示，总基质TIL（sTIL）有所增加，尽管这种增加并不具有统计学意义。治疗前的肿瘤活检通常显示以CD4+ T细胞为主的淋巴细胞浸润。然而，在抗PD-1治疗后，CD8+ T细胞显著增加，而CD4+ FoxP3+调节性T细胞（Treg）明显减少。

• Blomberg等人发现，对ICB治疗有反应的患者和小鼠在肿瘤内和系统中都显示出嗜酸性粒细胞的增加，ICB通过刺激骨髓中嗜酸性粒细胞的产生和增强CD4+ T细胞产生IL-5来放大系统性嗜酸性粒细胞增多。

PD-1/PD-L1免疫检查点

阻断的潜在疗效生物标志物

肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）：

• TIL是评估肿瘤免疫特征的简便而有效的标志物。病理评估TIL可以方便地识别可能对免疫治疗有良好反应的患者。例如，一项随机研究发现，TIL水平≥5%可以预测对Pembrolizumab的阳性反应。

• 此外，另一项临床研究的回顾性分析显示，中度至高TILs水平的患者在接受nab-paclitaxel治疗时，无论是否联合Atezolizumab，其无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）在PD-L1阳性肿瘤中均有所改善。

程序性死亡配体-1（PD-L1）：

• PD-L1表达常用于免疫检查点阻断（ICB）治疗的主要生物标志物。研究表明，较高的PD-L1表达百分比通常与良好的反应相关。然而，在乳腺癌中，PD-L1表达水平通常低于其他实体瘤，表达率约为10-20%。

• 值得注意的是，PD-L1表达在治疗过程中可能会发生动态变化。例如，在IMpassion031研究中，Atezolizumab与新辅助化疗（NACT）联合使用可以提高早期TNBC患者的病理完全缓解（pCR）率，而与PD-L1表达状态无关。这表明，即使在治疗初期PD-L1表达为阴性的肿瘤，也可能在治疗过程中因NACT诱导的PD-L1表达变化而对ICB治疗产生反应。

• PD-L1基因CD274位于染色体9p24.1区域，研究表明该区域的扩增与对ICBs的频繁和持久反应相关。在一项转移性乳腺癌患者队列中，约1.2%的肿瘤观察到9p24.1扩增，且在TNBC中扩增水平显著高于其他亚型。这一发现提示，PD-L1基因扩增可能是一个重要的预测生物标志物，需要进一步研究以验证其在临床中的应用价值。

肿瘤突变负荷（TMB）：

• 肿瘤突变负荷（TMB）是预测对免疫检查点阻断（ICB）反应的有价值生物标志物，因为它与新抗原生成和T细胞激活相关。TMB量化每兆碱基对（mut/Mb）DNA中的体细胞突变数量。这些突变可能导致新抗原的形成，从而被主要组织相容性复合体（MHC）分子呈递给免疫系统，进而激活T细胞反应。

• 研究表明，高TMB与多种癌症类型中对免疫治疗的良好反应相关。例如，一项前瞻性研究强调了高TMB与Pembrolizumab在十种不同癌症类型患者中阳性结果的关联。

• 结合TMB与其他生物标志物可以提高预测准确性。例如，拷贝数变异（CNA）与免疫逃逸机制和对CTLA-4阻断的不良反应相关。研究显示，高TMB和低CNA（TMBhighCNAlow）的患者对ICB治疗的反应更有效。这种联合分类方法为预测免疫治疗反应提供了更全面的视角，尤其是在复杂肿瘤微环境中。

错配修复缺陷/微卫星不稳定性（dMMR/MSI）：

• 微卫星不稳定性（MSI）是预测癌症免疫治疗反应的重要生物标志物。错配修复（MMR）系统对于纠正DNA复制过程中发生的错误至关重要。dMMR导致由于未纠正的错误而导致的突变负荷增加，从而破坏DNA复制的准确性。

• 尽管乳腺癌中MSI的预测价值尚不明确，但有证据表明，dMMR/MSI转移性乳腺癌患者可以对Pembrolizumab实现持续反应。

基于基因表达谱的生物标志物：

• 肿瘤炎症特征（TIS）是基于基因表达谱的一个重要生物标志物，涉及与细胞毒性细胞、抗原呈递和干扰素γ（IFNγ）活性相关的18个基因。IFN-γ在刺激T细胞增殖、增强T细胞分化以及最初增加MHC I类和II类分子表达方面发挥关键作用。

• 持续的IFN-γ信号传导可能导致PD-1配体和其他免疫抑制分子的上调，从而引发反馈抑制和免疫反应的抑制。

• Ayers等人在一项研究中发现，黑色素瘤患者在Pembrolizumab治疗前的基线肿瘤组织中，与IFN-γ信号传导和T淋巴细胞激活相关的基因表达水平较高，这一标志物被称为T细胞炎症基因表达谱（GEP），并在多种癌症中预测对PD-1治疗的反应。

• 在晚期转移性实体瘤患者中，高炎症GEP与更高的反应率和更长的无进展生存期（PFS）相关。TCGA数据显示，基底样和HER2阳性乳腺癌亚型的TIS评分高于Luminal亚型，这与Pembrolizumab治疗中更好的反应相关，因为这些亚型中TIL浸润更多。

• 此外，将TIS和肿瘤突变负荷（TMB）生物标志物结合使用，在来自四个KEYNOTE临床研究的22种肿瘤类型的300多名患者中，显示出更好的预测效果。因此，T细胞炎症GEP是预测抗PD-1治疗反应的有前景的基因生物标志物，特别是在某些乳腺癌亚型中。

• BRCA突变与黑色素瘤和肺癌中对PD-1阻断的增加反应相关。[80, 103] 在乳腺癌中，无论BRCA1/2突变状态如何，PD-L1阳性肿瘤患者都能从Atezolizumab联合nab-paclitaxel中获益。

• 一项对89名BRCA1/2突变患者的研究显示，这些患者的PD-L1免疫细胞状态相对平衡。此外，具有DNA聚合酶ε（POLE）突变的微卫星稳定的肿瘤表现出高TMB，被认为是ICB治疗的良好候选者，因为它们具有高新抗原表达和显著的免疫细胞浸润。

• Pembrolizumab在POLE超突变的子宫内膜癌中的安全性和有效性已得到验证，但POLE突变在乳腺癌中的发生率不到3%，因此需要进一步研究以评估POLE突变乳腺癌病例对ICB的反应。

• 除了TIS和BRCA突变，还有其他基于基因表达谱的生物标志物在研究中显示出潜力。例如，CXCL10基因在免疫相关信号通路中的表达与新抗原负荷、树突状细胞和抗肿瘤淋巴细胞亚群呈正相关，其表达水平与生存预后密切相关。

• 实验数据和临床研究结果均表明，CXCL10表达可能是抗PD-1/PD-L1治疗的潜在生物标志物。这些研究表明，基于基因表达谱的生物标志物在预测乳腺癌患者对免疫检查点阻断治疗的反应中具有重要的应用价值，未来的研究将进一步探索其在临床中的应用潜力。

其他基因组异常：

• ICB激活B细胞依赖于Tfh细胞的作用，类似于生发中心中B细胞的激活。ICB激活的B细胞与IgG类转换抗体的增加和T细胞亚群的激活相关。

• HRD是基因组不稳定性的一般分子特征，并已被证明是靶向治疗的生物标志物。

循环肿瘤DNA（ctDNA）：

• ctDNA作为液体活检，提供了关于肿瘤基因组特征的重要信息，尤其是在接受治疗的转移性癌症中。

• 研究表明，治疗前血浆分析显示MSI和TMB-high状态与无进展生存期（PFS）相关，并可能表明从免疫检查点阻断（ICB）中获益的潜力。

外周血细胞亚群：

• 系统性免疫在癌症免疫治疗的有效性中起着关键作用，因为免疫检查点阻断（ICB）的激活通常会导致肿瘤组织和外周血中效应T细胞的增加。外周血免疫细胞亚群的分析已成为监测ICB反应的有价值方法。此外，血液中的单核细胞可以为肿瘤微环境的免疫特征提供重要见解

• 多参数流式细胞术已被用于评估健康供体和晚期癌症患者血液样本中的免疫细胞异质性。Dyikanov等人识别出五种不同的免疫亚型，每种亚型与不同的细胞类型和基因表达谱相关，这些亚型可能反映了系统性免疫，并影响患者对癌症治疗（包括免疫治疗）的反应。

• 嗜酸性粒细胞的增加也与乳腺癌患者对ICB治疗的积极反应相关。在一项对转移性三阴性乳腺癌（mTNBC）患者的纵向研究中，对Nivolumab有反应的患者显示出循环嗜酸性粒细胞的显著增加，嗜酸性粒细胞相关基因的表达增加与CD8+ T细胞和IFN-γ基因特征的高水平相关。

• 在抗PD-(L)1治疗后恢复CD8+ T细胞的细胞毒性功能需要功能性的CD4+ T细胞。在非小细胞肺癌患者中，基线时外周血中高度分化的CD4+ T细胞比例较高（大于40%）可预测积极的治疗反应。此外，低比例的CD25+ FOXP3+ CD4+调节性T细胞（Treg）也与更高的反应率以及更长的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）相关。

• 尽管外周血免疫细胞群体的变化并不总是与肿瘤微环境中的变化相对应，但外周血中的T细胞免疫表型和计数仍然是乳腺癌免疫治疗反应的有前景的预测生物标志物。这些研究结果表明，外周血细胞亚群在监测和预测免疫治疗反应中具有重要的临床应用价值。

图4. 乳腺癌免疫治疗反应的生物标志物概述。

联合治疗策略以增强敏感性

• 将联合治疗策略整合到乳腺癌的免疫治疗中，包括已获批准和正在研究的方法，已成为提高免疫治疗效果的关键进展。化疗、放疗和靶向治疗不仅作为独立治疗有效，还在调节肿瘤微环境、增强抗原呈递和刺激免疫反应方面发挥重要作用，从而与免疫治疗相辅相成。

• 将细胞因子、抗血管生成剂和代谢途径抑制剂与免疫检查点阻断（ICB）联合使用，显示出克服耐药性和改善患者预后的潜力。这种联合治疗策略通过增强免疫系统的功能，提高肿瘤对免疫治疗的敏感性，从而提高治疗效果。

已获批准的联合治疗方法

• 化疗药物最初主要因其对癌细胞的直接细胞毒性作用而被开发。然而，近年来的研究表明，这些药物还可以通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD）来促进抗癌免疫，从而增强免疫治疗的效果。

• 细胞毒性化疗可以损伤癌细胞，导致损伤相关分子模式（DAMP）的释放和重新定位。例如，蒽环类药物、环磷酰胺和铂类化合物等细胞毒性药物可以通过诱导细胞周期停滞和凋亡来刺激增殖细胞的死亡。这些死亡的癌细胞随后被抗原呈递细胞（APC）吞噬，进而将新的肿瘤抗原呈递给免疫系统。