【前沿精粹 044】PARP抑制剂与免疫检查点抑制剂在卵巢癌中的联合应用

引言

引言

合成致死机制的PARP抑制剂：

•  人类基因组动态变化，每个细胞将经历超过20,000次DNA损伤事件。健康细胞通过一系列相互关联的分子途径，即DNA损伤响应（DDR），抵抗DNA损伤的有害影响。

•  DNA损伤修复包括：DNA错配修复、碱基切除修复（BER）、核苷酸切除修复、DNA双链断裂（DSB）修复，其中DNA DSBs修复是通过非同源末端连接（NHEJ）和同源重组修复（HRR）途径进行的。

•  在DNA损伤领域，最严重的损伤通常涉及单链或双链断裂。单链DNA损伤修复主要依赖于PARP酶，人体中有17种，其中PARP-1起主导作用，约占DNA修复过程的90%。

•  DNA双链修复包括两个主要途径：NHEJ修复和HRR。BRCA蛋白在HRR途径中起着关键作用，负责双链DNA修复。

•  对于正常细胞DNA损伤-单链断裂，细胞可以依靠PARP蛋白通过BER途径进行修复。

•  PARPi是指能够通过阻断DNA损伤修复过程中PARP的活性来触发细胞死亡的小分子抑制剂。

•  当PARPi作用于正常细胞时，PARP蛋白无法发挥作用，抑制BER导致复制叉缩短和双链断裂的形成。此时，BRCA1/2可以启动HRR途径进行细胞修复。

•  如果细胞具有同源重组缺陷（HRD），PARPi引起的双链断裂将无法修复，“合成致死”效应最终导致细胞死亡。

图1. PARP抑制剂的作用机制。在BRCA1/2功能正常的细胞中，同源重组修复（HRR）机制可以修复DNA双链断裂（DSB）和单链断裂（SSB），防止细胞死亡。然而，在BRCA1/2突变的患者中，HRR机制失败，无法修复DNA DSBs。PARP抑制剂（PARPi）阻断PARP活性，进一步阻止SSBs的修复，导致DSBs的积累。这在BRCA1/2突变和HRR缺陷的患者中诱导合成致死性，导致肿瘤细胞死亡。

PARP抑制剂的安全性和耐受性：

•  PARPi的临床应用越来越广泛，不仅用于卵巢癌的治疗，也用于其他BRCA1/2相关癌症的治疗。

•  尽管它们的治疗效果显著，但它们的安全性和耐受性也是主要关注点。

•  与PARPi相关的最常见的不良事件包括疲劳、恶心和血液学毒性。一些患者还可能经历胃肠道、神经和呼吸毒性，以及严重的副作用，如骨髓抑制和继发性恶性肿瘤。几乎所有接受PARPi治疗的患者都会经历任何级别的不良事件。

•  大约三分之二的患者常见1-2级毒性，通常需要在继续治疗或暂停治疗最多28天期间进行监测，但3级或更高级别的毒性应仔细考虑，必要时应减少剂量或停止治疗。

PARP抑制剂在卵巢癌中的应用：

•  基于对PARP机制的理解，研究者开发了多种PARPi，主要针对具有BRCA1/2突变的癌症患者。

•  BRCA基因的某些卵巢癌的发病率与突变有关，BRCA基因在DNA双链修复中起着关键作用。因此，PARPi在卵巢癌的管理中得到了广泛的应用。

•  2009年，PARPi的第一个人类临床试验对Olaparib进行了临床评估，首次确认了PARPi与BRCA1/BRCA2突变之间的合成致死相互作用。

•  在接下来的十年中，进行了乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、胃癌、胰腺癌等癌症的相关临床研究。

•  Olaparib、Rucaparib和Niraparib已获得FDA和EMA的批准，用于治疗上皮性卵巢癌。

卵巢癌中的ICI治疗

•  免疫系统在抑制和促进癌症发展中起着关键作用，它通过积极参与身体对癌症反应的各个阶段来发挥作用。

•  癌症的当前免疫治疗主要分为溶瘤病毒治疗、癌症疫苗、细胞因子治疗、过继细胞治疗和ICI。

•  近年来，针对免疫检查点途径的研究已经证实了其显著的临床效率。在过去几十年中，肿瘤免疫检查点抑制剂治疗的研究取得了重大突破。

•  针对程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）、程序性细胞死亡配体1（PD-L1）和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）的干预措施，已被广泛接受用于治疗实体瘤。

•  PD-1是一种在T细胞、自然杀伤（NK）细胞和B细胞上广泛表达的共抑制受体。PD-1有两种配体：PD-L1和PD-L2。

•  PD-1与PD-L1之间的相互作用可以抑制T细胞的增殖，减弱T细胞的激活，并有助于肿瘤微环境中以辅助T细胞2（Th2）细胞因子为特征的免疫抑制环境的形成，这有利于肿瘤的生长和发展。

•  因此，抑制PD-L1与PD-1之间的相互作用可以恢复被抑制的细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的功能，并重新建立消除癌细胞的能力。

•  CTLA-4和PD-1在调节T细胞免疫方面发挥不同作用。CTLA-4是CD28免疫球蛋白亚家族的成员，主要在T细胞上表达，作为一种抑制性受体。

•  CTLA-4的配体CD80和CD86通常存在于抗原呈递细胞表面。

•  这些配体可以与CD28相互作用，导致共刺激，或与CTLA-4相互作用，触发共抑制反应。

图2. 免疫检查点抑制剂的作用机制。PD-1/PD-L1途径：卵巢癌细胞在其表面表达PD-L1，这与T细胞上的PD-1受体结合，从而抑制T细胞活性。抗PD-1和抗PD-L1抗体可以阻断这种相互作用，恢复T细胞的细胞毒性活性。CTLA-4/B7途径：树突细胞在其表面表达B7分子，这些分子与T细胞上的CTLA-4结合，抑制T细胞活性。抗CTLA-4抗体可以阻断这种相互作用，增强T细胞活性。MHC/TCR途径：树突细胞通过MHC I类分子呈递抗原，这激活T细胞受体（TCR），进一步激活T细胞。

PARP抑制剂对免疫调节的影响

•  ICI的有效性依赖于多个因素，如PD-L1表达水平、肿瘤浸润性淋巴细胞数量、新抗原负荷和肿瘤突变负担。

•  PARP抑制剂通过阻碍DNA修复过程、放大DNA损伤、产生新抗原和激活干扰素途径来发挥作用，从而启动抗肿瘤免疫反应。

PARP抑制剂上调PD-L1

• 研究表明，Niraparib具有增加卵巢癌细胞表面PD-L1表达的能力。这种增加导致CD8+ T细胞的数量和有效性增加，同时在肿瘤微环境中发挥免疫抑制作用。

•  几项研究已经证明PARP抑制剂能够在乳腺癌细胞系和动物模型中上调PD-L1的表达。

•  PARP抑制剂通过上调PD-L1减弱抗癌免疫反应，同时阻断PD-L1以增强癌症细胞对T细胞介导的杀伤的敏感性。

与单独使用每种药物相比，PARP抑制剂和抗PD-L1的联合治疗在体内显著增强了治疗效果。

•  在先进的浆液性卵巢癌小鼠模型中，给予Olaparib导致PD-L1表达增加，Olaparib和PD-L1的联合使用表现出显著效果，而单独使用抗PD-L1治疗的效果很小或无响应。

•  Shen等人进行的一项研究中，使用与之前不同的模型，结合Talazoparib和抗PD-L1在正常同源重组（HR）条件下，再次观察到PD-L1表达上调和对PARP抑制剂和ICI联合治疗的显著肿瘤反应。

•  最近进行的一项研究表明，PARP抑制剂可以诱导PD-L1的表达。他们的研究涉及用Olaparib或Talazoparib处理MDA-MB-231和BT549乳腺癌细胞，结果表明PD-L1的表达在体外和体内都有所增加。

PARP抑制剂激活cGAS-STING信号通路

• 免疫途径主要包括几条信号通路，包括Toll样受体（TLR）信号通路、C型凝集素受体（CLR）信号通路、RIG-I样受体信号通路，以及cGAS-STING信号通路。

•  PARP抑制剂能够激活cGAS-STING先天免疫途径，这一过程最终导致I型干扰素（IFN）的产生。

这种激活引发了一系列免疫原性效应和相关的免疫反应，对调节肿瘤生长和进展起到关键作用。

•  cGAS-STING途径作为一个关键的先天免疫传感器，在促进抗肿瘤免疫细胞的招募、激活和启动中发挥着至关重要的作用。

•  正如前面提到的，Niraparib能够触发cGAS-STING途径的激活，从而导致IFN-β的上调和PD-L1表达的增加。

•  当DNA与cGAS结合时，它会启动STING的招募和激活，进而通过TRAF家族成员相关的NF-κB激活器（TANK）结合激酶1和干扰素调节因子3的参与，显著表达CCL5和CXCL10。这一过程促进T细胞的招募，并增强卵巢癌中淋巴细胞的功能。

•  Olaparib对PARP的抑制在BRCA1缺陷的卵巢癌小鼠中引发了强烈的局部和系统性抗肿瘤免疫，包括适应性和先天免疫反应，主要通过STING依赖性机制。当与PD-1抑制剂联合使用时，这种效应进一步增强。

•  一些研究发现，用Talazoparib处理卵巢癌细胞会导致STING途径中两个关键组分IRF3和TBK1的磷酸化显著增加。

•  PARP抑制剂在肿瘤微环境（TME）中持续释放的IFN-I在促进多种免疫功能中发挥重要作用，包括激活树突细胞、维持肿瘤衍生抗原对T细胞的交叉呈递、支持NK细胞介导的抗肿瘤免疫，以及与Toll样受体4（TLR4）配体如HMGB1协同激活M1型抗肿瘤巨噬细胞。

PARP抑制剂增加基因组不稳定性

• 由于HRD和BRCA突变，癌细胞表现出更高的基因组不稳定性，使它们更具免疫原性。

•  PARP抑制剂给药后，严重的DNA损伤导致DNA片段在细胞质中积累。这一过程产生更多的新抗原，并将它们暴露在细胞表面，导致免疫反应的激活增加。这反过来导致肿瘤突变负担（TMB）增加和免疫原性增强。

图3. PARP抑制剂与免疫检查点抑制剂之间的相互作用。PARP抑制剂通过增加抗原呈递和上调PD-L1表达，增强肿瘤免疫原性和肿瘤微环境（TME）中新抗原的呈递。树突细胞通过cGAS/STING途径激活并呈递这些新抗原，促进T细胞的招募和激活。免疫检查点抑制剂通过阻断PD-1/PD-L1和CTLA-4/B7途径，恢复T细胞的细胞毒性活性，进一步增强抗肿瘤免疫反应。PARP抑制剂和免疫检查点抑制剂的联合使用不仅增加了抗原呈递和T细胞活性，还上调了PD-L1表达。此外，这种联合还通过JAK-STAT和GSK3β途径促进IFN-β的分泌，进一步增强免疫系统对肿瘤细胞的攻击。