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【前沿精粹 043】外周免疫生物标志物用于实体瘤的免疫检查点抑制

毕凯今选  · 公众号  ·  · 2024-10-13 14:54

正文



外周免疫生物标志物用于

实体瘤的免疫检查点抑制



引言

引言

• 外周免疫生物标志物在预测和预后实体瘤患者对免疫检查点抑制治疗反应中的关键作用。

• 识别和验证这些生物标志物对于个性化医疗和治疗策略优化十分重要。

• 讨论了包括细胞因子、可溶性因子和免疫细胞在内的多种潜在外周生物标志物,它们在指导实体瘤的免疫治疗中显示出希望。

• 指出了结合多个外周免疫参数以提高预测和预后准确性的必要性,以及在生物标志物的发现、验证和标准化过程中需要进行的关键工作。

图1. 评估候选生物标志物与临床结果之间的关联。

(A)   在接受免疫治疗干预的队列中测量的外周免疫生物标志物的表型变异将呈现某种分布。(B) 预测性生物标志物研究通常评估候选生物标志物的测量值是否根据患者的抗肿瘤反应在统计上有所不同。(C) 可以为队列列出生存指标,包括但不限于无进展生存期和总生存期,并且可以通过截断点将分布二分法,以确定生物标志物与生存指标之间的关联。(D) 通常使用Kaplan-Meier生存分析来评估按生物标志物的截断测量值分层的患者群体中事件发生(进展、死亡等)的时间。一个生物标志物与反应之间的关联(即,预测性)并不一定意味着该生物标志物与生存(即,预后性)相关。

CR,完全缓解;PD,疾病进展;PR,部分缓解;SD,病情稳定。



肿瘤微环境与外周免疫组的共同特征

• 肿瘤微环境(TME)与外周免疫系统之间的相互作用对于理解肿瘤免疫反应至关重要。在三阴性乳腺癌患者中,肿瘤浸润的CD4+ T细胞高表达PD-1和CD39,与外周血中这些表型的频率存在正相关。

• 胰腺癌患者中,肿瘤浸润的CD8+ T细胞表达TIGIT的水平与外周血中CD8+ T细胞的表达水平相呼应,表明这些细胞可能在肿瘤和外周血之间迁移。

• 胃癌患者的单细胞RNA测序和T细胞受体(TCR)测序揭示了肿瘤和血液中共享TCR的CD8+ T细胞亚群,这些细胞表现出迁移相关基因特征,如CX3CR1,提示它们可能从血液迁移到肿瘤。

• 在黑色素瘤、肝细胞癌、肾细胞癌和非小细胞肺癌患者中,PD-1阳性的外周血淋巴细胞与肿瘤细胞共培养时,IFN-γ的释放显著增加,表明PD-1阳性细胞中富集了肿瘤反应性T细胞。

• 乳腺癌患者中,肿瘤内的调节性T细胞(Treg)与外周血中的Treg在TCR克隆型上有相当大的重叠,表明Treg可能从一个区域迁移到另一个区域。

• 乳腺癌和胰腺癌患者的外周血、肿瘤和淋巴结中,CD4+ T细胞中Treg的比例过高,与对照组相比,这可能反映了肿瘤内Treg的增加。

• 一项针对未经治疗的肾癌患者的化疗联合免疫治疗(chemoIO)小型试验显示,外周血中富集的CD8+ T细胞与肿瘤浸润的淋巴细胞(TIL)之间存在共享克隆型,表明肿瘤特异性CD8+ T细胞可能从外周血迁移到肿瘤病灶。

• 在转移性实体瘤患者中,肿瘤微环境中的TIL密度和多样性与血液中T细胞克隆的扩展有关,这些克隆在肿瘤和血液之间双向检测到,表明它们可能参与了抗肿瘤免疫反应。


循环细胞因子和可溶性蛋白

细胞因子:

• 在接受αPD-1治疗的复发或晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,较高的血浆IL-6浓度与较短的无进展生存期(PFS)相关,具体数值阈值为6.37 pg/mL或11.15 pg/mL。

• 在另一项研究中,125名同样患有晚期NSCLC并接受αPD-1或αPD-L1抑制剂治疗的患者中,基线血清IL-6浓度≥13.1 pg/mL与较短的中位总生存期(mOS)相关,为7.4个月对比未达到20个月。

• 基线IL-6浓度是预测对αPD-(L)1抑制剂治疗的临床反应的更好指标,与肿瘤PD-L1表达相比,也与无/低肿瘤PD-L1表达患者的OS相关。

• 在接受αCTLA-4治疗的小细胞肺癌(SCLC)患者中,基线血清IL-6水平>3.85 pg/mL与较短的中位总生存期(mOS)相关,为9.5个月对比18.5个月。

• 在165名接受化疗免疫治疗(chemoIO)和αPD-L1治疗的不可切除肝细胞癌(HCC)患者中,达到完全缓解(CR)、部分缓解(PR)或稳定疾病(SD)超过6个月的患者,基线血清IL-6浓度显著低于那些出现疾病进展(PD)的患者,分别为5.1 pg/mL对比11.6 pg/mL。

• 在这些患者中,血清IL-6浓度>18.49 pg/mL预示着较短的中位PFS和mOS,分别为1.5个月对比7.0个月,以及8.0个月对比未达到12个月。

• 在接受化疗免疫治疗的晚期肾癌(RCC)患者中,72%的基线血清IL-6 < 6.5 pg/mL的患者12个月时无疾病进展,而高血清IL-6的患者在同一时间点的无进展比例为41%。

• 在另一项研究中,晚期肝细胞癌(HCC)患者接受化疗免疫治疗和αPD-L1治疗,基线血浆IL-6水平被确定为独立的预后因素,高水平的IL-6预示着较短的PFS和OS。


IL-8:

• IL-8(CXCL8)作为趋化因子,在癌症免疫治疗领域备受关注,它通过招募免疫抑制性和促肿瘤细胞群体,促进肿瘤进展。

• 在三项针对晚期尿路上皮癌(UC)和肾细胞癌(RCC)患者的临床试验中,研究了血浆IL-8作为预后生物标志物的作用,共涉及1445名患者。

• 在88名接受一线αPD-L1治疗的局部晚期或转移性UC患者中,基线血浆IL-8水平高于中位数(15 pg/mL)与较短的中位总生存期(mOS)相关,分别为6.3个月与未达到25个月。

• 在另一个包含421名UC患者的队列中,同样的治疗在二线或更后线使用时,高基线IL-8水平组(高于中位数)同样显示出较短的mOS,分别为3.9个月与15.5个月。

• 在755名接受αPD-1治疗的晚期癌症患者(包括肾癌、鳞状非小细胞肺癌和非鳞状非小细胞肺癌)的回顾性分析中,基线血清IL-8水平高于23 pg/mL与显著较短的OS相关。

• 一项包含24项研究的汇总元分析,涵盖了接受αPD-1(其中一项研究还包括αCTLA-4)治疗的多种实体瘤患者,证实了外周IL-8的独立预后能力,高水平一致预测较短的PFS和OS。

图2. 基线血清IL-8水平与接受抗PD-1抑制剂治疗患者的存活率之间的关系。(A-C) 探索性Kaplan-Meier分析显示,在接受抗PD-1阻断剂治疗的(A)肾细胞癌(RCC)、(B)鳞状非小细胞肺癌(NSCLC)和(C)非鳞状NSCLC患者的总生存期(OS)概率及其95%置信区间,这些患者基于血清IL-8的基线分层(23 pg/mL截断点)。点状水平线表示OS的50%概率,而点状垂直线表示高IL-8组和低IL-8组的中位OS。

NSCLC,非小细胞肺癌;OS,总生存期;RCC,肾细胞癌。

可溶性PD-1和PD-L1:

• 可溶性PD-1(sPD-1)和可溶性PD-L1(sPD-L1)作为免疫检查点蛋白的可溶形式,它们在血液循环中的存在可能预示着与膜结合形式不同的生物学结果。

• 在非小细胞肺癌(NSCLC)患者接受αPD-1治疗的研究中,基线血清sPD-L1水平升高(≥90 pg/mL)与较短的中位无进展生存期(mPFS)和中位总生存期(mOS)相关。

• 在另一项NSCLC患者(n = 39)的研究中,较高的基线血浆sPD-L1水平(>3.36 ng/mL)与较短的mOS和治疗失败时间相关,并且与整体反应率较低有关。

• 在胃癌患者接受αPD-1治疗的研究中,基线血浆sPD-L1水平升高(>295或>286 pg/mL)与较短的mOS和mPFS相关。

• 高基线sPD-L1水平也预测了NSCLC和转移性肾癌患者对免疫检查点抑制剂(ICI)治疗效果不佳。

• 同样,基线sPD-1水平的升高也与NSCLC或胃癌患者对ICI治疗的反应不佳相关。


Granzyme B:

• Granzyme B 是一种由活化的T细胞和NK细胞分泌的关键丝氨酸蛋白酶和细胞毒性效应分子,它通过启动目标细胞的凋亡来发挥作用。

• 在接受αPD-1治疗的IV期非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,基线血清Granzyme B水平低于1.27 pg/mL与较差的中位无进展生存期(mPFS)和中位总生存期(mOS)相关。

• 与高水平Granzyme B的患者相比,低水平Granzyme B的患者外周血中CD8+效应记忆(EM)RA阳性(表示为外周CD8+ T细胞的一个亚群)和PD-1+TIM3+CD8+ T细胞的频率较低。

• 重要的是,先前的化疗可能会影响Granzyme B的浓度,如在胃癌患者队列中观察到在接受过化疗的患者(n = 49)与未接受过化疗的患者(n = 38)之间,血清Granzyme B的平均水平存在显著差异。


T细胞

T细胞表达除PD-1之外的免疫检查点:

• 在晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者(n = 263)接受αPD-(L)1治疗的研究中,基线时外周血液中CD8+ PD-1+ TIGIT+ T细胞的高频率与较短的中位无进展生存期(mPFS)和中位总生存期(mOS)相关。

• Merkel细胞癌患者(n = 15)在接受αPD-1治疗后3周,外周血中PD-1和TIGIT共表达的T细胞频率增加与改善的疾病反应有关。

• 在尿路上皮癌(UC)患者中,LAG-3在T细胞上的表达模式显示出作为生物标志物的潜力,其中LAG-3阴性的T细胞表达模式与较长的中位总生存期(mOS)相关。

• 在复发和转移性头颈鳞状细胞癌(HNSCC)患者(n = 40)接受αPD-1治疗的研究中,基线时外周血液中4-1BB阳性T细胞的高表达与改善的疾病反应、较长的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)相关。

• 在非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,基线时外周血液中表达免疫检查点PD-1以外的其他免疫检查点的T细胞,如TIGIT和LAG-3,可能有助于评估对免疫治疗的反应。

图3. 严重耗竭或衰老的循环CD8+ T细胞与接受抗PD-(L)1治疗期间的存活率之间的关联。

(A) 基于外周CD8+ PD-1+ T细胞上TIGIT表达的低或高,对复发和/或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者的无进展生存期(PFS)(左侧)和总生存期(OS)(右侧)进行Kaplan-Meier分析。

(B) 对接受单一药物抗PD-(L)1抑制剂治疗的晚期NSCLC患者的训练和验证队列合并后,进行Kaplan-Meier分析,分析PFS(左侧)和OS(右侧)的概率。患者按衰老免疫表型(SIP;以外周CD8+ T细胞中CD57+ KLRG1+ CD28−的百分比表示)分层,截断点是通过最大化对数似然比方法确定的。NSCLC,非小细胞肺癌;OS,总生存期;PFS,无进展生存期。

调节性T细胞(Treg):

• 调节性T细胞(Treg)在非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,基线时外周血液中的频率与免疫治疗的效果相关。

• 在NSCLC患者队列中,结合CD62Llo CD4+ T细胞和CD25+ Foxp3+ Tregs的频率,可以预测在接受αPD-1治疗后9周达到完全缓解(CR)、部分缓解(PR)或疾病稳定(SD)的患者与疾病进展(PD)的患者。

• 研究还发现,外周Treg可能有助于区分免疫治疗后的假性进展和真性进展。

• 在接受αPD-(L)1抑制剂治疗的晚期NSCLC患者中,经历假性进展的患者(定义为治疗初期出现进展,但在后续治疗中达到PR或SD)在治疗后第7天,外周血液中CD4+CD25+CD127loFoxp3+ Tregs的频率显著下降。

• 相反,在经历真性进展的患者中,治疗后第7天外周Treg的频率增加。

• 由于外周Treg很可能是肿瘤内Treg的主要来源,因此,继续研究它们在外周血液中与免疫治疗相关的动力学变化是有价值的。

B细胞和NK细胞

• 在肿瘤微环境中,三级淋巴结构中的B细胞与对免疫治疗的改善反应相关,但在循环B细胞作为癌症免疫治疗生物标志物的研究中,报告了相互矛盾的关联。

• 在一个包含78名实体瘤患者的异质性队列中,与疾病进展(PD)的患者相比,达到部分缓解(PR)或疾病稳定(SD)的患者在接受αPD-1免疫治疗前,外周B细胞的频率显著降低。

• 在150名晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者的队列中,与疾病进展的患者相比,在接受αPD-1治疗后180天内达到PR或SD的患者基线时CD19+ B细胞的频率更高。

• 在另一项研究中,尽管基线B细胞频率与实体瘤患者的客观反应率(ORR)无关,但在治疗首次评估时,特定B细胞表型(如CD27‒ IgD+ IgM+ 幼稚B细胞)的频率增加与达到CR、PR或SD的患者相关,而未成熟CD21‒ B细胞的增加与较差的结果相关。

• 研究普遍认为,外周血中的NK细胞与实体瘤患者接受免疫治疗的良好结果相关。

• 在化疗后复发或进展的NSCLC患者中,与疾病进展或SD少于6个月的患者相比,至少6个月达到CR、PR或SD的患者在接受αPD-1抑制剂治疗后,外周CD3‒CD56+ NK细胞的频率显著增加。

• 在另一个未经治疗的晚期NSCLC患者队列中,基线时CD3‒CD56dimCD16+ NK细胞的频率与较长的无进展生存期(PFS)显著相关。

• 在接受αPD-(L)1抑制剂治疗的晚期肝细胞癌(HCC)患者中,尽管基线CD3‒CD56+ NK细胞的频率与结果无关,但治疗后NK细胞频率的变化是生存的独立预后因素,CD3‒CD56+ NK细胞水平的增加与较长的PFS和OS正相关。

• 在晚期NSCLC患者中,基线时循环CD56+ PD-1+ NK细胞的频率较高与改善的OS和治疗后CD56+ NK细胞上CD25(IL2Rα)表达的增加与临床获益相关。


髓样细胞群

中性粒细胞:

• 中性粒细胞在肿瘤微环境中的作用复杂,它们可以通过多种机制支持肿瘤生长,包括释放活性氧、激活肿瘤促进信号通路、释放中性粒细胞外陷阱和将T细胞排除在肿瘤微环境之外。

• 肿瘤可以通过激活肿瘤释放因子和改变中性粒细胞的代谢活动来影响中性粒细胞的数量和功能,从而系统性地影响中性粒细胞。

• 在接受αPD-(L)1治疗的多种复发和/或转移性癌症患者中,基线绝对中性粒细胞计数(ANC)与总生存期(OS)的负面关联已被多项研究评估。

• 在104名接受αPD-1或αPD-L1治疗的各种复发和/或转移性癌症患者中,较高的ANC与较差的OS相关。

• 在122名接受αPD-1、αPD-L1或αCTLA-4治疗的局部晚期或转移性胰腺癌患者中,较高的ANC预测了较差的OS和PFS。

• 在186名接受αPD-1或αPD-L1治疗的头颈鳞状细胞癌(HNSCC)患者中,较高的ANC与较差的OS和PFS相关。

• 在422名接受αPD-1治疗的转移性肾细胞癌(RCC)患者中,较高的基线ANC与较差的OS相关,治疗后早期ANC的增加与较短的mOS和mPFS相关。

• 在38项研究的4154名接受αPD-1、αPD-L1或αCTLA-4治疗的患者中,治疗后4-8周内NLR的上升趋势与较差的OS、PFS和肿瘤反应相关。


单核细胞:

• 单核细胞在肿瘤微环境中的作用是多面的,它们可以分化为肿瘤相关的巨噬细胞(TAM),有助于形成免疫抑制的微环境。

• 单核细胞的循环数量与免疫治疗的效果有负面关联,这在多项研究中得到了记录。

• 在接受αPD-1治疗的晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者中,高绝对单核细胞计数(AMC)与较差的总生存期(OS)相关。

• 食管鳞状细胞癌(ESCC)患者接受αPD-1治疗的研究中也观察到了类似的结果,其中高AMC与较差的OS相关。

• 在人类乳头瘤病毒(HPV)相关恶性肿瘤的研究中,通过流式细胞仪测量循环单核细胞,也显示出了一致的发现。

• 基线单核细胞与淋巴细胞比率(MLR)在多个研究中与较差的OS相关。

• 外周血单核细胞上的PD-L1表达可能影响对免疫治疗的反应。在非小细胞肺癌患者接受αPD-1治疗的研究中,高PD-L1表达与不良的治疗反应相关。

• 研究还评估了免疫检查点抑制剂(ICI)治疗后循环单核细胞的变化,发现治疗后CD14dimCD16+非经典单核细胞、HLA-DR++非经典单核细胞和HLA-DR++中间单核细胞的水平与较好的无进展生存期(PFS)相关。

• 尽管大多数研究显示基线时外周单核细胞的数量与较差的治疗结果相关,但治疗后经典和非经典单核细胞的变化可能是临床反应的动态预测因素。


嗜酸性粒细胞:

• 嗜酸性粒细胞在许多癌症类型中具有抗肿瘤作用,它们通过产生吸引CD8+ T细胞的趋化因子和细胞因子,以及将巨噬细胞偏向M1表型在肿瘤微环境中发挥作用。

• 嗜酸性粒细胞也可能影响免疫治疗的临床结果,尽管它们在肿瘤微环境中的作用可能复杂,既有抗肿瘤作用也有促肿瘤作用。

• 在恶性胸膜间皮瘤患者接受免疫治疗的队列中,基线嗜酸性粒细胞计数较高与较短的中位总生存期(mOS)相关。

• 相反,在非小细胞肺癌(NSCLC)患者接受αPD-(L)1治疗的研究中,基线嗜酸性粒细胞计数较高或治疗期间嗜酸性粒细胞计数增加与改善的临床结果相关。

• 在转移性肾细胞癌(RCC)患者接受αPD-1或αCTLA-4治疗的研究中,基线嗜酸性粒细胞与中性粒细胞比率(NER)较低与较好的客观反应率相关,且治疗后NER的降低与改善的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)相关。

• 这些发现支持嗜酸性粒细胞作为免疫治疗反应和生存预后的潜在生物标志物的进一步研究。


树突状细胞:

• 树突状细胞(DC)是一类多样化的抗原呈递细胞,在T细胞激活和记忆反应中扮演着关键角色,对于克服肿瘤微环境中的免疫抑制具有重要作用。

• 研究普遍认为,外周血液中的DC与患者在接受免疫治疗后的积极结果正相关。

• 在接受αPD-(L)1抑制剂治疗的复发和/或转移性实体瘤患者中,基线时外周血液中总DC计数较高与改善的总生存期(OS)趋势相关,特别是一些特定的DC亚群,如浆细胞样DC(pDC)。

• 在非小细胞肺癌(NSCLC)患者接受αPD-1治疗的研究中,基线时外周血液中总DC、pDC、CD1c+ 髓样DC(mDC)和CD141+ mDC的百分比较低与较短的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)相关。

• 另一项研究中,在接受αPD-1治疗的肺癌患者中,基线时外周血液中CD303+ pDC、CD1c+ mDC和CD141+ mDC的绝对计数和频率较高与改善的临床反应相关。







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