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JournalClub03/02/

回顾人类与癌症斗争的历史，癌症治疗手段的发展已经历了一百多年的浮沉：早在年，波士顿的一名牙医WilliamT.G.Morton首次证实醚可用作全身麻醉，这使得下腭肿瘤切除不再痛苦，这为现代癌症手术治疗翻开新的篇章，在随后的年，WilliamHalsted进行第一例治疗乳腺癌的根治性手术。到了20世纪初的年，S.W.Goldberg和EfimLondon利用镭治疗两位罹患皮肤基底细胞癌的患者，首次引入放疗来治疗癌症。年，医院的SidneyFarber医师采用甲氨喋呤治疗一名4岁白血病女孩，并获得了部分缓解。年，FDA批准第一个化疗药物，氮芥(Nitrogenmustard)，这是一类烷化剂药物，能够通过化学性地改变DNA来杀灭癌细胞，肿瘤治疗自此进入化疗时代。年，FDA批准靶向CD20的利妥昔单抗用于治疗耐药、低级别或者滤泡性B细胞非霍奇金淋巴瘤。年，靶向人表皮生长因子2(Humanepidermalgrowthfactorreceptor2,HER2)的单克隆抗体药物赫赛汀(Herceptin)用于乳腺癌的治疗，抗体药物逐渐进入临床癌症治疗一线。进入21世纪，免疫治疗开启临床肿瘤治疗的新篇章。FDA在年批准靶向细胞毒性T细胞抗原4(CytotoxicTlymphocyteantigen-4,CTLA-4)伊匹单抗(Yervoy)用于黑色素瘤的治疗，年批准了靶向免疫负调控分子程序性死亡受体1(Programmedcelldeathprotein1,PD-1)的两个单克隆抗体：Keytruda(派姆单抗)和Opdivo(纳武单抗)。年，FDA批准嵌合抗原受体T细胞疗法(ChimericAntigenReceptorT-CellImmunotherapy,CAR-T)用于急性淋巴细胞白血病[1]。

（Hegde,P.SandChen,D.S.Immunity.)[1]

免疫系统在维持机体稳态中发挥重要功能，既要迅速活化应对危险信号，也要及时消退，避免对机体的损伤，以动态调控维持免疫平衡。表达在免疫细胞上的免疫检查点(Immunecheckpoints)分子对免疫细胞的“活化”或“抑制”具有重要的调控功能[2,3]。

（Geraud,A,etal.AnnuRevPharmacolToxicol.)[2]

年，耶鲁大学华人科学家陈列平教授就肿瘤免疫治疗提出“免疫正常化”的概念[3]：如果把人体的免疫系统比作一根水管，正常工作时管内的水流通畅(即：机体产生有效的抗肿瘤免疫应答)。当恶性肿瘤发生时，免疫系统出现耐受，就如同一个阻塞物堵住了水管，水将无法正常流通(发生肿瘤免疫逃逸)。以往的免疫治疗手段，通常是增强免疫的手段(如：IL-2、CAR-T治疗)，这种治疗手段可能会增加水管的压力，面临破裂的风险(如：免疫过强时产生细胞因子风暴)，而利用免疫检查点抗体的治疗手段目的是移除阻塞物，即恢复正常的免疫系统，依靠人体正常的免疫功能对肿瘤进行有效杀伤。

(Sanmamed,M.FandChen,L.Cell.)[3]

近年来，已经有7种分别针对CTLA-4、PD-1和PD-L1的单克隆抗体药物被FDA批准。同时，根据clinicaltrials.gov的数据，进入临床试验的免疫检查点治疗项目数也是逐年增加[2,4]。

(Waliany,S,etal.AnnuRevPharmacolToxicol.)[4]

(Geraud,A,etal.AnnuRevPharmacolToxicol.)[2]

1.细胞毒性T细胞抗原4(CytotoxicTlymphocyteantigen-4,CTLA-4,CD)

上世纪80年代中期，JamesP.Allison教授在研究过程中逐步意识到仅仅依赖于T细胞抗原受体是不足以完全激活T细胞，应该存在其他的共激活受体蛋白参与其中，并在年发现共刺激分子CD28同时参与调控，使得T细胞可以完全激活。但是，在所有T细胞激活过程中，细胞常同时表达一个CD28同源蛋白CTLA-4，功能未知，而抗原呈递细胞上的B7分子是CD28受体的配体，同时也是CTLA-4受体的配体，那这个同样识别B7配体的受体究竟发挥着什么功能？后来，团队人员利用体外生化实验发现CTLA-4拮抗CD28活性，在敲除CTLA-4的小鼠中，出现不受控制的T细胞增殖而导致小鼠死亡。

癌症对Allison教授个人而言有特殊的意义，癌症先后带走了他的母亲、两个叔舅。Allison教授在看到发生在小鼠身上的现象后思考，如果抑制T细胞负调控因子CTLA-4受体活性，也许就有可能长时间地激活T细胞活性直到将癌细胞清除。而这个策略存有明显的一些优势：首先这种治疗方法是直接靶向免疫系统而不是癌症本身，因此，抑制CTLA-4受体活性的治疗可能会成为广谱的癌症治疗手段。其二，不需要根据患者肿瘤特性去设计个性化的免疫疫苗。他和自己实验室的博士后DanaLeach共同开发了一种可阻断CTLA-4抗体。当他们把这种抗体输入患癌小鼠体内后，小鼠皮肤上似乎出现了生疮的现象，兽医们误以为小鼠患了严重的感染或皮肤病。而事实是，皮肤下肿瘤在T细胞的猛烈攻击下，出现了肉眼可见的溃烂和消散过程，最终肿瘤竟然被治愈了，研究结果发表在年的Science杂志上[5]。

当Alison教授课题组其他人还在继续小鼠实验及探索抗肿瘤活性背后的分子机制时，Alison教授已经迫切地想要实现抗CTLA-4活性单抗的临床试验。最终，他的好友AlanKorman与他一起开发出人源化的抗CTLA-4活性单抗。抗CTLA-4活性单抗在一些晚期黑色素瘤患者中达到了很好的肿瘤清除效果，显著地提升了这些患者的生存率。

JamesP.Allison于年荣获拉斯克奖(AlbertLaskerAward)、年荣获诺贝尔生理学或医学奖(NobelPrizeinPhysiologyorMedicine)。

抗原特异性T细胞激活的第一信号为TCR-MHC-抗原肽复合体的识别，CD28与B7(CD80/CD86)分子介导的共刺激信号为T细胞活化的第二信号。在肿瘤发生时，活化的T细胞通常表达CD28同源蛋白CTLA-4，与CD28竞争结合B7分子，使T细胞无法有效活化。针对CTLA-4的单克隆抗体将有效阻断这种“免疫刹车”效应，恢复T细胞的效应功能[4]。

(Waliany,S,etal.AnnuRevPharmacolToxicol.)[4]

2.程序性死亡受体1(Programmedcelldeath1,PD-1)

在肿瘤浸润的T细胞中，表达PD-1的T细胞与抗原提呈细胞或者肿瘤细胞表达的programmedcelldeath1ligand1(PD-L1,B7H1,CD)或PD-L2(B7-DC,CD)结合后，“免疫刹车”，使T细胞耐受，针对此通路的单克隆抗体被证明有效恢复T细胞的抗肿瘤免疫应答。

(Waliany,S,etal.AnnuRevPharmacolToxicol.）[4]

年，日本京都大学TasukuHonjo教授发现了两种会发生程序性死亡的细胞系：造血祖细胞系LyD9(IL-3缺失后可引发细胞程序性死亡)和T细胞杂交瘤2B4.11(通过用佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯和离子霉素刺激而引发细胞程序性死亡)，并且，鉴定了PD-1的cDNA，但当时这一发现并未引起足够的重视。为鉴定PD-1的配体，年曾有研究者首先合成了能与PD-1配体结合的PD-1的融合蛋白(PD-1-Ig)，想通过克隆PD-1-Ig融合蛋白的策略分离配体的cDNA，但均未获得理想的结果[6]。年，陈列平教授首先发现了B7家族的第三个成员B7-H1(PD-L1)，但当时并未发现PD-1/PD-L1通路的作用[7]。年TasukuHonjo与GordonFreeman等在哈佛大学鉴定了新的B7分子(克隆)，并发现了其与PD-1的相互作用。PD-1与克隆的结合可抑制抗CD3抗体刺激后的T细胞增殖和细胞因子分泌，随后克隆的名称被改为PD-L1用于表示PD-1的配体1，这一研究发现的PD-L1与陈列平发现的B7-H1为同一分子。年，GordonFreeman报道了另一个PD-1的配体PD-L2，其功能和PD-L1类似[8]。

PD-1通过与PD-L1或PD-L2的相互作用，募集蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2信号的传导，进而对宿主免疫反应起到负调节作用。PD-1在胸腺中的双阴性αβ和γδT细胞上表达，并在外周T细胞和B细胞诱导表达。PD-1除了在细胞表面表达，在具有调节功能的T细胞的细胞质中也可以检测到PD-1。PD-1的广泛表达与其他CD28家族成员在T细胞上的限制性表达形成明显对比，这表明与其他CD28家族成员相比，PD-1可调节更广泛的免疫应答。

PD-L1和PD-L2在多种组织中表达，包括在胎盘、心脏、肺和肝脏中以及部分肿瘤细胞中高表达，在脾脏、淋巴结和胸腺中低表达，在脑中不表达。PD-L1在初始B细胞、T细胞、巨噬细胞和树突状细胞上表达，通过各种刺激PD-L1在这些细胞上的表达可进一步上调。PD-L2在非淋巴器官中很少检测到，通常表达在肿瘤细胞、基质细胞、树突状细胞、巨噬细胞、骨髓来源肥大细胞和50%-70%的B1细胞，甚至在部分不表达PD-L1的肿瘤细胞上也可检测到PD-L2的表达，PD-L2与PD-1的亲和力要比PD-L1高出2-6倍[9]。

(CinziaSolinas,etal.TranslationalOncology.）[9]

3.其他B7家族分子

近年来，B7分子家族其他成员，作为共刺激分子/共抑制分子的功能也相继被发现[10]。B7H3，又称CD，属于B7免疫共刺激和共抑制家族，其确切的生物学功能尚不清楚，取决于所涉及的免疫细胞和微环境条件。在正常情况下，B7-H3仅在少数组织中低表达，甚至检测不到，但在肿瘤组织和肿瘤浸润的抗原呈递细胞(如巨噬细胞、树突状细胞)中表达并与不良预后相关[11]。缺失B7H3的T细胞能产生更多的IFN-γ和颗粒酶B，缺失B7H3后的NK细胞杀伤能力也能显著上调[12]。

T细胞活化的V结构域免疫抑制因子(V-domainimmunoglobulinsuppressorofT-cellactivation,VISTA)，又名B7H5,Dies1,DD1α,c10orf54,SISP1,Gi24,PD-1H，它的免疫调控功能于年首次被发现(WangL,etal.JExpMed.)[13]。VISTA是一种表达在造血系大多数细胞亚群上的免疫调节受体，其中，髓系细胞表达最高，小胶质细胞和中性粒细胞表达水平显著增高，其次是其他髓系亚群，在初始CD4+T细胞的表达要高于CD8+T细胞[14]。与其他需要诱导活化后表达的免疫检查点不同，VISTA在这些亚群上以稳态的形式表达，意味着在调节免疫系统反应和区分免疫调节受体的前景方面具有重要的稳态作用。VISTA作为抑制性免疫检查点出现在多种癌症中，但也同样可能具备活化型免疫检查点作用[15]。

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.）[11]

4.T细胞免疫球蛋白及粘蛋白结构域分子-3(Tcellimmunoglobulindomainandmucindomain-3,TIM-3)

TIM家族包括TIM-1、TIM-3和TIM-4，TIM-3于年首次被鉴定，当时被认为使Th1细胞的标志物(LaurentMonney,etal.Nature.)[16]。TIM-3在多种类型的癌症中表达，并且与预后差相关。TIM-3在不同的免疫细胞中也有表达，包括T细胞、NK细胞、髓系细胞等[4,17]，通过与不同配体结合，发挥免疫负调控功能。表达TIM-3的免疫细胞能促进免疫耐受，针对TIM-3的治疗性单克隆抗体已经开发出来并进行临床试验。

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.)[11]

(YochaiWolf,etal.NatRevImmunol.）[17]

TIM-3已有四个配体先后被鉴定，包括C-Typelectingalectin-9(Gal-9),Phosphatidylserine(PtdSer),HighmobilitygroupproteinB1(HMGB1),Carcinoembyronicantigen-relatedcelladhesionmolecule1(CEACAM1)[11,18]。

(AkihikoYoshimura,etal.CurrTopMicrobiolImmunol.）[18]

5.淋巴细胞活化基因-3(Lymphocyte-activationgene3,LAG-3/CD）

年，Triebel等首次发现了LAG3(FTriebel,etal.JExpMed.)。LAG-3是一种Ⅰ型跨膜蛋白，具有四个Ig样结构域，LAG-3的胞外区与CD4的氨基酸同源性约为20%，胞内区域没有明显的相似性。在大多数物种中，LAG-3基因位于CD4基因附近。LAG-3在初始T细胞上不表达，但在抗原刺激下可在CD4+T和CD8+T细胞上诱导表达，此外，LAG3在B细胞、NK细胞、NKT细胞以及pDC中表达。LAG-3阻断剂已被证明能使衰竭的T细胞恢复活力并增强抗肿瘤免疫应答。

(E.Ru?o,etal.SeminarsinImmunology.）[19]

目前，已有4个LAG3的配体被鉴定出来[11,19]：MHC-Ⅱ,Galectin-3(Gal-3),Liversinusoidalendothelialcelllectin(LSECtin),Fibrinogen-likeprotein1(FGL1)。

(E.Ru?o,etal.SeminarsinImmunology.）[19]

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.）[11]

6.T细胞免疫球蛋白域和免疫受体酪氨酸抑制基序(Tcellimmunoreceptorwithimmunoglobulinandimmunoreceptortyrosine-basedinhibitorymotifdomain,TIGIT)

TIGIT也称为WUCAM、Vstm3、VSIG9，其功能在年相继被发现(KentS.Boles,etal.EurJImmunol.;XinYu,etal.NatImmunol.;NoaStanietsky,etal.PNAS.)是Ig超家族的一种受体，在限制适应性和固有免疫方面起着关键作用。它通常与其他抑制性免疫检查点(如：PD-1、TIM3)共表达。与Ctla4-/-小鼠形成鲜明对比的是，Tigit-/-小鼠不会产生自身免疫。TIGIT在初始T细胞表达很弱，但表达在活化的CD4+T细胞、CD8+T细胞、NK细胞。

TIGIT结合两个配体，CD(PVR,NECL-5)和CD(PVRL2,NECTIN-2)，TIGIT结合CD的亲和力高于竞争受体CD和CD96。但TIGIT与CD的结合能力较弱[20]。

(ChauvinJ-M,ZarourHM.JImmunotherCancer.）[20]

TIGIT通过多种机制潜在地抑制固有和适应性免疫。主要包括：TIGIT与DC结合诱导CD磷酸化并触发一个信号级联反应，促进形成免疫耐受性DCs，降低IL-12的产生和IL-10的增加。TIGIT抑制NK细胞脱颗粒、细胞因子生成和NK细胞介导的细胞毒性。CD是一种共刺激受体，广泛表达于免疫细胞，包括T细胞、NK细胞、单核细胞等，TIGIT以比CD更高的亲和力结合CD，从而限制CD介导的激活。另外，TIGIT还直接在细胞上顺式结合CD，破坏其与CD的同源二聚体的结合能力。调节性T细胞(RegulatoryTcells,Tregs)中TIGIT上调与TIGIT位点的低甲基化和Foxp3结合有关。与TIGIT-Tregs相比，TIGIT+Tregs免疫抑制能力更强。Fap2蛋白来自核梭杆菌，是一种与结直肠癌相关的厌氧革兰氏共生菌，可直接与TIGIT结合，但不能与CD结合，从而抑制NK细胞和T细胞介导的肿瘤反应[11,20,43]。

(ChauvinJ-M,ZarourHM.JImmunotherCancer.)[20]

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.)[11]

与PD-1、CTLA-4相似，TIM-3、LAG3、TIGIT均为免疫抑制性检查点分子，虽然目前针对这三个靶点尚无FDA批准的药物上市，但与PD-1和CTLA-4抗体相比，在某些方面已经体现出其独特的优势，比如：抗TIM-3对减少MDSC浸润有更明显的效果，安全性相对更高。目前，已有多个基于这三个检查点的单克隆抗体进入临床试验[21]。

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.）[11]

(LawrenceP.A.,etal.NatImmunol.）[11]

7.髓系细胞免疫检查点分子

肿瘤微环境中浸润的髓系细胞在塑造免疫抑制微环境中发挥了重要的作用[22]，关于髓系细胞免疫检查点的研究也逐渐深入。这些检查点分子通过与肿瘤细胞或T细胞表达的配体相互作用，影响髓系细胞的分化发育[23]、免疫抑制分子的产生[24]、吞噬能力[25-32]、固有免疫应答[33-35]以及T细胞的活化[36-39]等，有望成为潜在的肿瘤免疫治疗靶点。

由于肿瘤类型的复杂性和患者个体差异，很多患者对免疫检查点治疗响应性不好。这取决于多方面因素，如：宿主本身因素(微生物组、免疫细胞受体多样性等)、肿瘤因素(突变与新抗原、病毒感染、表观遗传特点等)、肿瘤微环境因素(基质细胞、髓系细胞、代谢状态)以及免疫检查点分子的表达高低[40]。

(Ganesan,etal.AnnuRevCancerBiol.）[40]

免疫检查点治疗的原理是“免疫正常化”，目的是恢复肿瘤浸润的T细胞功能，因此T细胞浸润多的炎性“热肿瘤”，对免疫检查点治疗响应性较好，而没有免疫浸润的“冷肿瘤”通常响应性并不乐观。对于这部分不响应患者的治疗手段，依然需要依靠促凋亡、抗增殖、抗血管新生、减少髓系细胞增殖和浸润等治疗策略，并联合使用合适的免疫治疗等手段[1,41]。

(Hegde,P.SandChen,D.S.Immunity.）[1]

(Galon,JandBruni,D.NatRevDrugDiscov.）[41]

在临床使用过程中，免疫检查点治疗会带来一定的副作用，这些免疫相关不良事件(immune-relatedadverseevents,irAEs)包括肠炎、内分泌病、肾炎、肺炎及皮肤瘙痒等，在临床应用时，还需要根据临床症状辅助其他药物治疗，降低不良反应的影响[42]。

(Martins,F,etal.NatRevClinOncol.)[42]

免疫检查点治疗基本原理

参考文献：

1.HegdePS,ChenDS.Top10ChallengesinCancerImmunotherapy.Immunity.;52(1):17-35

2.GeraudA,GougisP,VozyA,AnquetilC,AllenbachY,RomanoE,etal.ClinicalPharmacologyandInterplayofImmuneCheckpointAgents:AYin-YangBalance.AnnuRevPharmacolToxicol.;61:85-

3.SanmamedMF,ChenL.AParadigmShiftinCancerImmunotherapy:FromEnhancementtoNormalization.Cell.;(2):-26

4.WalianyS,LeeD,WittelesRM,NealJW,NguyenP,DavisMM,etal.ImmuneCheckpointInhibitorCardiotoxicity:UnderstandingBasicMechanismsandClinicalCharacteristicsandFindingaCure.AnnuRevPharmacolToxicol.;61:-34

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7.DongH,ZhuG,TamadaK,ChenL.B7-H1,athirdmemberoftheB7family,co-stimulatesT-cellproliferationandinterleukin-10secretion.NatMed.;5(12):-9

8.LatchmanY,WoodCR,ChernovaT,ChaudharyD,BordeM,ChernovaI,etal.PD-L2isasecondligandforPD-1andinhibitsTcellactivation.NatImmunol.;2(3):-8

9.SolinasC,AielloM,RozaliE,LambertiniM,Willard-GalloK,MiglioriE.Programmedcelldeath-ligand2:Aneglectedbutimportanttargetintheimmuneresponsetocancer?TranslOncol.;13(10):

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11.AndrewsLP,YanoH,VignaliDAA.InhibitoryreceptorsandligandsbeyondPD-1,PD-L1andCTLA-4:breakthroughsorbackups.NatImmunol.;20(11):-34

12.LeeYH,Martin-OrozcoN,ZhengP,LiJ,ZhangP,TanH,etal.InhibitionoftheB7-H3immunecheckpointlimitstumorgrowthbyenhancingcytotoxiclymphocytefunction.CellRes.;27(8):-45

13.WangL,RubinsteinR,LinesJL,WasiukA,AhonenC,GuoY,etal.VISTA,anovelmouseIgsuperfamilyligandthatnegativelyregulatesTcellresponses.JExpMed.;(3):-92

14.PodojilJR,MillerSD.PotentialtargetingofB7-H4forthetreatmentofcancer.ImmunolRev.;(1):40-51

15.HuangX,ZhangX,LiE,ZhangG,WangX,TangT,etal.VISTA:animmuneregulatoryproteincheckingtumorandimmunecellsincancerimmunotherapy.JHematolOncol.;13(1):83

16.MonneyL,SabatosCA,GagliaJL,RyuA,WaldnerH,ChernovaT,etal.Th1-specificcellsurfaceproteinTim-3regulatesmacrophageactivationandseverityofanautoimmunedisease.Nature.;():-41

17.WolfY,AndersonAC,KuchrooVK.TIM3

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