GBM中的PD-L1/PD-1轴

波兰卢布林医科大学免疫学中心的Jakub Litak等在2019年10月的《International Journal of Molecular Sciences》上发表有关GBM中PD-L1/PD-1轴的综述。

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【Ref: Litak J, et al. Int J Mol Sci. 2019 Oct 28;20(21). pii: E5347. doi: 10.3390/ijms20215347.】

研究背景

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的原发性中枢神经系统恶性肿瘤。目前，标准治疗方法是最大程度的手术切除和结合替莫唑胺（TMZ）放化疗。GBM的总生存期（OS）中位值较短（14-17个月），三年生存率为10%左右，与肿瘤的侵袭性有关。GBM具有清除肿瘤组织中CD4+ T细胞和与影响Th1相关细胞毒性反应能力。可将免疫应答转变为由Th17细胞介导的慢性炎症，给肿瘤侵袭创造条件。中枢神经系统（CNS）存在血脑屏障（BBB）和缺乏典型的淋巴系统，因此既往认为CNS是免疫豁免器官。最近有研究表明，中枢神经系统与颈深淋巴结有特殊的联系：抗原和T细胞在含脑脊液的通道内转移。抗原递呈细胞（APC），如小胶质细胞、巨噬细胞和树突状细胞激活T细胞，通过血管周围间隙到达中枢神经系统并识别肿瘤细胞，这一过程受到程序性细胞死亡因子1（programmed death-1，PD-1）/程序性细胞死亡配体1（programmed cell death ligand，PD-L1）轴的控制；尤其是在活化的T细胞上表达PD-1。波兰卢布林医科大学免疫学中心的Jakub Litak等在2019年10月的《International Journal of Molecular Sciences》上发表有关GBM中PD-L1/PD-1轴的综述。

研究方法

程序性细胞死亡因子1（programmed death-1，PD-1）蛋白和程序性细胞死亡配体1（programmed cell death ligand，PD-L1）蛋白的相互作用产生一个免疫调控轴，促进GBM细胞在脑组织中的侵袭。在生理学上，PD-1的主要功能是抑制T细胞的抗肿瘤活性和增大调节细胞（Tregs）活化，从而限制T细胞反应并防止免疫亢进。PD-L1/PD-1轴可以维持免疫稳态并防止自身免疫。PD-L1由肿瘤细胞、APC、B淋巴细胞和实质细胞表达和分泌。它诱导T细胞凋亡或失能，并在原位调节炎症。PD-L1与相应的PD-1受体结合，激活酪氨酸磷酸酶SHP-2蛋白，使Zap 70去磷酸化（图1），从而抑制T细胞增殖并下调淋巴细胞的细胞毒性。

图1. GBM细胞诱导的免疫调节。程序性细胞死亡配体1（PD-L1）分泌抑制免疫反应，阻断T细胞应答。PD-1：程序性细胞死亡因子-1；MHC：主要组织相容性复合物；TCR：T细胞受体；APC：抗原递呈细胞。

PD-L1在GBM细胞和小胶质细胞中过度表达能够促进PD-L1与PD-1的有效结合，从而引起免疫应答的负调控。这种负调控主要影响T细胞应答。GBM上调免疫检查点分子（如PD-L1/PD-1）的表面表达，从而促进免疫抑制。另有研究指出，胶质瘤细胞是PD-L1的主要表达者，有证据表明胶质瘤细胞中PD-L1的存在与WHO分级相关，认为是胶质瘤细胞的生物标志物。GBM细胞能够通过激活各种受体，如toll样受体（toll like receptor，TLR）、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）、干扰素α受体（interferon alpha receptor，IFNAR）、干扰素γ受体（interferongamma receptor，IFNGR）诱导PD-L1分泌。

研究结果

研究发现，①TLR在胶质瘤细胞中内源性表达。胶质瘤细胞中的TLR通过激活髓系分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）的两条主要途径进行信号转导，其中一条是非依赖性MyD88，另一条是依赖性MyD88。前者启动PD-L1基因转录；后者影响PD-L1过表达。②EGFR的活化不当导致细胞凋亡改变或肿瘤血管生成、肿瘤坏死或增殖加剧和治疗抵抗，表明该受体失调与癌症的各种生物学改变存在相关性。有研究表明，PD-1活化与EGFR下游信号转导相互依赖。EGFR活性增加促进PD-L1的表达。GBM小鼠模型实验显示，EGFR原癌基因相互作用引起磷酸酶基因（PTEN）缺失，而PTEN缺失则促进PD-L1的表达上升。③胶质母细胞瘤极易侵犯周围组织和新生血管生成，而PD-L1/PD-1轴具有调节VEGF水平介导的血管生成作用。有研究证实，在原发性胶质瘤患者中，PD-L1表达水平与VEGF表达水平密切相关。但值得注意的是，也有研究表明VEGF相关基因与PD-L1活性之间存在负相关，因此，要彻底了解PD-L1/PD-1轴与血管生成之间的关系，还需要进一步的研究。④干扰素诱导的细胞内信号对胶质瘤的抗肿瘤免疫应答具有负调节作用。IFN-γ刺激导致JAK2/STAT1/IRF1的上调，因此，增加PD-L1的表达可作为II型干扰素的特征性信号传递元件。IFN-γ刺激STAT3、STAT2和IRF9轴，是更典型的I型干扰素刺激（图2）。

图2. GBM诱导PD-L1分泌。多种活化途径（TLR、EGFR、IFNAR、IFNGR）促进PD-L1表达：①Toll样受体（TLR）途径：病原体相关分子模式（PAMPs）、坏死、热休克蛋白（HSP）作为TLR髓样分化因子88（MyD88）依赖途径的激活剂，通过TRAF6/MEK/ERK/NF-κB传递信号。②表皮生长因子受体（EGFR）通路：TGFα/EGF/VGF/MUTATION OF RECEPTOR作为通过MEK/ERK（STAT-1）/NF-κB的EGFR通路信号的激活剂。③IFNAR通路：干扰素（IFN－α）和IFN－β作为IFNAR通路信号的激活剂，通过MXA基因转录，形成非经典MHC，促进PD-1L转录，并诱导内源性干扰素。④IFNGR通路：IFN－γ作为IIFNGR通路信号转导的激活剂，通过JAK/STAT-1/MEK/ERK/IRF-1和PI3K/PIP3/Akt/mTOR/S6K1，对转录的PD-1L mRNA具有调控功能。

在临床上，单克隆抗体（monoclonal antibodies，mAbs）对肿瘤的免疫治疗产生转折性影响。mAbs可以阻断免疫效应细胞的受体或在肿瘤细胞和辅助细胞（如APC）上的配体。临床前GBM小鼠模型研究已证实靶向PD-L1/PD-1轴的单克隆抗体的安全性和有效性；并观察到致使肿瘤明显消退、载瘤动物生存时间延长等满意效果。目前，涉及复发性多形性胶质母细胞瘤患者的临床试验正在测试抑制PD-1和PD-L1的单克隆抗体。

结论

作者最后指出，GBM对标准疗法高度抵抗，其侵袭性和OS短特征仍然无法控制；因此，认为PD-L1/PD-1免疫轴是有意义的治疗靶点。激活PD-L1/PD-1，可清除依赖性胶质瘤细胞免疫逃逸的途径。阻断PD-L1与PD-1之间的相互作用可重建针对GBM的免疫力。最近临床研究显示，PD-L1/PD-1抑制剂的有效缓解肿瘤进展。尽管试验未证实OS的延长；但如果与标准治疗联合使用，这些抑制剂可能给GBM患者带来不同的获益。

组稿

邱天明 主治医师

复旦大学附属华山医院

编译

马晓晔

上海同济大学附属

第十人民医院

审校

邱天明 主治医师

复旦大学附属华山医院

终审

陈衔城 教授

《神外资讯》主编

复旦大学附属华山医院