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生命科学,有意思!

2018年,随着Nivolumab以全球最低的价格登陆中国大陆市场,非小细胞肺癌患者的二线治疗终于进入了免疫治疗时代

对于肿瘤免疫疗法,想必现在大家和奇点糕一样,都已不再觉得那么陌生了。在去年诺奖的加持下,癌细胞利用PD-L1与T细胞表面的PD-1结合,巧妙躲避T细胞追杀的“微缩版”故事已经人尽皆知了。

▲ 2018年诺贝尔生理学或医学奖得主(nobelprize.org)
▲ 2018年诺贝尔生理学或医学奖得主(nobelprize.org)

但就在人们为“横空出世“的肿瘤免疫治疗带来良好效果而欢欣鼓舞的同时,这种疗法也难免给患者和医生带来了一些困惑。其中最大的困惑之一,可能就在于与PD-1单抗“相爱相杀”的生物标志物——PD-L1了。

既然PD-1抗体就是冲着阻断PD-L1与PD-1结合去的,那么在使用PD-1/PD-L1抗体之前,通过检测患者肿瘤内PD-L1的水平预测治疗效果,似乎是理所应当的。

毕竟在过去的20多年里,“靶向药物+特定基因检测”的治疗理念已经深入人心,免疫检查点抑制剂应该也差不离吧……

但事实真的是这样吗?

无奈现实总是“差之毫厘,谬以千里”。诚然,目前有大量的研究证明PD-L1水平可以预测免疫治疗效果,但我们又无法否认一点,那就是同时存在着一些研究证明PD-L1并不能很好预测免疫治疗的效果。

那么PD-L1之于免疫治疗,究竟为何种关系?

且听本奇点糕慢慢给您分析。

 

PD-L1预测免疫治疗效果不灵?

 

其实单单从癌细胞利用PD-L1/PD-1通路抑制T细胞活性的机制来看,PD-L1理论上应该是预测免疫治疗效果的优秀标志物

▲ PD-1抗体的作用机制(nobelprize.org)
▲ PD-1抗体的作用机制(nobelprize.org)

约翰·霍普金斯大学医学院Suzanne L. Topalian教授领衔的研究团队,在2008年发起的小规模晚期癌症二线治疗临床研究就证明了这一点。

从研究团队2012年发表在《新英格兰医学期刊》的研究论文来看,PD-1抗体Nivolumab的治疗效果确实与患者肿瘤组织PD-L1表达水平有相关性,表现为:PD-L1阳性(PD-L1≥5%)的患者有36%响应Nivolumab的治疗,而PD-L1阴性患者对治疗没有反应[1]。

不过,由于这个研究规模小,只有几十名患者,而且还包括了前列腺癌、肾癌、黑色素瘤和非小细胞肺癌4个癌种,所以仅基于这个结果我们不能认为:癌症患者在接受PD-1抗体治疗前,应该去做个PD-L1检测。

真正有参考意义的研究是耶鲁大学医学中心Scott Gettinger研究团队2009年启动的多中心I期临床试验CA209-003[2]。这项研究也是免疫检查点抑制剂治疗迄今最长的随访研究。

Cancer drug attacking cancer cells

截止2013年,研究人员一共收治了129名多次治疗失败的晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者,这些患者被分为三组,分别接受1、3、10 mg/kg的PD-1抗体Nivolumab治疗。中位随访时间是58.25个月,几乎就是5年[2],

在不考虑药物剂量的情况下,所有患者的5年生存率高达16%;单独来看,3mg/kg组的患者表现最亮眼,5年生存率高达26%!要知道对于晚期非小细胞肺癌患者而言,5年生存的历史数据只有1%-8%[3,4]。

研究人员还发现,患者的生存时间与PD-L1表达水平呈正相关。如果患者的PD-L1表达水平超过50%,那么5年生存率高达43%

不过让研究人员感到意外的是,那些PD-L1<1%的患者而言,5年生存率竟然也有20%,那些没检测PD-L1水平的患者,也有10%的生存时间超过5年[2]。

▲ 在PD-L1水平低于1%和没检测的患者,
▲ 在PD-L1水平低于1%和没检测的患者,

有30%的患者生存时间超过5年,实现临床治愈[2]

更让人意外的是,虽然PD-L1<1%的患者整体5年生存率不如PD-L1≥50%的患者群体,但PD-L1<1%的患者一旦获益,他们的总存活时间(OS)一点儿都不比PD-L1≥50%的患者差[2]。

▲ 一旦从治疗中获益,PD-L1水平低于1%和没检测的患者总生存时间比肩PD-L1阳性患者[2]
▲ 一旦从治疗中获益,PD-L1水平低于1%和没检测的患者总生存时间比肩PD-L1阳性患者[2]
那些响应了Nivolumab治疗的PD-L1<1%患者,不仅总生存期长,而且他们的持续缓解时间(DOR)也能与PD-L1≥50%的患者比肩[2]。

这个结果对于缺少有效二线治疗方案的非小细胞肺癌患者而言,是非常宝贵的。遗憾的是,PD-L1水平并不能预测患者的持续缓解时间。至于原因,我们放到后面一部分讲。

▲ 持续缓解时间超长[2]
▲ 持续缓解时间超长[2]
看吧,PD-L1的预测效果就是这么让人捉摸不透。

类似的效果,我们也可以从2015年公布的CheckMate-057的试验数据中见到。PD-L1表达水平低于1%的阴性患者也能从Nivolumab治疗中获益。那些响应Nivolumab治疗的患者,中位持续缓解时间(18.3个月)不仅是多西他赛化疗的三倍多,而且还与PD-L1阳性的患者旗鼓相当[5]。

▲ 中位持续缓解时间与PD-L1阳性的患者旗鼓相当[5]
▲ 中位持续缓解时间与PD-L1阳性的患者旗鼓相当[5]
同样,在2017年公布的CheckMate-017/057随访2年Pool分析数据也显示,晚期非小细胞肺癌的二线治疗,无论PD-L1表达与否,Nivolumab治疗的2年总生存率均显著优于化疗[6]。

甚至连靶向PD-L1的抗体药物Atezolizumab,在它的III期临床研究OAK中,也表现出治疗效果与PD-L1表达水平无关的现象[7]。你说怪不怪~

PD-1/PD-L1抗体明明是阻断癌细胞通过PD-L1抑制T细胞活性的,怎么PD-L1表现的好像与它无关似的?

 

PD-L1为什么不能准确的预测免疫治疗效果?

 

说出来你可能不信。其实啊,虽然PD-1/PD-L1抗体分别是靶向PD-1和PD-L1,看上去和靶向治疗非常类似,但是和靶向治疗不同的是,免疫检查点抑制剂起作用的原因科学家仍知之甚少[8]。

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尽管大量的研究证明杀伤性T细胞在中间起到非常重要的作用,不过越来越多的研究表明,免疫检查点抑制剂影响的不仅仅是T细胞,还包括调节性T细胞[9],巨噬细胞[10],辅助T细胞[11],自然杀伤细胞[12],树突状细胞和骨髓来源的抑制细胞[13]等,它们在这个过程中起到或促进或抑制的作用。

不仅如此,我们甚至连免疫检查点抑制剂治疗之后,T细胞究竟是如何在体内杀死癌细胞的都没搞清楚[14,15]。

至于靶向PD-1/PD-L1通路的免疫检查点抑制剂,为何会对不少PD-L1阴性(一般指的是PD-L1<1%)有效,效果还那么持久?

很多科学家认为,背后的原因之一应该是这样的:很多时候我们简单的认为PD-L1阴性就是肿瘤组织里没有PD-L1,其实不是这样的,阴性和阳性之间有一条线,在研究早期,这个线是5%,现在一般是1%。这就意味着肿瘤组织里面其实是有PD-L1的,只不过较少,或者分布不均匀[16]。

就是这不起眼的5%或者1%,在免疫检查点抑制剂的处理下,发生了意想不到的“蝴蝶效应”。免疫治疗的这个特点,与靶向治疗的基因检测通过有无判断疗效,是全然不同的

▲ 这张图没别的意思,就是让你感受肿瘤微环境的复杂性(DOI:10.1242/jcs.116392)
▲ 这张图没别的意思,就是让你感受肿瘤微环境的复杂性(DOI:10.1242/jcs.116392)

我们都知道,免疫系统是非常复杂的,肿瘤组织也是,当二者交织在一起的时候,科学家把它们叫做“复杂系统”或者“混沌系统”[17]。这种混沌的状态,导致免疫系统对初始条件高度敏感,即使是很多无法检测到的微小差异,也会对下游产生巨大的效果[8]。

对于那些PD-L1阴性,且对免疫检查点抑制剂有反应的患者而言,很有可能就是在他们肿瘤的某一个角落,免疫检查点抑制剂干扰了那不到1%的PD-L1对免疫细胞的影响,最终导致一发不可收拾的免疫级联反应[18,19],并波及整个肿瘤,最后产生意想不到的治疗效果。正所谓“星星之火可以燎原”。

此外,免疫系统还有很厉害的一招是:战火一旦燃起,随着免疫应答的扩大,一些细胞毒性T细胞就会分化为成熟的记忆T细胞,即使在原始的抗原刺激不存在的情况下,这些细胞依然能够提供长期免疫记忆保护[20]。

这或许正是CA209-003中接受Nivolumab治疗的患者表现出持续缓解的原因。

此外,近年来越来越多的研究表明,肿瘤突变负荷、T细胞亚群、肠道微生物丰度、特定基因的突变和拷贝数等等,都与免疫检查点抑制剂治疗效果有相关性[21]。

这也进一步证明了,免疫检查点抑制剂干预的确实是个非常复杂的系统,想仅仅依靠PD-L1水平预测免疫治疗效果,显然是不够的

Pancreatic cancer cells除了上面那些原因之外,还有一些检测时操作层面的因素也影响了PD-L1的预测能力。

例如,以PD-L1免疫组化作为生物标志物存在一些缺陷[22]:采用细针穿刺活检等获得的小活检样本可能漏检某些肿瘤;患者个体的PD-L1表达水平可随时间的推移或解剖部位的不同而发生改变;既往治疗可能改变PD-L1的表达;某些抗体检测PD-L1表位可能不稳定;用于检测PD-L1的抗体具有不同的亲和力和特异性;PD-L1可表达于肿瘤微环境内的多种细胞类型。

各种检测方法判定的PD-L1水平不一致率高达50%[23]。此外,有研究表明,PD-1/PD-L1检测的假阳性高达42%,假阴性高达28%[24]。

▲ 不同技术平台的免疫组化检测PD-L1水平(DOI:10.1038/s41379-018-0071-1)
▲ 不同技术平台的免疫组化检测PD-L1水平(DOI:10.1038/s41379-018-0071-1)

上述因素交织在一起,在一定的程度上影响了PD-L1预测免疫检查点抑制剂的疗效。

 

PD-L1,测还是不测?

 

虽然我们在上面介绍了PD-L1不是一个优秀的预测免疫检查点抑制剂治疗效果的标志物。但这并不代表我们要抛弃PD-L1,毕竟在有些情况下,PD-L1水平检测还是很有用的。例如,非小细胞肺癌的一线治疗。

2016年,Pembrolizumab一线单药治疗非小细胞肺癌的III期临床研究KEYNOTE-024的数据发布[25]。结果表明,PD-L1水平高于50%与患者的无进展生存期和总生存期延长显著相关

随后,FDA批准Pembrolizumab一线单药治疗非小细胞肺癌时,并明确指出了患者必须接受获得FDA批准的PD-L1检测手段检测,并且PD-L1水平必须达到50%,才能一线用药

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上面是针对非小细胞肺癌患者的一线治疗用药。至于非小细胞肺癌的二线治疗是否需要检测PD-L1水平,其实从前面的临床结果就可以看出来了。

无论是CA209-003的数据,还是CheckMate-057的试验数据,我们都能看到不小一部分PD-L1阴性患者,以及没有检测PD-L1水平的患者,对Nivolumab的治疗都表现出持久的响应,有些患者的持续缓解时间甚至接近6年。

实际上,FDA在批准Nivolumab用于非小细胞肺癌的二线治疗时,也并不要求检测PD-L1的表达水平。也就是说,无论患者有没有进行过检测,都可以直接在二线接受治疗。

去年,由肺癌大牛吴一龙教授等学者主持,入组患者近90%来自中国的CheckMate-078试验详细的数据结果发布了[13]。从这个试验中,我们不难看出,PD-L1阳性患者确实生存期获益更大,达到了4.4个月,但阴性患者也同样体现了明显的获益趋势

▲ CheckMate-078试验详细的数据
▲ CheckMate-078试验详细的数据

也正是凭借在中国非小细胞肺癌患者中表现出的良好治疗效果,去年Nivolumab获批在中国大陆上市,用于非小细胞肺癌的二线治疗,而且不用考虑PD-L1是否表达

这对于目前中国肺癌患者而言无疑是件大好事,因为标准化PD-L1检测的落地于我们还有不少距离。至少在二线治疗时,不会因为检测的约束而影响患者本来可能从这种新疗法中获益的可能性。

说到这里,奇点糕早在2017年就读到过北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所的林冬梅教授所作的一项关于我国PD-L1检测的调查,该调查指出[26]:我国多数医院病理科虽然已具备检测PD-L1表达的平台,但由于目前无PD-L1检测抗体在中国获批,因此尚无广泛常规检测。

另外,与国外每一种商用抗体均有相应的配套平台、固定操作流程与规范相比,我国 PD-L1检测具有检测平台不一致、操作方法不一致、使用的检测抗体不一致、报告内容不一致的特点[26]。

因此,对于非小细胞肺癌要不要检测PD-L1水平这个问题,基于上面的信息,大家心里肯定已经有个明晰的判断了:一线治疗需要;二线治疗不需要,如果检测了的话,也无妨,无论阴性还是阳性都可用药

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如果说的更简单一点儿,其实患者用药之前要不要检测PD-L1水平,是由临床研究本身的结果和入组人群要求决定的

例如Nivolumab开展的非小细胞肺癌二线治疗的临床研究,无论入组的患者PD-L1水平如何,都可以参与临床研究,结果是阴性和阳性都能持续获益。所以Nivolumab二线治疗非小细胞肺癌没必要检测PD-L1水平。

同样的,Pembrolizumab一线单药治疗非小细胞肺癌的III期临床研究KEYNOTE-024,招募的都是PD-L1水平高于50%的患者。所以FDA批准的时候,才要求单药治疗的时候必须有PD-L1的伴随检测。为啥呢?因为没有PD-L1低于50%的数据,治疗充满了不确定性,所以FDA就不建议PD-L1水平低于50%的患者用药。

总的来说就是,你的临床试验是如何做的,有啥结果,临床治疗就得怎么来。只有这样,治疗效果才有保证

无论如何,奇点糕还是非常期待一个优秀的免疫检查点抑制剂疗效预测方法出现。而且这个方向的基础研究进展,目前正被奇点糕密切关注着。

 

参考资料:

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