肿瘤免疫治疗疗效预测生物标记物,离我们有多远?

来源: 病理柳叶刀

肿瘤靶向治疗已处于成熟期,免疫治疗正在兴起。肿瘤免疫治疗领域目前最热点领域当属伴随临床研究的免疫机制及预测标记物研究,它涵盖了从晚期肿瘤治疗到新辅助治疗。尽管肿瘤免疫反应机制逐渐被揭示,但是与之相关的预测标记物依然迷离。近期在各大神刊上刊发了大量免疫治疗转化研究进展,其中病理诊断工作发挥了较大的作用。本期我们采访了中国医学科学院肿瘤医院病理科应建明教授,就当前肿瘤免疫治疗疗效标记物的现状和进展作简短回顾与介绍。

肿瘤免疫治疗对于肿瘤治疗领域具有划时代的意义,不仅仅是在肿瘤治疗上增添了一种全新的治疗手段(目前是手术、放疗、化疗、靶向治疗),而是开辟了一个抗肿瘤的新纪元:从直接杀伤肿瘤细胞转为通过调节患者自身免疫细胞来杀伤肿瘤细胞,给肿瘤治疗领域提供了无限可能,因此其重要性不言而喻。治疗时机包括了晚期姑息治疗、术后辅助治疗、术前新辅助治疗;用药方式上涵盖了单药治疗、免疫联合治疗、联合化疗、联合放疗、联合靶向治疗、联合抗血管药物、联合免疫调节药物、联合一切可联合的……;更让人兴奋的关键一点是治疗甚至不受癌种所限。

肿瘤免疫治疗之现状与挑战

肿瘤免疫治疗前景非常光明,令人振奋之余,目前仍有两个重要问题期待解决:

1. 毒副作用的管控:肿瘤免疫治疗刚刚起步,其毒副作用尚未完全被认识,目前认为远比化疗复杂,毒副作用已经限制了免疫治疗的进程,且联合治疗的毒副作用会更大。从总体看,尽管有些患者可能会出现很重的毒副作用,但发生率仍属于较低水平,且早期发现可控。有意思的是,更有研究提示,毒副作用的出现或许与疗效存在正相关。由于这实属非病理学科范畴,有待更专业学科领域专家来阐述。

2. 疗效预测相关生物标记物的选择:目前肿瘤免疫治疗以PD-1/PD-L1阻断剂为主,晚期肿瘤患者治疗疗效的整体有效率为15%-65%(与肿瘤类型有关),大部分在20-30%。虽表现出有效时间长的特点,但有效率偏低。坦白来讲,疗效与大家的期望值差距较大。

因此,如何筛选出潜在免疫治疗有效的人群至关重要。下面就与大家一起理理思路,从理论联系实际出发,看看理想的肿瘤免疫治疗疗效预测生物标记物,离我们有多远?

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肿瘤免疫治疗之理论基础

要探讨肿瘤免疫治疗疗效预测之前,我们先看两个问题:

首先是实现PD-1/PD-L1阻断剂免疫治疗的前提。

根据PD-/PD-L1阻断剂免疫治疗的理论,其前提是肿瘤存在正常的肿瘤免疫反应,也就是说:

1. 机体对肿瘤的形成、发展一直有免疫监视(肿瘤细胞有免疫原性的功能),只是因为肿瘤有一套免疫逃避机制,让机体的免疫监视沉默了(免疫系统默默地注视着肿瘤长大);2. 除了免疫监视,还得有正常运作的免疫杀伤系统(关键时刻,与肿瘤免疫相关的各职能部门能相互协调起作用)。前者主要与肿瘤细胞本质相关,后者主要与肿瘤微环境相关。

其次是肿瘤细胞本身,肿瘤细胞关注的点主要有两个,一个肿瘤突变负荷(TMB),另一个是是PD-L1表达。

1. 先说TMB。肿瘤细胞需要有有效的免疫原来激活人体免疫系统(绝大部分肿瘤应该都会有),即新抗原(neoantigen)。TMB反映的就是肿瘤新抗原的丰度,即TMB越高,出现有效新抗原的能力就越强,疗效可能就越好。这是一个简单的正向逻辑。但实际情况可能是:1)高TMB并不一定就是有效新抗原丰度高,反过来,低TMB也可能存在足量有效新抗原;2)什么样的基因序列改变会导致新抗原,及如何计算TMBSNV, INDEL, CNV等);3)没有基因序列改变的基因(如CT抗原、表观遗传学改变等)也可产生新抗原;4)肿瘤内异质性(所测的肿瘤组织只是肿瘤的一小部分,且受肿瘤细胞比例等影响)。基于上述客观原因,如何定义TMB和阈值,直接影响了不同药物不同临床研究的疗效相关数据,导致临床价值被低估。总而言之,TMB作为一种很难标准化检测技术本身,限制了进一步的临床应用。

2PD-L1表达。作为重要的肿瘤免疫逃逸机制,PD-L1表达,尤其是肿瘤细胞中PD-L1的表达,在一定程度上反映了肿瘤本身存在着新抗原、存在肿瘤免疫监视,(在肿瘤不同时期至少曾经存在,或现在依然存在)。因此,PD-L1表达水平评估在PD-1/PD-L1阻断剂免疫治疗中具有很高的预测作用。但是在实际临床应用中仅在部分肿瘤适应症中的部分药物预测疗效中发挥其应有的价值(如非小细胞肺癌等),主要受到以下一系列因素的影响:1)肿瘤异质性。异质性是肿瘤伴随诊断永远的痛。简单说就是你所检测的细胞阳性并不一定是所有肿瘤细胞都阳性(尤其是弱阳性),反过来,你所检测细胞的阴性并不代表其他未检测的肿瘤细胞也是阴性。因此,临床研究中发现的PD-L1阳性并不一定有疗效,反过来,阴性并不一定无效。但有一点要强调,表达水平越高与疗效越高的正相关趋势是可以看到的。2PD-L1检测没有“金标准”可参考,“我的样本我做主”。检测PD-L1蛋白表达水平的免疫组化IHC方法本身就是一个影响因素很多的非完全客观性检测技术:对于强表达,判读一致性会较高,对于弱表达,判读差异波动很大。3)免疫组化是检测PD-L1蛋白表达是公认的临床应用最实用的方法,也是可实现伴随诊断/补充诊断的检测方法。但免疫组化技术存在的检测敏感性差异的问题。显然目前并存的这多个PD-L1抗体和检测平台,对多强的蛋白表达水平可以检测出来的敏感性是存在差异的,尤其是弱表达患者。

综上所述,基于以上几个最重要的主观因素,限制了PD-L1表达作为免疫治疗疗效预测标记物的发挥。

肿瘤免疫治疗疗效预测之免疫微环境

要进一步探讨肿瘤免疫治疗疗效预测,另一个重要的话题就是免疫微环境

免疫微环境的研究太复杂,也是机制研究最热门的领域。我就点到为止。

如前所述,除了肿瘤本身,免疫治疗还依赖肿瘤微环境,即肿瘤相关的免疫反应系统。这个免疫系统结构目前认为有两个:一个是区域性淋巴结(二级淋巴器官);另一个是肿瘤内或周边的三级淋巴样结构(TLS),也是肿瘤微环境中与免疫治疗最重要的部分。以下因素需要在阅片时重点关注:

1. 肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)(主要是肿瘤内或周围CD8+T细胞,与肿瘤的研究已有相当长的历史,和肿瘤本身的预后也高度相关)

2. T细胞(各种表型)(最早是CD8+的杀伤T细胞,现在还有CD4+T细胞)

3. B细胞(各种表型)(最近发现,B细胞也很重要,尤其是活化的B细胞)

4. 其他免疫细胞(除TB以外的免疫细胞也很重要!)

5. 免疫细胞的组成、密度、距离(还有比例呢)

6. TLS(三级淋巴样结构,把上面提到的几种免疫细胞都包括进去了,强调功能性免疫结构)

毫无疑问,上述免疫微环境成份都会或多或少与免疫治疗疗效有关。近期的研究显示,肿瘤组织中检测特定免疫细胞(T细胞、B细胞)的表达谱可以很好的预测黑色素瘤的免疫治疗预后,一定程度上可能与黑色素瘤本身的免疫治疗疗效相对较好有关。是否能应用到其他肿瘤,还有较大探索空间。同时,作为一个伴随诊断标记物,有三点需要解决:1. 如何减低肿瘤异质性的影响(如前述);2. 技术可及性(目前研究中的技术主要是表达谱、单细胞测序等);3. 阈值的设定困难。

肿瘤免疫治疗疗效预测之其他因素

除以上因素外,免疫治疗疗效也与部分肿瘤的病因先关,如紫外线(黑色素瘤)、抽烟(肺癌)、病毒感染(EBVHBVHPV等)、MSI-H(林奇综合征,结肠癌、子宫内膜癌、胃癌等)、特定基因变异(TP53, KRAS, STK11,B2M, JAK2等),还有肠道微生物。上述因素或多或少均与肿瘤免疫机制相关。

理想的生物标记物总结探讨

综上,寻找最佳的免疫治疗疗效的预测标记物任重而道远。作为病理工作者,首先做好已经相对明确的生物标记物实验室检测及判读规范的质量控制建设(如PD-L1)。同时,病理同仁们更应积极参与到肿瘤免疫治疗的机制研究中(肿瘤转化研究不可或缺)。

随着肿瘤免疫机制研究的进一步深入,以及技术的进一步发展和革新,免疫治疗将是个体化治疗概念的最佳诠释:不同肿瘤、不同个体、不同分期、不同免疫状态下将采取不同的治疗策略。因此也就不存在统一的生物标记物了,而是在不同阶段,通过动态组合的策略,综合应用多个平台一起来实现对免疫治疗最佳疗效的预测。

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