一文总结 | PD-1抑制剂治疗胃癌耐药机制的研究进展

原文刊发于《中国肿瘤临床》公众号

摘要

胃癌（gastric cancer，GC）是全球最常见的恶性肿瘤之一。尽管随着早期诊断技术的进步，GC的发病率在过去十年中显著下降，但其死亡率仍居高不下。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）如程序性细胞死亡蛋白1（programmed cell death protein-1，PD-1）抑制剂等新型免疫疗法已成为GC患者一种有潜力的治疗方法。然而，仅少数GC患者对PD-1抑制剂治疗产生持久应答，且其疗效有限。免疫治疗疗效不显著主要与PD-1抑制剂耐药的发生密切相关，但耐药机制尚未完全明确。因此，本文旨在探讨PD-1抑制剂治疗GC过程中耐药的潜在分子机制，为临床应对PD-1抑制剂耐药提供新的参考。

前言

据研究数据报道，胃癌（gastric cancer，GC）在全球恶性肿瘤发病率居第5位，死亡率居第5位[1]。由于早期GC通常无明显症状，大多数患者初诊时已属进展期，因此，以手术为基础的综合治疗仍为其治疗的“金标准”[2]。新型免疫疗法，如程序性细胞死亡蛋白1（programmed cell death protein-1，PD-1）抑制剂，在一定程度上改变了GC患者的治疗前景。然而，仅有少数GC患者对PD-1抑制剂治疗有持久的应答，当肿瘤细胞发生微卫星高度不稳定（microsatellite instability-high，MSI-H）/错配修复基因缺失（different mismatch repair，dMMR）时，细胞内肿瘤突变负荷增加，导致浸润淋巴细胞升高，肿瘤微环境中PD-1表达上调，有助于PD-1抑制剂发挥治疗效果。有研究表明，免疫治疗的失败主要与患者PD-1抑制剂耐药的产生有关，但对耐药机制的认识仍然不足[3]。因此，阐明GC免疫耐药的机制对于改善其治疗效果和临床获益至关重要。本文重点从肿瘤的分子机制和微生物及代谢组学方面总结了GC对PD-1抑制剂治疗的耐药机制，旨在为逆转PD-1抑制剂耐药提供新的研究思路。

01

主要信号通路异常激活

1.1 IFN-γ信号转导

干扰素-γ （interferon gamma-γ，IFN-γ）具有促凋亡、抗肿瘤和抗增殖作用，在调控先天性和适应性免疫反应中，尤其是在对抗肿瘤细胞、病毒、细菌及相关病理性炎症过程中发挥重要作用[4]。IFN-γ通过激活细胞内分子网络发挥其生物学效应，其信号转导主要通过JAK/STAT通路介导，该通路调节数百个基因的转录并介导各种生物反应。通路功能失常或抑制会导致免疫功能下降，并可能促进肿瘤的发生或转移[5]。近期研究表明，PD-1表达主要受GC中JAK-STAT通路相关的IFN-γ控制，具有PD-1表达的临床GC样本与基质中的CD8+T细胞以及IFN-γ表达呈显著正相关。因此，IFN-γ 信号通路的突变或缺陷不仅会导致T细胞功能的异常，还可能造成PD-1表达的缺失，最终导致PD-1抑制剂耐药[6]。

1.2 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路，包括经典的RAS-RAF-MEK-ERK信号级联反应，通过向下游效应分子发送上游信号，在细胞增殖、分化、存活和死亡等生理过程的调节中发挥重要作用[7]。近期研究表明，ERK-MAPK通路在活化的CD8+T细胞增殖中发挥重要作用。circMAPK1在GC组织中的表达低于邻近的正常组织，circMAPK1通过编码蛋白MAPK1-109aa抑制GC细胞的生长和浸润。该蛋白作为一种有效的肿瘤抑制因子，与MEK1竞争性结合以阻碍MAPK1的磷酸化，最终导致其在MAPK通路中的下游分子受到抑制[8]。此外，与典型的B7-H1阻断抗体相比，由于B7-H1肿瘤反应性CD8+T细胞通过p38 MAPK通路被消除，导致p38 MAPK的B7-H1抗体的抗肿瘤作用受到影响。在某些情况下，B7-H1缺陷或与特异性抗体结合导致p38 MAPK的激活增加并诱导T细胞凋亡，从而降低免疫治疗效果[9]。上述结果表明，MAPK通路异常的GC细胞可能对PD-1治疗更具耐药性，但MAPK通路异常是如何导致PD-1治疗耐药仍需进一步探索。

1.3 Wnt/β-catenin信号通路

越来越多的证据表明，异常的Wnt/β-catenin信号转导与不同类型的恶性肿瘤相关，如结直肠癌和乳腺癌 ，有研究发现，Wnt/β-catenin信号通路的失调与GC的进展密切相关[10]。与正常组织相比，激活了Wnt/β-catenin信号通路的组织在非T细胞炎症型肿瘤中表现出T细胞相关炎症基因的显著下调，这可能导致肿瘤免疫逃逸并影响PD-1抑制剂的疗效[11]。近期研究表明，Wnt/β-catenin通路在GC细胞中的高表达通常与CD8+T细胞浸润的显著丢失有关，抑制该通路可显著抑制GC细胞的迁移和侵袭能力。此外，Wnt/β-catenin信号下调可能增强GC细胞PD-1抗体的敏感性[12]。另一项研究表明，低表达先天免疫效应因子ISG12a通过调控胃肠道肿瘤（尤其是GC）中的经典Wnt/β-catenin信号通路，抑制PD-L1的表达[13]。理论上讲，GC细胞通过异常激活的Wnt/β-catenin通路增加PD-L1的表达可能提高其疗效，但目前尚缺乏相关研究报道。综上所述，GC中Wnt/β-catenin通路的异常激活可能增加了GC对PD-1抑制剂治疗的免疫逃避和抵抗，但确切的分子机制仍有待研究。

02

免疫编辑抗原的缺失或突变与肿瘤抗原呈递缺陷

肿瘤表面（或内部）的免疫编辑抗原（如PD-L1）对于免疫细胞（尤其是T细胞）识别和激活肿瘤至关重要，这些抗原的缺失或突变可能会影响需要特定抗原靶点的免疫疗法效果。有研究表明，随着肿瘤的生长，其可以获得突变并产生新抗原，这可能会影响患者对PD-1抑制剂的反应。细胞毒性化疗诱导的亚克隆新抗原已被证实能够增加肿瘤突变负荷（tumor mutation burden，TMB），并在一些对治疗反应不佳的患者中富集。这表明新抗原的缺失或变异可能会影响免疫监测和PD-1抑制剂的疗效，此外，TMB可以通过促进高免疫原性抗原载量来影响肿瘤对PD-1抑制剂的反应[14]。Kwon等[15]的研究表明，约20%的GC患者存在MSI和TMB增加，并且这种变化与PD-1抗体治疗的临床益处相关。上述研究结果表明，肿瘤相关新抗原的突变或缺失使其对抗PD-1治疗产生耐药，但一些标志物可能无法充分预测GC中的抗PD-1治疗的耐药，相关机制和临床试验尚需进一步探索。

抗原呈递是指抗原被抗原呈递细胞摄取，以主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）肽复合物的形式加工和呈递在细胞表面，最后被T淋巴细胞识别的过程。为了触发有效的抗肿瘤反应，不仅需要树突状细胞摄取癌细胞表面的抗原，并通过交叉呈递激活CD8+T细胞，且必须准确识别带有抗原的肿瘤，从而被T细胞杀死。在这两个步骤中，肿瘤可以通过利用各种逃逸机制来逃避免疫识别[16]。由于抗原呈递的缺失，MHC-I 的缺失会抑制T细胞活化，趋化因子水平降低会诱导非炎性肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME），从而导致PD-1抑制剂耐药[17]。有研究表明，MHC-II表达促进CD4+T细胞浸润增加，肿瘤在接受靶向PD-1免疫治疗或肿瘤进展后适应此环境，其分泌MHC-II抑制性受体LAG3与CD4+T细胞竞争抗原呈递，或者FCRL6与MHC-Ⅱ结合，直接抑制NK细胞毒活性和效应T细胞因子分泌，获得免疫抑制适应证，并增强抗PD-1治疗耐药性[18]。

03

免疫抑制细胞

TME中常见的免疫抑制细胞，如调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）、髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）、肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAM）、CD8+T细胞和其他免疫抑制细胞，可能通过多种直接或间接机制影响PD-1抑制剂。这些包括影响与PD-1抑制剂相关的分子的表达、减少浸润T细胞的数量和削弱T细胞功能[19]。

Tregs是T细胞的免疫抑制亚群，研究发现，TME中的Tregs上调了免疫检查点/共抑制受体的表达水平，如PD-1可以阻断T细胞活化，增强自身的积累，并促进肿瘤发生[20]。有研究报道，GC患者表现出较高的Treg浸润、较快的疾病进展以及较低的生存率。这些肿瘤相关的Treg发挥显著的免疫抑制特性并抑制CD8+T细胞免疫功能，包括在体外产生颗粒酶B和CD8+T细胞增殖。其通过IL-10分泌和细胞接触机制促进GC细胞生长和发育，这在一定程度上可能会降低PD-1抑制剂的治疗效果[21]。

CD8+T细胞对靶细胞具有直接的细胞毒作用，在抗肿瘤治疗中起着至关重要的作用。有研究表明，ARID1A突变与CD8+T细胞浸润水平升高和免疫活性特征升高有关，ARID1A缺失突变导致CD8+T细胞浸润增加，从而使GC患者对抗PD-1治疗更敏感[22]。CD39是T细胞功能的关键调节因子，过度表达的CD39导致CD8+T细胞耗竭和GC细胞对抗PD−1治疗产生耐药性，从而导致免疫抑制性TME[23]。IL-4诱导巨噬细胞的代谢变化，从而激活 PI3K/AKT/mTOR通路，这些变化导致GC中出现CD8+T细胞功能障碍和对PD-1抗体治疗的耐药性[24]。

MDSC是TME中的主要免疫抑制细胞群之一。PD-1抑制剂的耐药性与肿瘤中髓源性细胞的抑制活性密切相关。选择性靶向在骨髓细胞中高度表达的磷酸肌醇3-激酶γ可以恢复对PD-1抑制剂的敏感性[25]。有研究指出，MDSC的积累与GC患者的生存率密切相关。抑制CXCR2减低了 MDSC的积累，增强了GC中抗肿瘤免疫反应和对抗PD-1的敏感性[26]。这显示了不同MDSC亚型在肿瘤免疫抑制作用方面的差异以及通过抑制MDSC增强PD-1抑制剂疗效，凸显出MDSC在PD-1抑制剂耐药中的作用。越来越多的证据表明，呈现出MDSC高水平浸润的GC患者的预后相对较差，并且更有可能对PD-1抑制剂产生耐药性[27]。

TAMs在促进抑制性肿瘤免疫微环境和免疫逃避方面发挥着关键作用，并在癌症进展过程中充当重要的调节因子。这在很大程度上限制了PD-1抑制剂在多种恶性肿瘤（包括GC）中的治疗效果。有研究表明，TAMs在临床前GC模型中呈现出促进肿瘤免疫逃逸并阻碍抗PD-1治疗的作用[28]。Liu等[29]研究表明Dectin-1可通过调节TAMs的免疫抑制功能影响T细胞抗肿瘤免疫反应，导致GC患者预后不良和免疫逃避，从而导致对PD-1抑制剂耐药。上述研究在一定程度上揭示了TAMs与GC中对PD-1抑制剂治疗的耐药性之间的相关性。目前，靶向这些免疫抑制细胞是临床研究的重点，也被当作是克服PD-1抑制剂耐药性的一种有前途的策略。

作为肿瘤基质的关键组分，癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）分泌多种生长因子和细胞因子，这些因子在促进肿瘤进展、迁移、上皮-间质转化以及诱导化学耐药性和免疫抑制中起着重要作用。因此，将靶向CAF介导的免疫抑制基质微环境与免疫疗法相结合可能提高免疫检查点抑制剂的疗效。例如，成纤维细胞激活蛋白+ （FAP+）耗竭导致CD8+T细胞浸润升高和巨噬细胞浓度降低，从而增强抗PD-1治疗效果[30]。有研究表明，高CAFs浸润在GC的总生存期（overall survival，OS）、无进展生存期（progression-free survival，PFS）和无复发生存期方面产生较差的预后。低CAFs浸润的患者更有可能从辅助治疗中获益[31]。CAFs通过释放巨噬细胞迁移抑制因子与T细胞、B细胞和巨噬细胞相互作用，这进一步证实CAFs可能通过调节T细胞功能障碍和M2型巨噬细胞极化，促进PD-1抑制剂耐药[31]。

04

微生物群和代谢

肠道微生物在GC的致癌过程中发挥着重要作用，并可能影响对免疫治疗的反应，随着PD-1抑制剂成为免疫疗法发展的前沿，微生物群在PD-1抑制剂免疫疗法中的作用也成为研究热点。

在微生物群中，幽门螺杆菌感染与GC的发生密切相关。Magahis等[32]的研究表明，在215例接受抗PD-1治疗的患者中，49例具有幽门螺杆菌感染史。与幽门螺杆菌阴性患者相比，幽门螺杆菌阳性患者的中位PFS（3.2个月 vs. 6.8个月，HR=1.96，P<0.01）和OS（9.8个月 vs. 17.9个月，HR=1.54，P=0.02）显著缩短。上述结果表明，幽门螺杆菌感染与GC患者在接受PD-1抑制剂治疗时较短的PFS和OS相关，可能导致患者对PD-1抑制剂产生耐药。Che等[33]的研究也证实幽门螺杆菌阳性的患者和阴性患者相比较有更短的PFS和OS，这表明幽门螺杆菌感染可能通过一些尚未阐明的机制影响PD-1抑制剂的功能，从而缩短接受PD-1抑制剂治疗的患者的生存时间。近期研究表明，乳酸菌可能通过介导更多样化的肠道微环境来帮助间接提高免疫治疗效果，靶向乳酸菌可能有望改善癌症患者的抗PD-1治疗结果[34]。在临床前和临床研究中，越来越多的证据表明肠道菌群通过代谢物等途径影响抗肿瘤免疫反应及PD-1抑制剂的免疫治疗效果。根据胃肠道独特的微生物生态环境和目前的研究结果，微生物群在GC患者的PD-1抑制剂耐药中发挥重要作用。

近年的研究认为，TME中的代谢可能导致PD-1抑制剂耐药，癌细胞代谢与GC的发生、发展、侵袭、转移、耐药和不良预后密切相关。代谢重编程是癌症的一个已知标志，多种代谢途径与免疫细胞浸润及免疫治疗耐药性相关[35]。在GC等恶性肿瘤中，代谢应激可以上调氧化磷酸化，从而诱导PD-L1表达以及产生缺氧TME。癌细胞中葡萄糖代谢失调限制了抗肿瘤免疫，这是对PD-1抑制剂耐药的关键机制，越来越多的研究发现了这种代谢脆弱性[36]。脂质代谢与对PD-1抑制剂的耐药性有关，癌细胞优先通过糖酵解代谢葡萄糖，而CD8+T细胞需要氧化磷酸化才能激活。在TME中，T细胞可能缺乏葡萄糖，但可以通过脂肪酸的β氧化来维持其活性[37]。脂质代谢已成为CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫的关键调节因子，肿瘤微环境中过量的脂质会阻碍CD8+T细胞活性，这可能导致PD-1抑制剂耐药。

05

结语与展望

PD-1抑制剂在肿瘤免疫治疗中发挥着重要作用，为许多晚期恶性肿瘤患者带来希望。然而，由于治疗无效或出现强烈的耐药性，绝大多数GC患者未能获得令人满意的临床效果。目前，PD-1抑制剂耐药的复杂机制尚未完全阐明，这在很大程度上限制了其治疗潜力。虽然PD-1抑制剂在某些肿瘤中表现出尚佳的疗效，并为其广泛应用开辟了道路，但PD-1抑制剂在GC中的耐药机制仍处于初步探索阶段，仍有诸多未知因素。首先，PD-1抑制剂仅在晚期GC的少数亚群中诱导出持久的抗肿瘤反应，且单药治疗的疗效有限。不同GC细胞亚群对PD-1抑制剂的耐药机制仍不明确，尚未确定哪些GC细胞亚群具有特定的耐药机制。其次，目前对GC免疫疗法耐药性的研究明显少于其他癌症。一些动物研究结果缺乏相应临床数据的支持，这在一定程度上限制了PD-1抑制剂在GC患者中的应用。未来，为了更全面地剖析PD-1抑制剂在GC患者中的耐药机制，除了要解决上述问题外，还应关注其他癌症中新发现的耐药机制，并将这些发现转化到GC的背景下进行进一步研究，从而为提升PD-1抑制剂在GC中的临床疗效提供新的思路。

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