PD-L1與Treg在腫瘤免疫及治療中的相關性

國際腫瘤學雜誌， 2021，48（6） ： 350-353。歐惠儀， 王越， 彭承宏。 PD-L1與Treg在腫瘤免疫及治療中的相關性 ［J］ 。

摘要

程式性死亡蛋白（PD-1）及其程式性死亡蛋白配體（PD-L1）是重要的共抑制分子，調節性T細胞（Treg）是重要的抑制性細胞，二者在腫瘤微環境中數量均增加，與腫瘤免疫逃逸及腫瘤發生發展密切相關。PD-L1對Treg的發育及功能有重要影響，抗PD-1/PD-L1抗體的應用可影響Treg的增殖和功能，進而介導耐藥及超進展性疾病的發生。深入瞭解PD-L1與Treg在腫瘤免疫及免疫治療中的作用及相關性，可為提高抗PD-1/PD-L1抗體療效提供新的思路。

腫瘤可透過各種機制產生免疫逃逸，程式性死亡蛋白-1（programmed death-1，PD-1）及其程式性死亡蛋白配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1）和調節性T細胞（regulatory T cell， Treg）是其中兩個重要的免疫負調節組分。針對不同的腫瘤免疫逃逸機制，各種免疫療法應運而生。其中抗PD-1/PD-L1抗體為腫瘤免疫治療帶來了曙光，但其仍面臨耐藥等問題，尤其在實體瘤中效果不佳［1］。越來越多的研究顯示，PD-L1與Treg在腫瘤發生發展及腫瘤免疫治療中互相關聯。現就PD-L1對Treg發育及功能的影響以及Treg在抗PD-1/PD-L1抗體治療中的潛在價值作一綜述。

01

PD-L1與腫瘤

共抑制受體PD-1（CD279）屬於CD28家族，其配體PD-L1（CD274，B7-H1）屬於B7家族，PD-L1可表達於T細胞、B細胞、Treg、樹突狀細胞、巨噬細胞、間質細胞、內皮細胞、成纖維細胞和腫瘤細胞等多種細胞［2］。PD-L1在非小細胞肺癌、淋巴瘤、腎癌、肝癌、胃癌、大腸癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤中表達上調，大部分研究認為其高表達與患者預後不良相關［3，4］，但亦有研究得出了相反結論［5］，可能與檢測細胞種類、所用抗體及染色強度評分標準不同有關。研究報道腫瘤細胞、腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）及淋巴結內多種型別宿主細胞上過表達的PD-L1均可獨立減弱T細胞抗腫瘤免疫，促進腫瘤的發生發展［6］。

PD-L1透過多種機制介導免疫抑制、促進腫瘤免疫逃逸。PD-L1可與PD-1相互作用，透過招募含SH2結構域的蛋白酪氨酸磷酸酶（Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase，SHP）-1/2失活T細胞受體（T cell receptor，TCR）訊號，抑制下游磷脂醯肌醇3-激酶（phosphatidyl inositol 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）及細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）等通路，從而抑制T細胞和B細胞［7］。PD-L1還能與B7-1（CD80）相互作用使CD28共刺激訊號失活，從而抑制T細胞。此外，PD-L1可增強Treg中叉頭樣轉錄因子3（forkhead box P3，FOXP3）的表達從而促進其抑制功能［8］。Cui等［9］研究表明PD-L1還能透過Akt/哺乳動物雷帕黴素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路誘導上皮間質轉化。

多種抗PD-1/PD-L1抗體已陸續被美國食品和藥物監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用於治療黑色素瘤、非小細胞肺癌、頭頸鱗狀細胞癌、尿路上皮癌、霍奇金淋巴瘤、梅克爾細胞癌以及DNA錯配修復缺陷/高度微衛星不穩定的實體瘤。目前，PD-L1表達、腫瘤突變負荷、微衛星不穩定性、TIL、效應T細胞標誌基因和腸道微生物群等均可預測抗PD-1/PD-L1抗體療效。

2

Treg與腫瘤

Treg特異性表達FOXP3，對其發育及功能起主要調節作用。根據起源的不同，Treg可分為胸腺型Treg（thymus-derived Treg，tTreg）、外周型Treg（peripherally-derived Treg，pTreg）和誘導型Treg（ex-vivo-induced Treg，iTreg）。其中tTreg佔大多數，其由胸腺發育而來，可介導自身免疫耐受；pTreg由外周初始T細胞在轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）誘導下轉化生成，可負性調節抗腫瘤免疫；iTreg在體外誘導生成，與pTreg相比，其FOXP3表達較不穩定［10］。

Treg在非小細胞肺癌、乳腺癌、結直腸癌等惡性腫瘤患者的外周血及TIL中數量增加［11，12，13］。Shang等［14］透過Meta分析發現，在黑色素瘤、腎癌、乳腺癌等大多數實體瘤中高FOXP3+ Treg浸潤與患者不良預後相關，但在食管癌、大腸癌和頭頸鱗狀細胞癌中結果則相反，分層分析表明FOXP3+ Treg對腫瘤的預後作用受腫瘤部位、分子亞型和腫瘤分期的影響。

Treg透過不同機制促進腫瘤免疫逃逸。Treg可表達PD-1、PD-L1和細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（cytotoxic T lymphocyte assoccated antigen 4，CTLA-4）等共抑制分子傳遞抑制訊號［15］。此外，Treg可表達CD25耗竭促炎因子IL-2。Treg還可以表達CD39和CD73，可透過腺苷及核轉錄因子-κB訊號通路減少促炎因子的產生［16］。Treg還可分泌抑炎因子（TGF-β、IL-10和IL-35）、穿孔素和顆粒酶，從而抑制或殺傷T細胞、NK細胞和抗原呈遞細胞。

Treg可作為免疫治療靶點，透過耗竭刪除、阻斷募集、抑制誘導或抑制功能等方法對靶向Treg治療產生抗腫瘤效應。靶點分子包括CD25、CTLA-4、糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體、CC類趨化因子受體4和TGF-β等。其中靶向CC類趨化因子受體4的mogamulizumab單抗已被FDA批准用於2種皮膚T細胞淋巴瘤的治療。

3

PD-L1對Treg發育及功能的影響

3。1PD-L1與Treg誘導

TGF-β可以誘導iTreg的生成。Cai等［8］研究將PD-L1塗布的磁珠與初始T細胞共培養，結果顯示在沒有TGF-β的情況下，可獨立誘導生成iTreg。這種PD-L1誘導生成的iTreg表面FOXP3表達增加，且其對效應T細胞具有抑制作用。而在小鼠體內，PD-L1可透過下調Akt、mTOR和ERK2的表達、上調第10號染色體磷酸酶與張力蛋白同源基因的表達，阻斷TCR通路下游的訊號級聯反應，誘導初始T細胞優先轉化為pTreg。表明PD-L1在誘導iTreg及pTreg的生成中發揮重要作用。

3。2PD-L1與Treg轉化

Stathopoulou等［17］發現T細胞或人慢性髓系白血病細胞表面高表達的PD-L1可以在體內誘導T盒轉錄因子表達陽性的Th1細胞轉化為FOXP3+ Treg，併發揮免疫抑制作用。使用小干擾RNA沉默Th1細胞中PD-1的表達或使用藥物抑制PD-1/PD-L1訊號通路的下游因子SHP-1/2後，Th1細胞向Treg的轉化即被抑制，在人鼠異種移植瘤中可引起致死性的排異反應，表明PD-1/PD-L1通路具有促進Th1細胞轉化為活性Treg的功能。此研究還顯示PD-1/PD-L1透過SHP-1/2磷酸酶降低Th1細胞中轉錄活化因子1的活性，從而促進其向Treg轉化。

3。3PD-L1與Treg增殖

Notch訊號通路配體Jagged1參與促進Treg的分化。Lin等［18］利用腺病毒轉導製備高表達Jagged1的樹突狀細胞，發現其表面PD-L1表達增加，將這些樹突狀細胞與初始T細胞共培養能夠促進其分化為FOXP3+ Treg，利用特異性抗體阻斷PD-L1後Treg的擴增可被部分阻滯，提示PD-L1參與促進Treg的分化增殖。此外，Dong等［19］的研究表明急性髓系白血病細胞表達的PD-L1可以直接促進Treg增殖並維持其表面FOXP3和PD-1的高表達。

3。4PD-L1與Treg功能

PD-1/PD-L1通路是Treg抑制T細胞活性從而發揮免疫抑制功能的重要機制之一［15］。Okamura等［20］發現淋巴細胞啟用基因-3表達陽性的Treg可增強TGF-β3的表達，從而抑制B細胞分泌抗體，加入特異性抗體阻斷PD-L1後Treg對B細胞的抑制作用可被逆轉，表明PD-1/PD-L1通路是Treg抑制B細胞活性的關鍵。此外，Stathopoulou等［17］報道在患有腫瘤或慢性病毒感染的小鼠中，PD-L1結合PD-1後可促進Th1細胞轉化生成iTreg，並可特異性下調天冬醯胺內肽酶的表達，增強並維持其表面FOXP3的表達，從而增強iTreg的免疫抑制功能。

4

抗PD-1/PD-L1抗體治療與Treg的相關性

4。1抗PD-1/PD-L1抗體對Treg的影響

Treg可表達PD-1及PD-L1，抗PD-1/PD-L1抗體可影響其增殖及功能。有關抗PD-1/PD-L1抗體對Treg的影響，研究結果不盡相同。

一方面，抗PD-1/PD-L1抗體阻斷PD-1/PD-L1通路後，可導致PD-L1對Treg分化、增殖及功能的促進作用被逆轉，從而使Treg的增殖及功能受到抑制。Toor等［21］發現將抗PD-1抗體帕博利珠單抗作用於黑色素瘤患者的外周血單核細胞，可以抑制Treg表面FOXP3的表達，從而減弱Treg的免疫抑制功能。Yoshida等［22］報道了在小鼠中，使用抗PD-1抗體阻斷PD-1/PD-L1通路後，腫瘤內Treg的數量減少而TIL的數量增加。表明應用抗PD-1/PD-L1抗體可對Treg產生抑制作用。

另一方面，抗PD-1/PD-L1抗體阻斷PD-L1與PD-1及B7-1的相互作用，可導致Treg的TCR訊號和CD28訊號增強，可啟用Treg並使其抑制功能增強。Kamada等［23］發現部分晚期胃癌患者在接受抗PD-1抗體治療後，其腫瘤內浸潤的活性Treg明顯增強，從而導致腫瘤快速進展，這種現象被稱為超進展性疾病（hyperprogressive disease，HPD）。表明應用抗PD-1/PD-L1抗體可對Treg產生促進作用，從而引起HPD。

抗PD-1/PD-L1抗體對Treg的作用具有雙重性、複雜性，需要更多研究進一步闡明其中的關係，目前可以明確的是腫瘤浸潤活性Treg可作為預測抗PD-1/PD-L1抗體治療中HPD發生的標誌物。

4。2Treg與抗PD-1/PD-L1抗體耐藥

Wen等［24］研究發現，對抗PD-1抗體耐藥的小鼠淋巴結中Treg的數量顯著高於對抗PD-1抗體敏感的小鼠，提示Treg可能參與抗PD-1/PD-L1抗體的耐藥機制。此外，Oweida等［25］發現在小鼠頭頸鱗狀細胞癌模型中，應用抗PD-L1抗體治療後，Treg的聚集可以促進腫瘤復發，使抗PD-L1抗體產生的抗腫瘤免疫並不能持續，即產生耐藥，耗竭Treg後，抗PD-L1抗體介導的抗腫瘤免疫又可恢復，進一步表明Treg參與了抗PD-1/PD-L1抗體耐藥。另外，Di Pilato等［26］報道破壞小鼠腫瘤內浸潤Treg的CARD9-BCL10-MALT1訊號複合體後，將使其失去抑制功能並透過分泌γ-干擾素產生抗腫瘤作用，從而使抗PD-1/PD-L1抗體的療效增強。Jacquelot等［27］發現破壞誘導型一氧化氮合酶抑制小鼠腫瘤中Treg的啟用，可以維持抗PD-1/PD-L1抗體的長效抗腫瘤作用。Treg在抗PD-1/PD-L1抗體耐藥中扮演重要角色，耗竭Treg或破壞其抑制功能可提高抗PD-1/PD-L1抗體的療效。

Treg可作為潛在的抗PD-1/PD-L1抗體療效標誌物，聯合抗PD-1/PD-L1抗體和靶向Treg治療或許能提高抗腫瘤效應。近年來，TGF-β/PD-L1雙功能抑制劑融合蛋白M7824備受矚目，已於2018年底被FDA批准用於膽管癌的治療，其在多種實體瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中也展現出了良好成效。

5

結語

PD-L1和Treg在介導腫瘤免疫逃逸、促進腫瘤發生發展中發揮重要作用。目前抗PD-1/PD-L1抗體在腫瘤免疫治療中已取得重大突破，但其對實體瘤的療效不佳，需要尋找新的療效標誌物及聯合治療新策略。PD-L1對Treg的分化和功能有重要影響，抗PD-1/PD-L1抗體的應用可影響Treg的增殖和功能，從而介導了抗PD-1/PD-L1抗體治療中HPD及耐藥的發生，但具體的作用機制目前尚未完全清楚。深入探索PD-1/PD-L1與Treg在腫瘤免疫和治療中的複雜關係，或可成為尋找抗PD-1/PD-L1抗體療效標誌物及聯合治療靶點的突破點，為提高實體瘤的免疫治療療效提供新的策略。

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