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导语 .
寻因生物单细胞免疫学专题来啦！我们这里不仅有免疫学基础知识、免疫领域研究进展，还有单细胞免疫学研究案例解读，快来与小寻一起学习吧！
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免疫检查点阻断（ICB）疗法很大程度上改变了传统癌症治疗手段，在癌症治疗方面取得了前所未有的进展。然而在临床中遇到的问题是，ICB的有效应答仅限于一部分患者，大部分患者对ICB没有反应或很快产生耐药性。因此，要将ICB的益处扩大到更大的癌症患者人群，需要更深入了解其耐药的机制和探索ICB治疗的新策略。寻因将推出系列文章浅谈ICB治疗现状以及未来免疫疗法的发展方向，本文系统性地回顾了ICB的工作原理以及目前已被发现的免疫检查点。
一、 ICB的治疗原理
免疫检查点本身作为调节T细胞应答的持续时间和强度的重要分子，通过限制T细胞产生过强的免疫反应，从而避免引起病理的免疫应答，然而这种分子同样也能在肿瘤发生过程中对抗癌免疫反应进行“刹车”。
初始（naïve）T细胞活化时会收到来自抗原提呈细胞（APCs）的两种不同信号。首先，APC向初始T细胞的TCR呈递与主要组织相容性复合体（MHC）结合的抗原肽，作为第一信号。其次，当APC上的CD80/CD86与T细胞上的CD28结合时，提供了共刺激信号作为第二信号。然而，在T细胞活化的早期阶段，检查点调节因子CTLA-4也会在T细胞表面表达上调。CTLA-4与CD28竞争与CD80/CD86结合，从而抑制T细胞的持续活化、T细胞增殖和IL-2分泌，并诱导细胞周期停滞。而另一个重要的检查点PD-1则是在T细胞活化的后期上调，其通过酪氨酸磷酸酶激活来阻止T细胞应答。ICB治疗就是通过阻断T细胞上的这些“刹车”，使其持续产生抗肿瘤反应。
二、 免疫检查点类型和策略
1. 细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）
在T细胞活化的初始阶段，naïve T细胞的TCR与树突状细胞（DC）上MHC结合的抗原相互识别而活化。为了防止活化过度，T细胞上的抑制性检查点CTLA-4表达上调，并产生抑制信号。CTLA-4主要是增强调节性T细胞（Tregs）的作用，同时抑制CD4辅助性T细胞的活化，从而达到抑制免疫。
因此，拮抗CTLA-4成为增强抗肿瘤免疫的重要策略。基于此，有数项临床试验来评估人源化CTLA-4抗体（如伊匹木单抗Ipilimumab和曲美木单抗Tremelimumab）对晚期黑色素瘤的治疗效果，试验结果显示伊匹木单抗能提高患者长期生存率（1年和2年生存率分别为45.6%和23.5%），并被FDA批准用于治疗一些特定的肿瘤类型，然而伊匹木单抗治疗后的患者发生免疫相关不良事件（irAEs）比例高达60%。
图1 CTLA-4抑制剂的作用机制[3]
2. 程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）
PD-1（又名CD279）表达于活化的T细胞以及B细胞、自然杀伤（NK）细胞和髓系细胞等其他细胞表面。其通过与配体（PD-L1和PD-L2）相互作用抑制免疫应答。在肿瘤微环境中，PD-L1和少量的PD-L2由肿瘤细胞表达，其与PD-1的相互作用已被认为是肿瘤免疫逃逸的主要机制，因此PD-1是一个重要的治疗靶点。此外，与阻断CTLA-4相比，阻断这一通路引起的免疫副反应较低。
PD-1抗体药物纳武利尤单抗（Nivolumab）和派姆单抗（Pembrolizumab）在黑色素瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）、肾细胞癌和结直肠癌在内的多种癌症类型中进行的初步临床试验显示，PD-1抗体具有强大而持久的抗肿瘤活性和有限的免疫毒性。基于类似的治疗原理，抗PD-L1抗体（如Atezolizumab、Avelumab和Durvalumab）随后也被开发出来，并被证明对多种癌症有效，这些抗体已被批准用于治疗多种类型的癌症。
图2 PD-L1单抗的作用机制[4]
3. 其他免疫检查点：负向免疫调节
在过去十年中，随着科学家对各种免疫调节机制的深入了解，一些新的免疫检查点分子被发现（图5）。在这些分子中，大多数对肿瘤均表现出很强的负向免疫调节作用。
淋巴细胞活化基因-3（LAG-3或CD223）表达于活化的T细胞、Tregs、B细胞、NK细胞和DCs等多种免疫细胞上。LAG3与MHC-II, 半乳糖凝集素-3（Galectin-3)和α-synuclein等多种分子相互作用，且对于CD8+ T细胞具有抑制作用，但是可增强Tregs的免疫抑制，在转移性或未切除的黑色素瘤患者中，与抗PD-1单药治疗相比，抗LAG-3联合抗PD -1治疗改善了无进展生存期。
图3 LAG-3–配体相互作用[5]
T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域-3（TIM-3）除了可表达于CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、Treg、DCs和NK细胞等免疫细胞表面，还可以在非免疫细胞如肿瘤相关内皮细胞上表达。TIM-3与其四种配体（galectin 9)、高迁移率族蛋白B1（HMGB1）、磷脂酰丝氨酸（PtdSer）和癌胚抗原细胞黏附分子1（CEACAM-1））的相互作用，可直接诱导CD8+ T细胞死亡和功能衰竭。一些抗TIM-3的抗体目前正在进行I期试验，初步结果表明，与抗PD-1治疗联合使用时具有更显著的疗效。
图4 TIM-3在淋巴（A）和骨髓（B）区免疫调节作用[6]
T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域（TIGIT）是另一种免疫检查点分子，几乎只在T细胞和NK细胞上表达，并与其配体CD155和CD112相互作用而发挥免疫抑制作用。TIGIT还可以诱导DCs的免疫抑制活性，并抑制NK细胞的细胞毒性。在肿瘤PD-L1高表达的转移性NSCLC患者中，Tiragolumab（抗- TIGIT）和阿替利珠单抗（PD-L1抗体）联合治疗提高了总缓解率（37% vs 21%）。
T细胞活化的V结构域Ig抑制因子（VISTA）主要组成性表达于髓系细胞，同时也表达于T细胞和NK细胞的表面。研究称VISG-3是VISTA的配体，也有研究称VISTA为PD-1同源物。
目前还有其他抑制性检查点分子包括B7-H3（CD276），B/T淋巴细胞衰减因子（BTLA或CD272）和唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素15（Siglec-15），这些检查点分子还有待进一步研究。
4. 其他免疫检查点：正向免疫调节
除了负向调节作用的分子，具有正向免疫调节作用的检查点分子也被考虑用于癌症免疫治疗（图5）。
免疫共刺激分子（Immune co-stimulator, ICOS）是一种表达在T细胞上的共刺激分子，可增强CD8+ T细胞和Tregs的功能和扩增。
肿瘤坏死因子（TNF）受体超家族的检查点分子包括糖皮质激素诱导的TNFR相关基因（GITR）和OX40被评估为治疗靶点。GITR主要由效应性T细胞、Treg细胞、NK细胞表达。GITR通过与其配体（GITRL）相互作用，可以减少T细胞凋亡并增加T细胞活性。OX40在T细胞抗原识别后表达于T细胞上，与CD28相比，它在后期促进T细胞扩增，并进一步调节Th细胞应答。迄今为止，有几种GITR激动剂抗体和OX40激动剂抗体已经被开发。
图5 肿瘤微环境中细胞的相互作用[1]
下期预告
从ICB治疗现状谈未来免疫疗法的发展方向（二）：一起了解影响ICB治疗的影响因素有哪些
参考文献：
[1] Morad, Golnaz et al. “Hallmarks of response, resistance, and toxicity to immune checkpoint blockade.” Cell vol. 184,21（2021）: 5309-5337. doi:10.1016/j.cell.2021.09.020
[2] Kubli, Shawn P et al. “Beyond immune checkpoint blockade: emerging immunological strategies.” Nature reviews. Drug discovery vol. 20,12（2021）: 899-919. doi:10.1038/s41573-021-00155-y
[3] Jillian H. Hurst et al.“Cancer immunotherapy innovator James Allison receives the 2015 Lasker~DeBakey Clinical Medical Research Award.” J Clin Invest. 2015;125(10):3732-3736.doi: 10.1016/j.cell.2021.09.020
[4] Kim C Ohaegbulam, Amer Assal, Eszter Lazar-Molnar, et al. “Human cancer immunotherapy with antibodies to the PD-1 and PD-L1 pathway.” Trends Mol Med. 2015 Jan;21(1):24-33.doi: 10.1016/j.molmed.2014.10.009
[5] Andrews, Lawrence P et al. Inhibitory receptors and ligands beyond PD-1, PD-L1 and CTLA-4: breakthroughs or backups.Nature immunology vol. 20,11 (2019): 1425-1434.).doi:10.1038/s41590-019-0512-0
[6] Madhumita Das,Chen Zhu,Vijay K Kuchroo. “Tim-3 and its role in regulating anti-tumor immunity.”Immunol Rev. 2017 Mar; 276(1): 97–111.doi: 10.1111/imr.12520
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