鑽石舞台

對於免疫效應的腫瘤，例如黑色素瘤和非小細胞肺癌，針對PD-1和CTLA-4的免疫檢查點抑制劑這一革命性的療法顯著延長了患者的生存時間。然而免疫檢查點耐藥，是該療法面臨的最大挑戰。美國癌症學會的一篇綜述文章，總結了對免疫檢查點耐藥的近期研究成果，指出需要採用患者層面的多組學整合分析，才能更好的提升藥效，並指導接下來的藥物開放。

對免疫檢查點抑制劑抗藥性的研究，分為以下4個目標，首先是確認抗藥性發生的模式，其次是定義每種獨立的抗藥性表型，三是在個體的抗藥性機制和抗藥表型之間建立映射，最終目標是對耐藥表型進行整合性驗證，以指導臨床結果。

上圖展示了癌症的轉移和發展。中間指出目前的癌症治療方式中，最有希望的免疫治療，之後針對免疫治療耐藥的機制，設計了對應的檢測方式，包括動物模型，顯微鏡影像，病理切片，計算模型，測序，代謝組等。之後針對免疫治療抗藥，結合生物標誌物，基因調控網絡，發生機制等，用於揭示新的藥物靶點和治療方法。未來的進展可能包含提供高度準確的預測能力，從而有可能識別出可能會對免疫治療抗藥的患者以便更有意義的治療應用免疫治療。

免疫治療抗藥的8個標記示意圖

1）致癌基因和蛋白的影響

腫瘤微環境，以及腫瘤附近的正常組織，對抗原免疫反應有深遠的影響。可能導致抗藥反應的因素包括1）致癌信號合作2）排除CD8 T細胞3）誘導調節性 t 細胞(Treg)和髓源性抑制細胞(MDSC) 4）干擾抑制劑對干擾素信號通路和 PD-L1表達。對該因素，目前學界的了解是最欠缺的。

TCGA數據庫，闡述了10個已知且典型的的腫瘤和其免疫微環境共進化中的致癌協作通路[1]。對相互排斥和共同發生的通路的探索表明了致癌基因的潛在影響可以協同性的促進治療耐藥以及免疫逃避。Kras 和 Myc 基因之間的致癌合作，在發炎的血管上會產生高度增殖的腫瘤。使用小鼠肺模型，也已證明條件性 KrasG12D 和誘導性 Myc 在免疫抑制的基質中，Myc 過度表達能夠迅速清除腫瘤。致癌基因驅動的 t 細胞排除，可以關閉抗腫瘤免疫，與原發腫瘤和轉移腫瘤中 t 細胞缺乏有關，這也是致癌基因造成影響的另一層面[2]。近年來，人們還發現了一種受體酪氨酸激酶(RTK)受體也屬於原癌基因，RAS 信號通路通過穩定 PDL1 mRNA，可以上調腫瘤細胞 pd-l1的表達，從而與免疫抑制直接相關。

2) 基因和表觀失靈

人類白細胞抗原抗原(HLA)的抗原呈現抗原是T 細胞介導的抗腫瘤反應的基礎。腫瘤細胞可以通過減少表面的 HLA 蛋白(HLA 缺失)來進化以逃避免疫識別，從而導致免疫治療失效。導致HLA 以及間接影響的抗原呈遞通路APM通路上一部分基因或靶基因缺失，基因層面的改變，也包含表觀層面的改變。例如對258個腫瘤的前瞻性研究，56% 的肺腺癌和78% 的肺癌鱗狀細胞癌，由於HLA或APM區域的雜合性缺失（LON）有抗原呈遞中斷的跡象。B2M 等位基因在MHC-I抗原傳遞中起到關鍵作用，其雜合性的完全缺失，在免疫治療抗藥中經常出現。而B2M基因上腫瘤特異的表達，以及移碼突變或雜合性缺失，在30%的免疫治療抗藥人群中被觀察到。

在49% 至60% 的胃癌樣本中，HLA 1型基因上的啟動子會發生甲基化，相比來說，只有6-19%的臨近正常樣本會有該現象。HLA基因中，A、B、C區域及B2M基因的表達，收到DUX4轉錄因子的調控，因此DUX4上的變異，會導致 IFNg 反應性的減少和MHC表達量的降低[3]

然而更大樣本量的薈萃分析中，卻沒有發現HLA型別，HLA雜合性及HLA缺失和免疫治療耐藥相關。對此，需要捕捉所有導致HLA表達下調的因素，從而準確地評估他們對免疫治療結果的影響，設計策略來逆轉或組織免疫治療抗藥的發生。此外HLA缺失指出了NK細胞在腫瘤發生中發揮的作用，NK細胞檢測人類白細胞抗原在感染或轉移的細胞中丟失 i 類表達並啟動靶細胞殺傷。因此HLA缺失的細胞，會演化出對NK細胞的耐藥。而探索以 NK 細胞為基礎的治療方法可以延長免疫治療有效的的時間。

3）缺少足夠的或者適合的抗原

T細胞對癌細胞的有效殺傷，不止需要抗原呈遞，還需要免疫上合適的抗原，以足夠數量產出。因此抗原適合性和抗原逃逸可以造成免疫治療抗藥。對腫瘤抗原表達的全面映射，能夠促成識別出具有那些特徵的抗原，能夠對免疫檢查點抑制劑導致的腫瘤免疫力。使用腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)的繼承性轉移研究表明，T細胞為一個顯性的新抗原而富集可以推導出轉移性癌症患者的對免疫治療的效應程度。一個抗原適合程度基線，更好地定義新抗原和他們的作用，最大化抗腫瘤免疫力，並預防或逆轉免疫治療耐藥性，最終有可能改善臨床結果。

4) T淋巴細胞失活

T 細胞介導的抗腫瘤免疫反應是免疫治療成功的關鍵，而其功能喪失，在免疫治療抗藥中發揮了關鍵作用。在慢性病毒感染和惡性腫瘤的環境中，經由慢性抗原暴露，免疫檢查點受體表達的上調，以及T細胞的不完全啟動，耗竭的T細胞逐漸失去其功能。免疫治療中，阻塞Pd-1通路的藥物，反而會加速腫瘤特異性 T細胞的衰竭過程，導致對免疫治療的抗藥。對此，一個關鍵的問題是功能失調的T細胞是否可以通過表觀遺傳被重新編程或選擇性地刪除，以騰出空間給新的T細胞，從而避免T細胞失活。

除了同源肽 -MHC 複合物，CD28-CD80/86介導的共刺激作用參與是T 細胞活性的關鍵。T細胞失活和低反應性有關的轉錄調節因子(Batf，Egr1，Prdm1，Ptpn11，Ptpn12，Dusp1），以及抑制性細胞表面受體(Pdcd1，Lag3，Cd160和 Ctla4）都被會在腫瘤轉移後一到2天過表達，而這樣過度的響應最終會加速免疫治療抗藥。

位於組織中的T記憶細胞，是抗腫瘤免疫和免疫治療抑制劑的重要介質。理解CD8p T記憶細胞產生和維持對抗腫瘤的記憶所需的機制和條件，對提高免疫療法的療效是至關重要的，特別是如果免疫記憶可以產生持久的效果。一個有成效的和長期的抗腫瘤免疫反應可能涉及多個免疫細胞的協同作用。因此充分了解 T細胞記憶的產生和持續，將有可能幫助我們更好地選擇適合免疫檢查點抑制劑治療的患者。通過評估腫瘤免疫反應的質量，深度和持續時間，可預測免疫治療的耐藥性。

5) 腫瘤微環境缺少炎症反應

在腫瘤微環境的視野上，發炎的腫瘤被稱為熱的，而缺少免疫或免疫排除的情況，例如腫瘤微環境中缺乏功能性效應T細胞，這種情況被稱為冷的。因而維持免疫治療的響應，需要闡述腫瘤炎症反應發生或缺乏的機制。失活的T細胞的運輸和浸潤，與 pd-l1的表達一起，妨礙了腫瘤組織必要的炎症反應，而炎症反應正是免疫治療有效的必要條件。

6)腫瘤免疫代謝失調

免疫代謝是一個具有局部和全身影響的核心過程，可能直接或間接地調節對免疫檢查點抑制劑治療的響應和耐藥。對免疫檢查點的阻斷，導致糖醇解的減少，以及T細胞功能的增加，這表明關鍵的代謝介質ATP和NADþ以及控制其分解代謝的外酶可能在影響免疫治療耐藥中發揮關鍵作用。4-1BB共刺激可以通過增加線粒體質量和細胞毒性T細胞的呼吸能力來提高PD-1抑制劑的轉移能力和活性。針對這樣潛在的代謝靶點的免疫代謝重編程藥物，通過和免疫治療結合，可以促進免疫激活，加強免疫反應持久性，並可能避免免疫治療耐藥。從浸潤的 t 細胞的腫瘤細胞中識別特徵也可以利用免疫代謝的異質性避免免疫治療抗藥。

7)共生菌群的影響

人體共生菌群是一種複雜的微生物群落，它對人體的新陳代謝、免疫、寄主的荷爾蒙和體內平衡功能等生理功能有重要影響。小鼠模型和人類研究強調了腸道菌群和腫瘤微生物群對抗癌療法的潛在臨床反應。通過對糞便樣本的宏基因組測序，可以找到和免疫治療耐藥相關的微生物標誌物。目前正在對轉移性黑色素瘤(148例)、腎臟(149例)和肺癌(142例)的樣本進行評估。例如抗 CTLA-4抗體導致了脆弱類桿菌屬(B.fragilis)和伯克霍爾德科(Burkholderiaceae)屬的相對豐度增加。

8)宿主免疫反應不足

宿主的系統免疫，不僅包含T細胞發揮的功能，在原發性及之後的腫瘤轉移中，發揮着不可獲取的作用。為了更好地理解系統免疫在癌症發生中起到的作用，一個縱向的系統生物學方法建立大數據量的健康和癌症人群的免疫功能隊列。通過檢測免疫細胞的分布變化，以及T細胞監測功能的減少，可以評價老年人系統免疫的降低。相關基因上特定的SNP位點，例如與rs2282055/PDL1的T/T基因型相比，G/G和G/T基因型，腫瘤加速生長的風險更高。

總結來看，免疫耐藥性是由多種、複雜、相互關聯和不斷進化的機制驅動的。該研究強調了系統地研究免疫耐藥性並將數據集集成到一個框架中的重要性，該框架將使我們能夠識別通常會干擾患者對免疫檢查點抑制劑治療的響應和耐藥性模式。文中概述的具體的問題，如果應用多組學分析得到回答，將大大擴展我們對免疫耐藥性的看法，並可能產生可用於臨床實驗的假設。

鑑於生成、分析和集成這些數據集所需的資源，確保對數據的廣泛且開放的訪問至關重要。從技術上講，我們需要數據存儲、數據共享和分析基礎設施來集成這些數據，以推進數據整合。學界需要一個全領域的腫瘤學研究框架，在所有部門之間進行穩健的協調和數據共享，以建立一個數據驅動的「實時」免疫治療耐藥框架。該框架可在臨床場景中進行系統性地測試、分析和迭代。雖然最初很困難，這一框架將極大地為未來的研究提供方向，並規劃實現提高癌症患者生存率的這一目標的可行路徑。

參考文獻：

[1] Sanchez-Vega F, Mina M, Armenia J, Chatila WK, Luna A, La KC, et al.Oncogenic signaling pathways in The Cancer Genome Atlas. Cell 2018;173:321–37.

[2] Kortlever RM, Sodir NM, Wilson CH, Burkhart DL, Pellegrinet L, BrownSwigart L, et al. Myc cooperates with Ras by programming inflflammation andimmune suppression. Cell 2017;171:1301–15.

[3] Chew GL, Campbell AE, De Neef E, Sutliff NA, Shadle SC, Tapscott SJ, et al.DUX4 suppresses MHC class I to promote cancer immune evasion andresistance to checkpoint blockade. Dev Cell 2019;50:658–71.

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