PD―1/PD―L1信号通路及其在乳腺癌治疗中的研究进展

【摘要】 PD-1/PD-L1信号通路是T细胞免疫反应过程中的一对协同刺激分子，通过负性调节T淋巴细胞活化、增殖和效应功能诱导抗原特异性T细胞凋亡，发挥免疫抑制作用。研究发现PD-L1在多种肿瘤细胞包括乳腺癌中表达上调，提示PD-1/PD-L1通路可能参与肿瘤的免疫逃逸，因此阻断

PD-1/PD-L1信号通路已成为肿瘤治疗研究的新热点，其中抗PD-1单克隆抗体（Keytruda）的临床疗效研究为乳腺癌尤其是转移性三阴性乳腺癌的治疗带来了突破。目前，已有多个抗PD-1、PD-L1单克隆抗体被FDA批准进入临床试验，用于各类癌症的治疗，疗效显著。

【关键词】 程序性死亡受体； 程序性死亡配体； 乳腺癌； 免疫治疗

PD-1/PD-L1 Signaling Pathway and Its Application in Breast Cancer/ZHANG Yun-fan，YANG Jian-xin.//Medical Innovation of China，2017，14（02）：145-148

【Abstract】 PD-1/PD-L1 signaling pathway as a pair of T cell immune response co-stimulatory molecules plays an negative role in adoptive immunity.It promotes the development of tumor by inhibiting T lymphocyte proliferation，survival and function，and finally induces the antigen-specificity T cell apoptosis.Researches show that PD-L1 expression is up-regulated in various tumor cells including breast cancer，proving that PD-1/PD-L1 is related to the tumor immune evasion，thus blocking the PD-1/PD-L1 signaling pathway has become a hot research of cancer.Among that，the researches of the monoclonal antibodies against PD-1（Keytruda） have brought a promising future for the treatment of breast cancer，especially metastasis triple-negative breast cancer.Currently，there are several anti-PD-1 or PD-L1 monoclonal antibodies approved by the FDA entering clinical studies，which have shown signification anti-cancer effect.

【Key words】 PD-1； PD-L1； Breast cancer； Immune therapy

First-author’s address：Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.02.037

乳腺癌是一M多基因参与的高度异质性肿瘤，在全球特别是发达国家中发病率居高不下。在我国乳腺癌是女性发病率最高的癌症，癌症死亡原因位居第六，且中国的乳腺癌发病年龄趋于年轻化[1]。乳腺癌目前临床常用治疗方法包括放疗、化疗、靶向治疗、内分泌治疗等。由于乳腺癌个体差异大，部分亚型如三阴性乳腺癌治疗手段单一，故寻找新的治疗靶点对乳腺癌有重要意义。免疫逃逸是肿瘤的典型生物学特征[2]，肿瘤免疫疗法相关科学研究不断突破，针对各类肿瘤特定免疫分子的药物相继研发成功并投入临床试验，乳腺癌的治疗产生新方向。PD-1/PD-L1是一对免疫共刺激分子，在T细胞的活化增殖过程中发挥负调作用[3]。目前PD-1/PD-L1信号通路成为免疫靶向治疗的新靶点，相关研究在非小细胞肺癌、晚期黑色素瘤等多种恶性肿瘤领域有重大进展，其中抗PD-1抗体pembrolizumab（MK-3475）和Nivolumab（BMS-936558）已被美国食品和药品管理局（FDA）批准用于治疗晚期恶性黑色素瘤[4]。在部分针对

PD-1/PD-L1的免疫疗法临床试验中显示出了针对晚期或转移性乳腺癌的良好疗效[5]，使乳腺癌的免疫治疗成为可能。本文就PD-1/PD-L1信号通路及其在乳腺癌治疗中的研究进展做一综述。

1 PD-1及其配体

1992年，PD-1 mRNA首次发现于2B4.11和LyD9两个细胞系的程序性死亡过程中，由此命名为程序性死亡受体[6]。后续研究发现PD-1主要表达于活化的T细胞、B细胞、NK细胞等免疫细胞的膜表面，部分肿瘤细胞表面也有表达，参与免疫反应并发挥免疫抑制效应[7]。PD-1定位于PDCD1基因上，属于CD28家族成员，是由268个氨基酸组成的Ⅰ型跨膜蛋白，相对分子质量为50～55 KDa，由胞外IgV样结构域、疏水跨膜区及胞内区三部分组成。胞内区的C端和N端氨基酸残基有两个独立的磷酸化作用位点，分别为免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine based inhibitory motif，ITIM）和免疫受体酪氨酸转换基序（immunoreceptor tyrosine based switch motif，ITSM）[8-9]，是PD-1发挥免疫抑制效应的重要结构位点。

PD-L1（B7-H1，CD274）和PD-L2（B7-DC，CD273）是PD-1的两个配体[10]，基因都定位于人染色体9p24.2，属于B7家族的跨膜分子。PD-L1是由290个氨基酸亚基组成的跨膜蛋白，胞外段由IgC和IgV样结构域组成，主要表达于成熟的CD4+T细胞、CD8+T细胞、B细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞，内皮细胞、胰岛细胞、肥大细胞等膜表面也有表达，且在多种肿瘤细胞表面高表达；PD-L2是由274个氨基酸残基组成的跨膜蛋白，与PD-L1结构十分相似，它与PD-1的结合力是PD-L1的3倍，但仅巨噬细胞、树突状细胞及一些B细胞亚类上有所表达，具有组织局限性，发挥作用有限[11]。

2 PD-1/PD-L1信号通路与肿瘤免疫应答

机体抗肿瘤免疫应答过程中，T细胞发挥了重要的作用。肿瘤抗原诱导T细胞活化需要双重信号：抗原肽-MHC复合物与T细胞受体（T cell receptor，TCR）相互识别提供第一信号；CD28与B7等协同刺激分子提供T细胞活化第二个信号。双重信号传递后，T细胞表面CD28分子激活磷脂酰肌醇3磷酸激酶（phosphatklylinositol 3-kinase，PI3K），活化的PI3K激活下游分子蛋白激酶B（protein kinase B，AKt）。PI3K/AKt通路激活后可增加葡萄糖浓度，促进T细胞分裂并分泌IL-2、Bcl-xL等细胞因子，促使T细胞活化、增殖并发挥效应。PD1/PD-L1为CD28/B7家族的一份子，PD-1分子胞外区的IgV样结构域有4个N连接糖基化位点且重度糖基化，该结构与PD-L1胞外的IgV样结构域结合，将PD-1胞浆区的ITSM结构域酪氨酸酶（TYR）磷酸化，磷酸化的TYR募集磷酸酶1（SHP-1）和磷酸酶2（SHP-2），阻断PI3K/Akt途径，抑制T细胞增殖、分化以及细胞因子的分泌，并诱导抗原特异性T细胞凋亡，促进CD4+T细胞向Foxp3+调节性T细胞（Treg）分化，Treg抑制特异性CD8+T细胞活化，与CD28/B7作用相拮抗[12-13]。

T细胞在静息状态下低表达PD-1，TCR激活后诱导与PD-1基因启动子相结合的活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cell，NFAT）和NFATc1的转录，PD-1转录增加，T细胞膜上PD-1表达上调。同时活化的T细胞分泌IFN-γ，上调DC细胞上PD-L1的表达。在各类肿瘤病例中研究发现PD-1多表达于肿瘤周围侵润的特异性CD8+T淋巴细胞表面，PD-L1表达于多种肿瘤细胞表面。PD-1与PD-L1结合后能够抑制肿瘤周围侵润性T细胞活化，细胞阻滞在G0/G1期，从而抑制T细胞增殖，诱使其失能甚至凋亡，在[瘤免疫过程中发挥负性调节作用，促进肿瘤细胞免疫逃逸。

研究已发现，在包括黑色素瘤、非小细胞肺癌、结直肠癌、卵巢癌以及乳腺癌等多种癌细胞中存在PD-L1高表达[14]，同时激活状态下的T细胞表面PD-1表达上调，这一现象与肿瘤免疫逃逸密切相关，PD-1/PD-L1阻断剂在临床试验中针对多种癌症治疗也有了一定效果，在黑色素瘤以及非小细胞肺癌的治疗中有突破性进展。

3 PD-1/PD-L1在乳腺癌及癌旁侵润细胞的表达

研究表明，PD-L1低表达于乳腺组织，在乳腺良性肿瘤如乳腺纤维腺瘤、乳管内状瘤和乳腺癌中表达较高，且乳腺肿瘤细胞分化越差，PD-L1阳性率越高，差异有统计学意义（P

4 PD-1/PD-L1与乳腺癌治疗

多中心非随机Ⅰb期研究KEYNOTE-12公布了PD-1免疫疗法keytruda（pembrolizumab）治疗各类型癌症的数据，结果显示，针对PD-L1阳性的肿瘤，keytruda展示出不同程度的疗效，这是继肿瘤疫苗研发、细胞因子疗法、细胞过继免疫治疗以及治疗性单克隆抗体等生物免疫治疗后又一大发现。圣安东尼奥乳腺癌研讨会（SABCS）公布了该实验中一项队列研究的早期数据，结果显示keytruda治疗PD-L1阳性的转移性三阴性乳腺癌，总缓解率达到了18.5%，这一数据为研发乳腺癌新的免疫治疗靶点提供了实验依据，可能是继anti-HER2/neu单克隆抗体治疗乳腺癌后又一重大发现。

美国癌症研究协会（AACR）于2015年年会上了新型免疫疗法MPDL3280A治疗转移性三阴性乳腺癌的研究成果，其中MPD-L3280A作为抗PD-L1单克隆抗体在Ⅰa期的临床试验中总体有效率达19%，无进展生存期达24周的占27%，其中2例完全缓解，2例部分缓解。且在实验结束时，四分之三的患者已出现治疗应答。54例患者在药品安全性评估中普遍展示出对MPD-L3280A很好的耐受性。

抗肿瘤免疫生物治疗是一个十分复杂的生物学过程，单一的治疗手段不足以解决问题，往往需要与其他手法联用，综合治疗才能达到理想效果。针对PD-1/PD-L1信号通路的乳腺肿瘤治疗方法目前有以下几种。

4.1 与PD-L1相关的化学治疗 化学治疗是以药物抑制癌细胞增殖并诱导其凋亡治疗肿瘤的方法，是治疗各类型乳腺癌有效的治疗手段。研究发现，部分化疗药物抗乳腺肿瘤的机制中也包含针对PD-L1的部分，如蒽环类抗乳腺癌化疗药阿霉素已证实能下调乳腺癌细胞表面PD-L1的表达，PD1/PD-L1结合减少，对T细胞免疫抑制作用减轻，肿瘤免疫增强[18]。新的研究发现阿霉素治疗乳腺癌过程中能使肿瘤细胞膜上的PD-L1发生核迁移，故乳腺癌细胞表面PD-L1表达下调，但乳腺癌细胞核内PD-L1表达则增多，这是化疗药物抗肿瘤时，肿瘤细胞抗凋亡的自我保护方式[19]。另一N乳腺癌化疗药物尼美舒利，选择性诱导性环氧酶（COX-2）抑制剂，通过IFN-γ诱导PD-L1在癌细胞表面的表达诱导癌细胞凋亡，抑制癌细胞扩散[20]，现已逐渐用于临床。

4.2 抗PD-L1单克隆抗体的应用 PD-1/PD-L1能诱导特异性T细胞凋亡，故阻断PD-1/PD-L1通路的方法在肿瘤免疫治疗中被广泛应用。免疫治疗过程中，抗PD-L1单抗先阻断CD4+T细胞上PD-1/PD-L1信号通路进，CD4+T细胞活化，后阻断CD8+T细胞表面PD-L1，CD8+T细胞活化，发挥特异性抗肿瘤效应。同时活化的CD4+CD25+调节性T细胞（Treg）会抑制抗肿瘤特异性CD8+T细胞的功能[21]，故动物实验中联合应用CD25抗体联合PD-L1阻断剂及抗肿瘤疫苗，能持续性清除肿瘤细胞[22]。这种联合运用PD-L1阻断剂和肿瘤疫苗的方案将在未来肿瘤治疗包括乳腺癌治疗中发挥重要作用。

4.3 RNA干扰PD-L1表达在肿瘤治疗中的应用 PNA干扰技术能针对肿瘤特异性T细胞上的PD-1进行抑制，下调T细胞表面PD-1的表达，减少

PD-1/PD-L1通路，对特异性T细胞活化、增殖及细胞因子产生的抑制作用降低，从而达到杀伤肿瘤的目的[23]。

5 问题与展望

抗PD-1单克隆抗体在KEYNOTE-12试验中对于转移性三阴性乳腺癌显示出了有效性，针对PD-1/PD-L1通路对于免疫反应的负性调节作用，抗PD1/PD-L1抗体单药或者联合化疗、肿瘤疫苗等方案在乳腺癌尤其是三阴性乳腺癌治疗中具有重要意义。随着大型Ⅱ/Ⅲ期临床实验的不断完善，抗PD1/PD-L1抗体在乳腺癌治疗中的应用情况将更加明确，使更多乳腺癌患者临床获益。然而，目前这一手段仍不十分成熟，更面临诸多挑战，肿瘤微环境、不同类型乳腺癌PD-L1的表达情况各异、个体化治疗最佳适用方案的选择、杀伤肿瘤组织与保护宿主之间平衡点的界定等问题仍需解决。PD1/PD-L1抑制剂在各类型乳腺癌治疗中的作用还有待进一步验证。免疫靶向治疗作为一种新兴的肿瘤治疗手段，在多种肿瘤治疗领域保持活力，未来免疫靶向治疗联合其他疗法可能会成为乳腺癌治疗的新方向。

参考文献

[1] Fan L，Strasser-Weippl K，Li J J，et al.Breast cancer in China[J].Lancet Oncol，2014，15（7）：e279-289.

[2] Hanahan D，Weinberg R A.Hallmarks of cancer：the next generation[J].Cell，2011，144（5）：646-674.

[3] Francisco L M，Sage P T，Sharpe A H.The PD-1 pathway in tolerance andd autoimmunity[J].Immunol Rev，2010，236（1）：219-242.

[4] Postow M A，Callahan M K，Wolchol J D.Immune Checkpoint Blockade in Cancer Therapy[J].J Clin Oncol，2015，64（9）：1071-1074.

[5] Linda A J.Studies：Merck’s Keytruda effective in 3 cancers，beats Bristol-Myers’ Yervoy in melanoma[J].Fox Business，2015.

[6] Yasumasa I，Yasutoshi A，Keiichi S，et al.Expression of PD-1，a novel member of the immunoglobulin gene superfamily，upon programmed cell death[J].EMBO J，1992，11：3887-3895.

[7] Mamalis A，Garcha M，Jagdeo J，et al.Targeting the PD-1 pathway：a promising future for the treatment of melanoma[J].Arch Dermatol Res，2014，306（6）：511-519.

[8] Okazaki T，Honjo T.PD-1 and PD-1 ligands：from discovery to clinical application[J].Int Immunol，2007，19（7）：875-904.

[9] Sidorenko S P，Clark E A.The dual-function CD150 receptor subfamily：the viral attraction[J].Nat Immunol，2003，4（1）：19-24.

[10] Pedoeem A，Azoulay-Alfaguter I，Strazza M，et al.Programmed death-1 pathway in cancer and autoimmunity[J].Clin Immunol，2014，153（1）：145-152.

[11] Hatam I J，Devoti J A，Rosenthal D W，et al.Immune suppression in premalignant respiratory papillomas：enriched functional CD4+ Fox3+ regulatory T cells and PD-1/PD-L1/L2 expression[J].Clin Cancer Res，2012，18（7）：1925-1935.

[12] Merelli B，Massi D，Cattaneo L，et al.Targeting the PD1/PD-L1 axis in melanoma： biological rationale，clinical challenges and opportunities[J].Crit Rev Oncol Hematol，2014，89（1）：140-165.

[13] Park H J，Kusnadi A，Lee E J，et al.Tumor-infiltrating regulatory T cells delineated by upregulation of PD-1 and inhibitory receptors[J].Cell Immunol，2012，278（1/2）：76-83.

[14] Pedoeem A，Azulay A I，Strazza M，et al.Programmed death-1Pathway in cancer and antoimmunity[J].Clin Immunol，2014，153（1）：145-152.

[15] Sendur M A，Aksoy S，Demirci S，et al.Can targeted programmed death-1 antibody be a new treatment approach in breast cancer[J].J BUON，2014，19（2）：584.

[16] Karasar P，Esendagli G.T helper responses are maintained by basal-like breast cancer cells and confer to immune modulation via upregulation of PD-1 ligands[J].Breast cancer Res Treat，2014，145（3）：605-614.

[17] Gargi D B，Anatole G，Barbara A，et al.Expression of novel immunotherapeutic targets in triple-negative breast cancer[J].Asco Meeting，2014，32：5s.

[18] Hasan A，Ghebeh H，Lehe C，et al.Therapeutic targeting of B7-H1 in breast cancer[J].Expert Opin Ther Tragets，2011，15（10）：1211-1225.

[19] Ghebeh H，Lehe C，Barhoush E，et al.Doxorubicin down regulates cell surface B7-H1 expression and upregulates its nuclear expression in breast cancer cells：role of B7-H1 as an anti-apoptotic molecule[J].Breast Cancer Res，2010，12（4）：R48.

[20] Liang M，Yang H，Fu J.Nimesulide inhibits IFN-γ induced programmed death-1-ligand 1 surface expression in breast cancer cells by COX-2 and PGE2 independent mechanisms[J].Cancer Lett，2009，276（1）：47-52.

[21] Kmieciak M，Worschech A，Nikizad H，et al.CD4+ T cells inhibit the neu-specific CD8+ T cell exhaustion during the priming phase of immune responses against breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat，2011，126（2）：385-394.

[22] Webster W S，Thompson R H，Harris K J，et al.Targeting molecular and cellular inhibitory mechanisms for improvement of antitumor memory responses reactivated by tumor cell vaccine[J].

J Immunol，2007，179（5）：2860-2869.

[23] Borkner L，Kaiser A，van de Kasteele W，et al.RNA interference targeting programmed death receptor-1 improves immune functions of tumor-specific T cells[J].Cancer Immunol Immunother，2010，59（8）：1173-1183.

（收稿日期：2016-11-15） （本文辑：程旭然）