ICI治疗晚期非小细胞肺癌的研究现状及发展方向

2020
10/01

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免疫检查点抑制剂 (ICI) 的使用已成为癌症治疗领域最具前景的方法之一。与靶向肿瘤细胞的现有疗法(

如化疗、放疗或靶向治疗)不同,ICI 可直接恢复由肿瘤介导的耗竭的宿主抗肿瘤免疫应答。

前言

免疫检查点抑制剂 (ICI) 的使用已成为癌症治疗领域最具前景的方法之一。与靶向肿瘤细胞的现有疗法(如化疗、放疗或靶向治疗)不同,ICI 可直接恢复由肿瘤介导的耗竭的宿主抗肿瘤免疫应答。在已确定的多种免疫调节剂中,导致慢性感染和肿瘤中广泛的研究。靶向 PD‐1 或 PD‐L1 的阻断抗体已批准用于治疗各种晚期癌症,包括非小细胞肺癌 (NSCLC)。目前已成为NSCLC的标准治疗手段,最初用于二线治疗,然后到一线治疗,在晚期 NSCLC,与化疗或放疗相比,PD‐1/PD‐L1阻断治疗无论单药和联合治疗均明显提高了持久缓解率并延长了长期生存时间,而且不良反应很少。然而,对于进一步的临床应用却存在大量挑战,例如,仅有小部分群体受益,存在原发性和获得性耐药,缺乏预测和预后生物标志物,以及存在治疗相关不良反应。

PD-1/PD-L1抑制剂在免疫治疗中的作用机制

活化的T细胞是机体免疫系统的主要效应细胞,通过T细胞受体(TCR)识别APC呈递的主要组织相容性复合物分子而抑制和杀伤肿瘤细胞。PD‐1主要表达在活化的T细胞上,通过与PD‐1配体PD‐L1和PD‐L2结合,起到抑制T细胞活化的作用。与PD-L1和PD-L2结合后,PD-1被蛋白质酪氨酸激酶Lck磷酸化,导致酪氨酸磷酸酶Shp2的募集和CD28的去磷酸化,进而抑制TCR/CD28信号和随后的T细胞激活信号。PD-1配体PD-L1在多种正常组织和恶性细胞上表达。当暴露于INF-γ和局部活化T细胞释放的其他细胞因子时,PD-L1在肿瘤细胞上的表达上调,导致肿瘤细胞对T细胞免疫产生抵抗,尤其是在肿瘤微环境(TME)中。长期暴露于TME中的肿瘤抗原后,浸润在TME中的T细胞(称为TILs)会耗竭,具有PD-1高表达和低抗肿瘤功能的特点。因此,阻断PD-1/PD-L1相互作用的抗体在很大程度上挽救了这些耗尽的T细胞的功能,并提高了抗肿瘤免疫能力。由于PD-1在Tregs上的高表达,在抗肿瘤免疫中发挥抑制作用,PD-1/PD-L相互作用的中断可以通过削弱Tregs的抑制活性来释放抗肿瘤反应。除此之外,还可通过抗肿瘤T细胞的自然杀伤作用增强T细胞的免疫功能。

PD-1/PD-L1抑制剂二线治疗晚期NSCLC

肺癌是中国乃至全世界癌症死亡的主要原因。尽管有手术切除、放疗、铂类化疗和靶向治疗等治疗手段,但目前治疗的总体疗效仍然非常有限,非小细胞肺癌的5年生存率约为17.4%,占肺癌病例的80%-85%。因此,迫切需要更多毒性小、疗效好的临床治疗方法。FDA已经批准了几种靶向PD-1或PD-L1的ICIs用于晚期NSCLC的临床治疗,在临床实践中显示出显著的疗效。

Nivolumab是一种人源性抗PD-1单克隆抗体,是第一种用于晚期NSCLC二线治疗的PD-1/PD-L阻断剂。已经进行了一系列国际、开放标签、随机III期临床试验。CheckMate 017临床试验的结果表明,与多西他赛相比,nivolumab显著提高了晚期鳞状细胞癌患者的总体生存率(OS)、总有效率(ORR)和无进展生存率(PFS),其安全性可接受,如治疗相关的不良事件(TRAEs)和死亡率。在非鳞状非小细胞肺癌中,尽管平均PFS nivolumab未强于多西他赛(nivolumab为2.3个月,而多西他赛为4.2个月),但根据CheckMate 057试验的结果,nivolumab治疗的患者的OS和ORR显著改善。因此,Nivolumab成为FDA于2015年批准用于转移性NSCLC治疗的首个针对PD-1/PD-L1的ICI。

另外重要的是,对这两项研究的综合分析显示,与多西他赛相比,nivolumab具有长期的临床效益和良好的耐受性。在鳞状非小细胞肺癌nivolumab的2年OS率为23%,而多西他赛为8%,在非鳞状非小细胞肺癌nivolumab为29%,多西他赛为16%。同样,II/III期临床试验研究KEYNOTE 010的结果表明,与多西他赛相比,另一种抗PD-1抗体pembrolizumab显著改善晚期NSCLC患者的OS、PFS和ORR,这些患者在肿瘤细胞中PD-L1表达≥50%(表1)。此外,以PD-L1为靶点的ICIs在治疗晚期NSCLC方面也有显著的优势。在II期(POPLAR)和III期(OAK)临床试验中,与多西他赛治疗相比,atezolizumab(人源化抗PD-L1单克隆抗体)显著延长了已经过其它治疗的晚期NSCLC患者的OS,具有良好的安全性。 表1:ICI二线治疗NSCLC的临床试验结果   

总的来说,这些结果表明,与化疗相比,靶向PD-1和PD-L1的ICIs显著提高了晚期NSCLC患者的临床疗效,具有良好的安全性,这使得抗PD-1和PD-L1治疗抗体成为晚期NSCLC患者二线治疗的新选择。

PD-1/PD-L1抑制剂一线治疗晚期NSCLC

基于二线治疗良好的结果,PD-1/PD-L1阻断剂作为一线治疗晚期非小细胞肺癌的临床疗效也进行了研究。KEYNOTE 024 III期试验的结果表明,与化疗相比,在肿瘤细胞中PD-L1表达≥50%的患者中,pembrolizumab可显著改善OS、PFS和ORR(表2)。2016年, FDA根据这些数据批准pembrolizumab作为转移性NSCLC患者一线单药治疗。最近,来自KEYNOTE 042 III期试验的结果表明,即使PD-L1在肿瘤细胞中表达≥1%,使用pembrolizumab治疗的患者的OS也有显著改善,这表明有更多的患者可能受益于pembrolizumab的治疗。

表2:ICI一线治疗NSCLC的临床试验结果   

而nivolumab尽管具有良好的安全性,但是在CheckMate026的临床试验中,对之前未治疗的IV期患者或至少5%肿瘤细胞表达PD-L1的复发患者,相比化疗,中位OS(14.4个月 vs 13.2个月)和PFS(4.2个月 vs 5.9个月)并没有改善。即使在PD-L1阳性率高的患者中(PD-L1在肿瘤细胞中的表达率≥50%),nivolumab治疗与化疗相比也没有差异。这些研究中对肿瘤突变负担(TMB)的回顾性分析表明,高TMB(≥243个错义突变)患者在使用nivolumab治疗时有较高的ORR(47%对28%)和更长的中位PFS(9.7个月对5.8个月)。然而,无论TMB级别如何,两组的OS都是相似的。患者特征的差异,如PD-L1阳性率、性别比或TMB,可能会导致PD-1抑制剂不同疗效相互矛盾的治疗结果。nivolumab作为晚期非小细胞肺癌一线治疗的应用,还需要更多的支持性数据。与pembrolizumab相似,在二期试验(BIRCH)中, atezolizumab 在晚期非小细胞肺癌患者中也获得了较高的ORR(19%)和良好的耐受性。因此, atezolizumab 作为非小细胞肺癌一线治疗的疗效将通过招募更多的患者在III期试验(INPOWER110)中进行测试。

尽管针对PD-1和PD-L1的ICIs在一线治疗试验中已被证明对晚期NSCLC有显著的益处,但仍有一定数量的患者对该疗法没有反应。为了提高有效率,PD-1或PD-L1阻断剂与其他治疗方法(如化疗、靶向治疗和其他ICI)的联合应用进行了研究,并在一线治疗中显示出显著的改善。例如,在KEYNOTE021 II期研究中, pembrolizumab联合化疗的ORR(55%)明显高于单独化疗(29%),即使在PD-L1表达水平低于1%的患者也同样(57%对13%)。3级或4级TRAEs的发生率在联合治疗中为39%,在化疗中为26%,这显示了联合治疗可耐受的安全性。考虑到联合治疗的有效性和安全性,pembrolizumab联合化疗作为转移性非鳞状细胞肺癌患者的一线治疗正在加速审批过程中。在其它的三期研究中,pembrolizumab联合化疗在非鳞状细胞肺癌和鳞状非小细胞肺癌中均显示出较高的有效率。

此外,在INPOWER 131的III期试验中,与单纯化疗相比,atezolizumab联合化疗的中位PFS有所增加(6.3个月vs.5.6个月)。在INPOWER150的III期试验中,与贝伐单抗(一种血管内皮生长因子抑制剂)和化疗相结合,无论PD-L1表达和EGFR或ALK突变如何,atezolizumab均可显著改善转移性非鳞状细胞肺癌患者的PFS、OS和ORR。

另外,针对两个或两个以上免疫检查点分子的ICIs结合在临床实践中也会产生协同反应。在CheckMate 227 III期研究中,nivolumab和抗CTLA-4抗体ipilimumab的组合在不同阶段通过不同的机制调节免疫反应,与高TMB的晚期非小细胞肺癌化疗相比,显示出更长的PFS(7.2个月vs.5.5个月),更高的ORR(45.3%对26.9%),和可比的安全性。在Ib期试验中,durvalumab(抗PD-L1抗体)和tremelimumab(抗CTLA-4抗体)的联合应用已在102例晚期或转移性NSCLC患者中以剂量递增的方式进行评估。无论PD-L1表达情况如何,durvalumab(每2周或4周一次10-20 mg/kg)联合tremelimumab(1 mg/kg)治疗的ORR为23%。然而,在102名患者中,36%有TRAEs,28%因严重TRAEs而停止治疗,其中3例死亡与治疗有关。durvalumab和tremelimumab联合应用与铂类化疗的安全性和临床活性评估仍在进行中。

PD-1/PD-L1抑制剂三线治疗晚期NSCLC

BIRCH II期试验对667名晚期NSCLC患者同时进行一线、二线和三线治疗时atezolizumab的临床疗效进行了研究。一线、二线和三线队列的OS中位数分别为23.5、15.5和13.2个月。三线(2.8个月,18%)和二线(2.8个月,19%)队列的PFS和ORR中位数具有可比性。这些结果表明了atezolizumab在晚期非小细胞肺癌患者的三线治疗中的疗效。在另一个II期试验(ATLANTIC)中,durvalumab对EGFR和ALK阳性且PD-L1表达≥25%肿瘤细胞的NSCLC患者的ORR为12.2%,低于EGFR和ALK阴性患者(16.4%)或肿瘤细胞PD-L1表达≥90%的患者(30.9%)。由于这一阶段的临床试验有限,PD-1/PD-L1阻断疗法的疗效可能需要更多的III期试验。

PD-1/PD-L1抑制剂作为新辅助和巩固治疗晚期NSCLC

在未经治疗和可切除的早期(I、II或IIIA期)NSCLC患者中,nivolumab治疗几乎没有副作用(任何级别的TRAE发生率为23%;3级或更高级别的TRAE发生率为4.5%),并且在45%的切除肿瘤中发生了治疗的病理反应,证明新辅助剂在早期非小细胞肺癌中具有良好的安全性和可行性。在晚期非小细胞肺癌中,以铂为基础的双重化疗与放疗是标准化的治疗策略。然而,它的疗效仍然很差。PACIFIC是一项III期试验,旨在比较durvalumab作为巩固治疗和安慰剂治疗在两个或两个以上以铂为基础的放化疗周期后没有疾病进展的3级NSCLC患者的疗效。结果表明,接受durvalumab治疗的患者的中位OS(23.2个月vs 14.6个月)、PFS(16.8个月vs 5.6个月)和ORR(28.4% vs 16.0%)均显著改善。在接受durvalumab治疗的患者中,有29.9%的患者发生3级或4级不良事件,而安慰剂组为26.1%,显示了良好的安全性。这些结果提示,在标准治疗后,durvalumab可能成为3级非小细胞肺癌有效的辅助治疗药物。此外,抗PD-1/PD-L1疗法也正在3级NSCLC的新辅助和巩固环境中进行研究,这可能为3级NSCLC的治疗提供选择。

PD-1/PD-L1抑制剂治疗晚期NSCLC在中国的研究现状

肺癌是我国最常见的癌症,也是导致癌症死亡的主要原因,临床疗效有待提高。自2015年12月以来,PD-1/PD-L1抑制剂针对晚期NSCLC的注册临床试验已经启动。CheckMate 078是一项nivolumab治疗晚期或转移性非小细胞肺癌患者的随机、开放标签、国际多中心三期试验,患者经历了铂类双重化疗失败。这是国内首次对非小细胞肺癌PD-1/PD-L1抑制剂的研究。CheckMate 078的结果表明,与多西他赛相比,nivolumab显著改善了无EGFR或ALK突变的晚期NSCLC患者的OS、ORR和安全性。CheckMate 078中nivolumab的疗效与CheckMate 017和CheckMate 057的疗效相当,表明中国非小细胞肺癌患者同样受益于nivolumab治疗。因此,nivolumab于2018年6月15日获得中国食品药品监督管理局(CFDA)批准,作为无EGFR或ALK突变的晚期NSCLC的二线治疗药物,并于2018年8月28日成为中国首个商业化ICI。

目前,国内已经开展了几项PD-1/PD-L1抑制剂的临床试验,以研究其临床疗效。基于中国药品试验注册网站(www://chinadrugtrials.org.cn)的数据,截至2017年10月,中国正在进行14项临床试验,涉及4种FDA批准的药物,nivolumab、pembrolizumab、durvalumab和Atozolizumab,特别是针对晚期NSCLC患者(表3)。这些试验包括8个一线治疗试验(nivolumab的CTR20170340、pembrolizumab的CTR20170044和CTR20160097、durvalumab的CTR20170012和CTR20170158、CTR2016050、CTR20160994和CTR20170064)和6个二线治疗试验(nivolumab的CTR20150767、CTR20170541和CTR20171020,用于pembrolizumab的CTR2016003和CTR20160205,用于Atozolizumab的CTR20160054)。14个试验中有3个试验设计了联合治疗方案(nivolumab联合ipilimumab或化疗的CTR20170541,Atozolizumab联合化疗的CTR20170064和CTR20160994)。14个临床试验中有13个是三期试验,其中2个试验已经完成招募,3个试验没有招募,目前中国有8个试验正在招募患者(截至2017年10月)。   

表3:ICIs在中国的临床试验    

ICIs在肿瘤治疗中的明显的临床效益已引起国内制药企业的高度重视,在国内大力发展ICIs。如中国药物试验注册数据库所示,截至2017年10月,中国制药公司开发的八种抗PD-1/PD-L1抗体(BGB-A317、JS001、SHR-1210、IBI308、GB226和GLS-010靶向PD-1;KN035和CS1001靶向PD-L1)已获得国家药监局批准用于临床试验。其中四种抗体(BGB-A317、JS001、SHR-1210、IBI308)正在进行七项针对晚期非小细胞肺癌患者的临床试验,包括一线治疗的两个试验(SHR-1210的CTR20170322,BGB-A317的CTR20170361)和二线治疗的五个试验。SHR‐1210加化疗被设计为CTR20170322一线治疗和CTR20170090二线治疗的联合疗法。在七个临床试验中,三个是三期研究(IBI308的CTR20170380,SHR-1210的CTR20170322,BGB-A317的CTR20171112)。

PD-1/PD-L1抑制剂治疗晚期NSCLC的挑战

使用针对PD-1或PD-L1的抗体对晚期NSCLC进行治疗具有显著的临床疗效。然而,由于存在一些尚未解决的挑战,这些抗体的临床应用仍然受到限制。首先,很少有预测性的生物标志物来识别哪些患者可以从ICI治疗中获益。基于组织的PD-L1表达是预测ICI治疗的首要标准。PD-L1在肿瘤细胞上的表达已被证明与PD-1/PD-L1阻断治疗NSCLC的疗效相关。然而,在不同的ICI之间,这种联系是相当不确定的。例如,无论PD-L1表达如何,鳞状NSCLC的nivolumab和NSCLC的durvalumab均可改善OS。PD‐L1的表达水平在免疫组化分析中具有异质性和动态性,使用不同的检测抗体以及不同的评分界限,使结果的解释变得很复杂。已有研究探索了预测性生物标记物,包括非同步突变负荷和新抗原预测、错配修复基因缺陷或高微卫星不稳定性、微生物群以及代谢谱。然而,这些预测性生物标志物必须在更多的临床样本中得到验证。 

第二个挑战是TRAEs的发生。晚期非小细胞肺癌抗PD-1/PD-L1单药治疗中3级或4级TRAEs的发生率为7%至29.9%,而化疗组为26.1%至55%,显示了ICI治疗的安全性前景。然而,联合治疗的TRAE发生率要高得多。例如,接受Atozolizumab联合化疗的患者中有68%出现TRAEs,而单独化疗组为56.9%。在pembrolizumab加化疗治疗组中,67.2%的患者出现TRAEs,这与化疗相当。在联合使用durvalumab和tremelimumab时,36%的患者出现TRAEs,导致28%的患者停止治疗,3人死亡。因此,TRAEs仍然是PD-1/PD-L1抑制剂治疗的一大挑战。

第三个挑战在于如何选择治疗晚期非小细胞肺癌的最佳联合治疗方案。不同ICIs的联合治疗已被证明在提高有效率方面具有巨大的潜力。除了化疗外,靶向IDO、VEGF、CTLA-4、、LAG-3或TIM-3的抑制剂可能为未来的联合策略提供更多选择。因此,随着联合治疗的不断完善,从这些联合治疗方法中确定晚期非小细胞肺癌最佳联合治疗策略的指导原则,将极大地拓展抗PD-1/PD-L1抗体的临床应用。

展望

评估ICIs的疗效时,中位数OS、PFS和早期标志性OS很重要,但免疫治疗成功的关键基准是长期生存。提高5年甚至10年生存率是衡量成功的新标准。pembrolizumab在KEYNOTE-001的一期ICI临床试验中,经过多次治疗的晚期和转移非小细胞肺癌患者在数年后仍然存活。化疗加ICI或ICIs组合联用各有优缺点,但我们如何衡量成功与否将取决于长期OS。然而不幸的是,没有明确的可替代生物标志物,也没有捷径可以达到这些结果。化疗可以改善RR和短期PFS,但这会转化为长期生存吗?细胞毒化疗是否会最终阻碍免疫记忆的形成,虽然改善了短期效果,但最终会损害长期OS?对于这些紧迫的问题,目前还没有明确的答案,这或许需要更长时间和更多的临床试验来提供我们亟需的答案。

参考文献:

1.  PD‐1/PD‐L1 Blockade Therapy in Advanced Non‐Small‐Cell Lung Cancer: Current Status and Future Directions. Oncologist. 2019 Feb; 24(Suppl 1): S31–S41.

2. Pembrolizumab in patients with advanced non-small-cell lung cancer (KEYNOTE-001): 3-year results from an open-label, phase 1 study. Lancet Respir Med. 2019 Apr;7(4):347-357.

3. Tracking the tail. J Immunother Cancer. 2020; 8(2): e000971.

4. clinicaltrials.gov

5. 各公司官网

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关键词:
免疫检查点抑制剂,ICI,癌症,肿瘤,非小细胞肺癌

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