盘点丨尿路上皮癌和肾癌免疫治疗生物标志物
靶向PD-1通路的免疫检查点抑制剂极大地改变了转移性尿路上皮癌和肾癌的临床治疗。然而，仍需要生物标志物来预测治疗反应以改善反应率。目前可用的生物标志物包括PD-L1，肿瘤突变负荷，肿瘤浸润性淋巴细胞，分子亚型，PD-L2等。
过去几年中，PD-1抑制剂逐渐成为新兴肿瘤治疗药物，并能够改善转移性肾癌（mRCC）和转移性尿路上皮癌（mUC）患者的总生存。由于II期和III期临床试验，美国FDA批准nivolumab用于肾癌治疗，以及其他5种PD-1/PD-L1抑制剂atezolizumab，pembrolizumab，nivolumab，durvalumab和avelumab用于尿路上皮癌治疗。然而，由于客观反应率相对较低（mRCC约为25％，mUC约为15-21％），因此有必要确定免疫治疗反应或抵抗性的预测性生物标志物。
PD-L1生物标志物
大量mUC和mRCC临床试验证实，PD-L1作为生物标志物面临众多挑战。首先没有评估PD-L1免疫组化的标准格式。目前数家制药公司已经与诊断公司建立了伙伴关系，以设计伴侣PD-L1检测。
其次由于临床试验使用了不同的伴侣诊断方法，因而无法间接比较“PD-L1阳性”人群中某种药物以及“PD-L1阴性”人群中另一种药物的有效性。最后，生物和技术挑战均使得PD-L1检测进一步复杂化。
其他几种mUC和mRCC预测性生物标志物包括肿瘤突变负荷（TMB），错配修复状态，基因表达谱（GEP），TCGA（肿瘤基因图谱）分析，肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）和PD-L2。
肿瘤突变负荷与MSI状态
既往试验证实，较高突变负荷肿瘤具有较好的免疫治疗反应。理论上，更高肿瘤突变负荷（TMB）与较易被免疫系统识别的新抗原增加相关。插入/缺失高发生率也可能预示免疫治疗反应，这说明肿瘤中特定类型的基因组改变对于抗原呈递和识别至关重要。
mUC中，来自IMvigor 210的数据进一步说明，高TMB可能不仅预期生存，还预测反应。施用atezolizumab治疗时，TMB最高四分位数患者mOS显著延长（p=0.0041）。TMB与TCGA亚型，免疫细胞亚群或吸烟史无关。Checkmate 275也表明高TMB患者ORR（(31.9% vs 17.4%, p=0.002）和中位PFS（3.02个月vs. 1.87个月）更高。
最近，研究人员也在ERBB2（HER2）和ERBB3（HER3）突变型mUC患者中发现了高TMB。这些数据说明了mUC靶向治疗合理组合的治疗靶点；TMB可以预测免疫CPI反应，但需要更多前瞻性研究来确定其预测作用。
最高突变负荷患者通常具有特异性DNA损伤反应缺陷，如MSI-H或dMMR。因此，针对这一人群进行的大量临床试验表明，错配修复缺陷患者对PD-1抑制剂的反应最高。根据149名患者的5项临床试验累积数据，FDA批准pembrolizumab用于确诊的MSI-H或dMMR肿瘤治疗。
五项KEYNOTE试验数据表明，MSI-H和dMMR人群pembrolizumab总反应率为40％，78%的患者反应时间长达6个月或更长时间。MSI-H是HNPCC或Lynch综合征患者的主要特征。
结肠癌和子宫内膜癌是两种最常见的HNPCC相关癌症，而上尿路-尿路上皮癌（UT-UC）是第三大常见HNPCC相关癌症，发病率为5％。对于UT-UC患者，应该获得其进一步的病史以阐明Lynch综合征的危险因素，并在适当的情况下继续进行遗传咨询和检测。
基因表达谱（GEP）
基因表达谱分析是化疗和免疫治疗的预测性生物标志物。干扰素γ表达是化疗和免疫治疗制剂的关键生物标志物之一。辐射，吸烟或慢性病毒感染暴露可导致异常细胞生长，引发固有和适应性抗肿瘤反应，产生干扰素γ。
干扰素γ由活化T细胞，NK细胞，肿瘤微环境产生，并可导致PD-L1和PD-L2上调。通过反馈环，干扰素γ也可以上调免疫抑制分子表达，如IDO1。因此，干扰素γ是保护宿主免于肿瘤发生的关键，也有利于免疫系统肿瘤免疫逃逸机制。
Ayers等人运用NanoString nCounter平台评估了680个肿瘤和免疫相关基因，发现最能够区分PD-1治疗应答者和无应答者的基因是干扰素γ信号转导相关基因。初始基因面板发展基于小队列黑色素瘤患者，但是运用9种癌症数据集进一步扩展，最终得出18个GEP，这些GEP可能预测多个实体瘤对pembrolizumab的反应。这些GEP被用于检测一线铂不合格UC人群pembrolizumab治疗反应的试验。
研究发现，GEP评分与治疗反应显著相关（p <0.0001）。相较于PD-L1 CPS临界值（预测81名应答者中的41名患者的反应），GEP评分可能能够准确预测81名应答者中的70名患者的反应。GEP的效用仍需要在大型前瞻性临床试验中验证。
内在分子亚型
TCGA基因表达数据共识聚类区分了两种主要的高级别膀胱癌内在亚型-基底样膀胱癌和管腔型膀胱癌。
Rosenberg等人探究了这些独特的膀胱癌分子亚型与它们对PD-L1抑制剂反应之间的联系。基底亚型肿瘤中，PD-L1肿瘤细胞表达增加（基底39% vs管腔4%，p＜0.0001），PD-L1免疫细胞发生率增加（60％vs 23％，p <0.0001）。
然而，基底亚型中PD-L1表达增加与客观反应并不相关。相较于其他所有亚型，铂类化疗后atezolizumab治疗反应人群在管腔II型亚型中比例较高。很有必要进一步研究管腔簇类II是否为反应预测性生物标志物。
PD-L2
PD-L2是PD-1的另一个配体。虽然结构类似于PD-L1，但PD-L2的确切功能仍存争议。PD-L2在调节T细胞免疫应答和免疫耐受中发挥作用，某些研究表明，PD-L2是一种抑制性共刺激分子，而另一些研究则表明，它是一种正性共刺激分子，通过PD-1之外的其它受体发挥作用。
然而，PD-L1和PD-L2表达模式不同；PD-L1与PD-L2竞争，与PD-1结合；PD-L2可能能够结合PD-1之外的其它受体。
RCC中，425名患者中仅有9%的患者可见PD-L1表达，而50%的患者可见PD-L2表达。一项筛选20名患者的回顾性分析评估了PD-L1和PD-L2，8名患者持续临床获益（DCB）超过12个月，12名患者获得有限临床获益（定义为少于6个月获益）。作为预测性生物标志物，单独分析PD-L1或PD-L2可能与临床获益无关，然而，运用1% PD-L1临界分数和5% PD-L2临界分数时可见显著关联。NSCLC也证实了PD-L2预测反应的能力。需要更大规模研究来验证这种关系。
肿瘤浸润性细胞毒性T淋巴细胞（TIL）
CPI通过募集CD8阳性细胞溶解性T细胞进入肿瘤微环境来增强适应性免疫系统的活性。侵入性边缘CD8阳性T细胞密度和CD8阳性密度以及T细胞库中的克隆性被认为是转移性黑色素瘤CPI治疗反应的预测性生物标志物。
一种特殊的CD8阳性T细胞群被定义为“部分耗竭”的细胞毒性T淋巴细胞（peCTL），它们是肿瘤浸润CD8+T细胞，表达高水平细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）。
证据证实peCTL与转移性黑色素瘤抗PD-1治疗反应强相关。尽管高水平peCTL与抗PD-1治疗反应相关，但低水平peCTL与联合免疫治疗较高的ORR相关。这说明确定未来应用单药或联合免疫治疗时peCTL水平可能有用。
晚期UC高T细胞浸润和克隆性也与治疗反应相关。研究发现，肿瘤微环境，尤其是UC中TIL增加与无进展生存和总生存改善相关。
一项回顾性研究纳入了31名肌肉浸润性UC患者，相较于少于8种 CD8 TIL的患者（中位生存期13个月），超过8种 CD8 TIL的患者中位生存期大于80个月。IMvigor 210中，铂类难治性mUC患者经atezolizumab治疗，肿瘤微环境中的炎性CD8+T细胞与atezolizumab客观反应相关（p=0.0265）。这些研究最终证实TIL可能是CPI治疗反应的预测性生物标志物。
复合免疫生物标志物
单一生物标志物可能无法充分预测PD-1免疫检查点制剂治疗反应，可能需要考虑组合因素来预测反应。Ock等人基于CD8A和PD-L1表达水平，描述了四种不同的肿瘤微环境免疫类型（TMIT）。CD8A和PD-L1表达升高的肿瘤为I型TMIT。
相较于其他类型的肿瘤，I型TMIT具有显著较高的突变负荷，更高数量的新抗原，并且与PD-L1扩增相关，这些特征可能暗示PD-1和PD-L1抑制剂的反应。
作为CPI的预测性生物标志物，TMIT可能具有更全面的评分，但是仍需要进行运用TMIT框架的前瞻性临床试验。目前，研究人员正在在同一平台内综合评估多种标志物组合。
胃肠微生物组
众所周知，肠道微生物群在固有免疫和适应性免疫稳态中起着关键作用。因此，粪便微生物组可能含有CPI潜在预测因子以及CPI诱导的结肠炎预测因子。无菌或抗生素治疗的小鼠模型中，CTLA-4抑制剂对于预防肿瘤进展无效。
