Имунологична панорама на недребноклетъчния белодробен карцином – между „изплъзването” и „прицелването”

Брой № 2 (40) / април 2017, Белодробен карцином

Димитър Калев, Медицински университет – Варна

 

Белодробният карцином (БК), подобно на останалите солидни малигнени тумори, се характеризира с натрупване на непостоянен брой генетични алтерации и загуба на нормални клетъчнорегулаторни процеси1. Тези молекулярни събития резултират в експресия на неоантигени и диференцирани антигени, които по карциномноклетъчната повърхност могат да доведат до пептидни свързвания към молекули от клас I на големия комплекс на тъканна съвместимост (MHCI), отличавайки ги по този начин от техните нормални двойници. Така комплексите между карцином-специфични пептиди и MHCI могат да бъдат разпознати от CD8+ T-клетки, спонтанно продуцирани в организма на онкологичните пациенти. От друга страна обаче, този T-клетъчен отговор, дори осъществен, твърде рядко реализира протективен имунитет, нито може да бъде предвиден като база за терапия2. Скорошни резултати от изследвания върху човешки карциномни клетки обясняват туморното „изплъзване“ и провала на имунната протекция с надделяване на негативни регулаторни механизми на T-клетъчните отговори в лимфоидните органи (чекпойнт) и в туморното ложе (имуностатична функция)3. Дефинира се клас от молекули, които могат да модулират наличния активен T-клетъчен антитуморен отговор, действайки буквално като имунен „реостат“ („имуностат“). Именно от тази парадигма израсна терапевтичната концепция за „инхибиране на инхибирането“ или „блокада на блокаторите“ и засега тя е лайтмотивът на модерната имуноонкология4.

 

Имунни контролни пунктове (чекпойнт) и антитуморен имунен отговор

 

Туморното имуноредактиране се описва като динамично взаимодействие между карцином и имунна система на гостоприемника, проявяващо се в три фази: елиминиране, баланс и избягване5. В елиминационната фаза имунната система може да идентифицира и елиминира туморните клетки чрез експресия на туморасоциирани антигени (ТАА), а фазата на баланс се характеризира  с туморна латентност, т.е. туморните клетки не са унищожени, но растежът им е имунно ограничен. Акумулирането на генетични мутации и селекцията на туморни клетки, избягващи имунен отговор, водят до имунно „изплъзване“.

Антитуморният имунен отговор се инициира, когато Т-клетките разпознаят специфични ТАА, експресирани от туморни клетки и адекватно поднесени от антиген-представящи клетки (АРС). По правило ТАА са резултат от неспецифични мутации в тумора, променящи структурата на нормалните протеини така, че да изглеждат чужди за имунната система, а в кохортата на APC най-потентни са дендритните клетки. Срещата на Т-клетки с АРС генерира множество сигнали, необходими за активирането, пролиферацията и диференциацията им във високоспецифични цитотоксични Т-клетки (Фиг. 1)6. Костимулиращи или активиращи рецептори са CD28, CD137, CD40 и OX-40.

 

 

Амплитудата и качеството на Т-клетъчния отговор се регулират от баланса на активиращи и инхибиращи сигнали. Имунните контролни пунктове (чекпойнт-рецептори) модулират сигнализирането, ограничавайки (коинхибиторни) или увеличавайки (костимулиращи) Т-клетъчния отговор. Те са пример за потискаща регулация на адаптивния имунен отговор и експресията им има съществена роля за контрол и редукция на тъканното увреждане от силни имунни отговори при инфекция или автоимунитет.

Цитотоксичният Т-лимфоцит-свързан антиген 4 (CTLA-4) и протеинът за програмирана клетъчна смърт 1 (PD-1) са две молекули върху T-клетъчната мембрана, идентифицирани като ключови инхибиторни рецептори на Т-клетъчната функция. От друга страна, самите карциномни клетки развиват механизми за успешна редукция на антитуморния Т-клетъчен отговор чрез индуциране на такива имунни чекпойнт-инхибитори. Така блокирането на тези рецептори или техните лиганди е атрактивен подход за увеличаване на Т-клетъчния антитуморен имунен отговор („блокада на блокаторите“)7.

PD-1-рецептор. Протеинът PD-1 е коинхибиторен рецептор, принадлежащ към CD28-семейството, и се експресира по повърхността на активирани Т-клетки, В-лимфоцити, NK-клетки и моноцити след продължително излагане на антиген. При свързване с главните си лиганди (PD-L1 и PD-L2) PD-1 осуетява Т-клетъчната активация и ограничава активността на ефекторните Т-клетки в периферните органи и тъкани при възпаление, предпазвайки от автоимунност. Това се постига чрез инхибиране на Т-клетъчната пролиферация и снижение на антиапоптотичните молекули и цитокини8.

Експресията на PD-L1 се наблюдава често при различни тумори, включително и при недребноклетъчен БК (НДКБК). Счита се, че свързването на тумор-експресиран PD-L1 с PD-1 блокира Т-клетъчната активация и води до имунно „изплъзване“. На това се основава увеличаването на туморния отговор чрез блокиране на PD-1 сигналния път чрез „прицелване“ с антиPD-1 антитела.

CTLA-4-рецептор. CTLA-4 е повърхностен гликопротеин, експресиран от цитотоксични Т-лим фоцити (CTL). Той е негативен регулатор на Т-клет ъчната активация чрез конкуриране на костимулаторния рецептор CD28 с неговите B7-лиганди – CD80 и CD869. Затова блокада на CTLA-4 чрез CTLA-4 антитяло освобождава CD28, който се свързва с B7лиганди, за да продуцира стимулиращ сигнал. При НДКБК Т-регулаторните клетки (Tregs), потискащи пролиферацията на CTL, експресират също и CTLA-4, а инхибирането на Tregs CTLA-4 води до инхибиране на супресията на CTL10.

B7-инхибиторни молекули. Нарастващата B7фамилия в момента включва десет члена и играе фундаментална роля в дисфункцията на APC – дендритни клетки (DCs), макрофаги и миелоид-произлизащи супресори10. Налице са eкспериментални данни, че молекулите B7.1 (CD80) и B7.2 (CD86) контролират Т-клетъчното активиране чрез свързване към и сигнализиране чрез два рецептора – CD28 и CTLA-4. От друга страна, B7-H1 (PD-L1) има за свой насрещен рецептор PD-1. Молекулата B7-H1 може също да функционира и като рецептор, пренасящ антиапоптозни сигнали към T-клетки и туморни клетки11.

 

Модели на персонализирана антитуморна имунотерапия

 

Всички типове карциноми с висока честота на несинонимни (мисcенс) мутации са потенциални респондери на блокиране на сигналния път PD-L1/PD-1 – кожен меланом, НДКБК, тумори на глава и шия, карцином на пикочен мехур и др. Асоциацията между клиничната ефективност и товара от несинонимни мутации внушава, че таргет за PD-L1/PD-1-блокада са неоантиген-специфичните Т-лимфоцити12. Освен това, неоантиген-специфични CD8+ T-клетки са богато представени в PD-L1-позитивната фракция на тумор-инфилтриращи лимфоцити (TIL) за разлика от тяхното PD-L1-негативно представителство. Противно на инфламираните тумори, неинфламираните демонстрират липса на CD8+ T-клетъчна инфилтрация, широк хемокинен профил и адаптивна експресия на имунни инхибиторни молекули като PDL113. И двата параметъра, TIL и PD-L1-експресия, сe разработват като предиктивни биомаркери за персонализирана антитуморна имунотерапия.

PD-L1-тестване. Оценката на степента на PD-L1експресия се осъществява имунохистохимично (IHC) върху материали от свежа туморна тъкан чрез специална точкова система. Валидирана технология за изследване е Ventana MS, а оценката се стратифицира на три нива: 1) TC1/2/3 – при наличие на PD-L1eкспресия ≥ 1% от туморните клетки или от туморинфилтриращите имунни клетки; 2) TC2/3 – при наличие на PD-L1-eкспресия в 5% и 3) TC3 – при наличие на PD-L1-eкспресия ≥ 50% от тези клетки14.

Тестване за експресия на PD-L1-ген се практикува с валидирана Fluidigm-базирана платформа за генна експресия14.

Модел за комбинирана антитуморна имунотерапия. Парадигмата за комбинирана чекпойнт-блокада произлиза от схващането за многостъпков имунен цикъл и за потенциалната възможност на тумора за първично или вторично имунно избягване. Предлага се лечебните стратегии да включват анти-PD-L1- плюс анти-PD-1-терапевтични агенти12. Този подход се оказва твърде атрактивен, особено за пациенти с тумори без инфламаторен фенотип. Стандарти за двойна чекпойнт-блокада (анти-PD-1 плюс антиCTLA-4) са утвърдени вече в системната терапия при рецидивирал или метастатичен кожен меланом15. При НДКБК комбинирани дизайни на клинични проучвания са все още в проект.

Модел за разделно PD-L1- или PD-1-инхибиране. Ерата на антитуморната чекпойнт-блокада започва със синтезирането и клиничното тестване на анти-PD-1-моноклонални антитела – nivolumab и pem broli zumab. Друг начин за таргетиране на сигналния път е чрез антитела, свързващи лиганда PD-L1 (Фиг. 2). Счита се, че таргетирането на PD-L1 е по-малко токсично, тъй като действа чрез селективно повлияване на имунния отговор в туморната микросреда и не се влияе от степента на PD-L1-експресия. Подобно на двойната чекпойнт-блокада подходът на селективно PD-L1-инхибиране се оказва атрактивен за тумори без инфламаторен фенотип. В проспективни рандомизирани клинични проучвания е тествана терапевтичната ефективност на моноклоналното антитяло atezolizumab, което теоретично инхибира PD-L1рецепторите от страната на тумора, вместо PD-1рецепторите от страната на имунните клетки.

 

 

Модел на асоциация на PD-1-инхибирането с чревния микробиом. Съществуват доказателства, че имунната система влияе върху развитието на туморите, медиирайки състоянието на чревната микробиологична екосистема, наричана чревен микробиом – бактерии, гъбички и вируси22. Терминът дисбиоза се дефинира като компрометирано състояние на имунната система, при което се нарушава стабилността на чревния микробиом и настъпилият дисбаланс води до хронична болест и карцином. С други думи, връзката между човешкия чревен микробиом и тумора е средство за трансформиране на лекарствената имуномодулация, тъй като имунотерапията разчита на чревната микрофлора. Съвременната имуноонкология търси да дефинира и валидира биомаркери, извлечени от микробиома, да селектира лекарствени таргети и биоактивни молекули като потенциални терапевтични подходи към карциноми. Съпоставяне между орален/чревен микробиом с отговор към терапия с PD-1-инхибитори e тествано върху миши модел с метастатичен кожен меланом и се доказва, че въз основа на бактериална сигнатура туморите могат да се стратифицират на респондери и нереспондери22.

 

Медикоонкологични основи на имунотерапията при НДКБК

 

На 31 януари 2017 г. Европейската лекарствена агенция (EMA) одобри анти-PD-1-моноклоналното антитяло pembrolizumab (Keytruda®) за лечение на първа линия при метастатичен НДКБК при възрастни, чиито тумори са с висока PD-L1-експресия ≥50%, без EGFRактивиращи мутации или ALK/ROS-1-пренареждания. Това е първата чекпойнт-блокираща имунотерапия, одобрена в Европа за нелекуван метастатичен БК (плоскоклетъчен и неплоскоклетъчен), с която се сложи край на двайсетгодишното господство на класическото цитотоксично лечение на първа линия.

Pembrolizumab (Keytruda®). Лекарственият продукт е хуманизирано моноклонално IgG4-антитяло с висок афинитет към PD-1-рецептори. През август 2016 г. pembrolizumab е одобрен в Европа за последваща линия при вече лекувани пациенти с локално авансирал или метастатичен НДКБК, чиито тумори експресират PD-L1 ≥1% и са получили най-малко една предварителна линия химиотерапия. Регистрационното клинично фаза II/III проучване KEYNOTE-010 сравнява pembrolizumab (10 mg/kg през 21 дни) с досегашния стандарт за втора линия docetaxel и отчита достоверно удължаване на общата преживяемост (OS) – 17.3 срещу 8.2 месеца (HR 0·54, 95% CI 0·38–0·77; p = 0·0002)17.

Във фаза III рандомизирано проучване KEYNOTE-024 монотерапия с pembrolizumab (фиксирана доза от 200 mg през 21 дни) е сравнена със стандартна платинабазирана химиотерапия при пациенти с плоскоклетъчен и неплоскоклетъчен метастатичен НДКБК. В случаите с PD-L1-експресия ≥50% имунотерапията достоверно удължава средната преживяемост без прогресия (PFS) – 10.3 срещу 6.0 месеца (HR 0.50; 95% CI, 0.37-0.68; p < 0.001) (Фиг. 3)18. Допълнително pembrolizumab снижава риска от прогресия на болестта или смърт с 50% в сравнение с химиотерапия (HR 0.50, 95% CI, 0.370.68; р<0.001). Анализът за безопасност се основава на 2953 пациенти с авансирал кожен меланом или НДКБК от четири проучвания; най-чести нежелани реакции (≥10%) са умора (24%), обрив (19%), пруритус (17%), диария (12%), гадене (11%) и артралгия (10%), а по-голямата част от тях са с тежест от степен 1 или 2.

 

 

Nivolumab (Obdivo®). Лекарственият продукт е пълно човешко IgG4-моноклонално антитяло срещу PD-1-рецептори. Във фаза III рандомизирано проучване CheckMate 057 nivolumab (3 mg/kg през 21 дни) е сравнен с docetaxel при авансирал неплоскоклетъчен НДКБК, а фаза III проучване CheckMate 017 прави същото сравнение при плоскоклетъчен подтип19,20. Средната обща преживяемост (OS) в проучването с неплоскоклетъчен БК достоверно е по-дълга в групата с nivolumab – 12.2 срещу 9.4 месеца и се регистрира сигнификантно снижение на риска от смърт с 27% (p = 0.0015)19. Използвани са три гранични стойности за PD-L1-експресия: ≥ 1%, ≥ 5% и ≥ 10%. В подгрупата с най-високо ниво на PD-L1-експресия (≥ 10% от клетките) средната OS с nivolumab е 19 месеца срещу 8 месеца за тези, лекувани с docetaxel; показателят е сигнификантно по-висок и в подгрупите с PD-L1-експресия ≥ 5% и ≥ 1%.

При плоскоклетъчна хистология в проучване CheckMate 017 се регистрира средна OS – 9.2 срещу 6.0 месеца (HR = 0.59; 95% CI: 0.44–0.79; p = 0.00025) и достоверно подобрение на PFS – 3.5 срещу 2.8 месеца (HR = 0.62; 95% CI: 0.47–0.81; p = 0.0004)20. Заключава се, че туморният PD-L1-статус не е нито прогностичен, нито предиктивен биомаркер.

Въз основа на резултатите от CheckMate 057 и CheckMate 017 Агенцията за храни и лекарства (FDA) на САЩ и ЕMA одобриха nivolumab като стандарт за лечение след предшестваща химиотерапия при неплоскоклетъчен и плоскоклетъчен НДКБК.

Atezolizumab (Tecentriq®). Лекарственият продукт е хуманизирано моноклонално антитяло, насочено срещу PD-L1-лиганди. Във фаза III рандомизирано проучване OAK atezolizumab (1200 mg през 21 дни) е сравнен с docetaxel при пациенти с локално авансирал или метастатичен неплоскоклетъчен и плоскоклетъчен НДКБК, предварително третиран с конвенционална химиотерапия16. Средната OS e 13.8 срещу 9.6 месеца в полза на рамото с имунотерапия (HR 0.73, 95% CI 0.620.87; p = 0.0003). Най-изразен е ефектът в подгрупата с PD-L1-експресия със степен TC1/2/3 – 15.7 срещу 10.3 месеца (HR 0.74, 95% CI 0.58–0.93; p = 0.0102), което практически е най-продължителната OS, постигната с имунотерапия (Фиг. 4). Подобрението на OS е сходно в подгрупите с плоскоклетъчна и неплоскоклетъчна хистология. Въз основа на резултатите от проучване OAK през октомври 2016 г. FDA одобри аtezolizumab за лечение на авансирал НДКБК, прогресирал след платина-базирана химиотерапия.

 

 

Комбинирана чекпойнт-блокада с pembrolizumab и ipilimumab (Yervoy®). Парадигмата за двойна имунотерапия, инхибираща едновременно PD-1- и CTLA-4рецептори, е тествана във фаза I/II рандомизирано проучване CheckMate 021, което сравнява PD-1-блокера pembrolizumab (3 mg/kg или 10 mg/kg, редуцирани съответно  до 1 mg/kg и 2 mg/kg през 21 дни) плюс CTLA4-блокера ipilimumab (1 mg/kg през 21 дни) в 4 цикъла, последвани от поддържащ pembrolizumab, срещу самостоятелен pembrolizumab при пациенти с локално авансирал или метастатичен НДКБК, прогресирал на първа линия химиотерапия21. Резултатите демонстрират сходна степен на обективен отговор (OOR) и сигнификантно повишена токсичност в групата с комбинирана имунотерапия.

 

Послания за клиничната практика

 

Имунотерапията с чекпойнт-инхибитори последователно и убедително измества конвенционалната химиотерапия от стандартните ѝ позиции на първа и последваща линии при авансирал НДКБК без активиращи EGFR-мутации или ALK/ ROS-1-пренареждания. Ключов остава въпросът за трайността на терапевтичния отговор и възможността за дългосрочна преживяемост. PD-1 инхибиторът pembrolizumab демонстрира възможност за трайни отговори, а PD-L1-блокерът atezolizumab засега постига най-впечатляваща средна продължителност на обща преживяемост (над 15 месеца). Понастоящем около 25% от пациентите с pembrolizumab се оценяват за преживяемост в дългосрочен план, което далеч превишават разчета от 3-4%, получен за docetaxel.

Клиничната имуноонкология променя радикално живота и очакванията на пациентите с НДКБК. Тя реформира и клиничното мислене в онкологичната пулмология. Бъдещите изследвания ще се стремят да идентифицират предиктивни модели с индивидуални характеристики на белодробни тумори и на пациенти, прогнозирайки дългосрочните ползи на антитуморната имунотерапия. Тъкмо такива модели биха ускорили проектирането и ефективността на бъдещите клинични проучвания в прецизираната клинична онкология.

 

Литература

 

1. Tian T, Olson S, Whitacre JM, et al. The origin of cancer robustness and evolvability. Integr Biol (Camb) 2011; 3: 17-30.

2. Chen DS, Mellman I. Oncology meets immunology: the cancerimmunity cycle. Immunity 2013; 39 (1): 1-10.

3. Mullard A. New checkpoint inhibitors ride the immunotherapy tsunami. Nat Rev Drug Discov 2013; 12: 489-492.

4. Topalian SL, Hodi FS, Brahmer JR, et al. Safety, activity, and immune correlates of anti-PD-1 antibody in cancer. N Engl J Med 2012; 366: 2443-2454.

5. Schreiber RD,Old LJ, Smyth MJ. Cancer immunoediting: integrating immunity’s roles in cancer suppression and promotion. Science 2011; 331: 1565-1570.

6. Wojtowicz ME, Dunn BK, Umar A. Immunologic approaches to cancer prevention – current status, challenges, and future perspectives. Semin Oncol 2016;43: 161-172.

7. Pardoll DM. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer 2012;12: 252-264.

8. Philips GK, Atkins M. Therapeutic uses of anti-PD-1 and anti-PD-L1 antibodies. Int Immunol 2015;27: 39-46.

9. Linsley PS, Brady W, Urnes M, et al. CTLA-4 is a second receptor for the B cell activation antigen B7. J Exp Med 1991;174: 561-569.

10. Zou W, Chen L. Inhibitory B7-family molecules in the tumor microenvironment. Nat Rev Immunol 2008; 8 (6): 467-477.

11. Azuma T, et al. B7-H1 is ubiquitous antiapoptotic receptor on cancer cells. Blood 2008; 111: 3635-3643.

12. Kim JM, Chen DS. Immune escape to PD-L1/PD-1 blockade: seven steps to success (or failure). Ann Oncol 2016; 27: 1492-1504.

13. Hedge PS, Karanikas V, Evers S. The where, the when, and the how of immune monitoring for immunotherapies in the era of checkpoint inhibition. Clin Cancer Res 2016; 22: 1865-1874.

14. Fehrenbacher I, Spira A, Ballinger M, et al. Atezolizumab versus docetaxel for patient with previously treated non-small-cell lung cancer (POLAR): a multicentre , open-label, phase 2 randomised controlled trial. Lancet 2016; 387: 1837-1846.

15. First randomized study evaluating Opdivo (nivolumab) + Yervoy (ipilimumab) regimen demonstrates superior efficacy versus yervoy alone in patients with previously untreated advanced melanoma phase II trial (CheckMate-069) ClinicalTrials.gov.

16. Rittmeyer A, Barlesi F, Waterkamp D, et al. Atezolizumab versus docetaxel in patients with previously treated non-small-cell lung cancer (OAK): a phase 3, open-label, multicentre randomised controlled trial. Lancet 2017; 389: 255-265.

17. Herbst RS, Baas P, Kim D-W, et al.Pembrolizumab versus docetaxel for previously treated, PD-L1-positive, advanced non-small-cell lung cancer (KEYNOTE-010): a randomised controlled trial. Lancet 2016; 387: 1540-1550.

18. Reck M, Rodríguez-Abreu D, Robinson AG, et al. Pembrolizumab versus chemotherapy for PD-L1–positive non-small-cell lung cancer. N Engl J Med 2016; 375:1823-1833.

19. Paz-Ares K, Horn L, Borghaei H, et al. Phase III randomized trial (CheckMate 057) of nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous non-small cell lung cancer. 2015 ASCO Annual Meeting. Abstr. # LBA109.

20. Spigel DR, Reckamp KL, Rizvi NA, et al: A phase III study (CheckMate 017) of nivolumab (NIVO; anti-programmed death-1 [PD-1]) versus docetaxel (DOC) in previously treated advanced or metastatic squamous cell non-small cell lung cancer. 2015 ASCO Annual Meeting. Abstr. # 8009.

21. Gubens MA, Sequist LV, Stevenson J, et al. Phase I/II study of pembrolizumab (pembro) plus ipilimumab (ipi) as second-line therapy for NSCLC: KEYNOTE-021 cohorts D and H. J Clin Oncol 2016; 34 (Suppl.): Abstr. 9027.

22. Gopalakrishnan V, Spencer Ch, Reuben A, et al. Association of diversity and composition of the gut microbiome with differential responses to PD-1 based therapy in patients with metastatic melanoma. J Clin Oncol 2017; 35 (Suppl. 7S; Abstr. 2).


 

Вашият коментар