胃肠道间质肿瘤的免疫治疗进展

前言

间充质胃肠道癌以胃肠道间质瘤（GIST）为代表，它发生在整个胃肠道，并在全球范围内影响人类健康和经济。全球GIST的年发病率约为百万分之10-15，与北美相比，东亚的发病率高得多。约20-30%的GIST患者表现为恶性，恶性GIST患者的五年生存率约为35-65%，严重威胁人类健康。

原发性GIST可以发生在整个胃肠道的任何地方，但大多数起源于胃（60%）和小肠（30%）。转移常见于晚期GIST，通常转移到肝脏（50-65%）和腹膜（20-43%），其他位点相对罕见。GIST被广泛认为起源于Cajal间质细胞（ICCs），即位于胃肠壁内的起搏细胞，主要由驱动基因突变引起。KIT和血小板衍生生长因子受体α（PDGFRA）的突变分别以配体无关的方式引起KIT和PDGFRA信号通路的结构型激活，是GIST发生和发展的主要分子机制。KIT和PDGFRA都是同源的III型受体酪氨酸激酶。根据驱动基因的突变，GIST可大致分为KIT突变GIST、PDGFRA突变GIST和KIT/PDGFRA野生型（WT）GIST。

在过去二十年中，伊马替尼和其它酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的发现彻底改变了复发/转移或不可切除的GIST的治疗。然而，由于原发性和继发性耐药，TKIs通常具有短暂的疾病控制和非常有限的疗效。因此，迫切需要新的治疗靶点和药物来规避耐药性，进一步提高治疗效果。

GIST的免疫景观

几项研究探索了GIST的免疫景观，发现几乎所有GIST样本都被不同数量的免疫细胞浸润。巨噬细胞和T淋巴细胞是GIST中最常见的免疫细胞。此外，GIST中还浸润了一些不太丰富的免疫细胞，包括自然杀伤（NK）细胞、B细胞、树突状细胞（DC）、自然杀伤T（NKT）细胞、γδT细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞等。GIST中免疫细胞的肿瘤内分布模式是可变的；它们主要扩散分布在血管周围，少量分布在聚集体中。GIST中浸润的免疫细胞已被证明与患者的临床病理特征有关，并具有预测价值。

肿瘤相关巨噬细胞

肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是GIST微环境中最常见的炎症细胞之一，可分为M1和M2巨噬细胞。M1巨噬细胞通过吞噬肿瘤细胞、向T细胞呈递肿瘤细胞抗原并产生促炎细胞因子来发挥抗肿瘤活性；相反，M2巨噬细胞通过抑制炎症反应、募集Treg细胞和刺激血管生成来促进肿瘤进展。在未经治疗的原发性GIST中，微环境中TAMs的极化是有争议的，M2或M1巨噬细胞都可能是主要的细胞亚型。而在转移性和伊马替尼治疗的GIST中，M2巨噬细胞是最富集的亚型，具有高水平表达的主要组织相容性复合体II类（MHC-II）分子。

肿瘤浸润性T淋巴细胞

GIST中的T淋巴细胞包括CD8+T、CD4+T和少量Foxp3+T调节（Treg）细胞。CD8+T淋巴细胞是杀死癌症细胞并对抗PD-1抗体产生治疗反应的关键淋巴细胞。已发现GIST具有高浸润水平的CD8+T细胞，GIST中的CD8+T淋巴细胞被证明与RFS和OS呈正相关。至于CD4+T细胞，它们也渗透到几乎所有的GIST样本中，但数量不如CD8+T细胞丰富。到目前为止，CD4+T细胞浸润对GIST的预后价值还没有很好的评估。

抑制抗肿瘤免疫反应的Treg细胞在GIST中相对罕见。浸润在GIST中的Treg细胞与PFS呈负相关，但与高危GIST呈正相关，未发现Treg细胞浸润与GIST转移之间的关联。此外，Treg细胞在GIST中的浸润与M2巨噬细胞的浸润呈正相关，表明后者的免疫抑制作用可能归因于Treg细胞的募集。GIST中的CD8+T/Foxp3+Treg细胞比例远低于宫颈癌，这表明GIST微环境中存在强烈的免疫抑制。

肿瘤浸润性NK细胞

NK细胞属于先天免疫系统，是抵御感染和肿瘤的一线防御系统。它们可以靶向MHC-I低表达的细胞，作为细胞介导的抗肿瘤免疫的重要补充。与其他实体瘤不同，NK细胞在胃肠道间质瘤中丰富，约42.1%的GIST具有CD56+NK细胞，约25%的CD45+细胞为CD3-CD56+NK细胞。浸润在GIST中的NK细胞与PFS、RFS、OS和预后呈正相关，与高危GIST、增殖指数和转移呈负相关。

NK细胞表达多种受体，如NKp30和NKp46，赋予NK细胞不同的功能。在GIST中，NK细胞主要表达免疫抑制性NKp30C亚型，其表达水平与OS和预后呈负相关。B7-H6，NKp30的配体，在GIST中广泛表达；其可溶性形式sB7-H6与转移性GIST的DFS和预后呈负相关。此外，Treg细胞中TGF-β的存在下调了NK细胞中NKG2D受体的表达，这直接抑制了后者的细胞毒性。

肿瘤浸润B细胞和三级淋巴结构

三级淋巴结中的肿瘤浸润性B细胞在抗肿瘤免疫反应中至关重要；它们通过抗体依赖性细胞细胞毒性（ADCC）和补体依赖性细胞毒性（CDC）促进体液抗肿瘤反应。在GIST中，B淋巴细胞与肿瘤大小呈负相关，与RFS和OS呈正相关。

三级淋巴结构（TLSs）通常包括T细胞区和B细胞滤泡区，是广泛存在于各种癌症类型中的异位淋巴聚集体。在44.9%-52.2%的GIST中发现肿瘤浸润性TLSs，其外层主要由CD4+T和CD8+T细胞组成，而内层主要由B细胞组成。TLSs被发现与低风险GIST、较长的生存时间、RFS和较低的伊马替尼耐药性有关，因此可能是伊马替尼耐药GIST患者的一种新的治疗策略。

免疫细胞浸润和转移

免疫细胞的浸润水平与GIST的转移状态密切相关。在原发性GIST中，CD68+巨噬细胞的数量高于CD3+T细胞的数量，而转移性GIST的情况正好相反。转移性GIST含有更多的M2巨噬细胞，大约是原发性GIST的两倍，这表明M2巨噬细胞促进肿瘤进展。此外，转移性GIST中浸润的CD3+T、B和NK细胞的数量也远高于原发性GIST。在肿瘤边缘，局部非转移性GIST比转移性GIST表现出更多的CD8+T和Foxp3+Treg细胞。此外，免疫细胞的浸润水平也与GIST的转移部位密切相关。与腹膜转移相比，肝转移具有更多的CD3+T、CD56+NK和CD20+B细胞。

免疫检查点和其他免疫相关基因

PD1/PD-L1

在GIST中，PD-L1主要存在于肿瘤细胞上，少数存在于白细胞中，与驱动基因的突变类型无关。其表达在GIST中表现出高度异质性；约16.3%-69.0%的GIST样本存在PD-L1表达，在同一样本中，可能只有不到10%的肿瘤细胞表达PD-L1。总体而言，PD-L1在GIST中的表达水平相对较低。

PD-1主要在GIST浸润的T细胞上低水平表达。据报道，48.5%或88%的GIST样本中存在PD-1。PD-1在肿瘤内T细胞中的表达高于循环T细胞，其表达与RFS或OS无关。

IDO

吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）是人类色氨酸代谢的限速酶，它将色氨酸代谢为犬尿蛋白。IDO通过直接抑制CD8+T细胞活性和诱导Treg细胞分化发挥免疫抑制作用。此外，色氨酸代谢产物能够使抗原呈递细胞（APC）极化，表现出免疫耐受表型，其特征是分泌TGF-β或IL-10。在GIST中，组成型激活的KIT信号通过转录因子ETS变体4（ETV4）上调IDO表达。GIST中IDO表达水平较高，63%-89.8%的GIST为IDO阳性，几乎所有PD-L1+GIST均为IDO+GIST。此外，所有PDGFRA突变型GIST都表达IDO。

Tim-3/Gal-9和其他免疫检查点

在GIST中， Tim-3主要存在于TIL中，表达水平较低。半乳糖凝集素-9（Gal-9）是Tim-3的配体，主要在肿瘤细胞中表达。几乎所有Tim-3+NK浸润的GIST样本都显示出Gal-9的表达，这表明它们的相互作用可能参与了抗肿瘤免疫的抑制。Tim-3在GIST中的表达水平与OS、PFS和CD8+T细胞密度呈正相关，与高危GIST呈负相关。与Tim-3相反，Gal-9的表达与高危GIST呈正相关，与CD8+T细胞和CD56+NK细胞的密度呈负相关，与OS和PFS无相关性。这些相互矛盾的发现表明，在GIST中，Tim-3和Gal-9可能具有不同的免疫逃逸机制。

LAG-3和VISTA主要在T细胞表面表达。LAG-3在GIST中的表达很低，VISTA在GIST中的表达与结果的改善有关。此外， ICOS及其配体B7H2（ICOSL）也存在于GIST中，并与不良预后有关。此外，B7-H6在GIST中高表达，可能成为一个潜在的免疫治疗靶点。

CTA、MHC-I和MICA/B

癌症睾丸抗原（CTAs）是一大类肿瘤相关抗原，CTA在各种恶性肿瘤中表达，而在正常组织中，CTA仅存在于睾丸和胎盘的生殖细胞中；因此，CTA被认为是各种癌症免疫治疗的理想靶点。据报道，26.7%-40%的GIST患者表现出CTAs表达。

MHC分子，也称为人类白细胞抗原（HLAs），主要在肿瘤细胞和抗原呈递细胞表面表达。然而，只有30%的GIST样本显示MHC-I分子的正常表达水平，其中大多数样本具有HLA表达的部分缺陷；38%的GIST没有HLA-A表达，20%没有HLA-B和HLA-C表达。MHC-I分子的表达缺陷导致细胞毒性T淋巴细胞对肿瘤细胞的识别降低，并削弱了抗肿瘤免疫反应。尽管MHC-I表达在GIST中丢失，但在GIST发现了MHC I类链相关蛋白A和B（MICA/B），这表明NK细胞可能在抗肿瘤免疫反应中发挥关键作用。

其他免疫相关基因

通过释放多种分子，肿瘤细胞能够将不同类型的细胞募集到肿瘤组织中，改变肿瘤微环境，并反过来促进其生长和转移。GIST中炎性细胞因子的表达非常低，TNFα的表达基本上可以忽略不计，表明GIST中存在免疫抑制微环境。至于趋化因子，如CCL2、CCL3和CXCL1，它们在GIST中的表达相对较高，CCL2诱导巨噬细胞浸润到肿瘤组织中并促进肿瘤生长。此外，GIST微环境中含有大量TGF-β1，可降低免疫效应细胞的活性并促进肿瘤转移。

免疫治疗

由于GIST中有大量免疫细胞浸润，免疫细胞和分子被认为在GIST的发生和发展中发挥着重要作用。因此，靶向GIST免疫微环境的治疗方法被认为可以重新激活宿主免疫系统的抗肿瘤免疫，并提高伊马替尼的治疗效果，这可能成为未来解决GIST治疗瓶颈的新策略。到目前为止，已经报道了几种免疫疗法，包括细胞因子治疗、ICIs、抗体治疗、抗体偶联药物（ADC）、肿瘤疫苗和过继细胞治疗（ACT）

基于细胞因子的免疫疗法

I型IFN含有IFNα和IFNβ，主要由浸润在肿瘤微环境中的巨噬细胞、DC细胞和中性粒细胞产生。聚乙二醇（PEG）和重组干扰素-α-2b联合形成的长效干扰素-α2b（PegIFNα2b）已被用于治疗GIST。在一项研究中，8名III/IV期GIST患者服用PegIFNα2b，发现4周的联合治疗诱导了大量的IFN-γ，并增加了产生IFN-γ的CD4+T、CD8+T和NK细胞的浸润。经过3.6年的中位随访研究，总有效率达到100%，联合治疗优于伊马替尼单独治疗。进一步研究表明联合治疗具有协同作用和伊马替尼耐药性逆转作用。

免疫检查点抑制剂

免疫检查点抑制剂（ICIs）是最常见、最有效、最有前景的免疫治疗药物，包括抗PD-1抗、抗CTLA-4抗体和抗PD-L1抗体。尽管ICIs尚未被批准用于治疗GIST，但许多临床试验正在进行中。然而不幸的是，大多数临床试验在很大程度上都没有成功；TKIs和ICIs之间几乎没有发现明显的协同作用。

然而，我们不能得出ICIs无效的结论，因为少数晚期GIST患者通过ICIs和联合治疗获得了疾病稳定（SD）或部分反应（PR）。目前还没有确凿的生物标志物可用于预测和选择可能受益于ICI免疫疗法的GIST患者。

基于抗体的免疫疗法

单克隆抗体已被广泛用于治疗各种类型的肿瘤。许多研究评估了在小鼠GIST模型中抗KIT和CD40的抗体，以及在GIST患者中抗PDGFRA、VEGF和XmAb18087（一种同时靶向SSTR2和CD3的双特异性抗体）的抗体的抗肿瘤作用。

一系列研究表明，抗KIT单克隆抗体SR1降低了KIT在肿瘤细胞中的表达，增强了巨噬细胞的吞噬作用，并诱导肿瘤细胞死亡；其杀伤作用与伊马替尼的敏感性或耐药性无关。另外，在KitV558Δ/+小鼠GIST模型中，抗CD40抗体激活肿瘤相关巨噬细胞产生TNF-α，并增强伊马替尼的抗肿瘤活性。

在GIST中，VEGF的表达与预后不良有关。有研究评估了抗VEGF单克隆抗体贝伐单抗对转移性/不可切除GIST患者的治疗效果；然而，由于入选的GIST患者数量较少，且贝伐单抗的疗效不令人满意，临床试验终止，没有得出综合结论。2017年，抗PDGFRA单克隆抗体olaratumab在31名转移性和/或不可切除的GIST患者中进行了临床研究；没有观察到CR和PR，只有5名患者SD。XmAb18087，是一种同时靶向生长抑素受体2（SSTR2）和CD3的双特异性抗体，前者在GIST中高度表达。目前正在进行一项临床试验（NCT03411915），研究对晚期GIST和神经内分泌肿瘤患者的治疗效果。

抗体偶联药物

到目前为止，已经在GIST中开发并测试了两种抗KIT ADC（LOP628-DM1和NN2101-DM1）和一种抗GPR20 ADC（DS-6157a）。LOP628-DM1在具有高KIT水平的肿瘤细胞中敏感，这表明该ADC可用于治疗KIT突变体和KIT-WT GIST，但由LOP628-DM1引起的超敏反应（HSRs）可能限制其在临床中的使用。同样，NN2101-DM1也被发现在体内和体外抑制GIST中的肿瘤生长。DS-6157a，它是抗GPR20抗体和Dxd的偶联药物，目前正在进行一项I期临床试验，检测DS-6157a对GIST患者的抗肿瘤作用。

基于疫苗的免疫疗法

疫苗是肿瘤免疫治疗的一种新方法。Ilixadensel，也称为Intuvax，是一种异基因DC疫苗，在肿瘤内注射后引发抗肿瘤免疫反应。ilixadencel的治疗效果已在6名不可切除或转移性GIST患者中进行了评估，33%的患者有响应，这支持了未来进一步研究的必要性。

过继细胞疗法

到目前为止，已有三个研究团队对ACT在GIST中的疗效进行了探索。第一个在2013年构建了靶向KIT的嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞，然后在CDX模型中证明这些细胞能够在体外产生IFN-γ，裂解培养的GIST细胞并抑制肿瘤生长。第二项研究在2019年，8名难治性复发性GIST患者静脉注射同种异体植物血凝素（PHA）激活的T细胞、个性化疫苗和低剂量白细胞介素-2，其中5人在14个月的随访研究后出现缓解，1人SD，2人PD，表明这种治疗是安全有效的。第三项在2022年从KIT/PDGFRA-WT GIST患者中获得了细胞因子诱导的杀伤细胞（CIKs），并发现患者来源的CIKs可以直接或间接杀死了自体伊马替尼和舒尼替尼耐药的肿瘤细胞。

小结

GIST的肿瘤微环境具有严重的免疫抑制性，表现为M2巨噬细胞和Treg细胞的浸润、GIST细胞上IDO的高表达、NK细胞上的免疫抑制受体以及APC上MHC-I的表达不足。尽管CD8+T细胞在GIST中富集，但CD8+T/Treg细胞比率相对较低，并且可能被GIST细胞上的PD-L1进一步抑制。此外，NK细胞被发现为CD69阴性，表明它们处于功能失调状态。综合来看，几个因素有助于免疫抑制微环境的发展，这可能介导GIST中对ICIs的主要耐药性。

GIST已经进行了多项临床和临床前试验，以检查免疫疗法的效果，如细胞因子、ICIs、抗体、ADC、疫苗和ACTs。其中一些是有希望的，而另一些则不令人满意，尤其是对于ICIs。GIST中PD1/PD-L1的相对低表达和MHC-I的缺失可能部分解释了对ICIs的低反应性，这也使更加我们期待其他新免疫治疗靶点的出现，如M2巨噬细胞、Treg细胞、LAG-3、Tim-3、CTAs、WT-1和CSPG4，值得更多关注。

参考文献：

1.Advances in immunology and immunotherapy for mesenchymal gastrointestinal cancers. Mol Cancer.2023 Apr 18;22(1):71.