PD-1和CTLA-4联合阻断免疫作用机制及双抗能否减少毒性

近年来，随着资本的不断涌入，有众多的靶点成为潜在的肿瘤免疫治疗的研发方向。但创新药的研发，犹如跟上帝掷色子一样，成功者少，失败者多。目前，研究相对成熟的还是免疫检查点及其抑制剂，CTLA-4（细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白-4）和PD-1（程序性死亡受体-1）已经推动单抗产品成功商业化，并在诸多实体瘤领域取得突破性进展。但对于PD-1和CTLA-4联合阻断的体内作用机制，相较于单药应用时的毒副反应的升高，尚存在很多亟待解决的问题，本文汇总相关研究文献，以飨读者。

——CTLA-4与PD-1的信号通路——

抗CTLA-4和抗PD-1单抗联合治疗，有可能获得更好的疗效的原因来自于每种抗体以互补或协同的方式起作用。联合方案可导致明显的免疫学特征，如用不同的细胞因子和转录效应修饰T细胞和B细胞群。需要进一步的机理研究，以使我们能够预测患者的反应和毒性。

CTLA-4和PD-1的检查点通路及抗体的潜在作用机制

（A）CTLA-4和PD-1途径负性调节T细胞活化

TCR与MHC和抗原结合复合物的识别过程需要通过CD28传递共刺激第二信号以激活。CTLA-4是一种竞争性CD28同源物，与CD28配体CD80/86结合，阻止T细胞活化。CTLA-4还介导CD28配体CD80/86的细胞内吞作用。PD-1与其配体PD-L1结合以负性调节T细胞活化。CTLA-4和PD-1的表达上调皆依赖于TCR的激活。PD-1和CTLA-4的两种途径的细胞内信号通过含有蛋白酪氨酸磷酸酶（SHP-2）的磷酸酶Src同源区-2介导并抑制PI3K下游信号。此外，CTLA-4还与丝氨酸/苏氨酸磷酸酶PP2a相互作用，后者使AKT去磷酸化，进一步抑制该途径。

（B）

（1）抗CTLA-4通过抑制APC上的CTLA-4和CD80/CD86之间的相互作用来恢复T细胞活化。

（2）抗CTLA-4可抑制CD28配体CD80/86通过CTLA-4介导的内吞作用。

（3） 抗CTLA-4 IgG1抗体—伊匹木单抗，可通过其Fc段与免疫效应细胞（NK细胞、单核细胞/巨噬细胞）上的FcγR结合，产生ADCC效应，继而造成高表达CTLA-4 T细胞亚群（例如Treg）的耗竭。

（4） 抗PD-1通过抑制T细胞上的PD-1与PD-L1之间的相互作用来恢复T细胞活化（PD-L1可由肿瘤细胞和各种免疫细胞表达）。

（5） 抗PD-1通过PD-1和CD28之间的相互作用恢复Tcell激活，这是两种途径的汇合点。

 CTLA-4和PD-1信号通路及免疫途径的比较

CTLA-4主要作用于次级淋巴器官以诱导外周耐受；PD-1主要作用于外周组织，用于外周组织的长期免疫耐受。

 抗PD-1或抗CTLA-4抗体单药治疗与联合治疗在直接对比研究中的潜在免疫变化

• 单独阻断CTLA-4位点可能通过逃逸机制引起PD-1表达上调，而同时阻断PD-1和CTLA-4可显著改善这一现象，阻碍T细胞耗竭（图A）

• 抗PD-1和抗CTLA-4的抗体可能在不同时间点阻断同一T细胞或不同T细胞上信号通路，从而促进T细胞的激活。其中CTLA-4阻断主要发生在引流淋巴结，PD-1阻断主要发生在肿瘤微环境（图B、C）

• PD-1和CTLA-4的阻断也可能同时发生在同一T细胞上，通过AKT/PI3K途径加强T细胞的激活（图D）

  
  

在介绍以上的PD-1和CTLA-4的双阻断带来的免疫获益以后，可以有效证实，为何O+Y在诸多实体瘤领域会带来患者响应人群数量增多及抗肿瘤活性增强的优势。但O+Y本身的毒副反应也限制了其在临床的进一步应用。

——CTLA-4与PD-1抑制剂联用的毒副反应——

联用CTLA-4抑制剂，各级毒性发生率增加3倍左右，3-4级毒性发生提前、时间延长，尤其增加胃肠道毒性的发生风险。联用EGFR-TKI/ALK-TKI，增加irAE发生风险，出现较重的3-4级毒性，最常见的严重的irAE是肺毒性和肝脏毒性。联用抗血管生成药物，尤其TKIs，增加irAEs发生风险，尤其是免疫相关性结肠炎、肝炎发生风险；容易出现较重的3-4级毒性。联合放疗，可能增加免疫相关性肺毒性发生风险，但整体以轻度肺炎的发生率为主。联合化疗，可能增加肝毒性的风险（所有级别）。2019年10月一篇发表于《Front Pharmacol》上的一项系统性评价表明，抗血管生成单克隆抗体(MAb)和酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)在与ICIS结合时都显示出潜在的增加治疗相关毒性的风险。

总体而言，与ICIs+单抗相关的严重不良事件(AEs)的总发生率(44.5%)低于ICIs+TKIs(60.1%)。

一项Meta分析（纳入20项临床研究，涵盖2027名非小细胞肺癌患者）表明，与单用ICI治疗相比，PD-1/PD-L1抑制剂联合放疗增加了1-2级免疫相关或放射性肺炎的发病率。

另一Meta分析（纳入11项临床研究，涵盖7086例非小细胞肺癌患者）表明， ICIs联合化疗的所有级别肝炎的相对风险高于ICIs单药治疗组（RR：7.89，p = 0.044 vs. RR：6.94，p = 0.008）。

联用CTLA-4抑制剂，建议谨慎评估获益与风险，再确定治疗方案。使用EGFR-TKI/ALK-TKI，建议将靶向作为一线治疗而非联合用药。联用抗血管生成药物，尤其TKIs，建议充分知情同意，用药期间密切关注有无腹泻、腹痛、大便带血和粘液、发热、乏力、食欲下降、早饱等症状，如有异常，及时做粪便、肝功能等相关检查。联合放疗，建议用药期间密切观察有无咳嗽、呼吸困难、发热、胸痛等症状。如有异常，及时行血氧饱和度、胸部CT、肺功能相关检查 。联合化疗，每次用药前均复查肝功能。

——CTLA-4与PD-1双抗的毒副反应——

布局PD-1/CTLA-4双抗的企业众多，进展最快的是国内的康方生物自研产品AK104，也即卡度尼利单抗，已经国内获批上市。

Tetrabody技术平台

该双抗是基于康方生物的Tetrabody核心技术平台，将康方自主研发的、已经获批上市的抗PD-1单抗（派安普利单抗）的全部结构与授让给默沙东的抗CTLA-4单抗（AK107、MK1308）的scFv片段结合，最终形成了可靶向PD-1和CTLA-4靶点的人源化四聚体双特异性抗体—AK104。

AK104作用机制如下：

与正常组织和外周血细胞相比，肿瘤浸润淋巴细胞共同表达PD-1和CTLA-4的水平要高得多，因此，抗PD-1/CTLA-4双特异性抗体在肿瘤组织富集方面优于正常组织将有助于提高疗效和安全性。

目前可用于联合治疗的抗PD-1和抗CTLA-4抗体，在应用中，Fc段所介导的ADCC、ADCP对疗效和安全性的影响也是非常大的。

此外，肿瘤微环境中活化的巨噬细胞通过分泌促炎细胞因子，如IL-6和IL-8，在介导免疫抑制中发挥关键作用。Fc段改造，旨在消除与FcγRs和C1q的结合，从而最大限度地减少淋巴细胞损失和巨噬细胞释放抗体依赖性细胞因子，从而有效减少irAE和免疫治疗中的不良预后。

综上可见，AK104的作用机制，重点强调了肿瘤富集的优势。

无独有偶，阿斯利康的MEDI5752（PD-1/CTLA-4双抗），在其机制介绍中，也提到了肿瘤富集的作用优势。2021年5月，阿斯利康在AACR官方期刊Cancer Discovery上发表了PD-1/CTLA-4双抗作用机制的研究文章。

阿斯利康PD-1/CTLA-4双抗采用DuetMab技术构建，即二硫键移位避免轻链错配。国内凡恩世的PACbody双抗技术设计原理类似。

体内试验表明，MEDI5752更特异性的集中于肿瘤组织，同时具有协同抗肿瘤效应。

Cancer Discovery同期配发了评论文章，认为PD-1/CTLA-4双抗很好的解耦了疗效与毒性。

——总结——

如果说肿瘤免疫1.0时代是如何更好的挖掘潜在的明星靶点，但基于创新药的成功率极低，资本耐性有限。在肿瘤免疫2.0时代，更加强调已经验证的成药靶点的组合和新一代抗体技术的优化设计，如何实现更好的效毒比。