PD-L1 抗体:治疗和检测用途的变化

研究表明,更好地协调治疗前评估至关重要。

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始于 20 世纪 90 年代的诺贝尔奖获奖研究所带来的成果,目前有六种市售抗体药物靶向 PD-1 免疫检查点或其相应的配体 PD-L1。在探索这些药剂扩大使用的诸多临床试验中,临床医生使用免疫组化 (IHC) 技术评估患者肿瘤中 PD-L1 的表达水平,以帮助他们做出治疗选择或评判结果。然而,PD-L1 IHC 检测中使用的不同抗体使得这一检测非常复杂。

诺贝尔奖评选委员会将 2018 年生理学或医学奖授予 MD 安德森癌症中心的免疫学家 James Allison 和京都大学的 Tasuku Honjo,以表彰他们 20 世纪 90 年代在免疫系统细胞分子调控系统方面的独立发现。1-4 这些发现推动了一系列新治疗方法的发展 — 免疫检查点抑制剂 — 这些治疗方法已经被证明在多种类型癌症中有效。

6 种 PD-1/PD-L1 检查点抑制剂药物(表 1)中,每种药物都是不同的人源化抗体,通过与 PD-1 或 PD-L1 结合,从而阻断两种成分之间的免疫抑制进而发挥作用。

1获批的 PD-1 和 PD-L1 抑制剂。

药品

(通用名)

靶标

首次批准

当前临床试验(生物标志物试验)10

获批诊断产品

备注

Keytruda (pembrolizumab), Merck

PD-1

2014 年 12 月,黑色素瘤

594 (149)

22C3 (Dako)


IHC 评分:肿瘤细胞膜

该类别首次获得美国批准

Opdivo (nivolumab), Bristol-Myers Squibb

PD-1

2014 年 7 月,黑色素瘤

540 (107)

28-8 (Dako)


IHC 评分:肿瘤细胞膜

该类别首次获得全球批准(日本)

Tecentriq (atezolizumab), Genentech/Roche

PD-L1

2016 年 7 月,尿路上皮癌

195 (40)

SP142 (Ventana)


IHC 评分:肿瘤细胞膜,浸润免疫细胞

首个获批的 PD-L1 抑制剂

Imfinzi (durvalumab), AstraZeneca

PD-L1

2018 年 5 月,


尿路上皮癌

194 (52)

SP263 (Ventana)


IHC 评分:肿瘤细胞膜


Bavencio (avelumab), Merck KgAa/Pfizer

PD-L1

2018 年 9 月,默克尔细胞癌

112 (23)

73-10 (Dako)


[仅供研究使用]


IHC 评分:肿瘤细胞膜


Libtayo (cemiplimab-rwlc), Sanofi/Regeneron

PD-1

局部晚期鳞状细胞癌

11 (0)

未知



检查点抑制剂的应用将不断扩大。默沙东的 Keytruda 和百时美施贵宝的 Opdivo 是两种最早的 PD-1 抑制剂,两者的总销售额在 2017 年达到近 90 亿美元,注册医生或业界赞助的旨在研究 PD-1/PD-L1 检查点抑制剂癌症应用的临床试验超过 1600 个(以上数据来自 clinicaltrials.gov)。许多试验将检查点抑制剂与其他药物联合使用。

临床试验发现,缓解率或临床结果与 PD-L1(与肿瘤细胞相关)的数量相关(通过免疫组化评估)。PD-L1 生物标志物的蛋白表达水平越高,患者应答越好。

因此,目前的许多 PD-1 或 PD-L1 抑制剂临床试验 — 当前 1,600 项试验中的 350 项 — 使用 PD-L1 表达水平的免疫组化 (IHC) 评估来指导治疗选择或帮助评估结果。

2018 年对非小细胞肺癌中 PD-L1 表达的研究强调,癌症医生一致认为,肿瘤细胞上的 PD-L1 表达是几种肿瘤类型中 PD-1 抑制剂反应性的预测因子。5 但它还不是一个明确的标志物,因为正如研究指出的那样,PD-L1 试验并不统一。试验的进行方式让分析变得复杂化并且模糊了不同药物性能的比较。

每种获批的 PD-1/PD-L1 抑制剂(cemiplimab-rwlc 除外)都有与其相关的不同诊断方法(一些已获 FDA 批准,另一些仅供研究使用)。在这些方法中,染色平台可能不同,每种情况下的一抗也不尽相同。

除此之外,还有两个变量。一个变量是细胞类型-诊断方法可以评估整个肿瘤组织或浸润肿瘤的免疫细胞内的 PD-L1 水平。

另一个变量是不同研究的 PD-L1 阳性阈值不同。例如,对于Opdivo 临床试验 CheckMate 037,如果超过 5% 的肿瘤细胞显示 PD-L1 染色,则样本为“PD-L1 阳性”。相比之下,在 KEYNOTE-001 研究中,“PD-L1 阳性”意味着超过 1% 的肿瘤细胞被染色,而强阳性则表明超过 50% 的肿瘤细胞被染色。

为了尝试解决其中的一些变异性,一个国际病理学家小组研究了 5 种商业化 PD-L1 IHC 检测试剂协调临床使用的可行性。

在两家研究机构和4家公司联合制定了蓝印计划(Blueprint,BP1)目的是比较不同PD-L1检测单抗的结果,6 不同的病理学家使用了4 种PD-L1抗体进行对商业化来源的肿瘤切片进行 IHC 检测。

蓝印计划的第二阶段 (Blueprint,BP2) 涉及更多的病理学家(24 名,初始阶段 3 名)、更多的组织样本(81 个不同的肺癌病例)和更典型的组织(许多癌症亚型,都是在常规临床实践中收集的)。因此,BP2 使用了“真实世界”临床样本。

BP2 评估了 PD-L1 IHC 中的两个关键变量。首先,不同的病理学家在解释同一张载玻片时有何不同?其次,通过使用不同抗体的染色方法制备的同一组织标本如何变化?

令人欣慰的是,病理学家对染色的肿瘤细胞样本的评分惊人地一致:在所有样本中,分类间相关系数 (ICC) 在 0.88-0.93 之间(ICC 评分在 0.75-0.9 之间的视为良好,高于 0.9 的视为优秀)。

但在免疫细胞而非肿瘤细胞的染色评分上,病理学家之间的差异很大。使用 Fleiss kappa 统计,判读载玻片的一致性评分范围为 0.11–0.28,而数字图像阅读器的一致性评分范围为 0.08–0.27,这两个范围反映了病理学家之间对于免疫细胞的评分一致性水平较低。

因此,Blueprint II 期研究得出的一个结论是,肿瘤浸润的免疫细胞的 PD-L1 染色评分仍然“具有挑战性”。

BP2 的另一方面是比较使用不同测定方法获得的结果。与之前的研究相同,BP2 显示,所用的 5 种检测系统中有 3 种可生成彼此一致的染色结果。使用 22C3、28-8 和 SP263 抗体的 IHC 方案的灵敏度水平非常相似。这些是 FDA 已经批准在诊断中分别与 pembrolizumab、nivolumab 和 durvalumab 联合使用的抗体。

然而,使用 SP142 抗体的 IHC 方案始终不如这三种方法灵敏:它染色的肿瘤细胞比其他检测方法要少,这意味着被标记为“PD-L1 阳性”的患者更少。

相比之下,使用 73-10 抗体的检测比以上 3 组更敏感。它染色的肿瘤细胞更多,如果用于临床,则需要更多的染色阈值区段划分。

虽然 Blueprint 2 研究并未明确指明,但引起染色结果差异的原因可能是使用了不同抗体。举个例子,使用 Dako 试剂的三种方案使用了相同的显影和自动染色系统,但是采用 73-10 而非 22C3 或 28-8 作为一抗时,检测灵敏度要高得多。

同样,SP142 和 SP263 抗体计划与 Ventana 的显影和染色仪器一起使用,但使用 SP263 试剂产生的 PD-L1 染色比 SP142 要多。

通过对比乳腺癌 PD-L1 评估中使用的三种抗体系统,研究人员提出,表位结合的差异可能是变异性的一个重要来源。7 比较 PD-L1 IHC 检测所用的抗体克隆的研究人员也注意到了广泛的表位结合变异。8 初步看来,一些抗体(73-10 和 SP142)与细胞内表位结合,而其他抗体则与 PD-L1 的细胞外表位 (28-8) 结合。9但是,在 Blueprint 研究中,SP142 在 PD-L1 检测中灵敏度最低,73-10 最高。

显然,细胞内外表位结合之间简单的二元区分不能解释所观察到的所有差异。影响试验灵敏度的抗原结合的其他方面包括亲和力、开-关动力学或二抗与一抗的结合。

虽然一些 PD-L1 IHC 方案彼此一致,但其他方案经过优化,可提供更多或更少的敏感 IHC 结果。这使得比较不同 PD-1 或 PD-L1 抑制剂临床试验中患者队列的疾病状况变得异常困难。

此外,如果使用灵敏度较低的检测抗体,那么符合一种抑制剂 PD-L1 阳性这一要求的患者可能不符合另一种抑制剂的要求。相反,检测系统更灵敏可能意味着,从 PD-1/PD-L1 药物中获益较少的患者仍符合使用它们的标准。

免疫检查点抑制剂在肿瘤医生的资源库中越来越重要,特别是在对抗最具侵略性的癌症时。但是,如果不能更好地进行用药前评估,一些临床决策可能缺乏患者应用的合理性。

​​参考文献

  1. Krummel, M. F. & Allison, J. P. CD28 and CTLA-4 have opposing effects on the response of T cells to stimulation.J. Exp. Med. 182, 459–465 (1995).​
  2. Ishida, Y., Agata, Y., Shibahara, K. & Honjo, T. Induced expression of PD-1, a novel member of the immunoglobulin gene superfamily, upon programmed cell death.EMBO J. 11, 3887–3895 (1992)
  3. Nishimura, H., Nose, M., Hiai, H., Minato, N. & Honjo, T.Development of lupus-like autoimmune diseases by disruption of the PD-1 gene encoding an ITIM motif- carrying immunoreceptor.Immunity 11, 141–151 (1999).
  4. Freeman, G.F., Long, A.J, Iwai, Y. et al. Engagement of the Pd-1 Immunoinhibitory Receptor by a Novel B7 Family Member Leads to Negative Regulation of Lymphocyte Activation (2000) J Exp. Med. 197, 1027​
  5. Jun Gong, J., Chehrazi-Raffle, A., Reddi, S. & Salgia, R. Development of PD-1 and PD-L1 inhibitors as a form of cancer immunotherapy: a comprehensive review of registration trials and future considerations.J Immunother Cancer.(2018) 6, 8
  6. Tsao, M. S. et al. PD-L1 Immunohistochemistry Comparability Study in Real-Life Clinical Samples: Results of Blueprint Phase 2 Project Journal of Thoracic Oncology 13, 1302-1311
  7. Karnik, T., Kimler, B.F., Fan, F. & MD, Tawfik, O. PD-L1 in breast cancer: comparative analysis of 3 different antibodies (2018) Human Pathology 72 (February 2018), 28-34
  8. Parra, E.R., Villalobos, P., Mino, B. & Rodriguez-Canales, J. Comparison of Different Antibody Clones for Immunohistochemistry Detection of Programmed Cell Death Ligand 1 (PD-L1) on Non–Small Cell Lung Carcinoma.Applied Immunohistochemistry & Molecular Morphology (2018) 26 (2), 83–93
  9. www.abcam.com/primary-antibodies/pd-l1-clones-comparison
  10. www.clinicaltrials.gov Accessed 4 November 2018


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