一、疗效相关生物标志物



1. PD-1/PD-L1分子

程序性死亡蛋白1（PD-1）为属于免疫球蛋白CD28家族的跨膜分子，在多种免疫细胞上表达，包括活化的T细胞，B细胞，NK细胞，单核细胞和DC。PD-1具有两个配体，程序性死亡配体（PD-L1）（也称为B7-H1； CD274）和PD-L2（也称为B7-DC； CD273）。 PD-L1在多种类型造血细胞（T，B，巨噬细胞，树突状细胞）和非造血细胞（上皮，基质和内皮）上广泛表达，尤其是在肿瘤细胞上高表达，与肿瘤免疫逃逸有关。PD-1与其配体PD-L1结合后产生抑制性信号，抑制T细胞对自身抗原及肿瘤细胞的免疫应答，同时亦在维持外周免疫耐受过程中发挥重要作用。PD-1/PD-L1抑制剂即通过阻遏PD-1/PD-L1信号从而激活T细胞对肿瘤细胞发生免疫应答(1)，

据报道，抗PD-1及PD-L1（即程序性细胞死亡-1分子配体）抗体可使多种恶性肿瘤患者获得持久生存获益，如非小细胞肺癌、肾癌、黑色素瘤、霍奇金淋巴瘤、结直肠癌、胃癌、食管癌等，PD-1/PD-L1分子被认为是免疫治疗疗效预测的一个重要指标。肿瘤细胞PD-L1高表达患者与PD-L1的低表达患者相比，PD-1 / PD-L1阻断疗效更好(2)，如高PD-L1表达的非小细胞肺癌、黑素瘤、和头颈部鳞癌患者抗PD-1 / PD-L1治疗的客观应答率和生存率较高，但在晚期肝癌患者中，PD-L1在肿瘤细胞上的基线表达对抗PD-1治疗的客观反应率也并无影响(3)。在某些肿瘤（例如膀胱癌或乳腺癌）中，免疫细胞上的PD-L1表达可能比肿瘤细胞上的PD-L1表达更能预测抗PD-1 / PD-L1反应(4)，肝癌可能也是如此。从理论上讲，PD-1阻滞仅对PD-1 + PD-L +患者有效，而不适用于PD-1-患者(5)或PD-L-患者（大多数PD-L1-患者为PD-L-），抗PD-1 mAb可以充当PD-1激动剂来抑制而非增强PD-1 + CD4 + T细胞功能(6)。在多项临床试验中，未将PD-L1阴性作为患者选择的排除因素。在某些PD-L2状态未知的PD-L1-患者中也观察到了对PD-1阻断的持久临床反应（尽管在大多数研究中反应率较低）。此外，在一些NSCLC（鳞癌）和肾细胞癌的研究中，PD-1阻断对PD-L1-患者的疗效（反应率或生存期）与PD-L1 +患者相似甚至更好(7)。

单独PD-L1表达不足以预测患者是否会对PD-1免疫疗法产生反应时，将趋化因子与免疫抑制分子表达谱相结合可使“预测-报告”患者临床反应预测相关性大于85.0％(8)。

此外，约9％的癌症患者在接受抗PD-1 / PD-L1单药治疗后出现超进展，是疾病进展的一种新模式，常发生于老年人，和较差的总体生存率有关(9)。这是因为PD-1阻滞能促进超进展患者体内高度抑制性PD-1+ eTreg 细胞的增殖，进而抑制了抗肿瘤免疫功能。

2. 微卫星不稳定（MSI） / 肿瘤突变负荷（TMB）

错配修复缺陷引起的微卫星不稳定性（MSI）是获得FDA批准的第二个预测性生物标志物。MSI-H（高度微卫星不稳定）肿瘤伴有高水平的新抗原以及强烈的局部和全身免疫反应。此外，MSI-H肿瘤常伴有PD-1在内的多个免疫检查点上调，以此抑制强烈的免疫微环境，这也是抗PD-1治疗机制所在。在转移性结直肠肿瘤，MSI-H患者使用派姆单抗的ORR为40％，而无错配修复缺陷的患者则为0％(10)。在涵盖12种不同肿瘤类型的癌症的扩展研究中，MSI-H患者客观缓解率为53％，完全缓解率为21％。

错配修复缺陷可能导致基因突变增加，进而往往导致肿瘤生成，据报道，具有更高体细胞突变负荷的肿瘤免疫抗原更强，免疫检查点抑制剂疗效也更突出(10)。肿瘤突变负荷（TMB）即衡量肿瘤标本中体细胞蛋白质编码突变总量的指标，有助于预测多种实体肿瘤如黑色素瘤、肺癌、膀胱癌和乳腺癌等不同癌症的免疫疗法的反应。与不那么常见的MSI-H相比，高肿瘤突变负荷以及新生抗原负荷在不同肿瘤类型中相对更为常见，在黑色素瘤、非小细胞肺癌、神经胶质瘤等多种实体恶性肿瘤中与PD-1阻滞敏感度有关，如更高的客观环境率，或者更长的生存期等。

3. 人类白细胞抗原HLA

人类白细胞抗原（HLA）基因位于6号染色体，具有多态性特征。HLA I 类基因由经典 HLA I 类基因（HLA-A、HLA-B、HLA-C）和非经典HLA I类基因（HLA-E、HLA-F、HLA-G）组成。

Chowell D等通过量化每个患者HLA-I等位基因理化序列分歧分析了接受免疫检查点抑制剂（ICIs）治疗肿瘤患者胚系HLA-I基因进化分歧（HED），发现HED是ICI治疗的强生存预测因素。即使在HLA-I完全杂合的病人中，上四分位 HED患者对ICIs 的反应也比低 HED病人好。在接受同一种ICI治疗的患者中，不同的疗效和免疫治疗相关副作用在很大程度上受到既有的免疫能力和反应性的影响，这些反应性与不同数量的和I/II 类HLA分子结合的高亲和力表位肽密切相关。

4. DNA聚合酶E (POLE)/δ1(POLD1)

POLE 和POLD1基因分别编码DNA聚合酶E和 delta1，在维持DNA复制过程中的遗传稳定性方面具有重要作用。POLE突变与高突变负荷以及几个免疫检查点基因高表达有关，具有免疫检查点抑制剂治疗优势。POLE / POLD1非同义变异可作为检查点阻滞疗效的标志物，并被认为是预测更长总体生存期的独立因素（在调整微卫星不稳定性状态和癌症类型后）。

高度微卫星不稳定性(MSI-H)和聚合酶(POLE)突变的转移大肠癌(mCRC)分别代表高突变及超突变的肿瘤表型，它们或可预测阻断检查点（PD-1/PD-L1）的获益。POLE突变的CRC有高突变表型，尽管是pMMR状态，突变负荷仍然高于微卫星不稳定的CRC患者。并且，POLE 基因的突变在早发型大肠癌(EOCRC)中更常见,更适合检查点抑制剂治疗(53, 54)。

子宫内膜癌POLE/POLD1突变频率位居前列，POLE超突变及MSI-H高突变患者具有更高的肿瘤突变负荷及增强的免疫微环境，子宫内膜癌患者尤其是POLE突变及 MSI患者存在PD-1/PD-L1通路过表达，与子宫内膜癌良好预后有关。不过，POLE基因第9外显子和第13外显子热点区域的突变在晚期胰腺癌中非常罕见，因此不宜作为相关的生物标志物。

5. 中性粒细胞淋巴细胞比例（NLR）

中性粒细胞除了通过产生促血管生成因子帮助肿瘤细胞免疫逃避、转移粘附和肿瘤血管生成外，还可以分泌大量活性氧和一氧化氮帮助恶性细胞增殖和存活，促进血管生成和转移。相反，淋巴细胞通过其细胞溶解活性抑制肿瘤的生长和侵袭。NLR（定义为中性粒细胞绝对数除以淋巴细胞绝对数）可能是研究最多的恶性肿瘤相关预后指标。NLR升高与几种肿瘤如乳腺癌、肺癌、胰腺癌、结直肠癌、胃癌、尿路上皮癌、腺癌、卵巢癌和肾癌的不良预后有关。在已接受pembrolizumab治疗的黑色素瘤患者中发现较高的相对嗜酸性粒细胞和淋巴细胞计数与良好的总体生存率相关。在另一项研究中，较高的嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞，较低的绝对单核细胞和较低的NLR可作为重要的独立变量有助于晚期黑色素瘤患者的总体生存。

6. 循环免疫细胞

Jonas Bochem等发现黑色素瘤患者外周血PD-1 + CD56 + T细胞的频率低于中位频率与更长的OS、PFS及更好的临床获益相关。Moira Graves等发现在一定范围的派姆单抗治疗周期（1-26个周期）中，无反应者的CD4 + T细胞上的PD-1表达明显高于反应者，而CD8 + T细胞表面上的TIM-3表达则明显更高。一项对肝细胞癌患者的研究表明对PD-1 / PD-L1途径阻滞剂的应答者表现出肿瘤内高PD-1表达、CD8 + T细胞基线频率高的趋势。一些非T细胞的宿主因素，如绝对淋巴细胞计数，相对嗜酸粒细胞计数，≤2.5倍血清乳酸脱氢酶升高及除了软组织/肺转移再无其他转移等，都与派姆单抗治疗的黑色素瘤患者的总生存提高有关。Sangkhamanon等发现70%（32/46）患者在肿瘤细胞膜表面具有 PD-L1表达。PD-L1 表达与更高的中性粒细胞淋巴细胞比显著相关(OR 5.36, p=0.018)。

血液免疫细胞因其检测方便，针对血液免疫细胞预后、预测意义分析的研究也是一大热点，早期外周T细胞转换及T细胞受体动力学可以鉴别出更易于从免疫检查点抑制剂治疗获益的人群。

7. 新生抗原

全外显子测序显示非同义突变和新抗原负荷量与派姆单抗治疗非小细胞肺癌临床疗效正相关。通过高通量多聚体筛选法鉴定新抗原特异性T细胞亦能验证新抗原，新抗原特异性T细胞的反应与肿瘤退缩相一致。除了新抗原负荷，单个肿瘤内新抗原肿瘤内异质性（ITH）的程度影响对免疫调节的敏感度。

8. 循环可溶性因子

在肝细胞癌及黑色素瘤患者中，高水平的可溶性PD-L1与不良预后相关。细胞外囊泡（如外泌体和微囊泡）可从包括癌细胞在内的多种细胞中主动释放出来，并携带影响免疫系统的生物活性分子。循环外泌体PD-L1可能反映了黑色素瘤患者的抗肿瘤免疫状态，因为对PD-1阻滞反应者的特征是在治疗早期循环外泌体PD-L1的增加。