美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的James Allison和日本京都大学的Tasuko Honjo由于其开创性的人类肿瘤免疫治疗方面的贡献而共同荣获了2018年诺贝尔生理学或医学奖，他们的发现推动了免疫抑制剂药物的发展，这类药物颠覆了多种恶性肿瘤的治疗。T细胞上有程序性死亡受体-1 (programmed death receptor-1,PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4 (cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)这类免疫抑制分子，而免疫检查点抑制剂是一类能够拮抗这类分子的单克隆抗体，它们让T细胞能够识别癌细胞并将之摧毁。许多抑制性单克隆抗体已获得FDA的批准，用于治疗多种不同类型的癌症，包括黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾癌、淋巴瘤和一类结肠癌-即错配修复缺陷结肠癌。有证据表明这些检查点抑制剂可以延长患者生存时间，甚至可以治愈一些先前预后极差的晚期癌症。这些已批准的药物已经成为癌症治疗的第五大支柱，是除了手术、细胞毒性化疗、分子靶向治疗和放疗外的又一个选择。
从生物学的角度来看，这些发现的前提是T细胞的功能受到刺激性和抑制性检查点的严格控制，这种严格控制可以维持机体自我耐受的平衡，预防自身免疫性疾病的发生。在淋巴结中，抗原呈递细胞(antigen-presenting cells，APC；如树突状细胞)上的主要组织相容性复合体（MHC）分子向T细胞呈递“陌生”的肿瘤特异性抗原。当MHC-肽复合物与T细胞受体(T cell receptor，TCR)相互作用时，随着T细胞表面CD28与APC上共刺激分子CD80（B7.1）或CD86（B7.2）的结合，T细胞激活并启动。然后效应T细胞(effector T cells，Teffs)迁移到肿瘤处，并与表达同源抗原的肿瘤细胞（与MHC所递呈抗原同源）相互作用，令肿瘤细胞裂解。
第一个被用于探索新疗法的免疫检查点分子是CTLA-4，这个分子及其在APC上的配体B7.1和B7.2最初是在20世纪80年代由Allison发现。CTLA-4被发现既表达于活化的Teffs（效应T细胞）上，又表达于免疫抑制性Tregs（调节性T细胞）上。早期研究表明，TCR的激活受CD28共刺激信号和CTLA-4产生的抑制信号调控。值得注意的是，Allison发现CTLA-4与CD28竞争B7受体，从而阻止CD4+T细胞活化。鉴于CTLA-4是T细胞活化的负调控因子，Allison团队意识到用抗体阻断CTLA-4踩下的“刹车”，可以释放T细胞功能。当时许多人将CTLA-4作为治疗自身免疫性疾病的靶点，但在1996年，Allison团队发表了一篇开创性的论文，发现针对CTLA-4的一种拮抗性单克隆抗体在小鼠体内引发抗肿瘤免疫反应，并导致对肿瘤的排斥。此后，在不到10年的时间里，该团队报告了第一份人类的数据，记录了先前接受过癌症疫苗的晚期黑色素瘤和卵巢癌患者在抗CTLA-4抗体的作用下，出现了强烈的抗肿瘤反应，以及临床缓解。在这项研究之后，进行了更大规模的临床试验，明确证实了抗CTLA-4抗体的总体生存获益，最终在2011年，易普利姆玛（ipilimumab，商品名Yervoy)被批准用于转移性黑色素瘤，随后FDA又批准其用于高风险黑色素瘤的辅助治疗。易普利姆玛作为首个被批准的免疫检查点抑制剂，代表着免疫系统首次在药理学上被用于癌症患者治疗的优势。
与此同时，在20世纪90年代早期，日本的Honjo及其同事在寻找参与正常程序性细胞死亡的基因时，发现了第二个免疫检查点，PD-1。利用消减杂交开展的研究表明，PD-1只在免疫细胞上表达，Pd1基因的破坏会导致小鼠出现狼疮样自身免疫综合征。所有的研究证据表明：PD-1是免疫反应的负调控因子。然而，PD-1的确切调控机制到2000年左右才被发现，当时发现了其配体PD-L1和PD-L2，并发现它们对T细胞的活化有抑制作用。在平行研究中，发现肿瘤细胞上的PD-L1被上调了，这表明阻断PD-1及其配体的结合能够释放一种抗肿瘤反应。Honjo和其他研究团队提供了第一批明确的证据，证明使用特定抗体抑制PD-1或PD-L1可以产生强大的抗肿瘤反应。这些突破性的观察结果后来成就了两种PD-1抗体的开发，帕博利珠单抗（pembrolizumab；商品名Keytruda)和纳武利尤单抗（nivolumab；商品名Opdivo)。2014年，这两种抗体都被FDA批准用于治疗晚期黑色素瘤，后续一系列试验的积极结果又陆续使它们获批用于治疗非小细胞肺癌、小细胞肺癌、肾细胞癌、霍奇金淋巴瘤、头颈部鳞状细胞癌、尿路上皮癌、错配修复缺陷结直肠癌和肝细胞癌。此外，2015年，抗PD-L1抗体阿特珠单抗（atezolizumab）被批准用于治疗非小细胞肺癌和尿路上皮癌。
Allison和Honjo对检查点分子的发现，以及他们所证明的靶向抗体能引发抗肿瘤免疫，不仅深刻地影响了癌症患者的治疗，还激发了我们对癌症逃逸和反应方式的兴趣。然而对于免疫疗法，一些患者有持久的应答(20%)，另一些患者却最终复发(80%)，对此科学家们正在努力了解其中的原因。那些最初有反应的患者，后来之所以出现耐药的机制有多种，包括免疫(如HLA分子的缺失导致抗原递呈减少，以及T细胞衰竭)和基因(如肿瘤新生抗原的改变)机制。同时，联合多种检查点抑制剂来提高反应率也一直是人们的关注点。由于PD-1和CTLA-4的作用机制不重叠，尽管存在更大的免疫相关不良事件风险，但与单独的PD-1阻断相比，联合阻断PD-1和CTLA-4可提高3年总体生存率：联合治疗组生存率58% vs. 单独阻断PD-1组生存率52%。值得注意的是，许多作用于其他刺激分子和抑制性检查点的靶向制剂正在与抗PD-1治疗联合使用，以增强临床反应。
此外，对于一开始就对免疫检查点抑制剂不敏感的肿瘤，将免疫检查点抑制剂与其他治疗药物(如疫苗、化疗和放疗)联用正引起人们越来越大的兴趣。值得注意的是，检查点抑制剂在治疗黑色素瘤和与吸烟有关的非小细胞肺癌等癌症患者中最为成功，这些癌症天生富含浸润性T细胞，并含有大量的体细胞突变。这些体细胞突变会表达新抗原，这些抗原是肿瘤进展过程中产生的肿瘤特异性蛋白，可以被免疫系统识别而引发机体免疫反应。然而，大多数侵袭性癌症(>70%)，包括胰腺癌和胶质母细胞瘤，对免疫检查点治疗完全没有反应。这些肿瘤通常具有较低的突变负担，表达的新生抗原很少，因此不能吸引T细胞进入其免疫抑制肿瘤微环境。因此，目前的研究主要集中在首先使用可能诱导T细胞的药物，如疫苗，然后加入检查点抑制剂来优化T细胞功能。
自20世纪初威廉•库利(William Cooley)尝试用热灭活的细菌毒素治疗晚期肉瘤以来，利用免疫系统对抗癌症的想法就得到了积极的研究。然而，在Allison和Honjo的这些开创性发现之前，免疫疗法没有带来任何临床益处。时至今日，免疫检查点抑制剂已经极大地改变了某些肿瘤的治疗方式，特别是那些高突变负担的肿瘤。事实上，肿瘤突变负担与检查点抑制剂治疗反应之间似乎存在直接的相关性。目前的工作重点是如何使患者对检查点抑制剂保持持久的反应，以及使那些在基线对检查点抑制剂不敏感的肿瘤类型变得对其敏感。为了实现这一目标，将检查点抑制剂与其他治疗方式相结合，如那些针对肿瘤微环境中免疫抑制细胞的治疗方法，已经在临床前和早期临床研究中显示出良好的结果。
（编译：刘亚青）
参考文献：Journal of Clinical Investigation 2019;129:46-47