“刺穿癌癥黑云的一線光明”
免疫療法與keytruda
隨著現(xiàn)代醫(yī)學的建立與發(fā)展，越來越多的在古代困擾人類的不治之癥都變得能夠輕易治愈。然而癌癥由于其發(fā)病原因的復雜性、前中期癥狀的不明顯以及高致命性與難以治愈等特點在現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)達的今天仍然是難以醫(yī)治的頑疾，被確診癌癥約等于被宣判死刑這一觀念被現(xiàn)代群眾廣泛接受。對癌癥的恐懼幾乎根植于絕大多數(shù)現(xiàn)代人類的心中，“談癌色變”絕非危言聳聽。因此，對于癌癥的治療成為了現(xiàn)代醫(yī)學的一大關注焦點。
傳統(tǒng)的三大治療癌癥的方法雖然偶有成效，但也由于成本與療效等原因越來越無法滿足現(xiàn)代癌癥治療的需求。所以，眾多學者熱衷于探索治療癌癥的低成本或高收效的新方法。而腫瘤的免疫療法，便是近年來這其中前景最為廣闊，最耀眼的明星成果。腫瘤的免疫治療旨在激活人體免疫系統(tǒng)，依靠自身免疫機能殺滅癌細胞。與以往的手術、化療、放療和靶向治療不同的是，免疫治療針對的靶標不是腫瘤細胞和組織，而是人體自身的免疫系統(tǒng)。
近幾年，腫瘤免疫治療的好消息不斷，目前已在多種腫瘤如黑色素瘤，非小細胞肺癌、腎癌和前列腺癌等實體瘤的治療中展示出了強大的抗腫瘤活性，多個腫瘤免疫治療藥物已經(jīng)獲得美國FDA（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準臨床應用。腫瘤免疫治療由于其卓越的療效和創(chuàng)新性，在2013年被《科學》雜志評為年度最重要的科學突破。此外，在“發(fā)現(xiàn)負性免疫調(diào)節(jié)治療癌癥的療法”方面有重大貢獻的美國科學家詹姆斯·艾利森和日本科學家本庶佑獲得2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。這些都證明了腫瘤免疫療法在學術與應用上的重要性與成果。
Keytruda（商品名可瑞達，俗稱K藥）是由老牌制藥公司——默沙東公司研發(fā)生產(chǎn)的抗腫瘤藥物，學名叫帕博利珠單抗（Pembrolizumab），屬于程序性細胞死亡蛋白1（Programmed Cell Death Protein 1,PD-1）抑制劑的一種，是目前最成功的的癌癥免疫治療藥物[1]。在這里要補充說明一下，默沙東公司在北美地區(qū)被稱作默克公司，但在世界的其他地區(qū)有另一個名字，即是默沙東公司，為了下文的風格統(tǒng)一，我們將稱其為默沙東公司。
不過，我們今天的主角可瑞達雖然現(xiàn)在是當前腫瘤免疫治療的熱門藥物，但其實早在2003年，它本身的研發(fā)項目就已經(jīng)開始了。這一時間遠遠早于腫瘤免疫治療藥物被廣泛認識與研究的時間。這是因為可瑞達的研發(fā)者能夠未卜先知嗎？還是他們有領先于學界十年的認識？事實上都不是，真正的情況是可瑞達最初并非是作為治療腫瘤的藥物被研發(fā)的。
“柳暗花明又一村”
充滿了偶然與曲折的研發(fā)史
2003年的荷蘭Oss公司（阿克蘇諾貝爾公司的健康產(chǎn)品部門）位于劍橋的Organon團隊為了能夠治療例如類風濕關節(jié)炎等的免疫反應過激的自身免疫性疾病，而希望獲得一種能夠激活PD-1受體的激動劑來關閉T細胞的免疫反應。他們在安德烈·范·埃爾薩斯（Andrea van Elsas）領導下在實驗室中篩選PD-1抗體，最終卻并沒有得到良好的PD-1激動劑，卻獲得了一種PD-1的抑制劑。由于當時腫瘤免疫療法還存在很多爭議和不確定性，Organon團隊并沒有意識到該抗體在抗癌領域的巨大潛力。
雖然并沒有預料到這一藥物的未來，但是Organon團隊仍然準備進行新藥申報（IND），然而由于其在2007年被先靈葆雅公司（Schering Plough）收購，IND申請也被擱置下來。當時腫瘤學對于PD-1免疫療法的研究并無太多報道，因此先靈葆雅公司并不看好該項目，不過這一團隊在進入新的公司后幸運地仍由埃爾薩斯博士負責，因此得以繼續(xù)研究，這一項目取得了更多進展，第二次IND申請也提上了日程。然而2009年他們再次被收購，IND申請的計劃第二次被收購打斷，這一次的新東家是著名的默沙東公司。由于看不見這一藥品的未來，默沙東公司管理層直接把該項目定為低優(yōu)先級，并隨后停止了該項目。
不過，隨著學界對腫瘤的免疫療法的認識不斷深入，一些制藥企業(yè)逐漸開始投入這一新領域的研究。2010年，另一家著名的美國藥企百時美施貴寶公司在《新英格蘭醫(yī)學雜志》（NEJM）上發(fā)表了一項研究。研究中介紹了另一種T細胞抑制劑分子藥物的研究，并且聲稱該藥物已成功進入三期臨床，暗示著免疫細胞療法中“檢查位點抑制劑”方案的可行性。后來默沙東公司又得知百時美施貴寶公司通過收購Medarex獲得了另一種靶向PD-1分子的抑制劑藥物。此時的默沙東公司意識到了被停止的Keytruda項目潛在的重大商業(yè)價值，于是在2010年底便提交了IND申請，并在之后組織了一期臨床試驗。值得一提的是，默沙東公司的重視使得這一次臨床試驗人數(shù)包含了655名黑色素瘤患者以及約650名肺癌患者，是腫瘤學上已有的最大規(guī)模一期臨床試驗[2]。
默沙東公司在研發(fā)與運營上的重大投入得到了回報。2014年9月，PD-1抑制劑Keytruda被美國FDA批準用于晚期惡性黑色素瘤患者，獲得首次批準，正式成為腫瘤免疫治療藥物。在接下來的幾年中，可瑞達的獲批范圍不斷擴大，被認為適用的腫瘤類型不斷增多，終于在2017年，可瑞達創(chuàng)造了同類藥物的歷史：2017年5月，F(xiàn)DA加速批準PD-1抗體Keytruda用于微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（MSI-H）或者錯配基因修復缺陷（dMMR）類型的多種實體瘤。這也是FDA批準的首款不按照腫瘤的來源，而是按照生物標志物就可以使用的抗癌藥[3]。
從獲取PD-1激動劑的意外產(chǎn)物到世界聞名的腫瘤免疫治療藥物，可瑞達的研發(fā)經(jīng)歷可謂曲折而傳奇?，F(xiàn)代新藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)的機遇性與商業(yè)性從中也可見一斑。
“眾里尋癌千百度”
keytruda的作用機制
要明白keytruda的作用機制，首先要了解PD-L1通路及其在免疫應答中作用。癌癥中的免疫應答是指癌細胞特有的基因和細胞改變可被免疫系統(tǒng)識別為外來物質(zhì)，使得T細胞能夠殺傷癌細胞的過程。免疫系統(tǒng)識別、靶向和殺傷癌細胞的整個過程可稱為癌癥免疫周期。這一過程大致可以分為七步，具體如圖1所示。
圖1. 癌癥免疫周期，來源：組內(nèi)同學自制
圖1中多次出現(xiàn)的PD-1，程序性死亡受體1(programmed death 1)，是一種重要的免疫抑制分子，為免疫球蛋白超家族，是一個268氨基酸殘基的膜蛋白。以PD-1為靶點的免疫調(diào)節(jié)對抗腫瘤、抗感染、抗自身免疫性疾病及器官移植存活等均有重要的意義。
在沒有癌細胞介入的正常狀態(tài)下，PD-L1的靶點分別是PD-1和B7.1，造血、內(nèi)皮、上皮細胞都可以表達PD-L1，而B7.1主要在樹突狀細胞上表達，在T細胞上表達較少。PD-1主要在活化T細胞上表達。正常組織上的PD-L1表達之后會跟T細胞上的PD-1結合，或者跟樹突細胞的B7.1結合，結合之后細胞毒性T細胞活性被下調(diào)，從而避免正常細胞受自身免疫影響。從PD-L1/B7.1來看，循環(huán)中樹突狀細胞起到一個呈遞抗原的作用，結合之后樹突狀細胞抗原呈遞過程就會減弱，所以CTL活性減弱，它不會威脅到?jīng)]有癌癥時候自身的健康細胞。
PD-1還有一個靶點是PD-L2。PD-L2是PD-1的替代配體。PD-L2主要與PD-1結合。PD-L2在正常組織（如肺和結腸）的樹突細胞和上皮細胞上表達受限。PD-1 主要在活化T細胞上表達。盡管PD-L2的確切作用尚不明確，但PD-L2與PD-1的相互作用可能會維持正常組織中的免疫穩(wěn)態(tài)。
在癌癥中這一通路則會起到不同的作用，PD-L1通路可通過在腫瘤微環(huán)境中抑制細胞毒性T細胞活性并阻止在淋巴結中啟動和激活新的T細胞，從而下調(diào)抗癌免疫應答。其各個靶點在癌癥免疫應答中的具體作用如下表所示：
圖2. PD-L1通路各靶點在癌癥免疫應答中的作用
圖1所示的第三步中T細胞的激活至少需要兩個信號。具體而言，初始T細胞激活至少需要兩個信號或者說是兩條通路，而這兩個信號由樹突狀細胞傳遞。而PD-L1也在活化T細胞上表達，它會和原激活信號CD28競爭性搶奪B7.1這個靶點，而且B7.1和PD-L1的結合活性更高，這樣一來共刺激通路中有一條通路就被截斷，T細胞就不會被激活，淋巴結中T細胞的活性就被下調(diào)。
正常情況下活化T細胞進入腫瘤后，它會通過TCR/MHC通路直接攻擊腫瘤細胞導致其凋亡。但是腫瘤細胞并不會坐以待斃，它會釋放γ干擾素誘導自己或腫瘤浸潤免疫細胞上的PD-L1高表達，與CTL細胞的PD-1結合，滅活CTL，從而逃脫制裁。
癌細胞主要通過上述兩種方式利用PD-L1通路避免被免疫系統(tǒng)清除。而keytruda作為一種PD-1抑制劑，它主要作用于PD-L1:PD-1和PD-L2:PD-1通路，通過和細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte， CTL）上的PD-1結合，防止腫瘤細胞上的PD-L1和PD-1結合，防止CTL失活，從而維系免疫應答過程的通暢，保證癌細胞被免疫系統(tǒng)識別并滅殺。
“塵歸塵，土歸土”
keytruda的藥代動力學
現(xiàn)階段的帕博利珠單抗清除率約為0.2L每天，半衰期約為25天，由于通過非特異性代謝途徑從循環(huán)中清除，因此不會發(fā)生藥酶相關的藥物相互作用，而其具體的消除途徑目前還未進行研究。在未面世之前，默沙東公司對其藥代動力學進行的研究中以2195名接受每兩周1 至 10 mg/kg 或每 3 周 2 至 10 mg/kg 劑量的晚期實體瘤患者為實驗對象，采用靜脈注射，確認了以下的三個結論：
其一，靜脈給藥后其會被完全生物利用，不會與血漿蛋白結合； 其二，穩(wěn)態(tài)分布容積很小，與有限的血管外分布一致； 其三，它將通過一般蛋白質(zhì)降解途徑分解代謝為小肽和單一羊水酸，并且不依賴代謝進行清除。
值得注意的是，帕博利珠單抗在劑量低于 0.3 mg/kg 時表現(xiàn)出非線性清除率，在 0.3–10 mg/kg 劑量時表現(xiàn)出線性清除率。除了帕博利珠單抗外，免疫檢查點抑制劑即ICI大多都會呈現(xiàn)出隨著給藥量變化的線性與非線性的清除率，這些被認為在非特異性降解的血漿和組織中發(fā)生，圖3展示了這一過程的作用機制：
上圖具體而言描述了靜脈給藥后，ICIs通過多種途徑分布和代謝：
1、與血漿中或組織上的靶抗原廣泛結合，減少游離 ICI 的量并增加分布容積；
2、未結合 ICI 的跨血管運動主要受對流控制，其大小受器官灌注和內(nèi)皮通透性等因素的限制，在組織內(nèi)，ICI 通過擴散和對流分布；
3、FcRn 負責將 ICI 轉(zhuǎn)運回血管系統(tǒng)，防止這些藥物在細胞內(nèi)降解，從而延長其半衰期；
4、另一方面，針對 ICI 的抗體的產(chǎn)生增加了清除率；
5、ICI 清除的主要機制仍然是通過蛋白水解分解代謝，這發(fā)生在血漿和外周組織中；
6、ICIs 和表面受體之間的高親和力相互作用沉淀了額外的清除途徑，即受體介導的內(nèi)吞作用。
除此之外，還有一些其他機制被發(fā)現(xiàn)與ICI的代謝等生命過程相關。
其一是由受體介導的內(nèi)吞作用和降解提供的靶點介導的藥物處置模型（Target Mediated Drug Disposition, TMDD），這是清除的一條替代路線，具體解釋就是當 mAb 的數(shù)量超過游離靶標的數(shù)量時，TMDD 就會飽和，這解釋了帕博利珠單抗在0.3 mg/kg 時的非線性清除，而其他 ICI 中沒有非線性清除可能是有限劑量范圍評估的結果沒有跨越飽和點，或者是 TMDD 對這些化合物的影響很小。
其二是腺苷脫氨酶（Adenosine deaminase, ADA）的形成也促進了 ICI 的攝取和內(nèi)吞降解，研究表明在聯(lián)合療法下，與單一療法相比，ADAs 可能對 ICI 的藥物代謝動力學產(chǎn)生更顯著的影響，例如在同時接受伊匹單抗治療的患者中，針對納武單抗的 ADA 發(fā)生率顯著增加（10-21.9%），這可能是聯(lián)合治療下納武單抗清除率增加 24% 的原因，具體機制還沒有進行深一步的研究。
其三是ICI 的 Fc 組分與免疫系統(tǒng)吞噬細胞上的 Fcγ 受體 (FcγR) 之間的直接相互作用可能會促進內(nèi)吞降解的另一條途徑，最近的臨床前數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)c 同種型是 FcγR 介導的相互作用的重要決定因素，然而，沒有實質(zhì)性證據(jù)支持 FcγR 對 mAb 的藥物代謝動力學有影響的觀點。此外，ICI 還表現(xiàn)出隨時間變化的清除率，即治療開始后清除率隨時間的變化。這種現(xiàn)象在很大程度上歸因于疾病狀態(tài)：腫瘤負荷下降時清除率降低，然而對于以什么機構驅(qū)動該相互作用還存在不確定性。
綜上可知， ICIs 的藥代動力學 (Pharmacokinetics， PK) 受靶點介導的藥物位置和隨時間變化的藥物清除率的影響，但PK 的中等至高度個體間變異性目前只能在一定程度上通過患者特異性特征的差異來解釋。
制藥公司后期的一項實驗則就是想從個體變異性角度來研究影響 PK 的因素及其與現(xiàn)實環(huán)境中臨床結果的關系，該實驗招募了接受帕博利珠單抗單藥治療的晚期癌癥患者，予以連續(xù)采樣以獲得低谷濃度，生成 PK 模型，評估協(xié)變量效應并通過引導程序進行內(nèi)部驗證。其中的PK 參數(shù)與總生存期 (overallsurvival， OS) 和免疫相關不良反應 (irAE) 的發(fā)生有關。經(jīng)過中位隨訪2.2年，生成了一室PK模型（如圖4），發(fā)現(xiàn)體表面積（body surface area， BSA）和血清白蛋白對藥物清除率有顯著影響（CL;協(xié)變量估計值分別為 1.46 和 -1.43），血清乳酸脫氫酶 (Lactate Dehydrogenase, LDH)則明顯影響藥物的分布容積（Vd; 0.34）。根據(jù)預后因素校正后，對于晚期非小細胞肺癌患者和惡性胸膜間皮瘤患者，存在顯著的反向CL-OS關系（HR分別是1.69[p=0.024]和3.29[p=0.037]），但在黑色素瘤或尿路上皮細胞癌患者中則沒有發(fā)現(xiàn)這樣的相關性（p=0.34），此外，清除率和3級及以上的免疫相關事件之間也未見明顯相關性。該實驗結果提示不能對所有的患者使用相同劑量的派姆單抗，需探索個性化的應用劑量。
“直掛云帆濟滄?！?/span>
keytruda的市場營銷與未來展望
可瑞達（帕博立珠單抗）與歐迪沃（納武單抗）是最早的兩款PD-1單抗，分別來自默沙東和BMS兩大制藥公司。從時間上看，可瑞達和歐迪沃的研發(fā)與最初獲批沒有明顯差距，BMS甚至還在與默沙東關于PD-1單抗專利權的官司中占得了上風，獲得了可瑞達在數(shù)年中的銷售額分成。那么，為什么可瑞達在2016年以來的數(shù)年中獲得了遠超歐迪沃的銷量呢？2019年第三季度，可瑞達的銷量相比2018年同期增長了62%，達到了可觀的310萬美元，而歐迪沃的銷量僅增長了可憐的1%——為180萬美元。為了回答這個問題，我們需要知道什么是一線與二線治療。
一線治療，顧名思義即針對某種疾病的首選療法，一般為一套明確的藥物和療法組合，也是公認的最佳療法。效果不佳、有嚴重副作用或性價比低都可能是某種藥物進入一線治療的障礙。我們知道肺癌是最常見的幾種癌癥之一，也是廣譜抗癌藥物的必爭之地。雖然歐迪沃比可瑞達更早獲批用于肺癌，尤其是占所有肺癌80%的非小細胞性肺癌的治療，可瑞達卻在2016年十月拿到了用于非小細胞性肺癌一線療法的批準，占領了大量市場份額。而歐迪沃彼時僅可用于經(jīng)鉑化療后出現(xiàn)復發(fā)和轉(zhuǎn)移的患者的治療。
為什么可瑞達能在非小細胞性肺癌的審批領先歐迪沃呢？在非小細胞性肺癌的III期臨床中，默沙東謹慎地將樣本局限于50%以上細胞表達PD-L1，即PD-1天然配體的病人中，而BMS選擇在更廣范圍的病患中開展實驗?？扇疬_的III臨床結果不僅改善了病患的無進展生存期，還在六個月的實驗中改善了總生存，而歐迪沃的表現(xiàn)卻不盡如人意。顯然，藥物本身的效果之外，臨床實驗的設計對制藥公司來說也是至關重要的。
2018年到2019年，可瑞達進一步獲得了與卡鉑、紫杉醇聯(lián)合用于轉(zhuǎn)移的鱗狀非小細胞性肺癌一線治療的批準，又一路順風地獲批用于不適用手術或放化療的III期非鱗狀非小細胞肺癌的一線療法。而歐迪沃雖然先一步被批準與BMS的CTLA-4單抗，易普利，另一種免疫檢查點抑制劑，聯(lián)合用于腎細胞癌的一線治療，卻再一次在臨床被可瑞達反超：可瑞達與酪氨酸激酶抑制劑阿西替尼的聯(lián)合療法，相比可瑞達與易普利，能在更多的腎細胞癌患者中產(chǎn)生明顯療效。此外，可瑞達還搶下拿下了在一列癌癥的使用許可。可瑞達相比歐迪沃的優(yōu)勢之來源也就不足為奇了。
雖然世界各地的藥品監(jiān)督管理局都對抗癌藥物的適應癥制定了詳細的規(guī)范，在實際中，醫(yī)生一般可以在一定程度上超出這些規(guī)范用藥，也就是所謂的“超適應癥用藥”。當然，這種狀況下的用藥也是需要循證醫(yī)學證據(jù)和病患的知情同意。比如，直到2019年可瑞達才在我國獲批用于非小細胞肺癌的一線治療，但在此之前，我國的醫(yī)生也有一定的使用可瑞達治療肺癌患者的自由。
在可瑞達和歐迪沃廣泛用于臨床之后，我國的生物公司紛紛走上了自主研發(fā)人源化PD-1單抗的道路。國產(chǎn)的PD-1單抗藥品拓益、信迪利、艾瑞卡、百澤安先后在我國獲批上市。2020年，信迪利成為我國醫(yī)保項目可以報銷的唯一一種PD-1單抗藥品。我們可能認為，雖然選擇只有一種，但信迪利進入醫(yī)保至少已經(jīng)可以讓廣大的癌癥患者都能夠用的上、用得起PD-1單抗類藥物。然而，實際情況并非如此。只有至少經(jīng)過二線系統(tǒng)化療的復發(fā)或難治性經(jīng)典型霍奇金淋巴瘤患者才可以醫(yī)保報銷治療所使用的信迪利，因為這是藥監(jiān)局給出的唯一的信迪利適應癥。其他說明書上給出的適應癥，如晚期肝癌的患者則只能自費購買藥品，即使信迪利已經(jīng)通過了肝癌的II期臨床試驗。地方的醫(yī)保補充項目可能會包含更多藥物，如上海的滬惠保就包含了百濟神州的替雷麗珠單抗。但是，也有著適應癥、用藥史乃至癌癥轉(zhuǎn)移狀況和癌癥分期方面的諸多條件。因此，PD-1單抗抗癌藥在實際中的應用情景，特別是“超適應癥用藥”常常比我們所想象的更加復雜。
那么，不同的PD-1單抗有什么本質(zhì)上的差異？簡而言之，可瑞達和歐迪沃本身有相對國產(chǎn)PD-1單抗的優(yōu)越性主要在于用于制備帕博立珠單抗和納武單抗的單克隆細胞的序列。單克隆細胞的序列決定了抗體所結合的表位，讓帕博立珠單抗和納武單抗能更好地結合并抑制PD-1，而序列其實就是專利所保護的對象。國產(chǎn)PD-1單抗的“創(chuàng)新”也集中在序列上。
最新的PD-1單抗藥物，來自百濟神州的百澤安，被描述為有與PD-1親和力更強的Fab和更短的Fc。與PD-1親和力更強的Fab的作用不言而喻，而更小的Fc也許可以降低單抗分子在體內(nèi)被清除的速度，帶來更好的藥代動力學表現(xiàn)。2021年5月18日，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)已受理中國自主研發(fā)創(chuàng)新生物藥達伯舒的新藥上市申請(BLA)，并進入正式審評階段。PD-1單抗作為抗癌藥物界的熱門領域仍然處于發(fā)展中。未來是否有同類藥物能夠替代可瑞達的霸主地位，我們目前還不得而知。
[5]林城,陳雄,劉靜南,黃于芳,歐陽學農(nóng).PD-1/PD-L1信號通路在非小細胞肺癌免疫逃逸及其治療中的研究進展[J].中國肺癌雜志,2014,17(10):734-740.
[6]王月華,胡志遠.PD-1/PD-L1在腫瘤免疫逃逸中的作用機制及其臨床應用[J].中國腫瘤生物治療雜志,2017,24(07):784-790.
文章來源：藥渡
