1992年，日本京都大學Tasuku Honjo教授首次報道并克隆了PD-1基因 [1]。

1999年，華人學者陳列平教授報道了B7家族的第三個成員B7-H1（即日后的PD-L1）[2]。

2000年，Tasuku Honjo教授等人證明了PD-L1能與PD-1結(jié)合，進而抑制T細胞的增殖與細胞因子的分泌，負調(diào)控淋巴細胞的激活，從此，B7-H1被正式命名為 PD-L1（陳列平教授則繼續(xù)使用“B7-H1”命名）[3]。

2003年，陳列平教授第一次成功地使用PD-L1封閉抗體聯(lián)合T細胞回輸技術(shù)治愈了約60%的頭頸癌小鼠[4]。

2014年12月，首個應用于腫瘤治療的抗PD-1抗體藥Keytruda（MSD）獲 FDA批準，三個月后，Opdivo （BMS）獲FDA批準（Opdivo也將成為首個在中國大陸上市的PD-1單抗藥）。

2016年FDA批準首個抗PD-L1的抗體藥Tecentrip（Roche）應用于腫瘤治療（圖1）。

圖 1：PD-1/PD-L1發(fā)展歷程中的部分關(guān)鍵節(jié)點

PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑在癌癥研究中倍受矚目，而惡性腫瘤的十大重要標志之一就是免疫檢查點參與的免疫逃避。

PD-1與其配體PD-L1的結(jié)合會下調(diào)T細胞的活性，阻斷體內(nèi)免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的攻擊。PD-1/PD-L1單克隆抗體是目前臨床研究與應用最廣泛的免疫檢查點抑制劑。

當阻斷PD-1與PD-L1的結(jié)合時，負調(diào)控信號被阻斷，T細胞恢復活性，殺死腫瘤細胞，在多種癌癥治療過程中顯示出卓越的療效[5]。

圖 2：PD-1/PD-L1抑制劑的工作機理[6]

TCR, T cell receptor; MHC, major histocompatibility complex; 

APC, antigen presenting cell

具體如圖2所示，PD-1的生理功能簡單來說就是免疫剎車：

當免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)外來入侵者，啟動免疫攻擊時，為了不誤傷自身，同時也啟動免疫“剎車”。因此，T細胞被激活時會表達PD-1, 而攻擊性炎癥因子IFN-γ會刺激細胞表達它的受體PD-L1和PD-L2。

當PD-1與它的受體結(jié)合，就會抑制免疫反應。但是狡猾的腫瘤細胞在與免疫系統(tǒng)的戰(zhàn)斗中，逐漸學會了這一招：通過大量表達PD-L1實現(xiàn)免疫逃逸。而PD抑制劑，包括anti-PD-1或者anti-PD-L1單抗藥，就是通過阻斷PD-1與其受體的結(jié)合，重新激活免疫系統(tǒng)來攻擊腫瘤細胞[6]。

PD-L1組成性低表達于抗原遞呈細胞（APCs）、非造血細胞如血管內(nèi)皮細胞、胰島細胞以及免疫豁免部位（如胎盤、睪丸和眼睛）。炎性細胞因子如I/II型干擾素、TNF-α和VEGF等均可以誘導PD-L1的表達[7]。

大量研究表明，在癌癥患者的樣本中，PD-L1在很多情況下呈現(xiàn)高表達趨勢[8]。在腫瘤微環(huán)境中，免疫抑制分子如PD-L1的高表達意味著當PD-1/PD-L1的結(jié)合被阻斷時，患者更可能從中獲益。因此對于癌癥患者而言，如果PD-L1的表達水平較高，則使用PD抑制劑的療效更為顯著。目前的臨床結(jié)果也印證了這一推測（圖3,4）。正因為如此，PD抑制劑藥物的使用，大多需要伴隨/補充診斷檢測PD-L1的表達，而PD-L1的檢測方法主要是基于蛋白水平的免疫組化。

那么為什么不選擇檢測PD-1呢？在使用抗PD-1抑制劑的條件下，PD-1水平通常不會發(fā)生變化，此時檢測PD-L1可以反映沒有結(jié)合的PD-L1水平，從而反映藥物的作用程度。而PD-L1在多種細胞表面表達，包括惡化的腫瘤細胞表面，所以高表達PD-L1的腫瘤細胞預示其免疫逃逸能力強，當使用PD抑制劑時可能更有效。當然也有報道，腫瘤浸潤的T細胞中PD-1對于無進展生存期（PFS）也有一定的指示意義[10]。

關(guān)于OPDIVO(nivolumab，PD-1單抗藥)，BMS進行了將其應用于NSCLC（非小細胞肺癌）的臨床項目（圖3）。

數(shù)據(jù)表明：PD-L1的表達與OPDIVO的療效呈一定的正相關(guān)性。應用其伴隨診斷抗體28-8 (ab205921, Abcam)的IHC染色信號越強，則使用OPDIVO所獲得的總體生存率（OS）越高。PD-L1陽性表達組（≥1%）的總體生存率較之PD-L1陰性表達組（＜1%）有顯著提升。當PD-L1的表達水平更高時（≥5%，≥10%），相應患者的死亡風險分別降低57%和60%。而對于Docetaxel（化學抗癌藥）的使用，PD-L1的表達與總體生存率并無顯著相關(guān)性[9]。

圖 3：NSCLS 患者對OPDIVO藥效（總生存期OS）與PD-L1的表達呈正相關(guān)[9]

2017年馬里蘭大學Greenebaum癌癥中心進行了針對多發(fā)性骨髓瘤（MM）的三聯(lián)免疫治療研究[10]，即PD-1單抗藥，pomalidomide（免疫調(diào)節(jié)藥物）及低劑量地塞米松的聯(lián)合用藥。研究使用PD-L1抗體28-8 (ab205921, Abcam)對病人的組織樣本進行IHC染色，根據(jù)信號強度分為陽性與陰性/弱陽性兩組，并觀察兩組病人在聯(lián)合用藥下的治療反應（sCR/CR，得到了嚴格的完全緩解/完全緩解；VGPR，有非常好的部分緩解）。PD-L1陽性組vs陰性/弱陽性組的治療反應（sCR/CR + VGPR）為54% vs 20%。

同時，研究對骨髓浸潤的淋巴細胞中PD-1（ab52587，Abcam）的表達水平進行檢測，發(fā)現(xiàn)其與客觀緩解率（ORR）并無明顯的相關(guān)性。目前，PD-L1表達水平的檢測已經(jīng)寫進了肺癌NCCN指南。此外，一些臨床試驗的研究顯示，在其它腫瘤中，PD-L1的表達水平與患者使用免疫檢查點抑制劑的療效亦存在相關(guān)性[8, 10]。

 4：PD-1和PD-L1的免疫組化分析[10]

(A) MM患者組織樣本中PD-L1的表達水平檢測(DAB)，1% (i), 1% to 49% (ii), 50% (iii)，下方為相應的骨髓瘤細胞標志物MUM1 的組織染色（ACE）(B) T淋巴細胞中CD3染色 (i)和 PD-1染色 (ii)。

目前FDA批準了2款PD-1抑制劑（Opdivo和Keytruda）和3款PD-L1抑制劑（Tecentriq、Imfinzi、Bavencio）上市。同時，也分別批準了相應的伴隨/補充診斷抗體：28-8、22C3、SP142、SP263（克隆號，其中Bavencio無指定PD-L1診斷抗體）這4個PD-L1單抗，用于PD-L1表達水平的IHC檢測[11]。

目前在NSCLC（非小細胞肺癌）治療中，每個PD抑制劑都開發(fā)了相應的特異性PD-L1免疫組化（IHC）檢測方法，以評估NSCLC中惡性腫瘤和/或免疫細胞上的PD-L1表達水平。前文已經(jīng)提到OPDIVO(nivolumab，BMS)在NSCLC患者的治療中獲得了極大的成功，且療效與PD-L1的表達水平呈現(xiàn)相關(guān)性，證明了補充診斷的重要性[9]。

下表列出了FDA以及在歐洲和日本批準的PD-L1單抗[12]：

bbreviations: IC, immune cells; IVD, in vitro diagnostic; NA, not applicable; NSCLC, non–small-cell lung cancer; NSQ, non-squamous; PD-L1, programmed death-ligand 1; SQ, squamous; TC, tumor cells.

*All assays score cells at any intensity.

?TC0＜1%, TC1 1% to＜5%, TC2 5% to , 50%, ＜50%, TC3 ≥50%, IC0＜1%, IC1 1% to＜5%, IC2 5% to , 10%, IC3≥ 10%.

表1：用于NSCLC IHC診斷的PD-L1抗體[12]

• 檢測技術(shù)方面，如不同的檢測抗體、平臺以及不同閾值的問題；

• 生物學方面，如腫瘤內(nèi)和腫瘤間異質(zhì)性；

• 組織來源方面，如細胞學標本，存檔標本與新鮮標本，原發(fā)部位與轉(zhuǎn)移灶等。樣本制備推薦參考FDA 批準的尿路上皮癌IVD分析中的操作（表2）

NBF, neutral buffered formalin; TC, tumor cell; UC, urothelial carcinoma，F(xiàn)rom here

除了染色技術(shù)外，抗體的特異性也尤其重要。而目前我國PD-L1的檢測比較混亂：

• 染色技術(shù)及條件的不統(tǒng)一

• 染色的抗體多樣

• 病理評價標準尚未統(tǒng)一

這些都導致患者檢測PD-L1的價值降低。因此，選擇合適的抗體至關(guān)重要。

推薦選擇經(jīng)FDA批準的克隆號28-8、SP142，用于IHC、WB、流式檢測。點擊下圖查看詳情：

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1. Ishida, Y., et al., Induced expression of PD-1, a novel member of the immunoglobulin gene superfamily, upon programmed cell death. EMBO J, 1992. 11(11): p. 3887-95.

2. Dong, H., et al., B7-H1, a third member of the B7 family, co-stimulates T-cell proliferation and interleukin-10 secretion. Nat Med, 1999. 5(12): p. 1365-9.

3. Freeman, G.J., et al., Engagement of the PD-1 immunoinhibitory receptor by a novel B7 family member leads to negative regulation of lymphocyte activation. J Exp Med, 2000. 192(7): p. 1027-34.

4. Strome, S.E., et al., B7-H1 blockade augments adoptive T-cell immunotherapy for squamous cell carcinoma. Cancer Res, 2003. 63(19): p. 6501-5.

5. Chen, D.S. and I. Mellman, Elements of cancer immunity and the cancer-immune set point. Nature, 2017. 541(7637): p. 321-330.

6. Shukuya, T. and D.P. Carbone, Predictive Markers for the Efficacy of Anti-PD-1/PD-L1 Antibodies in Lung Cancer. J Thorac Oncol, 2016. 11(7): p. 976-88.

7. Grosso, J., et al., Programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression in various tumor types. Journal for ImmunoTherapy of Cancer, 2013. 1(1): p. P53.

8. Patel, S.P. and R. Kurzrock, PD-L1 Expression as a Predictive Biomarker in Cancer Immunotherapy. Molecular Cancer Therapeutics, 2015. 14(4): p. 847-856.

9. PD-L1 IHC 28-8 pharmDx .pdf. 2015.

10. Badros, A., et al., Pembrolizumab, pomalidomide, and low-dose dexamethasone for relapsed/refractory multiple myeloma. Blood, 2017. 130(10): p. 1189-1197.

11. Ancevski Hunter, K., M.A. Socinski, and L.C. Villaruz, PD-L1 Testing in Guiding Patient Selection for PD-1/PD-L1 Inhibitor Therapy in Lung Cancer. Mol Diagn Ther, 2018. 22(1): p. 1-10.

12. Buttner, R., et al., Programmed Death-Ligand 1 Immunohistochemistry Testing: A Review of Analytical Assays and Clinical Implementation in Non-Small-Cell Lung Cancer. J Clin Oncol, 2017. 35(34): p. 3867-3876.