PD-1：PD-1属于CD28超家族，由PDCD1基因编码，包含5个外显子。PD-1蛋白包含一个IgV型的胞外域、一个柄状结构域，一个跨膜域和一个胞内域，胞内域包含免疫受体酪氨酸基抑制性基序（ITIM）和免疫受体酪氨酸基开关基序（ITSM）。
PD-L1：PD-L1属于B7家族，由CD274基因编码，是一个33kDa的I型跨膜蛋白，包含290个氨基酸残基。PD-L1包含IgV样和IgC样胞外域、一个疏水的跨膜域和一个短的胞内尾，其中也包含ITIM和ITSM基序。
PD-1在不同免疫细胞中的作用
PD-1在T细胞、B细胞、NK细胞、树突状细胞（DCs）和巨噬细胞上的表达上调。PD-1与PD-L1结合后，通过招募SHP-2和SHP-1去磷酸化，阻断下游信号传导，从而抑制B细胞和T细胞的激活、增殖以及细胞因子产生，同时也抑制巨噬细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞的功能。肿瘤细胞和树突状细胞均可表达PD-1和PD-L1。巨噬细胞上的PD-1可由脂多糖（LPS）刺激诱导。
具体来说，PD-1在不同免疫细胞中的作用如下：
T细胞：PD-1在T细胞激活、耐受和耗竭中起关键作用，影响肿瘤发生、炎症和感染。PD-1的异常表达与多种疾病相关，包括黑色素瘤、结直肠癌、非小细胞肺癌等。
B细胞：PD-1通过抑制B细胞激活、增殖和细胞因子产生来调节B细胞功能。PD-1在B细胞中的异常表达与类风湿性关节炎、某些肿瘤和乙型肝炎相关。
树突状细胞：PD-1在DCs上的表达与免疫抑制相关，影响T细胞的激活和功能。
NK细胞：PD-1在NK细胞上的表达与多种病理状态相关，影响其抗肿瘤功能。
巨噬细胞：PD-1在巨噬细胞上的表达与免疫抑制和肿瘤进展相关。
其他细胞：PD-1在其他免疫细胞（如ILCs、单核细胞和中性粒细胞）中的作用仍在研究中。
T细胞通过TCR和PD-1的相互作用：
a）PD-1与PD-L1是维持免疫平衡的关键分子。正常情况下，抗原呈递细胞（APCs）与T细胞的相互作用会阻断PD-1/PD-L1轴。在这种情况下，APCs会抑制其PD-L1与T细胞的PD-1的相互作用，通过与PD-1的结合，这种机制促进了T细胞通过其MHC-TCR和多条信号通路的正常活性，能够有效减少自身免疫细胞对自身组织的攻击。此外，PD-1/PD-L1在细胞黏附、迁移、记忆T细胞的形成以及代谢等诸多方面也发挥着重要作用，还参与组织和器官的发育、再生等过程。
b）异常情况下，机体允许T细胞的PD-1与肿瘤细胞的PD-L1相互作用。在这种情况下，这种作用会阻断T细胞的正常作用途径，导致细胞因子产生功能障碍、增殖减少和细胞毒性降低，从而促进肿瘤的进展。
T细胞与PD-1/PD-L1在不同情况下的作用机制示意图
PD-1/PD-L1轴在肿瘤微环境中起着关键作用，通过中和免疫系统促进肿瘤进展和逃逸。PD-L1与T细胞上的PD-1结合会导致T细胞功能障碍、中和、耗竭以及IL-10的产生，从而促进肿瘤的生长。此外，PD-1/PD-L1轴激活PI3K/AKT、MAPK和JAK-STAT等信号通路，这些通路对细胞增殖、存活和免疫逃逸至关重要。抗原呈递细胞（APCs）通过主要组织相容性复合体（MHC）将肿瘤抗原递呈给T细胞受体（TCR），当MHC-抗原复合物特异性地结合到TCR时，会触发一系列信号转导，包括磷脂酰肌醇信号通路和丝裂原活化蛋白激酶信号通路，从而激活效应T细胞的免疫反应。当PD-L1与PD-1结合时，PD-1细胞质区域的ITSM和ITIM结构域中的酪氨酸残基发生磷酸化，招募并激活SHP2。随后，被招募的SHP-2介导TCR相关CD3和ZAP70信号复合体的去磷酸化，同时抑制CD28共刺激信号。这进一步减弱了下游TCR信号强度和细胞因子（如IL-2）的分泌，最终抑制了T细胞的功能。
免疫逃逸机制示意图
PD-1的表达受到多种因素的调控，例如抗原信号刺激以及炎症因子等。在急性感染和慢性感染中，PD-1表达的调控机制存在显著差异。在肿瘤免疫环境中，持续的TCR信号刺激可促使PD-1表达上调，进而诱导免疫耐受的发生。PD-1信号通路概述：
PD-1对TCR信号的影响：如上文所述。
PD-1对γc家族细胞因子信号的影响：PD-1通过直接靶向γc来拮抗γc家族细胞因子介导的免疫激活，通过SHP-2去磷酸化γcY357，导致其失活，并通过MARCH5介导的K27连接多泛素化和溶酶体降解γc。
a）肿瘤细胞内源性PD-1的细胞内信号传导。PD-1的免疫球蛋白样细胞外结构域与PD-L1的免疫球蛋白样细胞外结构域相互作用，触发下游信号通路，包括mTOR信号通路、Ras/MAPK信号通路、AKT/ERK信号通路、Hippo信号通路和Wnt/β-catenin信号通路。这些信号通路在多种生物学过程中发挥着关键作用，如增殖、凋亡、细胞周期进程、上皮-间质转化（EMT）、转移扩散、线粒体活性氧（mROS）的产生、放化疗耐药性的形成以及癌症干细胞特性的维持。例如，PD-1信号通路在肿瘤细胞中的激活可导致mTOR通路下游分子的磷酸化增加，如核糖体S6蛋白（p-S6）。这些信号通路中关键分子的磷酸化可以对肿瘤细胞的行为和特性产生一系列影响，促进肿瘤的进展、侵袭性以及对治疗干预的耐药性。b）翻译后调控。翻译后调控的一个关键方面是FBW7作为PD-1蛋白的E3泛素连接酶的作用。FBW7促进PD-1在Lys233残基处的K48连接的多泛素化，从而标记其被蛋白酶体降解。这一过程对于控制肿瘤细胞中PD-1蛋白的水平至关重要。另一个重要的翻译后调控机制涉及MDM2，它增强了糖基化PD-1与糖苷酶NGLY1之间的结合。这种相互作用促进了PD-1的脱糖基化和由NGLY1介导的泛素化降解。此外，由FUT8介导的PD-1上特定残基（N49和N74）的岩藻糖基化对于PD-1的功能性定位至关重要。核心岩藻糖基化的缺失与PD-1被泛素-蛋白酶体系统降解的增强有关。（c）转录调控。PDCD1的转录受到多种转录因子的调控，包括p53、YB-1、NF-κB、CYY61/CTGF和P300/CBP。基因层面：PD-L1启动子区域的表观遗传修饰，包括DNA甲基化、组蛋白甲基化和乙酰化，在PD-L1表达的调控中也起着重要作用。例如，TNF-α/TGF-β1通过降低DNMT1（DNA甲基转移酶）水平诱导PD-L1启动子的去甲基化，导致PD-L1上调，从而发挥免疫抑制作用。在转录水平上，PD-L1表达主要由转录因子调控，包括STAT、MYC、NF-κB、IRF1、AP-1和HIF-1α，以及信号通路效应分子，如MAPK/PI3K/Akt、JAK/STAT3和EGFR/MAPK。转录和翻译后修饰层面：非编码RNA（如miR-34、miR-200和miR-197）可以通过直接结合PD-L1的3'非翻译区（3'UTR）来抑制PD-L1 mRNA的表达。PD-L1 mRNA的m6A修饰对于调控PD-L1的表达和稳定性以及介导肿瘤免疫逃逸至关重要。例如，去甲基化酶（如FTO和ALKBH）可以去除PD-L1 mRNA上的m6A修饰，增加其稳定性，并促进PD-L1的高表达。METTL3/IGF2BP3轴通过上调PD-L1 mRNA的m6A修饰来增强其稳定性，从而进一步促进肿瘤免疫逃逸。此外，翻译后修饰，包括磷酸化、泛素化、糖基化和棕榈酰化，可以通过影响PD-L1蛋白在癌细胞中的活性、稳定性和膜表达来调控PD-L1蛋白的表达。不同形式的表达层面：多种转录因子直接参与PD-L1表达的调节，影响其在不同细胞环境中的上调。一旦合成，PD-L1 mRNA转移到细胞质中，在那里被翻译成蛋白质，随后呈现在癌细胞表面。这种表达有助于免疫逃逸机制的关键相互作用。非编码RNA（如miRNA、circRNA和lncRNA）在诱导PD-L1降解方面发挥重要作用。这些ncRNA通过各种机制途径调节PD-L1的水平，从而降低其总体表达。PD-L1还被包裹在细胞外囊泡中，特别是以小囊泡的形式出现，介导细胞间通信并影响肿瘤动态。这种包裹途径通过促进免疫抑制信号的系统性传播，在推进肿瘤免疫逃逸策略中起到了关键作用。PD-L1在癌症中的作用：
PD-L1在多种癌症中表达上调，与肿瘤的侵袭性、增殖和预后不良相关。例如，在非小细胞肺癌（NSCLC）中，PD-L1的高表达与肿瘤增殖、侵袭性增加和患者生存率降低相关。在黑色素瘤中，PD-L1在恶性黑色素细胞和免疫细胞上的表达与免疫治疗的抗肿瘤反应相关。在膀胱癌中，PD-L1作为生物标志物与肿瘤分级和疾病进展相关。在前列腺癌中，PD-L1的表达在转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）中更高，被认为是高风险患者的不良预后标志物。
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PD-L1不仅促进肿瘤细胞逃避免疫监视，还能以免疫独立的方式促进肿瘤进展。在肿瘤细胞中高表达的PD-L1可以通过与核输入蛋白KPNB1结合进入细胞核，并发挥促癌作用。核PD-L1还可以触发免疫检查点基因（包括PD-L2和VISTA）的上调，从而增强PD-1抑制的抗肿瘤反应。在缺氧条件下，用TNFα和CHX处理可以促进PD-L1的核转位，然后PD-L1与p-Stat3-Y705相互作用。随后，p-Stat3-Y705结合到GSDMC启动子区域，导致GSDMC基因表达上调。此外，GSDMC被caspase-8裂解并激活，触发细胞焦亡以及肿瘤缺氧区域的坏死。PD-1/PD-L1在移植和自身免疫性疾病中的作用：在器官移植过程中，PD-1在移植组织中浸润的T细胞表面高度表达。PD-1/PD-L1介导的负性调节信号可以抑制T细胞的过度激活，诱导免疫耐受，并在术后有效减少宿主与供体之间的免疫排斥。阻断PD-1/PD-L1会促进移植组织中浸润的T细胞增殖，加剧移植后的免疫排斥反应，并导致严重且持续的组织损伤。同样，PD-1和PD-L1信号之间的平衡被打破也会导致许多自身免疫性疾病的发生，如1型糖尿病（T1DM）、多发性硬化症（MS）、系统性红斑狼疮（SLE）和类风湿关节炎（RA）。PD-1/PD-L1在移植和自身免疫性疾病中的作用示意图PD-1/PD-L1通路促进效应T细胞的耗竭和凋亡。耗竭的T细胞（Tex）表现为高表达抑制性受体（如PD-1、LAG3和TIGIT）、细胞因子（如TNF、IL-2和IFN-γ）分泌减少、代谢改变以及增殖能力和存活能力受损。
PD-1/PD-L1通过降低PI3K/Akt/mTOR和S6的磷酸化，同时增强PTEN，促进诱导性调节性T细胞（iTregs）的生成和发展，从而增强Treg细胞的免疫抑制功能并诱导免疫耐受。
PD-1/PD-L1可促进肿瘤相关巨噬细胞（TAM）向M2表型极化，释放大量成纤维细胞生长因子、VEGF、TNF-α等细胞因子，促进血管生成并支持癌细胞的免疫抑制、侵袭和转移，加速癌症进展。
自然杀伤细胞（NK细胞）上的PD-1与癌细胞上的PD-L1结合，抑制NK细胞的脱颗粒和细胞毒性功能，降低其杀伤肿瘤细胞的能力，促进肿瘤免疫逃逸。使用PD-1和PD-L1抑制剂可能会重新激活上述免疫细胞的抗肿瘤免疫反应。![图片]()
PD-1/PD-L1信号通过对免疫细胞的调控导致肿瘤形成的机制示意图PD-1/PD-L1信号通过破坏有氧糖酵解，改变细胞能量合成和代谢途径，从而促进脂肪酸氧化（FAO）成为T细胞的主要能量来源。此外，NAD⁺代谢组分NAMPT可以通过Stat1依赖的IFN-γ信号通路增强肿瘤细胞中PD-L1的表达，进而抑制T细胞功能，重塑局部肿瘤微环境，最终对肿瘤的转移、复发和预后产生显著影响。此外，肠道微生物组也可以改善肿瘤进展并增强T细胞免疫反应，提示其在提高PD-1阻断疗法效果方面的潜在应用价值。BsAbs的分类和作用机制：
BsAbs分为非IgG格式和IgG格式，IgG-like剂保留Fc介导的抗体效应功能，而Fc-free BsAbs缺乏这些功能。
BiTEs（双特异性T细胞接合剂）和Triomabs是主要的BsAb格式。
BsAbs的Fc域可能导致非靶向毒性，如细胞因子释放综合征（CRS）。
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抗TGFβ×PD-L1 BsAb：TGFβ在癌症免疫学和免疫治疗中扮演双重角色，既能抑制肿瘤发生，也能促进肿瘤进展。
M7824是一种新型的双功能融合蛋白，结合了抗PD-L1域和TGFβ受体，同时靶向两个免疫抑制途径；M7824在非小细胞肺癌（NSCLC）患者中显示出显著的临床疗效。
抗CD47×PD-L1 BsAb：CD47在肿瘤细胞上表达，向巨噬细胞传递“不要吃我”的信号。抗CD47×PD-L1 BsAb通过阻断CD47/SIRPα和PD-1/PD-L1信号通路，增强抗肿瘤免疫反应。
抗VEGF/PD-1和抗VEGF/PD-L1 BsAb：VEGF由缺氧TME诱导，促进血管增生和免疫抑制。抗VEGF×PD-1和抗VEGF×PD-L1 BsAbs展示了在多种癌症中抑制血管生成和激活免疫反应的潜力。
抗4-1BB×PD-L1 BsAb：4-1BB（CD137）是一种在激活的NK和T细胞上表达的共刺激分子。抗4-1BB×PD-L1 BsAb通过结合4-1BB激动剂与PD-1/PD-L1抑制剂，增强肿瘤特异性T细胞反应。
抗LAG-3×PD-L1 BsAb：LAG-3在激活的T细胞和NK细胞上表达，传递抑制信号。抗LAG-3×PD-L1 BsAb通过阻断LAG-3和PD-1/PD-L1信号通路，增强抗肿瘤免疫反应。
抗PD-1/CTLA-4 BsAb：CTLA-4和PD-1是抑制T细胞功能的免疫检查点。抗PD-1/CTLA-4 BsAb通过同时靶向PD-1和CTLA-4，增强抗肿瘤免疫反应。
PROTACs是一种新型的药物设计技术，通过招募E3泛素连接酶来靶向降解特定蛋白质。包括Compound 22、AC-1、AbTACs、CDTACs、Compound 21a、Peptide-PROTACs、R2PD1、SP-PROTAC和Liner peptide PROTAC。这些PROTACs通过不同的机制降解PD-1/PD-L1蛋白，从而增强免疫治疗的效果。例如，Compound 22可以通过溶酶体依赖途径降解PD-L1蛋白，而AC-1可以通过招募RNF43 E3连接酶来降解PD-L1（如下图）。化疗药物如蒽环类和奥沙利铂可诱导免疫原性细胞死亡，刺激抗肿瘤免疫反应。
放疗可诱导免疫原性细胞死亡，增强T细胞浸润，扩大肿瘤微环境（TME）中的T细胞受体（TCR）库；
放疗可上调肿瘤细胞上的PD-L1表达，增加MHC-I表达，缓解对PD-1/PD-L1抑制剂的耐药性。
3. 抗血管生成抑制剂与PD-1/PD-L1联合：
抗血管生成抑制剂可阻断促血管生成通路，促进血管正常化，改善肿瘤灌注和氧合，恢复缺氧的TME。
抗血管生成抑制剂可重塑TME，促进T细胞浸润和树突状细胞（DC）成熟，增强M1型巨噬细胞分化，降低调节性T细胞（Treg）和髓系来源的抑制细胞（MDSC）比例。
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α-PD-1/PD-L1与化疗、放疗或抗血管生成抑制剂联合使用的协同抗肿瘤效果及机制示意图1.新辅助免疫治疗的疗效：新辅助免疫治疗，特别是免疫治疗联合化疗，比单药治疗或双免疫治疗能获得更高的ORR、MPR和pCR。例如，在头颈部癌症中，NCT03342911试验显示，nivolumab联合化疗的MPR为65%，pCR为35%。在乳腺癌中，KEYNOTE-522试验显示，pembrolizumab联合化疗的pCR为60%。2. 不良事件：尽管新辅助免疫治疗导致TRAEs增多，但大多数是可接受的，并且不会显著延迟手术。例如，在NCT02919683试验中，nivolumab联合ipilimumab治疗口腔鳞状细胞癌（OCSCC）的ORR为38%，MPR为4%，pCR为3%，且大多数患者经历了irAEs，但没有导致手术延迟。3. 病理缓解与生存率：研究发现，新辅助免疫治疗后达到病理缓解的患者，术后DFS较未达到病理缓解的患者有所提高。例如，在NCT02641093试验中，pembrolizumab联合化疗的ORR为8%，MPR为27%，pCR为13%。4. PD-1与PD-L1抑制剂的比较：在大多数实体瘤中，PD-1和PD-L1单药治疗的疗效没有显著差异，但PD-L1治疗引起的irAEs发生率显著低于PD-1。例如，在肺癌中，PD-1单药治疗的ORR为25%，而PD-L1单药治疗的ORR为22%。5. 手术相关并发症：大多数试验中未报告治疗相关的手术延迟。一些患者因疾病进展、严重的TRAEs或高手术风险而未接受手术，或拒绝手术。• 非小细胞肺癌（NSCLC）：PD-1/PD-L1抑制剂已成为晚期NSCLC的重要治疗手段。如帕博利珠单抗被批准用于PD-L1高表达（TPS≥50%）的初治晚期NSCLC患者的一线治疗，其通过阻断PD-1/PD-L1轴，增强T细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力，延长患者生存期。此外，阿特珠单抗联合化疗也被用于晚期NSCLC的一线治疗，可提高疗效和生存率。• 小细胞肺癌（SCLC）：度伐利尤单抗联合化疗在SCLC的治疗中显示出一定疗效，能够延长患者的无进展生存期和总生存期，为SCLC患者提供了新的治疗选择。• 黑色素瘤：纳武利尤单抗和帕博利珠单抗等PD-1抑制剂在黑色素瘤的治疗中取得了显著成效，可显著提高患者的客观缓解率和生存率，已成为晚期黑色素瘤的一线治疗药物。此外，PD-1抑制剂还可与CTLA-4抑制剂联合使用，进一步增强免疫治疗效果。• 肾癌：PD-1/PD-L1抑制剂在肾癌的治疗中也显示出良好的疗效。例如，阿特珠单抗联合贝伐珠单抗被批准用于晚期肾癌的一线治疗，其通过双重免疫机制，抑制肿瘤血管生成和增强抗肿瘤免疫反应，延长患者生存期。• 膀胱癌：阿特珠单抗是首个被批准用于膀胱癌的PD-L1抑制剂，可用于治疗局部晚期或转移性膀胱癌，特别是对铂类化疗耐药或不耐受的患者，可显著提高患者的客观缓解率和生存率。• 头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）：帕博利珠单抗被批准用于复发或转移性HNSCC的治疗，其通过阻断PD-1/PD-L1轴，增强T细胞对肿瘤细胞的攻击，延长患者生存期。• 结直肠癌（CRC）：纳武利尤单抗可用于治疗微卫星高度不稳定（MSI-H）或错配修复缺陷（dMMR）的晚期CRC患者，为这部分患者提供了新的治疗选择。• 肝细胞癌（HCC）：纳武利尤单抗单药或联合伊匹木单抗被批准用于晚期HCC的治疗，其通过激活免疫系统，增强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力，延长患者生存期。• 胃癌：帕博利珠单抗被批准用于PD-L1 CPS≥1的晚期胃癌或胃食管结合部癌的一线治疗，以及用于二线治疗复发或难治性胃癌患者，可显著提高患者的客观缓解率和生存率。• 食管癌：帕博利珠单抗和纳武利尤单抗等PD-1抑制剂在晚期食管癌的治疗中也显示出良好的疗效，可延长患者的生存期。• 妇科肿瘤：如子宫内膜癌，多塔利单抗被批准用于治疗错配修复缺陷（dMMR）或微卫星高度不稳定（MSI-H）的复发或晚期子宫内膜癌患者，为这部分患者提供了新的治疗选择。• 软组织肉瘤：PD-1/PD-L1抑制剂在软组织肉瘤的治疗中也进行了相关研究，但目前其疗效尚存在一定的争议，部分研究显示PD-L1表达水平可能与治疗反应相关，但不同研究结果存在差异，仍需进一步探索。• 儿童肿瘤：在儿童肿瘤中，PD-L1表达在一些儿童血液肿瘤如霍奇金淋巴瘤、弥漫大B细胞淋巴瘤、急性髓系白血病、急性淋巴细胞白血病和胶质瘤中有所观察到。目前也有相关的临床试验在探索PD-1/PD-L1抑制剂在儿童肿瘤中的应用，如纳武利尤单抗在儿童淋巴瘤中显示出一定的疗效，但在其他儿童实体瘤中单药治疗的活性有限。• 系统性红斑狼疮（SLE）：有研究表明，SLE患者中PD-1/PD-L1轴的表达存在异常，PD-1/PD-L1轴的调节可能有助于控制SLE的病情活动。一些研究正在探索PD-1/PD-L1抑制剂在SLE治疗中的潜在应用，但目前仍处于早期研究阶段。• 类风湿关节炎（RA）：PD-1/PD-L1轴在RA的发病机制中也发挥着重要作用，其调节可能有助于减轻RA患者的炎症反应和关节损伤。相关研究正在进行中，以评估PD-1/PD-L1抑制剂在RA治疗中的安全性和有效性。• 阿尔茨海默病（AD）：研究表明，PD-1/PD-L1轴在AD的发病过程中可能参与调节神经炎症反应。通过调节PD-1/PD-L1轴，可能有助于减轻神经炎症，改善认知功能。目前，相关研究仍在探索阶段，以确定PD-1/PD-L1抑制剂在AD治疗中的潜在应用价值。• 帕金森病（PD）：PD-1/PD-L1轴在帕金森病的发病机制中也受到关注。其调节可能对帕金森病的神经保护和疾病进展产生影响，但目前仍处于基础研究阶段，尚未进入临床应用。• 感染性疾病：在某些慢性感染性疾病中，如HIV感染、结核病等，PD-1/PD-L1轴的过度激活可能导致免疫细胞的耗竭。通过调节PD-1/PD-L1轴，可能有助于恢复免疫细胞的功能，增强机体对病原体的清除能力。相关研究正在进行中，以探索PD-1/PD-L1抑制剂在感染性疾病治疗中的潜在应用。• 心血管疾病：PD-1/PD-L1轴在动脉粥样硬化等心血管疾病的发生发展中可能发挥一定作用。其调节可能对炎症反应和血管内皮功能产生影响，从而影响心血管疾病的进程。目前，相关研究仍在探索阶段，以确定PD-1/PD-L1抑制剂在心血管疾病治疗中的潜在应用价值。
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α-PD-1/PD-L1与化疗、放疗或抗血管生成抑制剂联合使用的协同抗肿瘤效果及机制示意图
