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皮肤黑色素瘤是黑色素细胞的恶性肿瘤，日光紫外线暴露是其主要风险因素，导致高突变负荷。黑色素瘤表现出许多不同的驱动基因和传递基因突变与肿瘤细胞存活和增殖相关。其中一些突变已被合理设计的使用小分子药物的疗法靶向。例如，获批用于BRAFVE突变的转移性黑色素瘤的维罗非尼和达拉非尼，是特异性靶向突变蛋白的小分子抑制剂，存在于约50%的黑色素瘤中。曲美替尼是另一种用于治疗黑色素瘤的小分子抑制剂，靶向MEK，即过度活化MAPK通路中BRAF的下游效应因子。黑色素瘤突变也可能衍生新抗原，新抗原是主要组织相容性复合体(MHC)蛋白呈现的癌症特异性突变蛋白的降解产物。
肿瘤微环境(TME)是肿瘤发展、生长、侵袭和转移的关键调节因子，在影响肿瘤免疫和患者预后方面发挥核心作用。黑色素瘤肿瘤中存在肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)及其定位、组成和密度可影响免疫应答和患者生存期。然而，在存在T细胞浸润的情况下，仍可能发生肿瘤进展。这一现象可能有几种机制，如抑制肿瘤特异性T细胞、缺乏或低水平的抗原或存在MHC分子、浸润的T细胞上没有化学引诱物或它们的受体等。
与CD4+和CD8+T细胞一样，其他固有T细胞，如自然杀伤T细胞（NKT细胞）、γδT细胞和粘膜相关不变T细胞（MAIT细胞）也在控制肿瘤生长中发挥作用。此外，在肿瘤中可以发现不同的固有和适应性免疫细胞类型，包括巨噬细胞、树突状细胞(DC)、B细胞、肥大细胞、自然杀伤细胞（NK细胞）和中性粒细胞。
免疫检查点抑制剂(ICIs)通过逆转效应T细胞功能障碍和耗竭，从而增强其抗肿瘤特性，在转移性黑色素瘤中表现出显著的临床疗效。因此，ICI被用作黑色素瘤和其他癌症类型的一线治疗。然而，40-60%的黑色素瘤患者未达到显著的治疗缓解，许多缓解者发生肿瘤复发。预防初始免疫应答的机制与导致ICI治疗耐药的机制之间可能存在重叠；然而，黑色素瘤内免疫改变的时间和顺序也可能决定是否可发生初始免疫应答。更完整地了解导致免疫逃避的机制，对于确定潜在的治疗策略并在疾病的适当阶段使用至关重要。
肿瘤细胞内在因素
肿瘤细胞的抗原性主要是其遗传、转录和功能特征改变的结果。这些肿瘤细胞内在因素一方面决定了自然发生的抗肿瘤T细胞应答的诱导和维持，另一方面也可能导致对ICI的耐药（图1）。
图1：肿瘤内在机制及其对抗肿瘤免疫应答的影响
肿瘤细胞抗原性
黑色素瘤是高抗原性的肿瘤，在肿瘤自发消退、T细胞高浸润和患者对ICI较高的缓解率的情况下很明显。尽管抗原未知治疗（如ICI、大量非选择性TIL的过继细胞治疗或使用裂解的肿瘤细胞）可成功治疗黑色素瘤，但了解肿瘤细胞抗原性来源以开发抗原靶向治疗至关重要。
之前，黑色素瘤抗原研究的重点是来源于已知在黑色素瘤细胞中过表达的野生型基因的肿瘤相关抗原，例如编码黑素细胞分化抗原的基因（如酪氨酸酶、PMEL、MART1（也称为melana）或酪氨酸酶相关蛋白1和2），或局限于可有可无组织（如睾丸和胎盘）的抗原（如癌症/睾丸抗原NY-ESO-1和黑色素瘤相关抗原(MAGE)家族蛋白）。最近的研究表明，肿瘤中突变的抗原可以作为免疫显性抗原发挥作用，因为它们在正常组织中不表达，因此，绕过了中枢耐受。这些发现导致了开发突变肽鉴定的先进方法，并了解如何更好地预测它们在癌细胞上发现的MHC分子上的呈递以及它们的免疫原性。
黑色素瘤的突变率是所有癌症类型中最高的；然而，尽管突变抗原具有治疗潜力，但它们具有高度的患者特异性，来源于复发性黑色素瘤突变的已鉴定共享突变抗原数量仍然较低。同样，在每例患者中鉴定出的临床相关突变抗原数量有限，包括每例患者仅有少数突变抗原，或根本没有突变抗原。使用突变抗原的另一个障碍是其在肿瘤和转移部位内的异质性，这是由于肿瘤免疫编辑导致的肿瘤突变景观的异质性和不同治疗方法的选择效应。
IFNγ反应性和信号传导
肿瘤细胞中干扰素-γ(IFNγ)通路的激活在抗肿瘤免疫应答中具有双重作用，这取决于激活的持续时间和IFNγ通路组分的存在。IFNγ信号转导具有直接的抗增殖和促凋亡作用，可导致趋化因子如CXCL9和CXCL10的分泌，并增加抗原加工机制和表面MHCI类(MHC-I)和MHC-II分子的表达。IFNγ还可改变呈递抗原的细胞库，导致肿瘤细胞的免疫原性较高。相比之下，黑色素瘤细胞长期暴露于IFNγ已被证明会导致（PDL1非依赖性）表观遗传和转录组学变化，导致抑制性T细胞受体上调和对ICIs的耐药性（图1）。
由于IFNγ诱导PDL1的表达，该通路的破坏可能影响对靶向该免疫检查点分子治疗的敏感性。事实上，既往抗PD1治疗有效的黑色素瘤患者的肿瘤复发被证明是编码Janus激酶1(JAK1)和JAK2的基因功能缺失突变的结果。
抗原呈递缺失
IFNγ信号转导对抗肿瘤免疫的影响依赖于其上调MHC-I抗原呈递的能力。而在一些MHC-I缺陷肿瘤中，IFNγ治疗可恢复抗原加工机制的表达和MHC-I表达，在其他情况下，抗原呈递缺陷是不可逆的。例如，纵向活检发现，一些转移性黑色素瘤患者MHC-I的缺失是由于编码β2-微球蛋白(B2M)41的基因缺失。同样，B2M突变导致对免疫治疗的耐药。接受免疫治疗，如白细胞介素-2(IL-2)、IFNγ、过继性TIL治疗或突变抗原疫苗的黑色素瘤患者，B2M的功能表达丧失，因此，MHC-I低表达。在对ICI耐药的黑色素瘤患者中也观察到点突变、缺失或杂合性缺失(LOH)。在接受抗细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA4)或抗PD1治疗的两个独立的黑色素瘤患者队列中，B2M位点的LOH在无应答者中富集了3倍，并与较低的总生存期相关。
降低黑色素瘤细胞对TIL杀伤敏感性的基因包括MEX3B，该基因编码一种转录后负调控因子，使HLA-amRNA不稳定，导致MHC-I水平降低。事实上，在抗PD1治疗无效的患者中发现MEX3B的高表达。尽管MHC-Ⅱ在黑色素瘤细胞上表达的作用仍不清楚，但有人建议将其作为抗PD1治疗反应的预测生物标志物。尽管与MHC-I呈递途径相比，MHC-II抗原呈递缺陷较少，但已报告了MHC-II介导的对PD1抑制的耐药机制。此外，发现黑色素瘤中MHC-II的异常表达可吸引CD4+T细胞，从而抑制CD8+T细胞的抗肿瘤反应。
原癌信号转导
MAPK信号通路在黑色素瘤发生和免疫逃避中起关键作用，约一半的患者肿瘤携带BRAFVE激活突变。使用维罗非尼抑制突变的BRAF蛋白，通过增加MHC-I和黑色素瘤分化抗原的表达，显示黑色素瘤细胞对T细胞介导的细胞毒性的易感性增加，而不影响T细胞功能。维罗非尼还可与IFNγ和肿瘤坏死因子(TNF)信号转导协同作用，诱导携带BRAFVE突变的肿瘤细胞细胞周期停滞。BRAF或MEK抑制也降低了黑色素瘤细胞产生免疫抑制因子IL-10、IL-6或血管内皮生长因子(VEGF)，进而降低了其对DC产生炎性细胞因子IL-12和TNF的抑制活性。
降低肿瘤细胞对T细胞介导的肿瘤杀伤敏感性的黑色素瘤细胞的其他改变包括PTEN缺失，这也与T细胞浸润减少和PD1抑制剂治疗的较差结局相关。WNT–β-catenin信号转导的激活与T细胞浸润的减少、免疫抑制细胞因子的产生（如IL-10）以及通过破坏表达转录因子BATF3的DC的募集来阻止T细胞启动抗肿瘤反应相关。据报道，在黑色素瘤中常见的编码atr激酶的基因突变可降低肿瘤内T细胞浸润和免疫检查点的表达。最近的证据表明，肿瘤去分化也可能在免疫治疗抵抗中发挥作用。例如，在过继细胞治疗后的复发性肿瘤中观察到黑素细胞分化抗原MART1的缺失。在另一个例子中，MHC-I表达下调被描述为抵抗PD1抑制的标志，并与去分化表型相关。
免疫细胞对黑色素瘤的作用
免疫检查点
TIL的活性是成功免疫监视的主要决定因素。TIL可以识别肿瘤细胞呈递的抗原，随着共刺激因子的参与，TIL激活可以介导肿瘤细胞杀伤，从而控制肿瘤生长。另一方面，TIL活性可因表达抑制性检查点分子而受到阻碍。这些免疫检查点及其配体在其细胞分布、功能作用和参与免疫应答方面具有多样性。
图2：免疫和基质细胞对黑色素瘤肿瘤的影响
研究最广泛的免疫检查点分子是PD1和CTLA4，其抑制剂被广泛用于临床，是黑色素瘤患者的一线治疗药物。其他免疫检查点包括淋巴细胞活化基因3蛋白(LAG3)、T细胞免疫球蛋白粘蛋白受体3（TIM3；也称为HAVCR2）和具有免疫球蛋白和ITIM结构域的T细胞免疫受体(TIGIT)。
ICI的使用改变了黑色素瘤治疗，改善了晚期黑色素瘤患者的总生存期。ICI还可作为其他癌症（如非小细胞肺癌）的一线治疗。尽管使用CTLA4或PD1阻断抗体的单药治疗显著延长了一些患者的生存期，但40-60%的患者没有反应，这导致了靶向额外免疫检查点分子的联合治疗的开发，如TIM3和LAG3。
此外，B和T淋巴细胞衰减(BTLA)，一种由T细胞、NK细胞和APC表达的免疫球蛋白样分子，在黑色素瘤患者的NY-ESO-1特异性CD8+T细胞中显示上调。阻断BTLA联合PD1和TIM3阻断可增强NY-ESO-1特异性CD8+T细胞扩增和功能。
目前已鉴定出其他免疫检查点分子，包括含V型免疫球蛋白结构域的T细胞活化抑制因子(VISTA)、腺苷受体A2A、B7-H3、B7-H4和杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIR)等，均处于不同的研究和临床开发阶段。
免疫细胞的动态变化
TME不同组分之间的相互作用导致细胞群的动态变化，这对于确定肿瘤进展至关重要。黑色素瘤的特征是免疫细胞浸润相对较高，因此被认为是一种免疫原性恶性肿瘤。然而，这些免疫细胞可能具有相反的作用，启动或抑制免疫应答。
TME中的免疫细胞活化；
TME中的免疫细胞抑制；
肿瘤免疫的代谢调节
有氧酵解是T细胞活化和肿瘤细胞增殖所必需的。在T细胞中，葡萄糖是IFNγ信号转导和这些细胞的细胞毒性功能所必需的。由于肿瘤细胞增殖也依赖于有氧糖酵解（一种称为“Warburg效应”的现象），这可能导致TME中免疫细胞和肿瘤细胞之间竞争葡萄糖消耗。肿瘤细胞和免疫细胞还利用细胞增殖以及代谢物生成和脂肪酸合成所必需的非必需氨基酸谷氨酰胺。在T细胞中，谷氨酰胺控制mTOR激活并调节T细胞功能和分化。此外，色氨酸（一种必需氨基酸）通过犬尿氨酸途径分解代谢，生成抑制T细胞增殖的代谢物。色氨酸耗竭激活GCN2，从而抑制T细胞功能。
除营养物质外，肿瘤脉管系统的异常特征可产生缺氧区域，导致糖酵解活性和乳酸生成增强。乳酸升高使TME酸化，影响抗肿瘤免疫应答。在黑色素瘤中，已证明乳酸盐可抑制TME中的NK细胞和T细胞应答。
将机制转化为治疗
尽管其中一些疗法在临床上可成功治疗黑色素瘤——如ICI、过继性细胞治疗和抗原特异性疫苗—但并非所有患者均对选定疗程产生应答，或者由于肿瘤逃避免疫应答而复发。为每个患者选择最佳靶标可能会带来实质性挑战，因为这需要考虑肿瘤细胞的遗传、转录、表观遗传和抗原环境，以及肿瘤的其他免疫和非免疫细胞组分。尽管靶向多种组分的联合治疗可能提供更大的疗效，但优化最佳联合治疗对于最大限度地诱导免疫应答，同时最大限度地减少不良反应和耐药机会将是必要的。
图3：影响黑色素瘤抗肿瘤免疫的机制和潜在治疗方式
总结
黑色素瘤由于其突变负荷是一种高度免疫原性的肿瘤，然而，在我们对黑色素瘤细胞自主性因素（在黑色素瘤细胞免疫原性中发挥作用）以及这些因素如何影响免疫应答的了解中仍存在许多差距。该领域的一个重大挑战是选择将导致免疫激活的强效靶标。这需要考虑肿瘤细胞的多种特性，如其转录、翻译、表观遗传、蛋白质组和抗原景观。未来，新靶点的发现和新技术的应用可用于推动未来的治疗创新，并用于开发不同的治疗组合，以用于临床或临床前研究。
参考文献：
Kalaora,S.,Nagler,A.,Wargo,J.A.etal.Mechanismsofimmuneactivationandregulation:lessonsfrommelanoma.NatRevCancer().
