综述：肿瘤免疫检查点的检测：从病理分析到功能成像

《Holistic Integrative Oncology》：Detection of tumor immune checkpoints: from pathological analysis to functional imaging

　　本综述系统梳理了从传统病理到功能成像的肿瘤免疫检查点检测技术。文章重点探讨了PD-1、PD-L1、CTLA-4等关键靶点，并指出正电子发射断层扫描（PET）等非侵入性功能成像技术凭借其全身、实时、定量优势，在患者分层、疗效监测及个性化免疫治疗中展现出巨大潜力，有望克服肿瘤异质性等传统检测方法的局限。

　　

1 免疫检查点的应用与临床影响

肿瘤免疫疗法已成为继手术、放疗和化疗之后的变革性治疗手段。免疫检查点的发现与应用，特别是针对程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）的抑制剂，已在黑色素瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）等癌症中取得了显著的临床成功。T细胞在识别和清除癌细胞中起关键作用，而CTLA-4和PD-1等免疫检查点则如同T细胞活化的“刹车”，防止免疫系统攻击自身组织。然而，肿瘤细胞可利用这一机制逃避免疫攻击。因此，阻断这些抑制性分子能重新激活免疫系统以摧毁癌细胞。

CTLA-4是首个被详细研究的免疫检查点分子，其抑制性功能为开发免疫检查点抑制剂（ICIs）奠定了基础。随后的研究发现了PD-1及其配体PD-L1通路在肿瘤免疫逃逸中的核心作用。近年来，研究者将目光投向更多有潜力的共抑制性检查点，如淋巴细胞活化基因-3（LAG-3）、T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域-3（TIM-3）以及唾液酸结合性免疫球蛋白样凝集素15（Siglec-15）等。Siglec-15在不同类型实体瘤中表达上调，其免疫抑制功能独立于PD-1/PD-L1，有望成为肿瘤免疫治疗的新靶点。

在临床实践中，ICIs的应用显著改变了许多癌症的治疗模式。例如，帕博利珠单抗（Pembrolizumab）已成为晚期NSCLC的标准治疗之一；纳武利尤单抗（Nivolumab）和阿特珠单抗（Atezolizumab）等在多种癌症的术前新辅助治疗、晚期治疗及联合治疗方案中显示出显著疗效。针对Siglec-15的单克隆抗体（如NC318、BSI-060T）的早期临床试验也在多种实体瘤中展现出抗肿瘤潜力。

然而，ICIs的广泛应用也带来了免疫相关不良事件（irAEs）的挑战。由于增强T细胞活性以对抗癌症，ICIs可能无意中引发针对正常组织的自身免疫反应。这些irAEs可累及皮肤、胃肠道、肝脏、内分泌系统、肺部等多个器官，严重者甚至危及生命。因此，治疗前患者分层、个体化治疗方案的制定以及对irAEs的科学认识和管理至关重要。

2 基于免疫检查点的常见检测方法及其优缺点

随着研究的不断深入和临床需求的扩展，免疫检查点表达水平的检测已逐渐从传统检测向功能成像过渡。每种检测方法都有其优缺点和最适用的场景。

免疫组织化学（IHC）基于肿瘤组织样本，已成为免疫治疗患者选择和疗效预测的主要方法之一。其优势在于特异性强、灵敏度高、定位精确且能关联形态与功能。然而，肿瘤存在异质性，单次染色难以全面评估原发灶和转移灶。此外，IHC结果依赖病理医师的主观判读，且样本获取具有侵入性。

新一代测序（NGS）作为一种高通量基因组技术，在免疫检查点研究中展现出强大潜力。它能高效分析基因组、转录组和表观遗传组的变异，深入探究肿瘤微环境中免疫相关基因和免疫检查点的表达及调控机制。NGS技术具有高通量、高灵敏度、高分辨率的特点，但其数据分析和解读复杂、成本高昂，限制了其在资源有限地区的广泛应用。

循环肿瘤细胞（CTC）检测近年来受到关注。通过检测CTC上PD-L1、CTLA-4等免疫检查点分子的表达，可以评估肿瘤的免疫逃逸机制，为肿瘤免疫治疗的选择提供依据。CTC检测是一种非侵入性方法，安全、便捷、高效，但其在血液中数量极少，存在异质性，且检测标准化亟待解决。

微卫星不稳定性（MSI）检测已被批准作为免疫检查点阻断（ICB）疗法的泛癌种生物标志物。MSI是由DNA错配修复（MMR）系统缺陷引起的现象。通过检测MSI，可以识别高频MSI（MSI-H）的肿瘤，这类肿瘤通常对ICIs反应良好。然而，MSI检测结果受样本质量和检测方法影响，且并非所有MSI-H患者都能从免疫治疗中获益。

透明病理技术（TPT）是一种新兴的组织透明技术，可在光镜下实现生物组织的光学透明化，进行三维成像和精确分析。与传统方法相比，TPT能更直观、详细地展示组织微环境信息，特别是免疫细胞在肿瘤组织内的空间表达模式及动态变化。但其组织透明过程复杂，对成像系统和图像处理软件要求高，数据处理与分析也存在挑战。

3 PET成像技术及其在免疫检查点中的应用

正电子发射断层扫描（PET）是一种先进的核医学功能成像技术，通过放射性示踪剂可视化体内靶点的分布和代谢。在免疫检查点检测领域，PET成像技术展现出独特优势：能够无创、原位地检测PD-1、PD-L1、CTLA-4等免疫检查点分子的表达和分布；具有高灵敏度和特异性，可实现早期诊断和预后评估；作为一种全身成像技术，可同时评估多器官和组织的免疫检查点表达情况；具备定量分析能力，有助于监测免疫治疗反应和制定个性化策略。

3.1 PD-1/PD-L1 PET探针

研究人员开发了一系列放射性标记的PD-1/PD-L1 PET探针。初期研究主要集中在开发用锆-89（⁸⁹Zr）、铜-64（⁶⁴Cu）、碘-124（¹²⁴I）等同位素标记的单克隆抗体。例如，⁸⁹Zr标记的帕博利珠单抗、¹²⁴I标记的JS001（特瑞普利单抗）等探针，在临床前模型或早期临床研究中显示出能够特异性靶向PD-1/PD-L1，并可用于监测其表达水平。

为了克服抗体探针分子量大、血液循环时间长、本底信号高等局限性，小分子和多肽类PD-L1 PET探针（如¹⁸F-BMS-986192、⁶⁸Ga-NOTA-WL12）以及基于纳米抗体的PD-L1核素探针（如APN09）被开发出来。这些探针尺寸小，能快速在体内分布和清除，允许在较短时间内获得高质量图像，并在动物模型和临床研究中表现出高特异性摄取和良好的信噪比。

临床应用中，⁸⁹Zr-纳武利尤单抗成像在NSCLC患者中能准确定位PD-1阳性肿瘤病灶；⁸⁹Zr-阿特珠单抗在膀胱癌、NSCLC或三阴性乳腺癌中能有效检测PD-L1表达；^99mTc标记的抗PD-L1单域抗体（NM-01）SPECT/CT在NSCLC患者中也被证明是安全、耐受性良好的诊断程序。

3.2 CTLA-4 PET探针

CTLA-4是免疫检查点中的关键调控分子。目前报道的CTLA-4 PET探针主要是基于单克隆抗体（如伊匹木单抗，Ipilimumab）标记中等半衰期同位素⁶⁴Cu，例如⁶⁴Cu-NOTA-伊匹木单抗、⁶⁴Cu-DOTA-伊匹木单抗等。在人性化小鼠、NSCLC和CT26肿瘤模型中的评估表明，这些探针在表达CTLA-4的组织中表现出增强且持续的积累，实现了CTLA-4的非侵入性可视化。尽管临床转化尚处早期，但初步试验已凸显其潜力。

3.3 其他免疫检查点PET探针

TIM-3表达增加与抗PD-1治疗的适应性耐药相关。研究利用⁶⁴Cu-NOTA-RMT3-23探针揭示了TIM-3阳性免疫细胞在黑色素瘤模型中的分布。¹²⁴I/¹²⁵I-C23探针在体外和体内均显示出对TIM-3的显著靶向特异性。

LAG-3是T细胞衰竭的关键标志物。⁸⁹Zr标记的BI 754111、⁶⁸Ga标记的NOTA-C25等探针的研究表明，它们能够无创地检测肿瘤内LAG-3⁺肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）水平的差异，并可用于监测免疫治疗的早期反应。⁸⁹Zr-DFO-HuL13可用于通过PET成像描绘LAG-3⁺T细胞向肿瘤的浸润。

这些成像探针具有重要的临床潜力：可识别可能对免疫治疗有反应的患者，使无反应者免于无效治疗，实现早期疗效评估，指导单药或联合疗法的选择，并加速新型免疫治疗方案的发展。

4 功能成像对传统检测方法的补充

IHC、NGS、CTC检测、MSI测试和TPT在免疫检查点的诊断和监测中发挥了关键作用，但也存在明显局限。例如，IHC具有侵入性且样本代表性差；NGS成本高、数据分析复杂；CTC检测面临样本数量少和肿瘤异质性挑战；MSI检测受样本质量和检测方法影响；TPT样本处理流程复杂。

相比之下，功能成像技术提供了独特的优势，有效弥补了传统方法的不足。功能成像不仅能提供解剖细节，还能提供组织和器官重要的功能和代谢信息。PET成像利用放射性示踪剂，以高灵敏度和特异性显示组织和器官的代谢活动。它能够早期发现肿瘤、评估治疗靶点、全面评估肿瘤异质性并检测转移，从而为个性化治疗提供关键信息。

5 结论

本综述系统总结了免疫检查点的检测方法、功能成像技术及其在肿瘤诊断和治疗中的应用。揭示了功能成像技术和传统检测方法各自的优势与局限，以及未来研究和临床应用面临的挑战与前景。重点强调了功能成像技术在免疫检查点检测中的重要性和优势。与侵入性的传统技术相比，PET能够无创、整体地观察体内肿瘤，捕获代谢活性、微环境和靶点表达的关键数据。这种能力不仅提高了诊断准确性，而且最大限度地减少了患者的不适和风险，凸显了其对于精准免疫肿瘤学的变革潜力。