体内如果有良好的抗肿瘤免疫反应，就可以辨识、回复免疫讯号，并且驱动免疫作用去杀灭癌细胞。然而，在癌症发展过程中，各种细胞和分子机制的发展（尤其是在肿瘤部位），让癌细胞好来适应免疫环境的变化，最后让癌细胞克服或逃脱免疫的攻击，让癌细胞得以继续生长。这些机制统称为适应性免疫抵抗(adaptive immune resistance，AIR)，这是癌细胞经过长期适应免疫环境的结果。
人类癌症有4种不同的肿瘤免疫微环境(tumour immune microenvironment，TIME)类型，主要基于PD-L1的表达和TILs(肿瘤浸润淋巴细胞, 主要是CD8+T细胞)的存在分为：
第I型TIME：PDL1−/TIL−，即PD-L1阴性，无TILs的肿瘤；
第II型TIME：PDL1+/TIL+，即PD-L1阳性，有TILs存在的肿瘤；
第III型TIME：PDL1−/TIL+，即PD-L1阴性，有TILs存在的肿瘤；
第IV型TIME：PDL1+/TIL−，即PD-L1阳性，无TILs的肿瘤。
这4种不同的肿瘤免疫微环境(TIME的)的类型，可能与潜在的适应性免疫抵抗(AIR)机制有关联。
肿瘤免疫微环境属于第II型的癌症（PDL1+/TIL+），被公认为PD-1/PD-L1免疫疗法的Mr. Right，而在黑色素瘤、肺癌和膀胱癌中，与PD-L1阴性相比，PD-L1阳性的这些癌症，会对于PD-1/PD-L1免疫疗法有较高的治疗反应率。不幸的是，TILs的存在，尤其是CD8阳性的T细胞的存在，尚未被作为预测免疫治疗的生物标志物来选择患者。
关于PD-1/PD-L1免疫疗法的原发性抗药机制
因此，PD-L1阳性的癌症，包括在肿瘤免疫微环境属于第II型和IV型，由于肿瘤免疫微环境属于第IV型的癌症并无T细胞的浸润，预测并不会对抗PD-1/PD-L1免疫疗法会有响应，因此， PD-1/PD-L1免疫疗法的原发性抗药不能仅仅只根据PD-L1是否为阳性来确定。
虽然肿瘤浸润淋巴细胞的存在似乎对PD-1/PD-L1免疫疗法有其必要性，但目前仍不清楚是哪些关键的细胞成分以及肿瘤浸润淋巴细胞的分子组成，可以决定免疫治疗的原发性抗药性。
而当肿瘤微环境中有CD8阳性的TH1细胞存在，则PD-1/PD-L1免疫疗法的预后会更好，所以这些细胞可能是预防免疫治疗的原发性抗药性中必需要有的细胞成分。然而，其他TILs成分包括CD4阳性的T细胞、自然杀手细胞、NKT细胞、B细胞、Treg细胞、γδ T细胞以及先天淋巴细胞的次族群等等，在肿瘤微环境中的作用为何，目前尚不太清楚。对属于第II型肿瘤免疫微环境的细胞和分子进行综合分析，将有助于我们找出可能会对PD-1/PD-L1免疫治疗有原发性抗药性的高风险患者。
关于PD-1/PD-L1免疫疗法的获得性抗药机制
四分之一到三分之一的转移性黑色素瘤患者初始对PD-1/PD-L1免疫治疗会有反应，但随着时间的推移而肿瘤出现失控。这些患者表现出对于PD-1/PD-L1免疫治疗发生了获得性的抗药性。目前还没有明确的生物标志物或临床参数可以用来预测是否会有获得性的抗药，也没有研究收集大量病例来讨论PD-1/PD-L1免疫治疗发生了获得性的抗药的共同机制。PD-1/PD-L1免疫治疗发生获得性的抗药性的患者，仍然可能是PD-L1和PD-1蛋白表达为阳性。有趣的是，在某些情况下，抗药性发生的患者可能在停止治疗一段时间后，可以重新获得对于PD-1/PD-L1免疫治疗的有效反应。而这些PD-1/PD-L1免疫治疗发生了获得性的抗药之案例，不能用肿瘤抗原突变或丢失所引起的变异来解释。然而，癌细胞很可能因为发生了内在的变化，从而降低对免疫治疗的敏感性。
在一小部分复发的患者中，功能丧失性的基因突变与PD-1/PD-L1免疫治疗出现获得性的抗药性有关，例如:JAK1和JAK2的功能丧失之突变、β2-微球蛋白的B2M基因出现截断的突变。这些突变都与PD-1/PD-L1免疫治疗反应不佳有关，因为干扰素信号所媒介的癌细胞死亡是需要JAK讯号通路的启动，而B2M的突变则会降低第一类的主要组织兼容性复合体(MHC)的表达。尽管这些关于免疫相关分子功能的丧失，确实是PD-1/PD-L1免疫治疗发生了获得性的抗药之机制的真实范例，然而临床上类似这些事件的发生频率却是很低，且其因果关系仍有待确定。其他抑制分子的上调也是PD-1/PD-L1免疫治疗发生获得性的抗药性的潜在机制，例如:T细胞抑制性受体HAVCR2（也被称为TIM3）的表达增加，也会导致对于PD-1/PD-L1免疫治疗发生了获得性的抗药。
小部分患者对PD-1/PD-L1疗法有疗效的主要原因
由于PD-1/PD-L1的免疫治疗是经由阻断PD-1和PD-L1之间的相互作用来发生免疫治癌的作用，所以理论上，肿瘤免疫微环境中缺乏其中一种或两种蛋白的表达将让这种疗法无法发挥作用。所以当肿瘤缺乏PD-1或PD-L1表达则会被归类为“免疫治疗的靶点缺失”，因此，肿瘤免疫微环境属于第I、III和IV型的癌症患者对于PD-1/PD-L1免疫治疗反应会比较差。而这种靶点的缺失所引起的抗药性，会在60%–85%的实体癌中被发现，这也就是为什么只有一小部分患者对PD-1/PD-L1疗法有疗效的主要原因。
于2017年9月，共有1502项临床试验评估PD-1/PD-L1免疫治疗的合并疗法，4年后，进行中PD-1/PD-L1疗法的临床试验多达4,897项，其中，超80%是使用免疫治疗的合并疗法。而免疫治疗的合并疗法的各种组合中，以化疗、抗CTLA-4的免疫疗法以及标靶治疗是PD-1/PD-L1免疫疗法最常见的三个合作伙伴。其中CTLA-4免疫疗法会抑制Treg细胞，启动固有的T细胞发挥作用反应，而PD-1/PD-L1免疫疗法主要通过改善肿瘤免疫微环境中效应型T细胞的功能而发挥作用。这一组合似乎最多在临床反应中表现出具有附加效应，而各种副作用，包括自体免疫相关不良事件的严重程度也因此显著增加。
化疗是免疫治疗的神队友?还是猪队友?
而传统化疗对于高度增殖细胞具有广泛的细胞毒杀性作用，特别是对造血和免疫系统。因此，过去化疗普遍被认为是免疫疗法的天敌。然而，一些研究发现某些化疗药物，如果使用适当，可以藉此消除免疫抑制的Treg细胞。进而促进T细胞的免疫，以及增加肿瘤细胞死亡时之癌抗原的释放，从而能够刺激T细胞所媒介的免疫。最近的研究支持通过在抗PD-1/PD-L1免疫疗法之基础上，增加化疗好来实现额外的抗肿瘤反应的可能性。在小细胞肺癌和三阴性乳癌的临床试验中就观察到了类似的结果。但是有一个关键的问题仍然没有解决:到底化疗是否会损害PD-1/PD-L1免疫疗法疗效，是否会对免疫细胞产生细胞毒杀性。另一个值得关注的问题就是化疗会否对PD-1/PD-L1免疫疗法有长期的影响。例如，效应型T细胞可以分化为记忆细胞，这对长期免疫保护作用来说是至关重要。目前，尚不清楚化疗是否会对长期记忆免疫细胞的产生不利的伤害，因此更好地了解化疗如何影响免疫系统，对未来的临床试验设计是至关重要的。
免疫标靶联合 有谱吗?
而使用小分子标靶药物去靶向癌细胞内负责细胞生长或生存的讯号传递通路，进而可以快速缩小肿瘤体积。然而，许多这类药物大多没有持久的作用，这主要是由于其他代偿性的讯号传递途径会因运而生。这一特点似乎与PD-1/PD-L1疗法互补，因为PD-1/PD-L1免疫疗法可以产生长期效果，如果标靶治疗既能够抑制肿瘤的生长，又不会对免疫系统造成不利的影响，如此应该可以与PD-1/PD-L1免疫疗法有不错的搭档结合，例如:keynotes-426试验中发现PD-1免疫药物pembrolizumab搭配axitinib(一种小分子酪氨酸激酶抑制剂)，用于治疗晚期肾癌，会优于传统一线药物sunitinib的单药治疗。目前，各种标靶治疗与PD-1/PD-L1免疫疗法的组合，正在临床试验中进行测试，包括BRAF和MEK抑制剂，EGFR、ALK、ROS1抑制剂等。
目前来自数以千计的免疫合并疗法的临床试验结果中，并没有提供一种疗法，既能够以理想的协同效应（至少是完全的累加效应）来增强免疫治疗的疗效，而且还不会因此带来更多的副作用。但是我们认为，与其继续各种现有疗法与免疫疗法相互组合性的尝试与探讨，不如更面地理解肿瘤免疫微环境下的基础癌症免疫学和癌症生物学，或许可能才是解决抗药性问题的关键。
免疫合并疗法的三箭
所以未来的免疫合并疗法策略，应该有以下三个方向：
- 朝着改变肿瘤的免疫微环境
- 阻断免疫抑制的机制
- 增强T细胞所介导的免疫反应
首先，就朝着改变肿瘤免疫微环境的具体建议如下：
使用局部放疗，放疗可以对组织和细胞产生深远的影响。除了破坏癌细胞外，它还会触动先天性免疫，随后在某些情况下会促进免疫细胞浸润到肿瘤中。当给予肿瘤的局部放疗，也可能导致同一患者未照射的其他肿瘤产生系统全身性的消退，这称为远程效应(Abscopal effect)，归因于放射治疗肿瘤后所诱导的系统性免疫反应。然而，这种现象非常罕见，大约只有<1% 的癌症患者有此好运。而放疗还会因此在肿瘤中诱导 PD-L1蛋白的表达，进而放疗能够与PD-1/PD-L1免疫疗法联合发挥协同抗肿瘤的作用，也就是放疗产生的远程效应与PD-1/PD-L1免疫疗法的协同发挥。但PD-1/PD-L1免疫疗法与放疗合用之时，所要给予的放疗剂量、位置、时间等参数，以及增强放疗免疫效应的其他新工具，目前还正在积极研究中。理论上，放疗应该适合用于肿瘤免疫微环境属于第I型和IV型的癌症患者，可以因此产生自体的炎症反应。在肿瘤免疫微环境属于第II 型和III型的癌症，则不应该考虑或是应谨慎应用放疗，因为放射治疗可能会损害现有的肿瘤浸润性淋巴细胞。
使用溶瘤病毒治疗癌症的最初原理，是根据一些病毒仅在癌细胞中会复制，而不在正常细胞中复制。除了病毒固有的溶解肿瘤特性外，部份基因修饰应用于某些溶瘤病毒候选产品，以调节免疫反应，例如:插入细胞激素、重组抗体、T 细胞衔接配体和肿瘤抗原。举例来说，talimogene laherparepvec (T-VEC) 是第 1 型单纯疱疹病毒的改良版本，可以选择性地在肿瘤内复制并产生颗粒细胞 – 巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)。T-VEC 还可以触发树突状细胞的分化，增强抗原呈递，并促进 T 细胞的活化和/或浸润。因此，使用这类药物（尤其是局部给药）很可能会将具备有“免疫靶点缺失”、且属于肿瘤免疫微环境的第I、III 和 IV型，转化为第II 型的肿瘤免疫微环境，进而使肿瘤对PD-1/PD-L1免疫疗法出现敏感性。
阻断免疫抑制机制的作法:
许多普遍存在的免疫抑制机制，是身体内发起作用以控制自体反应性的免疫反应，或是过度反应的炎症反应。与适应性免疫抵抗(AIR)的机制相比，这些机制不一定是由癌症，甚至可以是炎症所诱导或促进。而这是维持正常体内平衡、免疫正常运作所必需的。例如:TGFβ家族蛋白可以介导的免疫抑制。TGFβ家族分子具有广泛的正常生理功能，从伤口愈合到细胞分化。另一个例子是 Treg 细胞所介导的免疫抑制，包括不需要的炎症反应和自体反应性。但Treg 细胞也可以通过CCL2和CCR4信号通路来进入肿瘤免疫的微环境，成为癌细胞的“友军”。而另外针对Treg 细胞的方面，使用CCR4单株抗体mogamulizumab去消除循环中的Treg 细胞，搭配PD-1/PD-L1免疫疗法治疗晚期实体瘤的临床试验(NCT02301130)正在进行中。此外，CD39、CD73、腺苷和腺苷 A2a 受体，都可能是耗尽Treg 细胞的潜在作用点。但是将Treg 细胞耗竭的治疗，有一个主要问题就是其具有广泛的毒性，因此，需要选择性地耗尽肿瘤免疫微环境中的 Treg 细胞，才可以避免广泛的不良事件。
髓系来源的抑制性细胞(医学上称为MDSCs) 也会积极抑制免疫反应，包括抑制抗肿瘤的免疫。抑制MDSCs正在被研究中，包括利用低剂量化疗、PI3Kγ抑制剂、组蛋白去乙酰化酶抑制剂、特异性抑制IL-4受体-α (IL-4Rα)或TRAIL受体的RNA适配体，或针对S100A9的多肽来耗尽它们或调节它们的活性等等。
此外，作用于肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的抗体也已经被开发出来，包括针对CCL2、CSF-1R和CCR2的抗体。然而在TAMs上表达的PD-1，也可以抑制吞噬作用，说明PD-1/PD-L1免疫疗法也可能藉由抑制TAMs作用，进而发挥抗肿瘤效果。
还是需要强调的是，阻断这些普遍性的免疫抑制机制后的一个主要问题，就是副作用的发生。因为这些机制通常是内在自体免疫或炎症反应的调节或控制，所必需的。
具体可以用于增强T细胞所介导的免疫:
PD-1/PD-L1免疫疗法的主要作用是提高肿瘤免疫微环境中原有的免疫，因此，进一步提高系统性免疫，将效应型的T细胞持续朝向肿瘤部位供应，可以用于增强T细胞所介导的免疫。目前做法是将PD-1/PD-L1免疫疗法与多种传统的免疫增强疗法相结合，例如搭配癌症疫苗、细胞激素疗法、T细胞过继疗法，以及将PD-1/PD-L1免疫疗法与一些较新的抗癌治疗相结合，例如合并DNA损伤药物、PARP抑制剂和表观遗传修饰剂，这些疗法可以透过不同的机制改变系统性的免疫功能。
使用过继性的T细胞疗法，包括使用细胞疗法CAR-T、TILs等，对于肿瘤免疫微环境属于第I型和IV型的癌症，可以增加T细胞在肿瘤部位的浸润。透过TILs辨识出肿瘤抗原，可能导致IFNγ和其他细胞激素，进而诱导PD-L1在肿瘤免疫微环境中有更多的表达。理论上，这可以将肿瘤免疫微环境属于第I型和IV型的癌症转化为第II型，因此将PD-1/PD-L1疗法与过继T细胞疗法相结合是有意义的。除了TILs，用抗体和TCR改造的T细胞也可以作为PD-1/PD-L1免疫疗法治疗实体瘤的有效基础。PD-1/PD-L1疗法与CAR-T细胞，以及敲除共同抑制分子的策略（例如利用CRISPR–Cas9敲除CAR-T中的PD-1）的合并治疗，目前正在临床试验进行中。
然而，PD-1/PD-L1疗法与过继T细胞疗法相结合的疗法，这种联合策略也存在着一些障碍。首先，过继transfer的T细胞在体外进行工程改造后，应保持迁移到肿瘤组织的能力。其次，输注的T细胞仍然可能在肿瘤免疫微环境中遭遇未知的适应性免疫抵抗(AIR)机制。
与T细胞过继疗法相似，共性刺激可以极大地促进T细胞的扩增和活化，有望增强癌症患者的免疫力。最近的临床试验显示抗CD137单株抗体作为单药或是合并PD-1/PD-L1疗法治疗晚期实体瘤，有良好的结果。CD137是一种TNFR超家族的共刺激受体，在活化的CD8+T细胞、NK细胞、B细胞和树突细胞上会有表达，但在静息细胞中的表达是极少。通过单株抗体之激动剂，CD137讯号启动后可以促进T细胞扩张和效应功能，刺激记忆T细胞形成，并打破T细胞的耐受。而CD40和CD40L之间的相互作用后，会向树突状细胞传递强烈的信号，大大地加强T细胞的启动和随后的启动，而有一款CD40的激动剂CP-870893，也正在进行胰脏癌的早期临床试验。
肿瘤诱导的适应性免疫抵抗(AIR)的发现，以及选择性阻断这些AIR机制的治疗策略的设计，已经于部分研究中证明对癌症患者有效。通过对肿瘤免疫微环境的分析和分类，以及妥善处理肿瘤诱导的适应性免疫抵抗的机制，应该能在不久的将来，有效地将免疫治疗更大化的用于人类癌症。
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