固有(原發性)和獲得性(繼發性)耐藥性
抗腫瘤T細胞生成不足
腫瘤可以進化以逃避固有和適應性免疫系統(Gajewski et al, 2013)，從而使ICI治療無效(Pitt et al, 2016; Restifo et al, 2016)。腫瘤免疫逃逸的內在機制包括影響新生抗原形成、呈遞和/或處理的遺傳和表觀遺傳改變，以及破壞細胞毒性T細胞作用的細胞信號通路改變(Pitt et al, 2016)。腫瘤的外源性機制涉及非癌性間質細胞或免疫細胞，或其他系統性影響(如宿主微生物群) (Joyce and Fearon, 2015; Pitt et al, 2016)，可以與癌細胞協同作用，促進其生長和對ICI的耐藥性。
成功的ICI治療重新激活了針對腫瘤特異性突變蛋白的T細胞(Gubin et al, 2014)，而缺乏合適的新抗原以及抗原處理和/或呈遞的改變與抗腫瘤免疫反應受損相關(Schumacher and Schreiber, 2015)。突變負荷是與抗腫瘤免疫應答和ICI應答相關的腫瘤固有特徵，可能是由於非同義單核苷酸變異體數量增加導致新抗原形成增強(Schumacher and Schreiber, 2015; Van Allen et al, 2015)。含有高水平非同義突變的腫瘤類型(如黑色素瘤、肺和膀胱) (Lawrence et al, 2013)是ICI治療反應率最高的類型。與這一觀點一致，導致微衛星不穩定的DNA錯配修復缺陷與對PD-1阻斷的應答增強相關(Le et al, 2015, 2017)。
重要的是，編碼抗原加工和/或呈遞組件成分(例如I類MHC、b2-微球蛋白（B2M）)的基因改變也可導致ICI耐藥。HLA I類分子的下調和(B2M)表達的喪失已有文獻描述過。B2M表達缺失導致MHC I類分子的細胞表面表達受損，進而損害向細胞毒性T細胞的抗原呈遞(Zaretsky et al, 2016)。新生抗原進化可能是獲得性耐藥的基礎:(a) 通過從未表達neo-Ag的腫瘤細胞克隆的生長，儘管有效地殺死了所有其他克隆;或(b)獲得導致neo-Ag表達喪失的遺傳變化。雖然克隆性新生抗原與ICI治療的應答相關(McGranahan et al, 2016)，但在發生ICI獲得性耐藥的患者中，已經有文獻描述了突變情形的演變(Anagnostou et al, 2016)。
促進免疫原性細胞死亡(如化療和輻射)或通過刺激固有免疫應答和樹突狀細胞功能(如I型IFN、TLR配體、LIGHT和溶瘤病毒)來增強抗原提呈的策略，可能會在無炎症、免疫細胞TME較差的腫瘤中促進合適新生抗原的形成或提呈(Pitt et al, 2016; O』Donnell et al, 2017)。此外，通過阻斷免疫抑制因子(如VEGF、IL-10和TGF-b)促進樹突狀細胞遷移、成熟和功能，可能允許充分的T細胞啟動，並與ICI協同(Pitt et al, 2016; O』Donnell et al, 2017)。在HLA新抗原呈遞不足以促進細胞毒性T細胞殺傷的腫瘤中，通過自然殺傷細胞(例如anti-KIR)實現的非HLA依賴性腫瘤殺傷(Guillerey et al, 2016)可能是一種選擇。
特異性致癌信號通路也可影響腫瘤內免疫浸潤的範圍和類型。PTEN缺失與CCL2和VEGF水平升高、T細胞浸潤減少以及對PD-1阻斷治療耐藥相關(Peng et al, 2016)，最近有報導稱，在1例對PD-1阻斷治療接近完全緩解的患者的孤立無反應病變中，有雙等位基因PTEN缺失(George et al, 2017)。b-catenin/WNT信號通路的改變導致CCL4生成減少，這導致CD103+樹突狀細胞浸潤減少和抗腫瘤免疫應答受損(Spranger et al, 2015)。這些突變的背景也影響免疫浸潤的類型。
例如，在有致癌性KRas突變的情況下，STK11/LKB1缺失可促進IL-6的表達，IL-6可募集中性粒細胞，減少T細胞浸潤，並且與較高水平的T細胞耗竭標誌物(PD-1、CTLA-4和TIM3)和較低的腫瘤細胞PD-L1表達相關(Koyama等，2016a)。最近描述的固有PD-1抵抗(IPRES)基因標籤確定了一組與固有PD-1抵抗相關的免疫抑制細胞因子、EMT轉錄因子和促血管生成因子(Hugo et al, 2016)。值得注意的是，在無應答患者中富集的基因標籤還包括傷口癒合、EMT和MAPK通路抑制的治療/抵抗的標籤(Hugo et al, 2015, 2016)。有趣的是，受體酪氨酸激酶AXL，其上調與一種可逆的細胞狀態相關，標誌著NF-kB的激活和抵抗BRAFi/MEKi (Konieczkowski et al, 2014)是IPRES的一個組成部分(Hugo et al, 2016)。很容易推測IPRES可能是一個多基因的可逆轉錄程序的一部分，可以調節以影響對ICI治療的敏感性。。
細胞狀態的改變是腫瘤內在的表觀遺傳事件，通常是由染色質可逆修飾(通過在DNA或組蛋白上去除或添加甲基或乙醯標記)引起。表觀遺傳修飾劑(EMAs)，包括DNA甲基轉移酶抑制劑和組蛋白修飾劑，可作用於腫瘤細胞，影響抗原處理和呈遞機製成分(如TAP、HLA類分子和B2M)、新型腫瘤相關抗原(如癌症-睪丸抗原)和細胞因子的表達(Heninger et al, 2015)。DNMT或EZH2抑制劑治療後，已證明Th1細胞因子生成恢復和對檢查點阻斷的反應性增強(Peng et al, 2015)。
基因組非編碼區甲基化的改變也可能影響對免疫治療的應答。去甲基化藥物(如5-氮雜胞苷)可誘導固有免疫應答(Roulois et al, 2015)，影響T細胞啟動和效應細胞功能，調節TME內的免疫抑制細胞(Kim et al, 2014)，並通過誘導內源性逆轉錄病毒元件(ERVs)增強對ICI的應答(Chiappinelli等，2015)。有趣的是，腫瘤特異性ERVs與抗腫瘤細胞溶解活性和免疫基因細胞富集相關(Rooney et al, 2015)。雖然ERV與免疫浸潤和激活之間的這種關係的強度和方向性，以及EMAs通過ERV調節作為ICI治療佐劑的作用還需要進一步研究，但ERV誘導作為增強PD-1阻斷反應的機制的作用越來越引起人們的興趣(Goel et al, 2017)。
抗腫瘤T細胞效應功能不足
在成功的新生抗原呈遞/交叉呈遞和T細胞啟動後，擴大的抗腫瘤T細胞庫面臨著不適宜的TME，這可能會妨礙T細胞的正常功能，從而限制了ICI療法的療效(Pitt et al, 2016; Sharma et al, 2017)。這些腫瘤內源性和腫瘤外源性因素包括關鍵效應通路的突變、腫瘤細胞(和免疫細胞)上高表達的PD-L1、T細胞上高表達的交替免疫檢查點或共抑制受體(如PD-1、CTLA-4)、高濃度的免疫抑制細胞因子或代謝物，以及相關的免疫抑制細胞募集(如骨髓源性抑制細胞(MDSCs)和調節性T細胞(Tregs)) (O』Donnell et al, 2017)。
免疫效應信號通路的突變能夠抵消腫瘤特異性T細胞的影響。對PD-1阻斷治療最初產生臨床應答後發生耐藥的患者進行的腫瘤全外顯子組測序顯示，Janus激酶1和2 (JAK1/JAK2)有突變(Zaretsky et al, 2016)。這些突變與導致功能完全喪失和干擾素反應性喪失的野生型等位基因缺失相關。
本研究還描述了B2M的截短突變(truncating mutation)，該突變的缺失導致MHC I類分子的細胞表面表達受損和抗原呈遞缺陷。根據迄今有限的研究，此類突變的頻率似乎較低，但更廣泛的測序可能會發現導致ICI治療固有和/或獲得性耐藥的其它突變(Zaretsky et al, 2016; Shin et al, 2017)。與JAK1/2功能失調突變作為先天和獲得性耐藥機制的報導一致，利用黑色素瘤小鼠模型進行的體內CRISPR篩選表明，IFNg受體(Ifrngr1和Ifngr2)和JAK/STAT通路成分(Jak1、Jak2和Stat1)的缺失導致了對PD-1阻斷的抑制(Manguso et al, 2017)。
在具有免疫能力的黑色素瘤模型中，一個有趣的臨床前觀察結果是，ICI阻斷的獲得性耐藥可以通過抑制JAK1/JAK2信號傳導來克服，這提示JAK/STAT信號傳導可能在介導對ICI的應答和耐藥性方面發揮更複雜的作用(Benci et al, 2016)。重要的是，小分子抑制劑(如蘆可替尼)的全身性JAK1/2抑制產生的影響幾乎肯定不同於腫瘤特異性的功能性JAK1和/或JAK2信號傳導喪失。
此外，ICI耐藥性細胞是通過anti-CTLA-4 antibody治療產生的，而anti-CTLA-4 antibody可促進Treg清除(Simpson et al, 2013)，而人類anti-CTLA-4 antibodies (如伊匹木單抗)的這一特性尚未得到證實。根據通過免疫編輯實現的癌症免疫治療獲得性耐藥(Takeda et al, 2017)或通過誘導多基因耐藥項目實現的獲得性耐藥(Benci et al, 2016)的報導，我們需要通過進一步研究來評估干擾素信號傳導作為ICI治療的耐藥性驅動因素所產生的影響。
在TME中，PD-L1是對致癌信號的應答或對炎性細胞因子的應答誘導的組成性表達。免疫檢查點的生理作用是維持自身耐受性並將炎症反應的程度和持續時間最小化，但被腫瘤通過適應性免疫抵抗促進免疫逃逸(Keir et al, 2008;Pardoll, 2012)。在霍奇金淋巴瘤中，染色體9p24.1上一個區域(包含PD-L1、PD-L2和JAK2)的擴增導致PD-L1的組成性過表達，並被認為可以解釋PD-1阻斷後的高臨床緩解率(Ansell et al, 2015)。
PD-L1的表達是由細胞內在信號傳導和免疫細胞來源的可溶性因子(如效應T細胞釋放的IFN-g)誘導的，實際上可能是對T細胞浸潤的反應，而不是因為T細胞浸潤(Spranger et al, 2013)。雖然腫瘤內PD-L1表達可使「應答者」增多(如NSCLC) (Reck et al, 2016)，但PD-L1仍然是一個不完美的生物標誌物，並且PD-L1狀態既不能保證也不能排除患者對PD-1/PD-L1阻斷治療的應答(Kluger et al, 2017)。儘管PD-L1表達對患者腫瘤細胞與免疫細胞或基質細胞的影響尚不清楚，但小鼠研究已經證實，PD-L1對腫瘤細胞和免疫細胞的貢獻對於確定PD-1阻斷反應至關重要(Juneja et al, 2017; Lau et al, 2017)。此外，對PD-1抗體治療的黑色素瘤患者進行的連續腫瘤活檢的初步證據提示，在治療過程的早期誘導腫瘤細胞表達PD-L1可改善療效預測(Chen et al, 2016)。