本文作者：张康平，张琪，于恺英，陈永兵，饶本强，石汉平 （首都医科大学附属北京世纪坛医院 胃肠外科，北京 100038）
【摘要】 吲哚胺2,3-双加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO）不仅是启动色氨酸分解代谢的关键酶，也是一种与机体外周免疫耐受现象和机体免疫抑制作用相关的免疫调节酶。IDO作为一种免疫抑制分子，在多种恶性肿瘤组织中高表达，并与不良预后密切相关，因此有效抑制IDO活性可启动体内抗肿瘤免疫反应。将IDO抑制剂与手术、化疗、放疗等进行联合治疗，是近年来不断被探究且前景良好的肿瘤治疗方向。IDO抑制剂种类主要包括：1-甲基-DL-色氨酸（1-methyl-DL-tryptophan，1-MT）和epacadostat为代表的竞争性抑制剂，navoximod为代表的非竞争性抑制剂，以及BMS-986205、exiguamine A等其他种类的抑制剂。IDO抑制剂种类繁多，但进入临床试验阶段的较少，本文主要针对indoximod、epacadostat、navoximod、BMS-986205和HTI-1090等IDO抑制剂的临床研究现状进行阐述。
【关键词】 吲哚胺2,3-双加氧酶；肿瘤；吲哚胺2,3-双加氧酶抑制剂
免疫治疗仍是肿瘤治疗的活跃领域，随着人们对肿瘤微环境、肿瘤免疫逃逸和肿瘤免疫耐受等现象认识的逐步深入，备受瞩目的肿瘤免疫治疗已在免疫检查点抑制剂方面取得突破性进展，特别是程序性死亡蛋白-1（programmed death protein-1，PD-1）/程序性死亡蛋白配体-1（programmed death ligand-1，PD-L1）抑制剂、细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）抑制剂等，为免疫疗法谱写了崭新篇章。吲哚胺2,3-双加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）作为一种抑制性免疫检查点，被发现在肿瘤微环境中发挥着重要调节作用，已成为肿瘤免疫治疗中重要的研究目标。
1 IDO表达与调节
IDO是L-色氨酸（L-tryptophan，L-Trp）分解代谢主要途径中的关键限速酶，可催化L-色氨酸沿犬尿氨酸途径代谢生成犬尿氨酸及其多种衍生物，如可维持细胞稳态的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸[1,2]。IDO同时也是一种重要的免疫调节酶[3]，其通过生成的代谢产物调节机体免疫系统，发挥免疫调节作用。IDO是由人类第8号染色体上的INDO基因编码的细胞内含铁血红素酶，含有403个氨基酸，总分子量约为42 kDa[4]。IDO包括吲哚胺2,3-双加氧酶1（indoleamine 2,3-dioxygenase 1，IDO1）和吲哚胺2,3-双加氧酶 2（indoleamine 2,3-dioxygenase 2，IDO2），其中IDO2的调控作用与IDO1并不完全一致。在正常人体中，IDO主要在小肠、女性生殖道和胎盘等部位呈低表达[5,6]。研究表明，IDO在肺癌[7]、黑色素瘤[8]、乳腺癌[9]、卵巢癌[10]、默克尔细胞癌[11]和结肠癌[12]等多种恶性肿瘤患者体内活性增强，呈高表达状态，且IDO高表达与预后较差有关。研究表明，IDO是导致人体内外周免疫耐受的一种内源性机制[13]，也是肿瘤免疫治疗中重要的调控靶点[14]，与促进肿瘤免疫耐受、肿瘤发展和恶性肿瘤不良预后密切相关[15-17]。因此，IDO被认为是一个能够增强肿瘤免疫治疗效果的新靶点。在肿瘤微环境中，IDO通过耗竭局部微环境中的色氨酸，进而抑制丝/苏氨酸蛋白激酶——哺乳动物雷帕霉素靶蛋白敏感型复合体1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1），致使T淋巴细胞功能丧失；也可通过激活一般性调控阻遏蛋白激酶2（general control nonderepressible 2 kinase，GCN2），导致效应T细胞增殖减少[18,19]。此外，IDO催化色氨酸分解产生的代谢产物可以激活芳香烃受体AhR，抑制T细胞增殖[20,21]。IDO还可以诱导调节性T细胞扩增，激活调节性T细胞的免疫抑制功能[22,23]。在上述代谢通路中，IDO抑制剂主要通过与色氨酸竞争性结合IDO的催化结构域或非竞争的机制来影响色氨酸的代谢，进而发挥对IDO的抑制作用（图1）。
2 IDO抑制剂临床发展现状
当前报道的大多数IDO抑制剂仍尚未进入临床试验阶段，已经进入临床试验阶段的主要包括indoximod（1-D-MT，吲哚莫德，NLG-8189）、epacadostat（INCB024360）、navoximod和BMS-986205等。以下主要介绍6种IDO抑制剂单一或联合用药的临床研究现状。表1汇总了主要讨论的6种IDO抑制剂目前具有代表性的临床试验信息。
2.1 indoximod又称1-D-MT，吲哚莫德，NLG-8189，是由NewLink Genetics（NLNK）公司研发的最具代表性的色氨酸类似物抑制剂（结构式见图2）。1-MT有2种立体异构体，即左旋体1-L-MT与右旋体1-D-MT（indoximod）。色氨酸消耗将导致mTORC1信号通路受到抑制，indoximod能够减轻该抑制作用，恢复mTORC1的活性，因此indoximod并非作用于IDO本身，而是间接发挥抑制作用[18,25]。indoximod单药或联合化疗（indoximod与多西他赛联合）治疗晚期乳腺癌或其他实体瘤的Ⅰ期临床试验结果表明，患者对其耐受性良好[26,27]。一项Ⅰ期临床试验（NCT00567931）观察了晚期恶性肿瘤患者单独应用indoximod治疗的最大耐受剂量和毒性，当药物剂量达2000 mg，每日2次，给药后2.9 h时达最大血药浓度，约为12 μmol/L，药物半衰期为10.5 h，受试的48例患者中，5例患者病情稳定超过6个月[27,28]。
提示indoximod具有良好的口服生物利用率、安全性和耐受性。但有研究指出，indoximod单药几乎没有发挥抗肿瘤作用，而与其他治疗方法联合使用时疗效显著增强[13]。一项针对转移性去势抵抗性前列腺癌的随机研究（NCT01560923）中，46例应用树突状细胞疫苗免疫疗法治疗的患者被分为安慰剂组（24例）和indoximod组（22例），结果显示indoximod组患者总生存期延长超过2倍，且患者对该药物的耐受性良好，两组患者的不良反应无显著差异[29]。目前IDO抑制剂与化疗、放疗联合治疗的试验结果喜忧参半，有多项注册研究仍在继续探究IDO的联合治疗方案（如NCT01792050，NCT02052648，NCT02077881，NCT02502708，NCT02835729）。总括而言，indoximod是一种具有广泛潜在用途的重要的IDO抑制剂，其安全性较好，并有望改善肿瘤治疗现状[17]，但联合治疗的方案应继续进行试验验证。
2.2 epacadostat又名INCB024360，是由Incyte公司研发的N-羟基脒类具有高度选择性的IDO抑制剂，该抑制剂是目前开展研究最快、最深入的一种高效色氨酸竞争性IDO抑制剂（结构式见图3）。epacadostat可与犬尿氨酸的底物色氨酸竞争结合IDO的催化结构域，发挥竞争性抑制IDO的作用，从而有效干预色氨酸代谢过程，使得效应T细胞和自然杀伤细胞的增殖增强、凋亡减少和CD86 树突状细胞活化增加，同时抑制调节性T细胞的扩增[30]。
epacadostat主要用于卵巢癌、黑色素瘤、骨髓增生异常综合征等的治疗。研究显示，epacadostat在细胞内抑制IDO1的半数有效浓度对IDO2和色氨酸2,3-双加氧酶（tryptophan 2,3-dioxygenase，TDO）的抑制作用很弱，证明其对IDO1作用特异性较强[31]。NCT01195311研究为epacadostat的Ⅰ期临床剂量递增试验，52例晚期恶性实体瘤患者服用该药治疗，剂量为50 mg每日1次或50、100、300、400、500、600或700 mg每日2次，并在为期28 d的治疗周期内进行评估，结果显示7例患者病情稳定持续16周（112 d）以上，提示epacadostat耐受性良好[32]。
为了探究epacadostat的安全性和给药方案，研发者后续开展了多项Ⅱ期临床试验。在随机双盲的ECHO-301试验中[33-35]，epacadostat与帕博利珠单抗联合用于治疗转移性黑色素瘤的Ⅱ期临床试验结果并不理想，该组合未改善中位无进展生存期的主要终点，总生存期也无显著差异，致使研究提前终止[34]。在转移性黑色素瘤患者的Ⅲ期随机双盲试验（ECHO-301/KEYNOTE-252）中，与安慰剂＋帕博利珠单抗组相比，epacadostat（100 mg，每日2次）＋帕博利珠单抗并不能改善无进展生存期或总生存期，认为通过抑制IDO作为增强抗PD-1治疗活性的方案的有效性仍然不确定[33]。
但在epacadostat与帕博利珠单抗联合使用的Ⅰ期临床试验中，共纳入62例ⅢB期、Ⅳ期或复发性肿瘤（包括非小细胞肺癌、黑色素瘤等）患者，8例患者达到完全缓解的最佳结果，17例患者实现了部分缓解，15例患者出现客观反应。84%的患者出现治疗相关不良反应，主要为疲劳、皮疹等，24%的患者出现了3～4级不良反应[36]。总体来看，epacadostat联合帕博利珠单抗在一些试验中表现出良好的耐受性，且在晚期实体瘤中有抗肿瘤作用[36]。即使epacadostat在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中具有良好结果，但其未来能否在Ⅲ期临床试验中获得理想结果，还需等待正在进行中的临床试验发布结果并对其进行综合评价。
2.3 navoximod又名GDC-0919，NLG-919，是由NewLink Genetics公司研发的一种活性较好的非竞争性IDO抑制剂，含有色氨酸IDO抑制剂的4-苯基咪唑结构，其较epacadostat和BMS-986205具有更强的抗IDO活性（结构式见图4）。navoximod目前处于Ⅰ期临床研究阶段，应用于复发性实体瘤的治疗。
Ma等[37]研究发现，navoximod吸收迅速并且具有良好的耐受性。一项针对复发性晚期实体瘤患者的Ⅰ期临床研究结果显示，navoximod在高达800 mg、每日2次的剂量下仍具有良好的耐受性，能有效降低血浆犬尿氨酸水平，并且观察到疾病稳定[38]。然而，美国临床肿瘤学会年会所公布的navoximod联合紫杉醇治疗转移性乳腺癌的Ⅱ期临床研究结果显示，该组合在无进展生存期、总生存期、客观缓解率等指标中均未显示有统计学意义。但是，Jung等[39]开展的晚期实体瘤的Ⅰ期临床研究结果显示，atezolizumab联合navoximod治疗对于晚期实体瘤患者具有良好的安全性和可耐受性。尽管试验中观察到了抗肿瘤活性，但没有明确证据表明atezolizumab联合navoximod是有益于治疗的。navoximod仍是一种具有潜力的新型免疫检查点抑制剂。
2.4 BMS-986205BMS-986205是由Bristol-Myers Squibb公司投资研发的一种独特的IDO抑制剂（结构式见图5）。体外试验数据表明，BMS-986205对IDO的抑制效果好[40,41]。NCT02658890研究比较BMS-986205单药与BMS-986205联合纳武利尤单抗治疗黑色素瘤的Ⅰ/Ⅱ期研究。一份中期报告指出该化合物在患者中耐受性良好。在其他类型晚期癌症患者中也进行了相同组合的研究（NCT03192943），并于完成，结果显示BMS-986205安全性和耐受性均良好。目前将BMS-986205联合纳武利尤单抗治疗肝癌的临床试验正在招募中（NCT03695250）[42]。
2.5 PF-06840003 PF-06840003是由辉瑞公司研发的非竞争性、非血红蛋白结合的IDO抑制剂，也是一种生物利用度较高的选择性IDO抑制剂（结构式见图6）。PF-06840003可以通过人体血-脑脊液屏障，因此对肿瘤脑转移可能有干扰和抑制作用。在基础研究中，PF-06840003增强了抗肿瘤作用。目前，PF-06840003已在恶性胶质瘤患者中开展了Ⅰ期临床试验（NCT02764151）[43]。
2.6 HTI-1090也称为SHR9146，是一种新型且高效的小分子IDO1/TDO双重抑制剂，其结构与epacadostat类似，具有良好的口服生物利用度和安全性，一项关于HTI-1090治疗晚期实体瘤的Ⅰ期临床试验（NCT03208959）已在1月完成。
3 展望
当前仍有多种IDO抑制剂正在研发中。另外，在肿瘤免疫疗法中将纳米技术与IDO抑制剂相融合，从而实现更精准的靶向治疗既具有前景也具有挑战性[44,45]。IDO在诱导宿主肿瘤免疫耐受反应中的机制复杂多样，很多有关IDO调控肿瘤免疫的理论和猜测仍需要进一步探索、研究与证实。此外，关于IDO抑制剂的研发虽然取得了很大进展，但IDO抑制剂与传统化疗药物、靶向药物以及免疫疗法、放疗进行联合治疗的效果仍需验证。
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