- 著者: Ribas A, Dummer R, Puzanov I, VanderWalde A, Andtbacka RHI, Michielin O, Olszanski AJ, Malvehy J, Cebon J, Fernandez E, Kirkwood JM, Gajewski TF, Chen L, Gorski KS, Anderson AA, Diede SJ, Lassman ME, Gansert J, Hodi FS, Long GV
- Corresponding author: Antoni Ribas (University of California at Los Angeles, Jonsson Comprehensive Cancer Center; aribas@mednet.ucla.edu)
- 雑誌: Cell
- 発行年: 2017
- Epub日: N/A
- Article種別: Original Article
- PMID: 28886381
背景
抗PD-1/PD-L1抗体による免疫チェックポイント阻害 (ICI) は、転移性黒色腫、頭頸部癌、肺癌、腎癌、膀胱癌、メルケル細胞癌、ホジキン病など、多様な癌種において長期的な抗腫瘍効果をもたらし、標準治療となりつつある Sharma et al. Science 2015。しかし、これらの適応症の全てにおいて、治療に奏効する患者は一部に留まり、大多数の患者はPD-1阻害に対して一次耐性を示すことが課題であった。
ベースライン生検の解析から、抗PD-1抗体治療に奏効しない患者は、腫瘍内にCD8+T細胞浸潤が乏しい「cold腫瘍 (immune-desert type)」である可能性が高いことが以前から報告されていた Herbst et al. Nature 2014、Tumeh et al. Nature 2014。PD-1阻害は、PD-1:PD-L1相互作用によって抑制されているT細胞が腫瘍内に存在する場合に効果を発揮するため、腫瘍内にCD8+T細胞が存在しなければPD-1阻害が作用しないという根本的な問題が指摘されていた Pardoll et al. NatRevCancer 2012。この状況において、免疫抑制的な腫瘍微小環境 (TME) を変化させ、CD8+T細胞を腫瘍内に誘導するよう設計された併用免疫療法は、PD-1阻害療法の抗腫瘍活性を改善する可能性を秘めている。
タリモジーン・ラハーパレプベック (T-VEC) は、GM-CSFを産生するように遺伝子改変された腫瘍選択的複製性単純ヘルペスウイルス1型であり、抗原放出、抗原提示、全身性抗腫瘍免疫応答を増強するよう設計されている。進行黒色腫患者を対象とした第III相OPTiM試験では、T-VECの腫瘍内注射が皮下GM-CSFと比較して、持続奏効率 (durable response rate) を改善することを示した (16.3%) Andtbacka et al. JClinOncol 2015。また、T-VECと抗CTLA-4抗体イピリムマブの併用療法に関する第2相ランダム化試験では、イピリムマブ単剤と比較して確認奏効率が有意に改善した (39% vs 18%, p=0.002)。これらの結果から、T-VECと抗PD-1抗体の組み合わせが次の論理的な治療戦略として浮上した。
本研究の仮説は、T-VECの腫瘍内投与が、免疫細胞を誘引するように最適化された腫瘍溶解性ウイルスとして、注射病変のTMEを好ましい方向に変化させ、CD8+T細胞浸潤を増加させることで、PD-1阻害薬に対する感受性を高めることができるというものであった。さらに、TMEにおけるPD-L1の反応性発現は腫瘍溶解に対する抵抗機構となりうるが、PD-1阻害を併用することでこれを克服できる可能性も考えられた。しかし、この仮説を臨床的に検証し、T-VECがPD-1阻害薬の有効性を高める具体的な機序を解明した研究は不足しており、そのギャップを埋める必要があった。
目的
MASTERKEY-265 Phase 1b試験として、進行黒色腫患者を対象に、腫瘍溶解性ウイルスT-VEC (talimogene laherparepvec) と抗PD-1抗体ペムブロリズマブの併用療法の安全性、忍容性、および抗腫瘍活性を評価することを目的とした。具体的には以下の3点を検証する。
- T-VECの腫瘍内注射が、ペムブロリズマブ投与前に腫瘍微小環境 (TME) を変化させうるか、特にCD8+T細胞浸潤とPD-L1発現の変化を生検で評価すること。
- T-VECとペムブロリズマブ併用療法の安全性プロファイルと用量制限毒性 (DLT) の有無を確認すること。
- 併用療法の有効性、特に確認奏効率 (ORR) および完全奏効率 (CR率) を評価すること。
さらに、ベースラインのCD8+T細胞浸潤、PD-L1発現、およびIFN-γ遺伝子シグネチャーと治療奏効との関連性を解析し、T-VECがこれらの予測因子に依存しない奏効を誘導できるか否かを検討することも目的とした。
結果
安全性プロファイルと用量制限毒性: 本併用療法は概ね良好な忍容性を示し、21例の患者において新たなまたは用量制限毒性 (DLT) は認められなかった。最も一般的な治療関連有害事象は、疲労 (62%)、悪寒 (48%)、発熱 (43%) であり、これらはT-VEC (talimogene laherparepvec) 単剤投与時に予測されるプロファイルと一致していた。ペムブロリズマブ関連の有害事象としては、疲労 (62%)、皮疹 (33%)、関節痛 (33%)、発熱 (29%)、悪寒 (29%) が頻繁に発生し、これらもペムブロリズマブ単剤で予測される事象であった。重篤な有害事象としては、Grade 1のサイトカイン放出症候群が1例で入院を要し、併用療法との関連が示唆された。その他の重篤な有害事象はペムブロリズマブ単独に起因するとされ、Grade 3の自己免疫性肝炎、Grade 3の無菌性髄膜炎、Grade 4の肺臓炎がそれぞれ1例ずつ報告された。無菌性髄膜炎の患者の髄液からはヘルペスウイルスは検出されなかった。
高い抗腫瘍活性と持続的な奏効: 治験責任医師によるirRC基準での確認奏効率 (ORR) は61.9% (95% CI 38.4-81.9%) であり、確認完全奏効率 (CR率) は33.3% (95% CI 14.6-57.0%) であった (Table 1)。全奏効 (未確認奏効を含む) は71% (15/21例、95% CI 48-89%) であった。奏効は黒色腫の全サブステージ (Stage IIIB/IIICからIV M1cまで) で確認された (Figure 1B, 1C)。9例 (43%) の患者では、T-VEC投与中、特に初回投与後に一時的な腫瘍サイズ増大 (pseudo-progression) が見られたが、その後併用療法により奏効した (Figure 1D)。追跡期間中央値18.6ヶ月の時点で、無増悪生存期間 (PFS) および全生存期間 (OS) の中央値はいずれも到達しなかった (Figure 1E, 1F)。併用療法により、注射病変の82%で50%以上の縮小が認められ、非注射非内臓病変では43%、非注射内臓病変では33%で縮小が観察された (Figure S2)。Stage IIIB/IIICの7例中4例で非注射非内臓病変が認められ、これらの患者では注射病変16個中15個 (93.7%)、非注射病変10個中6個 (60%) で縮小が確認された (Table S3)。
ベースライン免疫プロファイルとの独立性: 過去の単剤ペムブロリズマブ療法では、ベースラインのCD8+T細胞浸潤密度、IFN-γ遺伝子発現シグネチャー、PD-L1発現が高い患者で奏効が期待されると報告されていた Tumeh et al. Nature 2014。しかし、本研究では、ベースライン生検でCD8+T細胞密度が1,000 cells/mm^2未満のcold腫瘍を有した13例中9例が奏効し、4例が病勢進行であった (Figure 2A)。また、ベースラインでIFN-γ低シグネチャーを有した5例中3例が完全奏効 (CR) を達成し、2例が病勢進行であった (Figure 2B)。PD-L1陰性 (<1%) と判定された唯一のベースライン生検の患者も、併用療法で完全奏効を達成した (Figure 2B)。これらの結果は、ベースラインのCD8+密度、IFN-γシグネチャー、PD-L1発現のいずれも奏効との有意な相関を示さず (ロジスティック回帰でp>0.05)、T-VEC前処置によって、これらの従来の予測因子に依存しない奏効パターンが確認されたことを示唆する。
腫瘍微小環境 (TME) の変化 (機序的所見): T-VEC単剤投与後 (Week 6) の注射病変のIHC解析では、CD8+T細胞浸潤密度の増加が12例中8例で認められ、併用療法中の生検ではさらに増加した (Figure 3A, 3B)。奏効例では非奏効例と比較してCD8+T細胞密度の増加が有意に大きく (ロジスティック回帰 p=0.0048)、4例の奏効例では腫瘍がほぼ完全にCD8+T細胞で浸潤された「tumor-depleted」状態の生検が認められた。非注射病変におけるCD8+T細胞浸潤密度の変化はWeek 6時点では変動が大きかった。細胞傷害性T細胞およびNK細胞に関連するグランザイムB (Granzyme B) のIHC解析でも、T-VEC単剤後および併用療法後に腫瘍内でグランザイムBが増加する傾向が観察された (Figure 3C)。 遺伝子発現データ解析では、T-VEC投与後、CD8α mRNAが注射病変で1.7倍 (p=0.01)、非注射病変で1.44倍 (p=0.0012) 増加した。IFN-γ mRNAも注射病変で1.63倍 (p=0.0004)、非注射病変で1.41倍 (p=0.17) 増加する傾向が認められた (Figure 3D, 3E)。これらの結果は、T-VECがIFN-γ産生細胞傷害性T細胞の数を増加させることでTMEを変化させることを裏付ける。
免疫細胞浸潤の変化の特性評価: 13例の患者から採取されたペア生検の多重免疫蛍光染色により、T-VEC投与後 (Week 6) に腫瘍炎症の広範な変化が観察された。これには、免疫細胞浸潤の増加と、PD-L1発現細胞の明確な増加が含まれ、注射腫瘍10例中8例、非注射腫瘍4例中2例で確認された (Figure 4A)。治療中の生検では、PD-1を共発現するCD4+T細胞およびCD8+T細胞、CD56+細胞、CD20+B細胞の流入が認められた。記憶T細胞マーカーCD45ROおよび制御性T細胞 (Treg) マーカーFoxp3の発現細胞密度も増加したが、エフェクターT細胞 (Teff) の増加はTreg細胞と比較してはるかに大きく、T-VEC投与後に腫瘍内のTreg/Teff比が全体的に低下した (Figure S4)。これは、エフェクターT細胞の優位な増加を示唆する。CD68染色に基づくマクロファージ密度には明らかな変化は認められなかった (Table S4)。
末梢血T細胞の機能的表現型の変化: T-VEC単剤投与後、ほとんどの患者で末梢血中の循環CD8+T細胞およびCD4+T細胞の絶対数が増加したが、ペムブロリズマブを追加してもさらなる増加は認められなかった (Figure 5A, 5B)。しかし、ペムブロリズマブの追加により、Ki67+CD3+CD8+T細胞の増加が示唆するように、循環中の分裂CD8+T細胞数が増加する傾向が見られた (Figure 5C)。循環CD3+CD8+T細胞における異なる免疫チェックポイント受容体の発現解析では、T-VEC単剤投与後にPD-1およびTIM-3 (IFN-γ産生CD8+T細胞およびCD4+T細胞に発現する分子) の増加が認められた (Figure 5D, 5E)。一方、B-およびTリンパ球減衰タンパク質 (BTLA) には変化はなかった (Figure 5F)。
考察/結論
本第1b相臨床試験は、腫瘍内腫瘍溶解性ウイルス療法とPD-1阻害の併用が、進行黒色腫患者において62%という高い確認奏効率と33%の完全奏効率をもたらすことを初めて臨床的に実証した。これは、腫瘍溶解性ウイルスT-VEC (talimogene laherparepvec) の注射が腫瘍微小環境を変化させ、T細胞を誘引し、その後のペムブロリズマブによるPD-1阻害後に遠隔転移における全身性応答を誘導するという仮説を、機序的に裏付ける重要なデータを提供するものである。
先行研究との違い: T-VEC単剤療法 (OPTiM試験における持続奏効率16.3%) やペムブロリズマブ単剤療法 (転移性黒色腫におけるORR 34-40%) と比較して、本併用療法は顕著に高い奏効率を示した。特に、本研究のデータは、単剤の抗PD-1療法では奏効しにくいとされてきた患者群 (低ベースラインCD8+T細胞密度、低IFN-γシグネチャー、PD-L1陰性) においても奏効が得られた点で、これまでの報告と対照的な結果であった。これは、T-VECがこれらのベースライン免疫プロファイルに依存しない奏効を誘導できる可能性を示唆する。
新規性: 本研究で初めて、T-VECの腫瘍内投与が、PD-1阻害薬に対する一次耐性の主要なメカニズムである腫瘍内のCD8+T細胞浸潤の乏しさを克服しうることを臨床検体で実証した。T-VECは、腫瘍内GM-CSF産生を介した樹状細胞の動員、ウイルスPAMPs (pathogen-associated molecular patterns) および細胞質センシング経路による自然免疫活性化、局所腫瘍溶解後の抗原放出といった多重の機序を通じて、TMEを「cold」から「hot」へと転換させ、PD-1阻害薬の作用を増強するという「TME転換戦略」の概念的基盤を新規に提供した。
臨床応用: 併用療法が単剤療法の有害事象プロファイルを超えない (additive toxicityがない) ことが確認されたことで、本療法の臨床開発の継続が支持された。この良好な安全性プロファイルは、T-VECとペムブロリズマブの併用が、より広範な患者集団に適用可能である可能性を示唆する。本試験のデータを受け、660例を対象としたランダム化第3相試験 (MASTERKEY-265 Part 3、NCT02263508) が進行中であり、本試験で得られた機序的知見 (ベースラインCD8+浸潤非依存の奏効) の確認が主要な科学的課題として設定されている。この併用療法は、NSCLCや頭頸部癌などの他固形腫瘍への臨床応用も検討され、腫瘍内免疫賦活化アプローチ (STING作動薬、TLRアゴニスト、腫瘍内ILなど) の広範な開発パラダイムの先駆的試験として位置付けられる。
残された課題: 本試験は小規模かつ非ランダム化試験であり、注射可能な病変を有する患者に限定された集団であるため、良好な予後バイアスの可能性も否定できない点がlimitationとして残されている。また、樹状細胞サブセットマーカーの変化が観察されなかった点については、生検のタイミング (T-VEC注射から2週間後) が最適でなかった可能性があり、今後の研究でT-VEC注射直後の生検解析により、樹状細胞の動員タイミングや局所GM-CSFの役割をさらに詳細に検討する必要がある。さらに、T-VECの全身性効果をより詳細に評価するため、100名以上の患者から採取されたベースラインおよびT-VEC投与後の非注射腫瘍を対象とした別のバイオマーカー研究 (NCT02366195) が進行中であり、本研究の小規模な非注射腫瘍生検からの知見を補完することが期待される。
方法
本研究は、オープンラベル、多施設共同、単一アームの第1b相臨床試験として実施された。患者登録は2014年12月から2015年3月にかけて行われ、追跡期間中央値は18.6ヶ月 (範囲 17.7-20.8ヶ月) であった。
対象患者: 手術不能なStage IIIB-IVの皮膚黒色腫患者21名が登録された。対象患者は、腫瘍内注射が可能な皮膚、皮下、または節性病変を少なくとも1つ有し、最長径が10mm以上の測定可能病変を有することが条件とされた。以前にT-VECまたは全身性抗癌治療 (化学療法、免疫療法、分子標的治療) を受けた患者、ECOGパフォーマンスステータスが2以上の患者、活動性脳転移、活動性ヘルペス性皮膚病変、ヘルペス感染症の既往による合併症、または全身性抗ヘルペス治療を必要とする患者は除外された。本研究のClinicalTrials.gov IdentifierはNCT02263508である。
治療スケジュール: T-VECは、研究開始1週目に10^6 pfu/mLの用量で腫瘍内投与され、血清転換を誘導することを目的とした。3週間後からは、10^8 pfu/mLのフル用量が2週ごとに繰り返し投与された。ペムブロリズマブ (200 mg) は、T-VECの3回目の投与 (2回目のフル用量投与) と同時に、研究開始6週目から2週ごとに静脈内投与された。T-VEC単剤投与期間 (run-in period) は、併用療法開始前にT-VECが腫瘍微小環境に与える影響を解析するために設けられた。
生検計画とバイオマーカー解析: ベースライン (Week 1)、T-VEC単剤投与後・ペムブロリズマブ開始前 (Week 6前後)、および併用療法中 (Week 18以降) の3時点でペア生検が採取された。
- 免疫組織化学 (IHC): CD8α、PD-L1、Granzyme Bの発現が評価された。スライドはAperio ScanScope CSまたはAT Turboシステムでスキャンされ、陽性細胞密度 (例: CD8+細胞/mm^2) が自動画像解析によって定量された。
- 遺伝子発現解析: NanoString PanCancer Immune Profiling Panelを用いて、160遺伝子の発現が評価された。IFN-γ遺伝子シグネチャーは、定義済みの重み付けスコアと比較して算出された正規化値を用いて得られた。
- 多重免疫蛍光 (MultiOmyx): 13例のペア生検において、S100、CD3、CD4、CD8、PD-1、PD-L1、CTLA-4、CD45RO、Foxp3、CD56、CD68、CD20を含む12種類のバイオマーカーが評価された。
- フローサイトメトリー: 末梢血T細胞サブセット (CD4+、CD8+T細胞の絶対数、PD-1+CD3+CD8+T細胞、TIM-3+CD8+T細胞、Ki67+CD3+CD8+T細胞) が経時的に評価された。
奏効評価: 奏効は、Wolchok et al. ClinCancerRes 2009 に基づき、治験責任医師によって評価された。主要評価項目は、併用療法開始後の用量制限毒性 (DLT) の発生率であった。副次評価項目には、確認奏効率 (ORR)、最良総合奏効、および有害事象の発生率が含まれた。DLTは、ペムブロリズマブ治療開始から6週間以内に発生したGrade 4の非血液毒性、Grade 3/4の肺炎、Grade 3の非血液毒性で3日以上持続するもの (Grade 3の疲労を除く)、Grade 3/4の非血液学的検査値異常で医療介入/入院を要するもの、Grade 3/4の発熱性好中球減少症、血小板輸血を要する出血イベントを伴う血小板減少症、Grade 5の毒性、またはT-VECまたはペムブロリズマブの永久中止を要する毒性と定義された。
統計解析: ORRおよび病勢コントロール率 (DCR) については、正確95%信頼区間 (CI) が算出された。無増悪生存期間 (PFS) および全生存期間 (OS) は、カプラン・マイヤー法を用いて推定された。細胞密度やHスコアのベースラインからの変化は、log2比の符号検定を用いて評価された。フローサイトメトリーの結果は、線形混合効果モデルを用いて解析された。バイオマーカーと奏効との関連性は、ロジスティック回帰分析を用いて評価された。偽発見率 (FDR) はBenjamini-Hochberg法を用いて5%に制御された。