Nature Reviews｜“抗原呈递”不容小觑，深刻影响免疫疗法

2023-09-17

免疫疗法细胞疗法

不知不觉，肿瘤免疫治疗进入市场已经有十几年光景，虽然不至于“飞入寻常百姓家”，但也不再是“已恨碧山相阻隔，碧山还被暮云遮”。此前小编发布过CAR-T细胞疗法的10年随访数据，表明血液瘤患者在CAR-T细胞治疗后可以得到长期缓解。那么在肿瘤免疫治疗领域，除了细胞免疫治疗，还有免疫检查点治疗。免疫检查点抑制剂（ICIs）的临床成功改善了癌症治疗，但仅在一部分患者中实现了长期持久的缓解。2023年6月，美国俄亥俄州克利夫兰癌症中心发表于Nature的临床评论文章，从肿瘤抗原呈递机制（APM）出发，解释ICI临床结果差异的原因，从而指导更精确的免疫疗法，也为新免疫疗法指明新方向。 01 ICIs的临床成功改善了癌症治疗目前上市的ICI主要是CTLA-4抑制剂和PD-1/PD-L1抑制剂。2010年，BMS的抗CTLA4单克隆抗体Ipilimumab的疗效在黑色素瘤患者中首次得到证实，并于次年获得FDA批准。几种靶向PD-1/PD-L1的抗体，如Merck的Pembrolizumab（2014），Roche的Atezolizumab（2016），AstraZeneca AstraZeneca的Durvalumab（2017），随后也陆陆续续被获批用于临床应用。ICI适应症广泛，包括黑色素瘤、肺癌、肾细胞癌、头颈癌、膀胱癌、食管癌和某些类型的乳腺癌。表1：全球上市的免疫检查点抑制剂药物基本情况ICI最初用于转移性癌症患者，现在已在辅助和维持治疗环境中显示出临床实用性。2019年FDA批准抗PD-1抗体 PD-1抗体用于高肿瘤突变负荷（TMB）的实体瘤患者，因为有不少研究指出，具有高TMB的肿瘤对ICIs更敏感。值得关注的是，2022年，抗PD-1抗体Dostarlimab的单药治疗在具有缺陷错配修复（dMMR）的直肠癌患者的Ⅱ期试验中产生了100%的完全缓解率。 02 肿瘤细胞的抗原处理和呈递机制MHC I和MHC II是两个主要的MHC，由人类HLA基因编码，在脊椎动物进化上是保守的，但有几个高度多态的区域，如肽结合槽。所以HLA位点是人类基因组中最多态性区域之一。每个个体中有6个HLA-I等位基因，每个HLA-I分子的独特抗原偏好以及HLA-I同种异型的组合，塑造了每个患者肽选择和呈现的巨大多样性（图1）。图1：HLA-I 种系变异肿瘤细胞抗原处理从蛋白酶体介导内源性蛋白质降解开始(图2):第一步，获得成熟的抗原肽。细胞因子（如IFNγ）诱导蛋白酶体的表达，组成免疫蛋白酶体，降解蛋白得到抗原肽。抗原肽通过与抗原加工（TAP）复合物相关的转运蛋白转运到内质网腔中，经过内质网氨基肽酶1（ERAP1）和ERAP2修剪。第二步，获得成熟的MHC I复合物。MHC I类（MHC I），β2-微球蛋白（B2M），Tapasin，ERp57以及钙网蛋白（Calreticulin）一起形成肽负载复合物（PLC），促进MHC I折叠，获得由MHC I和B2M组成的MHC I复合物。第三步，形成肽-MHC I复合物。随后抗原肽加载到MHC I复合物的肽结合槽中。然后，稳定的肽-MHC I复合物从PLC中解离，通过高尔基体运输到细胞表面。一旦呈现在肿瘤细胞表面，结合的肽就可以被CD8 T细胞的T细胞受体（TCR）识别，产生免疫反应。图2：肿瘤细胞中抗原处理和呈递机制。（图中标⭐是肿瘤细胞在ICIs治疗中改变的部分） 03 抗原呈递和ICI的不良临床反应息息相关个体对ICI的治疗反应是高度可变的，并且ICI仅在一小部分患者中实现了长久的疾病控制。此外，ICI可引起急性和慢性免疫相关不良事件，包括多器官损伤，甚至某些患者死亡。因此准确预测ICI临床反应的生物标志物，有助于探明耐药机制，调整患者的精准治疗。3.1 B2M功能丧失使肿瘤细胞能够逃避免疫监视，导致对ICI的耐药性B2M的功能丧失是抑制MHC I抗原呈递的有效方法。一项研究将黑色素瘤患者经Pembrolizumab治疗后复发的肿瘤组织与治疗前进行基因组分析：一名患者的B2M存在耐药特异性截断突变，另外两名患者存在JAK1或JAK2功能丧失突变。与基线肿瘤样本相比，纯和移码B2M缺失导致复发肿瘤中MHC I重链的外膜定位丢失。一项类似的涉及14个ICI耐药肺癌样本的研究发现，一个样本中存在纯合子B2M丢失，另外两个样本中B2M表达下调。3.2 HLA进化多样性（HED）预测ICI临床反应在接受单药ICI治疗的170例NSCLC患者中，HLA-I位点的纯和性与更差的OS和PFS结局相关，这种影响在65岁、ECOG状态高或者PD-L1肿瘤比例评分≥50%的患者中更为突出。从机制上讲高HED可能会增加病毒、自身和新抗原肽的多样性（图3）。HED在ICI反应中的临床意义已得到独立验证，HED与TMB联合使用可提高任一特征的预测能力。图3：MHC介导的抗原呈递塑造肿瘤免疫肽3.3 HLA-I和HLA-II基因的差异表达改变肿瘤免疫原性基于免疫表达特征，大多数具有免疫原性活性的肿瘤中HLA-I基因上调；而获得最佳临床结果的炎症免疫亚型肿瘤中出现HLA-II基因的过表达。从治疗角度看，有43%的黑色素瘤患者，肿瘤细胞上缺少MHC I表达，导致患者对抗CTLA4抗体耐药，这与HLA-I基因或B2M的潜在转录抑制有关。MHC II在1%的黑色素瘤患者的肿瘤细胞中检测到表达，与抗PD-1的临床反应有关。以上观察结果可能反映了MHC I和MHC II对ICI的反应涉及不同的信号通路。另一项涉及黑色素瘤患者的研究表明，那些对抗PD-1抗体作为单一疗法有持久反应的患者肿瘤组织都表达完整的MHC I复合物；而MHC I表达不完整的肿瘤，则呈现T细胞浸润减少的微环境。肿瘤细胞MHC II表达可以预测有利的临床结果，比如改善黑色素瘤患者和接受抗PD-1和抗PD-L1抗体的经典霍奇金淋巴瘤患者的反应率、PFS和OS。 04 抗原呈递和抗原靶向工程——开发新治疗方案抗原加工和呈递的改变对于ICI治疗后的治疗反应和患者结局至关重要，鉴于患者之间的肿瘤异质性，文章已探索了一系列预测性生物标志物对各类癌症患者ICI临床反应的影响，用机器学习和/或深度学习增强这些预测工具的临床效用。根据预测的治疗反应对癌症患者进行适当的分层，指导精准免疫疗法的开发，提供最大的临床疗效，同时最大程度降低不良事件的风险。图4：癌症特异性变异在抗原呈递中的临床应用所以除了抗CTLA4和抗PD-1或抗PD-L1抗体之外，抗原加工和呈递机制可以为开发创新的治疗方案，提供新的见解（图4）。4.1 合理的组合策略4.1.1 多个ICI的联合与单独使用Nivolumab相比，将其与Relatlimab（一种靶向淋巴细胞活化基因3（LAG3）的单克隆抗体）联用，已被证明可以延长初治晚期黑色素瘤患者的PFS持续时间，所以FDA在2022年批准了这种联合疗法。而且这种组合下，有3-4级治疗相关不良事件的患者为18.9%，远低于在同一情况下使用Ipilimumab+Nivolumab的比例（59%），反映了这种联合用药有更好的安全性。4.1.2 靶向治疗和ICI的组合通过逆转免疫抑制的分子机制来提供协同活性。例如，靶向Wee1样蛋白激酶（WEE1）的抑制剂，激活人类内源性逆转录病毒（HERV）表达和双链RNA病毒防御途径，上调免疫信号传导和抗原呈递，从而提高临床前模型对ICI的敏感性。在APM失调的肿瘤中，第一代ICI的临床疗效可能有限，联合这种新靶点或许能提高临床成功几率。4.2第二代ICI除了靶向LAG3的药物外，目前针对其他新型抑制性免疫检查点疗法的临床试验正在进行，例如TIM3（NCT02817633）、NKG2A（NCT04752215）等。4.3 开发蛋白质降解剂图5：PROTAC蛋白降解剂ARV-471（NCT05654623）调节抗原加工和呈递的另一种策略是开发蛋白水解靶向嵌合体，也称为蛋白质降解剂。这是一类异型双功能小分子，可将内源性E3泛素连接酶与靶蛋白紧密接近，并诱导随后反诉介导的蛋白质降解。这些降解剂可以增强MHC I上靶蛋白衍生肽的呈递，将T细胞招募到肿瘤细胞，可以协同ICI治疗。部分降解剂已进入早期临床试验（例如，NCT05654623和NCT04886622）。4.4 开发特异性靶向肽-MHC复合物的TCR样抗体图6：T细胞受体(TCR)和TCR样抗体示意图与传统的基于抗体的疗法（通常仅限于细胞表面的蛋白质靶标）相比，TCR样抗体可识别源自特定MHC分子呈递的细胞内蛋白质的肽。在生化水平上，工程化的TCR样抗体对特定MHC复合物的亲和力水平比野生型高约1000倍，表明了其巨大的治疗潜力。4.5 制造工程T细胞图7：基于T细胞的scFv生成系统产生具有卓越抗肿瘤功能的CAR-T细胞TCR样抗体可用于制造工程T细胞，靶向肿瘤细胞上过表达或包含肿瘤特异性突变的独特肽抗原。设计用于表达2D2 scFV的第二代CAR-T细胞能够在三阴性乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中识别和消除表达NY-ESO-1的肿瘤。4.6 双特异性抗体图8：双特异性抗体结构示意图TCR样抗体可用于产生双特异性抗体，比如靶向RAS。双特异性分子既能募集T细胞，又能促进针对缺乏MHC I介导的抗原呈递肿瘤的免疫应答。许多此类药物正在进行临床试验，例如NCT04082364、NCT03321981和NCT05577182。总结免疫系统能够通过识别非自身抗原来检测和根除恶性细胞。肿瘤细胞的抗原加工和呈递对于T细胞的活化和对ICI的持久临床反应至关重要。研究揭示了肿瘤抗原呈递机制（APM）的成分和肿瘤细胞中基因畸变对免疫疗法的反应有决定性作用。但仍然存在一些挑战，我们尚未了解APM成分的多种变化如何结合影响免疫原性，癌细胞如何调节各种AMP成分的表达，以及如何将这些信息用作治疗的生物标志物。路漫漫其修远兮，还需要大量的研究工作，全面动态地把握抗原呈递的机制，以便在癌症患者中更精确地使用免疫疗法。参考资料：[1] Yang, K., Halima, A. & Chan, T.A. Antigen presentation in cancer — mechanisms and clinical implications for immunotherapy. Nat Rev Clin Oncol 20, 604–623 (2023).[2] Ochi, T., Maruta, M., Tanimoto, K. et al. A single-chain antibody generation system yielding CAR-T cells with superior antitumor function. Commun Biol 4, 273 (2021).为促进抗体行业的交流与创新，2023年10月14-15日第六届金秋十月抗体产业发展大会如约而至。会议旨在为研究人员提供一个互动交流的平台，有助于推动抗体产业的进一步发展。会议内容时间：2023年10月14-15日地点：苏州（酒店定向通知）规模：600-800人主办单位：生物制品圈、抗体圈指导单位：康维讯生物、夏尔巴生物会议费用：免费FREE!（仅收取50元报名定金，含参会学习、茶歇、会议手册，定金概不退还），9月15日报名定金提高到100元，先到先得，报完即止，超过9月20日预登记将收取会议费！报名方式：扫描下方二维码或点击文章最底部“阅读原文”→ 填写表格 → 报名成功（报名志愿者，承担一定工作，请慎重考虑，免交定金）！组委会获得报名信息后，根据报名信息进行初筛，并进一步与报名者沟通确认，实现精准邀请。最终有机会进入大会微信群（严格审核通过）。日程安排更多嘉宾仍在邀请中。。。。。。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。