CXCR3

1 前言 自然杀伤（NK）细胞是起源于淋巴的细胞毒性先天免疫细胞。1973年，人们发现了一种非T非B淋巴细胞亚群可有效杀死被抗体识别的细胞，随后首次被描述为“null”杀伤细胞。两年后，有报道称这种细胞能够杀死各种类型的肿瘤细胞，并创造了术语“自然”杀伤细胞。NK细胞不仅在抗肿瘤反应中发挥作用，而且在抵抗微生物感染方面也发挥作用。 NK细胞表达多种激活和抑制受体，这些受体介导的信号之间的平衡决定了NK细胞激活的结果。NK细胞在没有预先致敏的情况下杀死癌细胞的能力在肿瘤免疫监测中发挥重要作用。以 NK 细胞为基础的肿瘤免疫治疗领域已经到了一个激动人心的关头。虽然这些疗法还没有取得与过继性 T 细胞疗法同样程度的临床成功，但是早期的令人鼓舞的结果使 NK 细胞疗法的开发热情越来越高。 2 NK细胞生物学 NK细胞是第一个被鉴定的先天性淋巴细胞（ILC）亚型，能对病毒感染和/或转化的细胞产生多种效应器功能，主要是细胞杀伤和产生促炎细胞因子。NK细胞和其他ILC家族成员（—1型ILC（ILC1s）、ILC2s和ILC3s）与B细胞和T细胞来源于相同的淋巴祖细胞。NK细胞的细胞毒性活性使它们在功能上与CD8+T细胞最为相似，而ILC1、ILC2和ILC3群体的细胞因子生成模式将这些细胞分别对应CD4+T细胞的TH1、TH2和TH17亚群。 NK细胞的两个最典型的亚群是CD56brightCD16-和CD56dimCD16+群体。CD56bright细胞在外周血中的数量较少（循环中90%的NK细胞是CD56dim），而组织中的NK细胞主要是CD56bright。CD56bright NK细胞是强有力的细胞因子产生者，除非受到促炎性细胞因子如IL-15的刺激，否则细胞毒性较弱。相比之下，CD56dim NK细胞群可介导感染细胞和恶性细胞的连续杀伤，主要通过包含颗粒酶B和穿孔素的预先组装的溶细胞颗粒在免疫突触中的胞吐，最终诱导靶细胞凋亡。 3 NK细胞的抗肿瘤效应机制 NK细胞具有多种功能，可以限制癌细胞的生长和扩散。在TME先天性和适应性免疫细胞产生促炎性趋化因子的指导下，循环NK细胞可被招募到肿瘤发生的部位。CXCR3–CXCR4、CX3CR1和CCR3–CCR5是NK细胞亚群差异表达的主要趋化受体。 进入TME后，NK细胞可以通过“丢失自我”机制杀死癌细胞。许多癌细胞下调MHC I分子的表达，以逃避细胞毒性CD8+T细胞的检测，然而NK细胞能够识别和响应这种缺失的自我表型的细胞，最终导致靶细胞裂解。因此，在T细胞不能识别MHC I下调癌细胞的情况下，NK细胞具有治疗潜力。  ADCC是NK细胞介导的杀伤癌细胞的另一个关键机制。除了直接诱导细胞毒性外，NK细胞还通过产生促炎性细胞因子（包括IFN-γ和TNF）对转化细胞作出反应。 4 NK细胞的免疫检查点抑制 关于ICI的研究主要集中在抗肿瘤T细胞的去抑制，这种治疗模式增强NK细胞的活性也引起了相当大的关注。例如，人源化抗NKG2A单克隆抗体monalizumab目前正在对多种癌症患者进行单药试验，或与其他免疫检查点抑制剂联合应用，临床前数据表明这种药物能显著增强NK细胞和T细胞的细胞毒性。 TIGIT是另一种由NK细胞和T细胞表达的抑制性受体，其配体在人类肿瘤浸润的NK细胞上过表达。在一些小鼠模型中，TIGIT抑制逆转NK细胞衰竭并促进NK细胞依赖性抗肿瘤免疫。已经设计了一些积极的临床试验来测试单独抗TIGIT药物以及与其他免疫检查点抑制剂联合使用的有效性和/或安全性。（如NCT03119428、NCT04150965、NCT04047862、NCT04256421、NCT03563716和NCT04294810） 另外还有LAG-3和TIM-3，来自小鼠NK细胞研究的数据表明LAG-3在介导对肿瘤细胞系的细胞毒性方面起着积极作用；肺腺癌患者NK细胞上TIM-3表达增加预示着不良预后，体外抑制这种NK细胞的TIM-3增强了其细胞毒性和IFNγ的产生。目前，多个临床试验正在对各种癌症患者进行LAG-3和TIM-3抑制剂的试验，（包括NCT01968109、NCT04150965、NCT04140500、NCT03625323、NCT0331142、NCT03066648、NCT03489343、NCT03680508和NCT04139902等）。 其它基于NK细胞的免疫检查点还包括CD96、 Siglec-7/9、CD200R、CD47、CTLA-4、PD-1和B7-H3，将这些检查点结合起来进行协同抗肿瘤反应是未来充分发挥NK细胞杀伤肿瘤作用的方向。 5 过继性NK细胞疗法 异基因外周血NK细胞只是治疗性NK细胞众多潜在来源之一。NK细胞约占外周血淋巴细胞总数的10%，而脐带血（UCB）中的NK细胞占淋巴细胞总数的30%；因此，UCB是治疗效应NK细胞的可靠来源。UCBNK细胞的治疗效果目前正在一些临床试验中进行评估（如NCT01619761和NCT02280525）。 克隆性NK细胞系，如NK-92、KHYG-1和YT细胞，是异基因NK细胞的替代来源，NK-92细胞系已在临床试验中得到广泛测试。然而，这些细胞是非整倍体，因此遗传不稳定，这就要求它们在输注前接受辐照。辐照的NK-92细胞被观察到可以杀死癌症患者的肿瘤细胞。 此外，临床上正在对来自多种来源的干细胞衍生NK细胞产物进行检测，包括来自UCB干细胞或诱导多能干细胞（IPSC）的NK细胞产物。将成年细胞重新编程为多能干细胞，以使其分化为NK细胞并扩展生成最终产物，是基于iPSC的方法的一个独特特征。一项临床试验目前正在招募血液或实体癌患者，以测试这些现成的iPSC衍生NK细胞的安全性。 适应性NK细胞是治疗性NK细胞的另一个新兴来源。适应性NK细胞是一种自然发生的细胞群，在HCMV感染或再激活后在人类中扩增。HCMV UL40衍生肽抗原-HLA-E复合物与NK细胞上NKG2C之间的相互作用，导致NKG2ChiCD57+NK细胞增殖，NKG2ChiCD57+NK细胞下调参与细胞内信号传导的某些蛋白质，包括PLZF、SYK和FcεRIγ。适应性NK细胞具有一些独特的效应器特性，包括增强的ADCC、增强的细胞因子反应和对MDSCs和Treg细胞免疫抑制作用的固有抵抗。目前，三项临床试验正在评估这些适应性NK细胞对各种癌症患者的疗效。 细胞因子诱导记忆样（CIML）NK细胞是异基因细胞治疗的另一种选择，与其他类型的NK细胞产品相比具有独特的优势。CIML-NK细胞在体外通过IL-12、IL-15和IL-18的短暂启动，产生对细胞因子反应增强的NK细胞，并激活持续数周至数月的受体刺激。将这些CIML-NK细胞输注到携带AML异种移植物的小鼠体内可产生强大的抗肿瘤作用并显著延长存活时间。在I期试验中，CIML NK细胞具有良好的安全性，在44%的可评估AML患者（4/9）体内扩增并诱导病情缓解。 6 CAR-NK 嵌合抗原受体（CAR）是一种受体蛋白，它赋予免疫细胞新的能力，以靶向特定的抗原蛋白。CAR-NK细胞免疫疗法比CAR-T细胞免疫疗法更安全，而且NK细胞的安全性已在一些临床领域得到验证。例如，一些I/II期试验显示，同种异体NK细胞输注耐受性良好，不会引起GVHD和明显的毒性。因此，NK细胞是一种适应性更强的CAR载体，而不仅仅局限于自体细胞。 NK细胞上表达的功能性CAR分子由三部分组成：胞外结构域、跨膜区以及胞内的信号结构域。胞外结构域由一个信号肽和识别抗原的单链抗体片段（scFv）组成，一段铰链区将这个结构连接到跨膜区，它也在细胞内连接到包含激活信号的胞内结构域。成功的CAR设计是通过仔细的设计和功能测试相结合来实现的。 载体骨架和启动子 载体骨架包含表达CAR所需的所有元件，如启动子、polyA信号和转录调控片段。 启动子的选择直接影响到转基因的表达水平。目前，对不同启动子在NK细胞系中的CAR表达和功能的比较只有一次报道，而对原代NK细胞没有比较数据。就这一次单个报告来看，还不能确定CAR-NK细胞的最佳启动子。 目前关于CAR-NK细胞的报道显示，多种启动子被用于驱动CAR的表达，无论是细胞系来源的还是原代NK细胞。在原代CAR-NK和CAR-NK细胞系中，病毒启动子（CMV、MPSV、MMLV、SFFV等）比组成性活性启动子（如EF1α、CMV和PGK）更常用。 信号肽 在信号肽中存在着巨大的异质性，这直接转化为不同水平的蛋白质分泌效率。对于CAR-NK和CAR-T细胞，还没有确定最佳信号肽的比较研究。目前，CD8a-SP是原代NK细胞最常用的信号肽序列（16%，71%的研究中未公布）和NK细胞系的免疫球蛋白重链或轻链信号肽（29%）。 单链抗体 单链抗体片段是CAR的肿瘤抗原结合域，该结构域将决定CAR-NK细胞的特异性和功能。 由于单链抗体不是抗体的天然形式，因此重链和轻链的顺序是人工确定的。到目前为止，对于CAR-NK设计，大多数更喜欢VH-VL方向，而不是VL-VH方向。 Fujiwara等人证明重链和轻链的顺序不影响T细胞上抗KDR CAR的表达水平。 此外，细胞可以配备多个单链抗体，从而扩大CAR效应细胞的抗原识别能力。在这里，有多种选择：CARs可以用双元件的载体转导，诱导两个CAR结构的表达；或者将两个单链抗体融合在一个结构中，产生串联单链抗体的“单柄”CAR。虽然这些技术已用于生产CAR-T细胞，但CAR-NK细胞仍未知。 目前大多数临床CAR-T细胞试验都使用了来自小鼠抗体的单链抗体，这增加了抗小鼠IgG细胞宿主抗移植物病的风险，这个问题可以通过人源化或筛选全人抗体避免。然而不幸的是，由于这些CAR受体的嵌合特性，即使是人源化的单链抗体也可能诱导宿主抗独特型免疫反应。幸运的是，在迄今为止数量有限的CAR-NK临床试验中，没有发现与抗CAR免疫反应相关的重大副作用。 连接区 重链和轻链之间的连接区有助于稳定单链抗体的构象，过短会导致多聚体的形成，过长可能导致水解或降低VH和VL结构域之间的关联。对于CAR-NK细胞，五肽GGGGS的多聚体应用最为广泛，通常为3个重复。另一个旨在增强蛋白水解稳定性的连接体是Whitlow“218”连接体：GSTGSGSKPGSGEGSTKG。 目前，虽然大多数CAR-NK研究没有提供连接细节，但已有的研究报道中，有22项使用了G4S连接，有2项应用了218连接。 铰链区 铰链区是连接单链抗体单位和跨膜结构域的CAR细胞外结构区，它通常维持效应细胞中稳健的CAR表达和活性所需的稳定性。大多数CAR-NK构建使用CD8α或CD28胞外结构域的衍生物或基于IgG的铰链区。 铰链区的类型和长度对CAR的功能活动有重要影响。但是目前大多数信息全来自CAR-T领域，能否直接转化为CAR-NK还有待证明。 在CD28和CD8α铰链区之间的直接比较中，发现CD28更有可能促进CAR分子的二聚化，因此，CD28铰链区的CAR产生的激活刺激更强。虽然这可能是有益的，但也可能导致更严重的副作用。 IgG为基础的铰链区也广泛应用于CAR结构。基于IgG铰链区的一个主要优点是结构的灵活性，该结构通常由IgG1或IgG4的FC部分或Fc部分的CH2/CH3结构域组成。铰链区的长度可以调节以适应抗原识别，但研究发现，间隔区越短，细胞因子的产生越高，CAR-T细胞增殖越快，体内持久性和抗肿瘤效果越好。 对于CAR-NK细胞，大多数研究在原代NK细胞（16/35）和CAR-NK细胞系（41/72）中均采用CD8α铰链区。其它使用的铰链区包括CD28、IgG Fc结构域和DAP12。 跨膜结构域  跨膜（TM）结构域连接CAR的胞外结构域和细胞内激活信号结构域，CAR-NK最常用的TM部分来自CD3ζ、CD8和CD28，但其他如NKG2D、2B4、DNAM1也有被使用。 TM结构域的选择影响了CAR结构在细胞功能上的活化程度。通常在NK细胞上表达的分子如DNAM-1、2B4和NKG2D的TM会导致更多的CD107a脱颗粒和更高的细胞毒性，因此，TM的具体来源将决定CAR-NK的活性。 TM结构域的一个重要方面是，最佳TM区域应遵循T细胞或NK细胞上跨膜蛋白的蛋白质自然取向（N端到C端顺序）。NKG2D虽然是一种强大的NK细胞激活剂，然而，天然NKG2D具有C端到N端的跨膜区。 目前，CD8α和CD28修饰的TM在原代CAR-NK细胞中最常见，而CD28是CAR-NK细胞系的首选TM区域。 CAR-NK激活信号 CAR的细胞内激活信号的数量决定了其属于哪一“代”CAR。 第一代CAR-NK细胞与CAR-T细胞一样，只含有CD3ζ信号。第二代和第三代CAR-NK分别携带一个和两个额外的共刺激信号，共刺激分子通常来源于CD28家族（CD28和ICOS）、TNFR家族（4-1BB、OX40和CD27）或SLAM相关受体家族（2B4）。到目前为止，唯一公布的CAR-NK临床试验采用了第二代CAR-NK构建，该构建通过加入IL-15表达和诱导Caspase9增强活性。 目前大多数CAR结构依赖于CD3ζ链信号域，强烈的激活信号对于诱导有效的抗肿瘤反应很重要，但也可能导致效应细胞的快速衰竭。因此，共刺激域的组合可用于校准所需的免疫细胞反应。与基于4-1BB的 CARs相比，基于CD28的CARs表现出更快的效应器特征，诱导更高水平的IFN-γ、颗粒酶B、TNF-α。然而，这种强烈的共刺激信号也会导致活化诱导的细胞死亡（AICD）。 相比较，4-1BB-CD3ζ信号优先诱导记忆相关基因和持续的抗肿瘤活性。原因可能是4-1BB结构域改善了CD28结构域引起的T细胞耗竭。 如上图所示，在CAR-NK细胞系和原代CAR-NK细胞的研究中，CD3ζ几乎被普遍用作主要的激活域，其中大约一半携带一个额外的激活域，通常添加4-1BB或CD28。至于第三代结构，CD28/4-1BB/CD3ζ的组合是最常用的。 7 NK细胞定向接合器 各种免疫逃避机制限制了NK细胞在体内与肿瘤细胞的结合程度，是实现广泛有效的NK细胞治疗的主要障碍。为了增强肿瘤浸润性NK细胞的自然细胞毒性，许多研究团队已经在开发一些分子，使这些细胞以抗原特异性的方式与肿瘤细胞接触。这些分子通常是由多个抗体（通常为单链抗体）组成的双特异或三特异性接合器，使得一个结构域针对NK细胞激活受体，另一个与特定肿瘤相关抗原结合。例如，一种由两个单链抗体组成的三特异性杀伤接合器（TriKE），一个针对NK细胞上的CD16，另一个针对AML细胞的CD33，通过IL-15结构域连接，该结构域旨在增强NK细胞的存活和增殖。 这种抗CD16、IL-15和抗CD33 TriKE（GTB-3550）增强了NK细胞效应器功能的其他几个重要方面，在临床前研究中观察到了改善迁移能力、增加连续杀伤和缩短首次杀伤时间。 在临床前研究中，其他几种NKCE分子也被证明具有强大的抗肿瘤作用。AFM13靶向淋巴瘤相关抗原CD30和CD16a，后者是NK细胞表达的CD16的跨膜形式。AFM13在AACR 2022中表现惊艳，AFM13+脐血来源NK细胞治疗，完全缓解率达到62%。 8 展望 自然杀伤细胞是一组独特的抗肿瘤效应细胞，具有不受MHC限制的细胞毒性、产生细胞因子和免疫记忆等功能，使其成为先天性和适应性免疫反应系统中的关键角色。一些癌症的发生与功能失调的NK细胞有关。因此，修复这种NK细胞可能是抗肿瘤免疫治疗的一个潜在选择。这种修复的一种方法是抑制免疫检查点，即癌细胞通过控制免疫细胞表面的抑制受体进行免疫逃逸。 利用NK细胞与抗体、免疫细胞接合器、CARs和其它检查点抑制剂的组合方法进行试验，这些方法旨在调节抑制检查点和增强抗肿瘤能力。目标是找到一种基于NK细胞的治疗策略，这种策略是安全的，并且具有广泛临床应用所需的确切疗效。 参考文献： 1.Exploring the NK cell platform for cancer immunotherapy. Nat RevClin Oncol. 2020 Sep 15. 2. K Cell-Based Immune Checkpoint Inhibition. Front. Immunol., 13February 2020  3. CAR-expressing NK cells for cancer therapy: a new hope. BiosciTrends. 2020 Sep 6. 4. Chimeric antigen receptornatural killer (CAR-NK) cell design and engineering for cancer therapy. JHematol Oncol. 2021; 14: 73. 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标

【导读】 阻断免疫检查点PD-1和TIGIT，已在小鼠肿瘤模型和人类癌症患者中显示出活性。虽然这些共抑制受体可以通过调节与之相关的共刺激受体CD28和CD226来限制CD8 T细胞的信号传导，但联合阻断PD-1和TIGIT所产生的功能性后果仍鲜为人知。在小鼠肿瘤模型中，团队发现联合阻断会引起肿瘤抗原特异性CD8 T细胞的CD226驱动克隆扩增。 2024年12月16日，Genentech公司Ira Mellman团队在期刊《Nature Cancer》上发表了题为“TIGIT and PD-L1 co-blockade promotes clonal expansion of multipotent, non-exhausted antitumor T cells by facilitating co-stimulation”的研究论文。研究结果表明， PD-1和TIGIT抑制有助于形成引流淋巴结中对肿瘤有反应的CD8 T细胞谱系， 并决定它们在肿瘤中的免疫命运，从而提高治疗效果。对临床试验样本的分析表明，类似的机制也可能发生在癌症患者身上。 https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s43018-024-00870-6 TIGIT与PD-1阻断 01 在CD8肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）中，TIGIT和PD-1的表达高度相关。PD-1主要调节CD28的协同刺激，而TIGIT和PD-1则共同调节CD226的功能，CD226是TIGIT的激活反受体。PD-1的表达除了表示衰竭或致力于衰竭外，还可能反映T细胞的活化状态。检查点阻断，尤其是TIGIT单独阻断或与PD-1联合阻断的作用，能在多大程度上重新编程已致力于衰竭途径的CD8 T细胞，或阻止发展过程中对衰竭的承诺，仍然是一个关键的未知数。 为了回答这些问题，团队采用了一种多室、多组学单细胞方法，分析了超过245,000个T细胞。团队不仅研究了dLNs和肿瘤中CD8 T细胞的特征，还研究了血液中CD8 T细胞的特征。对这3个关键组织间隙的取样，有助于深入了解TIGIT和PD-1阻断对T细胞命运决定的空间和时间影响。 抗PD-L1和抗TIGIT可不同程度地重塑CD8 T细胞轨迹 02 使用抗-TIGIT疗法后，血液中的gp70 Ccl5细胞会迁移到肿瘤中，并在肿瘤中形成Ccl5.2表型。Ccl5.2细胞分化成Cytotox.2细胞，Cytotox.2细胞再分化成其他细胞毒性和有丝分裂（前体衰竭）表型。与抗TIGIT和联合治疗相比，抗PD-L1和FTY720治疗的gp70 Cytotox.2细胞向其他表型的分化程度更高。这些结果表明， 抗TIGIT特别是联合治疗可促进以肿瘤特异性Ccl5.1 T细胞涌入为特征的免疫反应，而抗PD-L1和FTY720治疗则主要表现为肿瘤中已有的Cytotox.2 T细胞的分化。 抗TIGIT和/或抗PD-L1治疗后，CT26肿瘤小鼠组织内和组织间的CD8 T细胞集群关系。 CD8 T细胞集群与替拉戈单抗加阿替珠单抗+治疗反应的关系 03 由CCL5、CXCR3和CXCR6平均表达量组成的复合基因特征得分，在CITYSCAPE患者中明显高于非应答者。与P+A相比，T+A治疗患者的高基因特征得分与良好的OS HR相关，而低特征得分与OS受益无明显关系。根据基因特征得分的高低对患者进行分类显示，与基因特征得分低的患者相比，基因特征得分表达高的T+A患者的OS有所改善。在阿特珠单抗单药治疗既往接受过治疗的局部晚期或转移性NSCLC患者的3期OAK研究中，复合基因特征得分也与无进展生存期和OS的改善有关。 人类CD8 T细胞集群和基因特征，与替拉戈单抗和阿特珠单抗临床反应的关系。 总结 04 1. PD-1和TIGIT的作用： PD-1和TIGIT在dLNs和肿瘤中都指导T细胞命运，T细胞的活化、扩增和分化始于dLNs，而最终决定Teff或Tex细胞的进展则发生在肿瘤中。 2. 血液中的T细胞群： 综合疗法后，血液中主要表现为单一的CD8 T细胞群（Ccl5.1群），这些TCR克隆型在dLNs中扩增，并在肿瘤中发现。 3. PD-1和TIGIT抑制效果的差异： 两者都促进肿瘤特异性T细胞从Tscm区向dLNs中的Ccl5.1过渡细胞群的分化，但抗PD-L1治疗也显示了向Cytotox.1表型的分化，而抗TIGIT和联合治疗则显示了从Ccl5.1表型向其他表型广泛分化的第二阶段。 4. Tscm和Tpex细胞作为治疗靶点： Tscm或Tpex细胞被认为是PD-1-PD-L1靶向免疫疗法的靶点，也可能是PD-L1-TIGIT联合疗法的靶点。 5. 联合疗法对前体细胞群的作用： 抗-PD-L1-抗-TIGIT联合疗法对前体细胞群起作用，这些细胞群可能是由dLNs中的Slamf6簇以及随后肿瘤中的Ccl5.1和Ccl5.2簇定义的。 6. 联合疗法的临床意义： 联合疗法产生的高质量抗肿瘤T细胞能在抑制较少的环境中发挥效应功能，可能为更多患者带来比单独使用抗PD-(L)1更好的临床获益。 7. 联合治疗策略的潜力： 利用抗TIGIT和抗PD-L1等联合治疗策略来驱动这两种机制，可能会实现更持久的反应和更好的生存结果。 参考资料： 1.Mellman, I., Chen, D. S., Powles, T. & Turley, S. J. The cancer-immunity cycle: indication, genotype, and immunotype. Immunity 56, 2188–2205 (2023). 2.Chiang, E. Y. & Mellman, I. TIGIT–CD226–PVR axis: advancing immune checkpoint blockade for cancer immunotherapy. J. Immunother. Cancer 10, e004711 (2022). 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 线上｜2024年12月6日-2025年1月16日 ▶ 《我的2024》 🕓 全国｜2024年12月-2025年03月 ▶ 中国转化医学产业大会 🕓 上海｜2025年02月28日-03月01日 ▶ 第四届长三角单细胞组学技术应用论坛暨空间组学前沿论坛 点击对应文字 查看详情

*仅供医学专业人士阅读参考早就听说肿瘤里的巨噬细胞和调节性T细胞关系不一般。不过，我还真没想到它俩关系竟然能不一般到这个份儿上。今天，由日本大阪大学山本雅裕领衔的研究团队，在顶级期刊《科学》上发表一篇重要研究论文[1]。他们首次发现，在肿瘤酸性微环境的刺激下，肿瘤里的巨噬细胞会释放血小板因子4（PF4），作用于肿瘤中的调节性T细胞（Treg），促使Treg往辅助性T细胞1（TH1）型细胞亚群极化，形成免疫抑制能力更强的TH1-Treg细胞，帮助肿瘤实现免疫逃逸。好消息是，靶向PF4的抗体，可以降低肿瘤微环境中TH1-Treg细胞的数量，增强抗肿瘤免疫力，并抑制肿瘤的生长。这意味着，山本雅裕团队这一发现，有望催生新的免疫治疗药物。▲ 论文首页截图正如前文所言，已经有大量的研究观察到肿瘤相关巨噬细胞（TAM）与肿瘤内调节性T细胞（Treg）之间存在密切的关系。甚至有研究发现，清除肿瘤中的巨噬细胞，就可以降低瘤内Treg细胞的水平。值得注意的是，瘤内的Treg细胞还可进一步极化为辅助性T细胞1（TH1）型亚群——TH1-Treg细胞。TH1-Treg细胞不仅表达Treg细胞标志物Foxp3，还表达TH1亚型的特异性转录因子T-bet；它还在肿瘤中大量聚集，有非常强大的免疫抑制能力。然而，一直以来，科学家并不清楚肿瘤相关巨噬细胞与TH1-Treg细胞在肿瘤中增加是否有关。▲ 山本雅裕（图源：大阪大学）为了解开上述谜团，山本雅裕团队想构建一个特异性清除肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的遗传系统，并在这个系统的基础上探索TAM与TH1-Treg细胞之间的关系。为了特异性清除TAM，他们选择了两个标志物，一个是TAM特异性高表达的精氨酸酶1（Arg1），另一个是巨噬细胞和单核细胞标志物Cx3cr1（防止伤害到其他表达Arg1的细胞）。随后，他们就构建了可以特异性清除TAM的VeDTR小鼠模型。基于这个小鼠模型，他们发现Arg1阳性TAM主要聚集在肿瘤的缺氧区，而且特异性清除Arg1阳性TAM可以抑制肿瘤的生长。▲ 清除Arg1阳性TAM（红线）可以抑制肿瘤的生长在分析瘤内免疫细胞类型之后，山本雅裕团队发现，清除Arg1阳性TAM可降低肿瘤中TH1-Treg细胞和免疫抑制性TAM的比例；此外，免疫刺激CD11b阳性细胞和T-bet+LAG-3-CD8+T细胞的比例增加。简单来说，清除Arg1阳性TAM，不仅减少了瘤内免疫抑制性细胞，还增加了抗癌免疫细胞的水平。这显然会提高抗肿瘤免疫力。▲ 清除Arg1阳性TAM之后，抗癌的T细胞也增加了接下来的问题就是：TH1-Treg细胞的出现，跟TAM有直接的关系么？为了解答这个问题，山本雅裕团队将Arg1阳性TAM与Treg细胞共培养，发现确实可以促进TH1-Treg细胞的形成。值得注意的是，这种促生成作用不需要二者的接触。这说明，应该是Arg1阳性TAM的分泌物发挥了作用。▲ Arg1阳性TAM可以促进TH1-Treg细胞的形成接下来就是寻找Arg1阳性TAM分泌的细胞因子。通过对转录组数据的分析，山本雅裕团队最终锁定了分泌蛋白血小板因子4（PF4；又称Cxcl4）。重组PF4蛋白处理实验也证实，PF4就是特异性参与Arg1阳性TAM诱导的TH1-Treg细胞极化的细胞因子。而且在比较不同组织巨噬细胞的Pf4 mRNA表达水平时，Arg1阳性TAM的水平最高。▲ PF4是那个关键细胞因子接下来，山本雅裕团队又探索了Arg1阳性TAM分泌PF4促进TH1-Treg细胞极化的分子机制。他们发现，在进行有氧糖酵解的肿瘤中，含有大量的乳酸，乳酸会促进Arg1阳性TAM分泌PF4；随后，PF4会与Treg细胞表面的受体CXCR3结合，促进TH1-Treg细胞的形成。有意思的是，研究人员还发现，Treg细胞表达CXCR3竟然依赖于IFN-γ；甚至可以说IFN-γ信号诱导的CXCR3表达是TH1-Treg细胞极化的先决条件，而PF4则进一步加强了这种极化。要知道，IFN-γ是一种主要由T细胞和NK细胞等产生的促炎细胞因子，也是T细胞被激活的标志之一。然而，在这里，IFN-γ竟然成了免疫抑制细胞TH1-Treg形成的先决条件。这也意味着，T细胞的浸润和激活，会促进肿瘤发动各方力量加强免疫抑制。▲ IFN-γ是免疫抑制细胞TH1-Treg形成的先决条件在打通上述分子机制之后，最重要的事情就是看看这条通路的成药价值。山本雅裕团队发现，敲除PF4编码基因，可以抑制肠癌（MC38）和黑色素瘤（B16F10）小鼠模型的肿瘤生长，而且小鼠肿瘤中的TH1-Treg细胞比例显著下降。需要指出的是，特异性敲除Arg1阳性TAM的PF4编码基因就有抗肿瘤效果。这也说明，巨噬细胞分泌的PF4在促进TH1-Treg细胞形成和肿瘤生长方面起着重要作用。▲ 敲除PF4编码基因有抗癌效果山本雅裕团队还开发了特异性靶向PF4的抗体（#6-1-5），基于肠癌小鼠模型的研究发现，抗PF4抗体（#6-1-5）的抗肿瘤疗效可能与抗CTLA4抗体相当。在治疗的安全性方面，抗PF4抗体不会改变肿瘤内的血管结构，也不会导致体重下降或免疫细胞异常活化。这也说明，依赖于PF4中和的TH1-Treg细胞耗竭，可能比完全耗竭Treg细胞更安全。最后，基于人类癌症基因组图谱（TCGA）数据库的分析显示，PF4水平高的癌症患者生存率显著低于PF4水平低的患者；此外，在PF4水平较高的癌症患者中，CD11b表达水平高患者的生存率低于CD11b低的患者，这表明PF4阳性TAM的数量越多，患者的预后越差。▲ 人体数据显示靶向PF4的治疗潜力总的来说，山本雅裕团队这项研究成果证实，Arg1阳性TAM直接参与了TH1-Treg细胞的形成，并揭示了背后的机制；还解释了为何清除TAM会降低瘤内Treg细胞，并能抑制肿瘤的生长。更重要的是，这一发现可能为定向清除瘤内肿瘤相关巨噬细胞和Treg细胞的癌症免疫疗法，指出了研发新方向。需要指出的是，关于PF4与癌症之间的关系，不同的研究给出了不同的答案。虽然山本雅裕团队这个研究认为TAM分泌的PF4会导致免疫抑制，并促进肿瘤的生长；但是也有不少研究发现PF4有抗肿瘤作用，可能是一种抗肿瘤因子[2,3]。因此，未来还需要探索PF4的不同效应是否因肿瘤发生时间和类型而有所不同。参考文献：[1].A. Kuratani, et al. Platelet factor 4–induced TH1-Treg polarization suppresses antitumor immunity. Science. 2024:386, eadn8608. doi:10.1126/science.adn8608[2].Maione TE, Gray GS, Petro J, et al. Inhibition of angiogenesis by recombinant human platelet factor-4 and related peptides. Science. 1990;247(4938):77-79. doi:10.1126/science.1688470[3].Maione TE, Gray GS, Hunt AJ, Sharpe RJ. Inhibition of tumor growth in mice by an analogue of platelet factor 4 that lacks affinity for heparin and retains potent angiostatic activity. Cancer Res. 1991;51(8):2077-2083.本文作者丨BioTalker