腫瘤免疫治療中檢查點反應的原型

前言

目前，癌症患者對免疫檢查點阻斷（ICB）治療的反應性是透過不同的個體測量來預測的，其準確度不同，包括腫瘤突變負荷、腫瘤浸潤性T細胞密度、樹突狀細胞頻率和檢查點配體的表達。這些個體引數是相互關聯的，根據細胞型別和基因表達，在ICB反應性患者中形成了兩種不同的“反應性”免疫原型。

這些是抗腫瘤免疫的“種子”，並由腫瘤微環境（TME）的特定元素和微生物組的作用支援。儘管消除TME中的“免疫抑制”因素很重要，但瞭解和分析反應性免疫對於最佳預後以及將其與候選療法結合以提高腫瘤治癒率至關重要。

免疫原型：功能目標的多重關聯狀態

在活組織和免疫系統中，細胞狀態相互支援。例如，1型常規樹突狀細胞（cDC1）支援CD8+T細胞效應器功能，而2型常規樹突狀細胞（cDC2）支援CD4+T細胞。這些細胞型別的功能聯絡可能代表進化選擇的功能配對，以實現特定型別的反應。因此，不同於關注單個細胞型別的狀態，應該透過考慮具有連線狀態的細胞集合來定義免疫系統及其功能目標，這就是免疫原型。

反應性免疫原型是可以介導腫瘤消退的細胞型別的集合，組成反應性免疫原型的細胞數量稀少，可以在主要由顯性原型構成的腫瘤中共存。然而，雖然組成反應性原型的細胞在生長中的腫瘤中只有少量存在，但它們是產生免疫反應的種子，ICB最終會增強免疫反應，因此它們的初始存在被認為是至關重要的。

上圖概述了對特定癌症型別如何具有支援特定反應原型不同傾向的粗略理解。例如，約40%的黑色素瘤患者呈現I類“反應性”原型，佔對PD-1抑制劑有反應的大多數患者，但在頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）中未觀察到這種情況。然而，在一些黑色素瘤患者中，一種不太常見的反應性原型（II類原型）是由cDC2+/CD4+浸潤形成的，這種原型在HNSCC中相對常見。因為這些反應原型是不同的，因此識別這些反應原型將有利於預先確定什麼樣的ICB治療方案可能對特定患者最有效。

I類：基於CD8的ICB反應原型

CD8+T細胞的特點是其細胞溶解功能，這是由TCR和肽-MHC I複合物（pMHC）之間的相互作用介導的。CD8+腫瘤浸潤淋巴細胞優先識別含有pMHC的自身蛋白，這些蛋白是由腫瘤產生的特異性抗原，區別於自身健康組織。許多腫瘤駐留CD8+T細胞表現出抑制性檢查點受體PD-1或CTLA-4的高表達，並具有不同於真正效應或組織駐留記憶T細胞的轉錄狀態。

來自小鼠腫瘤和慢性病毒感染模型的證據表明，一些CD8+T細胞亞群的耗竭狀態不同，並且有可能在PD-1阻斷後重新啟用效應器功能。在人類研究中，表達CD103+CD69+的CD8+T細胞亞群，稱為組織駐留記憶細胞（TRM），其與多種癌症型別中更好的患者總體生存率相關。與T細胞功能障礙以PD-1高表達為標誌的觀點相反，PD-1hiTRM細胞數量的增加已被證明可以預測NSCLC患者對ICB的積極反應。這些特徵表明，一些CD8+PD-1hiTRM群體，不是一直處於耗竭狀態，其可能代表I類反應原型中的關鍵細胞型別。

這些CD8+TIL是如何啟用的？研究發現，小鼠腫瘤中的TME cDC1表達大量刺激性細胞因子IL-12並且在中性pH環境中維持攝入的蛋白質在MHC I上交叉呈現腫瘤抗原的能力，它們對於擴增浸潤的T細胞也是必不可少的。從機制上講， cDC1上調趨化因子受體CCR7，之後cDC1遷移到淋巴結（LN）。cDC1不僅可以直接在LN中激發新的T細胞，還可以透過獨特的DC-DC突觸傳遞抗原；然後抗原被轉移到CD8+T細胞以及其他DC亞群。這反過來又允許新的CTL的大量啟用和增殖。總之，在TME中的cDC1是反應性I類原型的必要組成部分。

最後，第三種細胞型別，自然殺傷（NK）細胞，是I類反應原型的關鍵組成部分。NK細胞表達大量趨化因子CCL5和XCL1，它們與cDC1上的受體結合，並與腫瘤中的cDC1密切相關。同時，NK細胞分泌Flt3L（cDC1的生長因子），NK細胞頻率與人類黑色素瘤中cDC1的數量高度相關。

II類：基於CD4的ICB反應原型

透過過繼轉移腫瘤反應性CD4+T細胞或選擇性地消耗CD4+T細胞，已在多個小鼠模型中證明了CD4+T細胞在腫瘤免疫中的直接作用。許多人類和小鼠腫瘤細胞上調MHC II類，尤其是在暴露於IFN-γ後，使CD4+T細胞能夠透過顆粒酶直接進行細胞溶解。此外，小鼠和人類的CD4+T細胞也透過與吞噬細胞或B細胞協同作用，並透過協調免疫活動來驅動反應。

CD4+T細胞在II類反應性腫瘤免疫環境中的潛在夥伴通常是cDC2，在一項研究中，與其他髓系細胞表型相比，從荷瘤小鼠的TME中純化的CD11b+cDC2在體外誘導CD4+T細胞擴增和增殖。在這項研究中，Treg細胞限制了cDC2深度刺激CD4+T細胞形成PD-1loICOS+表型併成為Teff細胞的能力。在人類中，頭頸部腫瘤活檢中發現cDC2和CD4+T細胞數量和表型之間存在相同的關係；此外，這些細胞頻率和表型與Treg呈負相關。因此，在“阻斷”的II類原型中，解除與Treg細胞招募、增殖和存活相關的通路可能有助於重建ICB反應性。

上調反應原型的途徑

這些原型還有哪些其他特徵有待揭示？下面是一些可能促進I類和/或II類反應原型的其他內在和外在因素。

逆轉T細胞耗竭

如前所述，腫瘤特異性TRM細胞和逆轉“耗竭”T細胞可以增強免疫原型反應性。在一項關於人源化膀胱癌小鼠模型的研究中，表達CD40的cDC1透過逆轉CD8+PD-1+LAG3+表型TEX訊號誘導抗腫瘤免疫，並且與對照組相比，可以減少抗CD40抗體治療小鼠的腫瘤生長。在另一個例子中，在黑色素瘤患者腫瘤中富集了五種不同的TEX表型，並顯示出針對黑色素瘤相關抗原或新抗原的抗腫瘤活性。這些TEX細胞亞群，可能已經（i）重新啟用——它們沒有“完全”耗竭，保留了細胞溶解能力，（ii）激活了Teff記憶相關細胞亞群（TCF7-、表達IL7R），或（iii）啟用LNs中產生的新T細胞。

表現遺傳修飾

表觀遺傳學可以穩定TEX細胞，防止細胞再生，因此可能是ICB反應性的決定因素。透過深度測序（ATAC-seq）分析，發現TEX細胞的表觀遺傳學特徵不同於肺癌患者的CD8+Teff和CD8+記憶T細胞。對人類腫瘤活檢和荷瘤小鼠模型的進一步研究表明，CD8+T細胞分化程式中順式（例如增強子/啟動子）和反式（例如轉錄因子）中的基因調控元件可以改變TEX細胞重新程式設計以實現ICB反應的能力。因此，瞭解這些TEX表型如何塑造TME以及與其他免疫細胞型別的相互作用，這將是開發更好的策略以實現ICB反應性的關鍵。

調節內質網應激

內質網應激和未摺疊蛋白反應（UPR）的啟用有助於許多癌症的發生和進展。例如，DC上的XBP1和C/EBP同源蛋白（Chop）可以決定腫瘤中T細胞的發育、存活和啟用。在卵巢癌荷瘤小鼠模型中，DC特異性XBP1缺失可抑制腫瘤生長，並增加CD4+和CD8+TIL上的IFN-γ表達。鑑於內質網應激與UPR啟用之間的關係，阻斷UPR可能被視為上調ICB反應性免疫原型的策略。

肥大細胞

肥大細胞（MCs）具有廣泛的受體和共刺激分子，以快速響應傳入訊號，並分泌各種儲存和新合成的介質。例如，MCs可以在人類和小鼠中產生Flt3L，並可能在I類反應性免疫原型中替代NK細胞。事實上，在非小細胞肺癌患者的腫瘤中發現的MC在應激狀態下表達多種細胞因子，如TNF-α、IFN-γ、IL-6和糜蛋白酶，它們與這些患者的腫瘤生長抑制和OS改善相關。然而，在子宮內膜癌患者中，MC丰度與OS呈負相關，表明MC可能在不同癌症型別中表現出不同的功能。因此，有必要對MCs表型變異、結構和空間分佈進行進一步研究，以瞭解和驗證MCs如何以及在哪些表型中發揮反應性抗腫瘤或促腫瘤作用。

微生物組

小鼠研究表明，腸道細菌分類群與ICB反應之間存在關聯。在一個研究中，健康的人類糞便微生物群（FMT）被移植到無菌小鼠體內，導致CD8+IFN-γ+T細胞擴增，並相對於對照組增強ICB介導的抗腫瘤免疫。在另一個研究中，非小細胞肺癌患者在存在嗜粘液阿克曼菌的情況下，血液中的CD4+Th1反應性增加；當比較ICB反應性和無反應性患者時，這與臨床結果的改善相關。這些結果表明，在ICB治療期間，微生物群可以影響I類和II類反應性免疫原型的關鍵成分。

小結

大量證據表明，ICB反應性至少有兩種“型別”——I類和II類反應性免疫原型，這些原型的組成部分已經具有明確的預後，這些特徵的結合有助於更好地預測ICB的反應性。對反應性原型的更全面理解也有可能調整臨床前篩查平臺，或與其他方法相結合以提高腫瘤治癒率。

參考文獻：

1。 Archetypes of checkpoint-responsiveimmunity。 Trends Immunol。 2021 Nov； 42（11）： 960–974。

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