4抗体在肿瘤治疗中的作用,宋尔卫团队揭示Inc

近期,越来越多的证据表明针对CTLA-4靶点的抗体药物并没有通过阻断CTLA-4/B7信号的方式来发挥功效。伴随着对癌症免疫治疗中的CTLA-4免疫检查点学说的质疑,一些最新研究指出,通过改造优化抗体等手段来增强抗体对肿瘤内调节性T细胞的清除,可以让CTLA-4的癌症免疫疗法“更上一层楼”。通过阻断人体抗肿瘤反应的抑制信号来增强患者对肿瘤的免疫应答被认为是当前最有希望的新型癌症免疫疗法。CTLA-4和PD-1被认为是免疫系统的两个重要的检查点 (Checkpoint),它们对T细胞的免疫反应起着负向调控作用。近年来,CTLA-4的抗体药物,特别是美国FDA批准用于临床治疗的Ipilimumab,在治疗晚期转移性黑色素瘤等肿瘤上取得了较好的疗效。随着对CTLA-4抗体药物的作用机制的深入研究,流行的CTLA-4免疫检查点学说(CTLA-4 Checkpoint Blockade Hypothesis)受到了挑战(详见本网先前发表的《华人科学家叫板CTLA-4免疫检查点阻断假说》)。美国马里兰大学医学院刘阳教授和郑盼教授领导的免疫治疗联合课题组,是第一个发表论文公开质疑CTLA-4免疫检查点阻断假说的研究团队。近日,来自此研究团队的唐飞博士撰文指出,针对CTLA-4靶点的药物开发和疗效提升需要依赖于强化肿瘤微环境中调节性T细胞 (Treg cell)的去除,而不是提高抗体阻断CTLA-4/B7相互作用的能力。与此对应的是,最近发表的来自不同研究小组的最新研究成果,则进一步支持CTLA-4抗体药物的作用机理是依赖于抗体重链恒定区Fc和免疫细胞Fc受体所介导的肿瘤内Treg细胞的清除。结合以前报道的接受Ipilimumab治疗的黑色素瘤病人的临床数据的一篇文献,笔者将一一解读这些与CTLA-4抗体在肿瘤治疗中的作用机理相关的文章,并简要阐述其主要观点。抗体的Fc片段对抗CTLA-4的免疫治疗发挥功效是必不可少的此篇来自美国哈佛大学麻省总医院和Dana-Farber癌症研究所的报道明显驳斥了CTLA-4免疫检查点的假说,在其论文的摘要中,对“Checkpoint”这一说法也加上了引号。研究者开发了针对CTLA-4的高亲和力羊驼重链抗体片段H11。H11缺少抗体恒定区Fc部分,但它能单价结合CTLA-4,并且通过封闭CTLA-4上的配体结合基序来有效抑制CTLA-4与其配体B7之间的相互作用。利用标记H11和全动物免疫-PET体内可视化技术,他们发现表面可及的CTLA-4主要局限于肿瘤微环境。尽管如此,H11介导的CTLA-4阻断不能发挥抗肿瘤的功效。如果在H11上安装鼠IgG2a重链恒定区Fc,则显著增强其抗肿瘤反应。若同时施用没有Fc片段的H11,则安装了鼠IgG2a Fc片段的H11则被大大减弱抗肿瘤效果。这些小鼠活体实验,强有力地证明了CTLA-4依赖的抗体和Fc受体的结合, 而不是对CTLA-4/B7作用的阻断,能解释CTLA-4抗体的抗肿瘤作用。抗体Fc部分的效应功能贡献于人CTLA-4抗体的活性此项来自英国伦敦大学学院癌症研究所的研究清楚地表明,对高免疫原性的肿瘤,通过优化抗体的Fc片段,或者采用高亲合力的Fc受体突变体,可以增强抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC),从而明显改善CTLA-4抗体的治疗结果。作者分析了来自human Fc受体人源化小鼠的样品以及黑色素瘤、肺癌和肾癌病人的临床标本,发现CTLA-4异常高表达于肿瘤浸润的Treg细胞表面,其表达水平显著高于外周的Treg细胞以及外周和肿瘤中的效应T细胞。这些证据进一步提供了CTLA-4抗体能够选择性删除肿瘤微环境中Treg细胞的理论基础,而一系列的小鼠抗肿瘤实验也支持肿瘤内Treg细胞的消除是human IgG1(如Ipilimumab)和IgG2 (如Tremelimumab)亚型的CTLA-4抗体活性的基础。此外,作者发现在晚期黑色素瘤患者中,病人对Ipilimumab的反应与其Fc的III性受体CD16a-V158F高亲合力多态性相关。Ipilimumab靶向黑色素瘤患者的调节性T细胞这项研究成果来自瑞士洛桑大学医院的Ludwig癌症研究中心和肿瘤免疫生物学实验室。作者对经过Ipilimumab治疗的29位患有晚期皮肤黑素瘤的病人进行了临床研究,其中有15位患者对Ipilimumab的治疗有响应,而14位对Ipilimumab无反应。通过多色流式细胞术,ADCC测定和免疫组织化学,作者分析了病人的外周血单个核细胞和转移的肿瘤样本。他们首次发现Ipilimumab可以使离体的表达CD16(FcγRIIIA)的非经典单核细胞参与到ADCC介导的对Treg细胞的裂解,而CD16阴性的经典单核细胞却不能。此外,与非反应患者相比,响应Ipilimumab单抗的患者其表达FcγRIIIA的非经典单核细胞在治疗前的基线外周频率明显更高。在肿瘤微环境中,应答者在基线时具有较高的高表达Fc受体的巨噬细胞的比率,并且在治疗4周后其肿瘤浸润的Treg细胞明显减少。这项利用临床病人样本的研究,相对于利用小鼠肿瘤模型的研究,更可靠地表明了Ipilimumab是通过活体靶向清除肿瘤内Treg细胞来发挥治疗效果的

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2019年4月2号,中山大学中山纪念医院宋尔卫、苏士成团队等人在Nature Cell Biology上在线发表了题为Extracellular vesicle-packaged HIF-1α-stabilizing lncRNA from tumour-associated macrophages regulates aerobic glycolysis of breast cancer cells的研究论文。该研究揭示了IncRNAs作为信号转导工具的潜力,它通过EVS在免疫细胞和肿瘤细胞之间传递,从而促进癌症的有氧糖酵解。这也是宋尔卫团队在2019年里发表的第一篇高水平文章。于此同时,宋尔卫团队在2018年里表现出色,贡献2篇Cell,1篇Nature immunology。

1、Nature Cell Biology:髓系特异性lncRNA调节乳腺癌细胞的有氧糖酵解

有氧糖酵解,也称为Warburg效应,是癌细胞葡萄糖代谢的一个普遍特征,因为葡萄糖主要被加工成乳酸。尽管有氧糖酵解在ATP生成中的效率较低,但有氧糖酵解能增加生物合成,抑制细胞凋亡,产生信号代谢物,从而提高癌细胞的存活率。有趣的是,在各种恶性肿瘤中,包括非小细胞肺癌和乳腺癌,固体肿瘤不同区域葡萄糖代谢的异质性已经被报道。在肿瘤中心,缺氧可使肿瘤细胞发生糖酵解,而有氧糖酵解也可在无氧缺乏的某些区域诱发。因此,不同的机制可能重新规划癌症细胞在不同区域的糖代谢。

众所周知,缺氧诱导因子-1(HIF-1)是一种氧敏感转录因子,它决定了葡萄糖是通过氧化还是通过糖酵解被消耗。在生理条件下,HIF-1α被脯氨酰羟化酶结构域2(PHD 2)快速羟化,并通过von Hippel-Lindau(VHL)结合进行泛素介导的蛋白酶体降解。然而,肿瘤微环境中的多种因素,如缺氧、活性氧、一氧化氮和某些代谢物,可以调节PHD 2的羟化酶活性,防止HIF-1α的降解,从而提高肿瘤细胞的HIF-1α蛋白水平,促进肿瘤细胞的有氧糖酵解。

TAMS与乳腺癌细胞相互作用的图解

在癌症环境中,TAMS是最丰富的炎症细胞,与多种类型癌症患者预后不良有关。TAMS通过直接增强肿瘤细胞的恶性程度来促进肿瘤的进展,包括增殖、运动、侵袭性和化学耐受性。然而,TAMS是否和如何调节肿瘤细胞糖酵解,这对于肿瘤细胞在关键条件下生存至关重要,目前尚不清楚。

在这里,研究人员证明肿瘤相关的巨噬细胞(TAMS)通过细胞外小泡(EV)传递一种髓系特异性的IncRNA,HIF-1α稳定的长非编码RNA(HISLA)增强乳腺癌细胞的有氧糖酵解和凋亡抗性。在机械作用下,HISLA阻断PHD 2与HIF-1α的相互作用,抑制HIF-1α的羟基化和降解。反过来,糖酵解性肿瘤细胞释放的乳酸能提高巨噬细胞中的hisla,构成TAMS与肿瘤细胞之间的前馈循环。阻断EV介导的HISLA在体内抑制乳腺癌的糖酵解和化疗耐药。临床上,HISLA在TAMS中的表达与乳腺癌患者的糖酵解、化疗疗效差和生存期短有关。该研究强调了IncRNAs作为信号转导工具的潜力,它通过EVS在免疫细胞和肿瘤细胞之间传递,从而促进癌症的有氧糖酵解。

2、Cell:免疫检查点抑制克服巨噬细胞对ADCP诱导的免疫抑制

单克隆抗体是各种恶性肿瘤的主要治疗剂类别。例如,用于乳腺癌和胃癌的人源化抗HER2单克隆抗体曲妥珠单抗和用于淋巴瘤和白血病的嵌合抗CD20单克隆抗体利妥昔单抗广泛用于临床。由Fcγ受体介导的先天免疫细胞的免疫应答是至关重要的并且决定了治疗性抗体的功效。抗体Fc片段和FcγR之间的相互作用通过抗体依赖性细胞毒性主要通过自然杀伤细胞或通过主要由巨噬细胞的抗体依赖性细胞吞噬作用消除抗体结合的肿瘤细胞。 ADCC已经被广泛研究并且对于治疗性抗体的杀肿瘤作用是至关重要的,其中免疫细胞通过抗体与癌细胞结合并通过释放穿孔素和颗粒酶来裂解它们。相比之下,人们对ADCP对肿瘤及其微环境的总体影响知之甚少。有人提出ADCP是巨噬细胞吞噬抗体结合的肿瘤细胞的肿瘤杀虫剂。然而,受损组织中巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬作用可诱导免疫抑制,导致免疫耐受。

NK细胞和肿瘤特异性T细胞是负责抗肿瘤免疫的两种主要免疫细胞类型,但它们的活性可被免疫检查点抑制,例如程序性死亡-1和吲哚胺2,3-双加氧酶。PD-1之间的相互作用主要在活化的T细胞和NK细胞上表达及其配体,肿瘤和骨髓细胞上的PD-L1和主要在树突细胞上的PD-L2。,抑制效应免疫细胞的杀肿瘤功能。此外,IDO将色氨酸转化为许多免疫抑制分子,随后抑制T细胞和NK细胞的功能。最近,免疫检查点抑制剂已经证明了它们在癌症中的治疗效果。活化的致癌信号传导,例如MYC和PI3K,可以上调癌细胞中免疫检查点的表达。尽管如此,在巨噬细胞中控制PD-L1和IDO表达的机制仍然不清楚,巨噬细胞是肿瘤微环境中免疫检查点分子的主要来源。在这里,研究人员研究了治疗性抗体介导的ADCP是否以及如何影响抗肿瘤免疫和治疗效果,目的是找到提高临床疗效的新策略。

ADCP将巨噬细胞转化为免疫抑制表型

为了研究曲妥珠单抗是否可以诱导原代人巨噬细胞中肿瘤细胞的ADCP,研究人员用CellTracker Deep Red标记HER2 +乳腺癌细胞系,并与5-氯甲基荧光素二乙酸酯共培养 - 在存在或不存在曲妥珠单抗或对照同种型免疫球蛋白G的情况下标记的单核细胞衍生的巨噬细胞24小时。研究人员发现曲妥珠单抗,但不是IgG对照,剂量依赖性地增加了两种染料阳性的巨噬细胞比例。共聚焦显微镜还证明曲妥珠单抗显著增加巨噬细胞内肿瘤碎片的荧光斑点。此外,来自曲妥珠单抗组的巨噬细胞中的斑点明显比IgG或未处理组中的斑点大,表明曲妥珠单抗诱导人巨噬细胞对HER2 +癌细胞的吞噬作用和S1B)。为了确定哪种FcγR介导人巨噬细胞对曲妥珠单抗依赖性肿瘤的吞噬作用,研究人员添加了针对三种活化FcγR的中和抗体,包括CD64,CD32a和CD16。中和CD16或CD32a显著抑制曲妥珠单抗诱导的ADCP。 CD64阻断略微降低了双阳性细胞比例。此外,ADCP几乎完全消除了缺乏所有三种活化FcγR的巨噬细胞。总之,这些结果表明FcγRs,尤其是CD16和CD32a,介导人巨噬细胞对曲妥珠单抗依赖性肿瘤的吞噬作用。

3、Cell:宋尔卫团队揭示成纤维细胞亚群调控肿瘤干细胞新机制

癌相关成纤维细胞是肿瘤微环境中丰富且不均匀的基质细胞,其癌症进展是至关重要的。在这里,宋尔卫研究团队表明,两个细胞表面分子,CD10和GPR77,定义了与乳腺癌和肺癌患者的多个队列化疗耐药性和差的生存相关的CAF子集。 CD10 + GPR77 + CAF通过为癌症干细胞提供存活生态,来促进肿瘤形成和化疗耐药性。

作用机制

从机制上讲,CD10 + GPR77 + CAFs通过p65磷酸化和乙酰化作用持续的被NF-κB激活而被驱动,这种作用是通过GPR77的补体信号传导来维持的。此外,CD10

  • GPR77 + CAFs促进患者衍生的异种移植物的成功植入,并且用中和性抗GPR77抗体靶向这些CAF消除肿瘤形成并恢复肿瘤化学敏感性。宋尔卫团队的研究揭示了一个功能性CAF子集,可以通过特定的细胞表面标记来定义和分离,并且表明靶向CD10
  • GPR77 + CAF子集可能是针对CSC驱动的实体瘤的有效治疗策略。

4、Nature Immunology:NKILA lncRNA通过使T细胞对活化诱导的细胞死亡敏感而促进肿瘤免疫逃避

肿瘤抗原特异性CTL在癌症免疫监视过程中识别并破坏新生肿瘤细胞。然而,活化的T淋巴细胞经受称为AICD1的免疫消除。肿瘤微环境中的一组促凋亡因子,例如FasL2,TRAIL3和TNF4,在肿瘤浸润性T淋巴细胞中诱导AICD。因为在抗肿瘤免疫中具有不同作用的差异T细胞亚群,包括抗肿瘤CTL和TH1细胞以及肿瘤2型辅助T和调节性T细胞,存在于肿瘤微环境中。肿瘤介导的AICD仍然未知,其AICD是否有助于肿瘤免疫逃避尚不清楚。

lncRNAs是一类长度 200个碱基的非蛋白质编码转录本,参与许多生理和病理过程。通过调节免疫细胞的分化和功能,lncRNA与先天性和适应性免疫应答关系密切相关。然而,lncRNA在肿瘤浸润性T细胞中与癌症免疫学相关的作用在很大程度上是未知的。在这里,本研究旨在研究lncRNAs参与调节浸润肿瘤的各种T细胞亚群的AICD,并探讨它们在肿瘤免疫逃逸中的作用。

NKILA是一种NF-κB相互作用的长非编码RNA,通过抑制NF-κB活性调节T细胞对AICD的敏感性。在机制上,通过T细胞受体信号传导刺激的T细胞中的钙流入激活钙调蛋白,进而从NKILA启动子去除去乙酰酶并增强STAT1介导的转录。通过增加CTL浸润,施用具有NKILA敲低的CTL有效地抑制了小鼠中乳腺癌患者来源的异种移植物的生长。临床上,NKILA在肿瘤特异性CTL和TH1细胞中的过表达与其凋亡和较短的患者存活率相关。研究结果强调了lncRNAs在确定肿瘤介导的T细胞AICD中的重要性,并表明在过继转移的T细胞中工程化lncRNA可能提供一种新的抗肿瘤免疫疗法。因此,抑制NKILA表达可以保护转移的T细胞免受肿瘤介导的AICD的影响,因此可以极大地增强ACT的治疗效果。 虽然越来越多的证据表明肿瘤细胞中表达的致癌lncRNA可能作为治疗靶点,该研究数据的数据首次证明针对免疫细胞中靶向lncRNA是一种可行的方法。

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