αCD73-Dye能夠快速全面消除腫瘤中的免疫抑制性細胞
發(fā)布時間：
2022-01-11
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免疫檢查點抑制劑（ICB）目前已經應用于多種腫瘤的臨床治療中，但是，很多對ICB有反應的腫瘤在治療后期會出現耐藥現象。
出現這種現象的原因之一是，腫瘤微環(huán)境中存在大量免疫抑制性細胞，如髓源性免疫抑制細胞（MDSC）、腫瘤相關巨噬細胞（TAM）和調節(jié)性T細胞（Treg）等，它們會顯著抑制細胞毒性淋巴細胞（CTL）的浸潤和功能，導致腫瘤繼續(xù)生長。
但是目前并不清楚免疫抑制性細胞具體是如何導致ICB獲得性耐藥的，也沒有去除這群細胞的特異性干預手段和藥物。
近日，美國北卡羅來納州維克森林浸信會健康綜合癌癥中心的魯勇團隊，在《自然》旗下著名子刊《自然·生物醫(yī)學工程》雜志上發(fā)表重要研究成果。
他們通過數據庫篩選出在免疫抑制性細胞上特異表達的基因Nt5e（編碼CD73蛋白）。他們設計了IR-700染料偶聯的光敏抗CD73抗體，靶向殺傷表達CD73分子的腫瘤浸潤免疫抑制性細胞，從而顯著改善ICB治療耐藥現象。
據了解，這項研究首次實現了全面消除腫瘤中浸潤的免疫抑制性細胞，找到了一個克服ICB治療中獲得性耐藥的有效策略，具有重要的轉化意義，為將來臨床試驗奠定了重要的基礎。
ICB能夠使腫瘤特異性T細胞重新活化，恢復它殺傷腫瘤的能力，因此這個療法廣泛應用于多種腫瘤的臨床治療中。遺憾的是，ICB治療效果十分有限，比如在三陰性乳腺癌（TNBC）中有效率僅有4.7%；而且部分腫瘤還存在獲得性耐藥現象，在治療后期腫瘤重新生長變大。
腫瘤中浸潤的免疫抑制性細胞是腫瘤對ICB治療耐藥的重要推手，它們會抑制CD8+T細胞功能，促使腫瘤生長。目前也有一些削弱這群細胞抑制T細胞功能的方法，但往往缺乏特異性，無法保證其他免疫細胞不受影響。
為了解決這些問題，魯勇團隊再次把目光集中到腫瘤中浸潤的免疫抑制性細胞，他們從已發(fā)表的微陣列數據庫[2-4]中篩選出11個基因，相比于其他免疫細胞，這11個基因在免疫抑制性細胞中特異性高表達，其中表達差異倍數最高的是基因Nt5e（編碼CD73蛋白）。
通過流式細胞技術分析，魯勇團隊發(fā)現：CD73分子不僅在免疫抑制性細胞上高表達，在一些腫瘤細胞（如4T1.2，EMT6）中也會表達，但是在CTL、NK及DC細胞中幾乎不表達。
在免疫抑制性細胞上找到特異性表達的分子之后，魯勇團隊就想：如果能特異性殺死這些細胞，或許就能消除腫瘤的免疫逃逸。
因此，他們通過一種現有的近紅外（NIR）光耗竭靶細胞的方法，設計了一種IR-700染料偶聯的抗CD73單克隆抗體（αCD73-Dye偶聯物）。實驗結果表明，αCD73-Dye偶聯物能夠與CD73+細胞特異性結合，并在NIR（690nm）暴露下高選擇性地誘導CD73+細胞壞死性死亡，而不會損壞相鄰細胞。
那么這個抗體的真實殺傷力怎么樣呢？
體外實驗結果顯示，在NIR的作用下，αCD73-Dye能夠快速殺傷免疫抑制性細胞，以及表達CD73分子的腫瘤細胞。
體內實驗結果顯示，αCD73-Dye+NIR處理能夠顯著降低腫瘤中Treg，MDSC及TAM.M2等免疫抑制性細胞浸潤，同時明顯提高腫瘤浸潤CD8+T細胞占比，重新塑造腫瘤中免疫細胞的浸潤比例。
既然αCD73-Dye+NIR處理能夠如此顯著改變腫瘤微環(huán)境中免疫細胞占比，那么這種改變是全身性的，還是僅僅局限于NIR照射的局部灶呢？這種處理對轉移處腫瘤能否也有同樣的作用呢？
為了回答這個問題，魯勇團隊在小鼠腹部兩側皮下接種胰腺癌細胞Panc02OVA（該細胞系會表達卵清蛋白OVA）來模擬腫瘤轉移，之后對左側腫瘤進行α-CD73-Dye+NIR處理，同時右側避光，一天后尾靜脈注入被螢光酶素標記且能特異性地識別OVA抗原的OT-I T細胞。
他們驚訝地發(fā)現，OT-I T細胞不僅在左側照射側腫瘤內浸潤增多，同時右側未照射側腫瘤內的浸潤也顯著增多了！而且小鼠兩側的腫瘤引流淋巴結中CD8+T細胞均出現明顯增殖現象。
除了模擬腫瘤轉移，魯勇團隊還使用了4T1.2乳腺癌自發(fā)性轉移腫瘤模型，該模型在腫瘤長到一定大小時會自發(fā)性地出現肺轉移。結果顯示，α-CD73-Dye+NIR處理同樣增加了肺部轉移瘤中CD8+T細胞的浸潤比例。
這就說明α-CD73-Dye+NIR處理引起的改變是全身性的，不僅僅局限于照射的局部灶。
最關鍵的問題來了，α-CD73-Dye+NIR處理究竟能不能改善ICB耐藥現象呢？
魯勇團隊將α-CD73-Dye+NIR和抗PD1抗體聯用（Combo）治療荷瘤小鼠，發(fā)現Combo治療后，所有原發(fā)腫瘤都被消除，沒有出現復發(fā)現象；而且也明顯改善了肺轉移情況，顯著延長小鼠生存期。
之前提到過，CD73分子主要表達在免疫抑制性細胞和腫瘤細胞表面，那么在聯合治療時哪部分細胞才是靶向的關鍵呢？
魯勇團隊主要做了兩個實驗回答這個問題。
首先，他們在不表達CD73的胰腺癌模型Panc02中應用Combo治療，結果是效果依然存在，腫瘤生長仍然能被完全抑制，這就提示了腫瘤細胞表面的CD73分子并不重要。
然后他們使用了Nt5e-/-小鼠，其腫瘤浸潤的免疫抑制性細胞表面CD73缺失，結果發(fā)現Nt5e-/-小鼠的腫瘤在治療后期再次出現耐藥現象。這就說明，免疫抑制性細胞表達的CD73才是聯合治療的關鍵。
總而言之，這個研究揭示了ICB免疫療法獲得性耐藥的潛在機制，并提出了一種克服的策略，即通過α-CD73-Dye光敏抗體+NIR輻照局部去除所有免疫抑制性細胞，從而殺傷腫瘤。
一旦這個療法用于臨床，使用場景也非常廣泛。局部NIR輻照可以直接靶向治療一些淺表腫瘤，如皮膚癌、頭頸癌和乳腺癌。此外對體內腫瘤如胰腺癌來說，NIR輻照可以在內窺鏡引導下通過光纖擴散器進行，靶向特定腫瘤部位并減少對正常細胞的潛在損傷。
目前，NIR輻照激發(fā)的抗體-染料偶聯物已進入II期臨床試驗（NCT02422979； anti-EGFR-IR700），表明魯勇團隊提出的方法是可行且非常有治療前景的。
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