CCR：二甲双胍激活肿瘤免疫微环境！中国科学家发现，低剂量二甲双胍使肿瘤微环境往抗癌方向转变丨临床大发现

近日，中国科学家又在二甲双胍治疗癌症方面，取得突破性研究成果。

暨南大学张灏和美国德州大学MD安德森癌症中心Sai-Ching Jim Yeung领衔的研究团队，在美国癌症学会杂志Clinical Cancer Research上发表了全球第一个应用二甲双胍治疗食管鳞癌的临床试验数据[1]。

他们发现，低剂量二甲双胍不会影响食管鳞癌细胞的增殖或凋亡；然而，二甲双胍使肿瘤免疫微环境（TIME）往抗癌方向重新编程，增加了肿瘤中CD8+细胞毒性T细胞的比例。

此外，他们还观察到肿瘤抑制性巨噬细胞（CD11c+）增加，肿瘤促进性巨噬细胞（CD163+）减少。而且，体外研究还发现，二甲双胍增强了巨噬细胞吞噬食管鳞癌细胞的能力。

总的来说，低剂量二甲双胍激活了肿瘤的免疫微环境，增强人体自身的抗肿瘤能力，如果进一步与免疫检查点抑制剂联合使用的话，或许会有更好的效果。

▲ 论文页截图

我们都知道，肿瘤里面其实是有树突状细胞（DC）、自然杀伤（NK）细胞和巨噬细胞，以及T细胞和B细胞等各种免疫细胞的。所有的免疫细胞一起，形成肿瘤的免疫微环境[2]。

不过，在肿瘤的生长过程中，肿瘤会导致肿瘤免疫微环境处于抑制的状态，以促进肿瘤的生长[3]。

科学家将肿瘤免疫微环境分成三种：活跃型（A-TIME），平衡型（E-TIME），和抑制型（S-TIME）[4，5]。从临床结果来看，与抑制型患者相比，活跃型和平衡型患者的预后更好[6，7]。

因此，如果能将抑制型的肿瘤免疫微环境向平衡性或活跃性转化，或许将有望改善癌症免疫治疗的结果。

近两年来，已经有不少基础研究表明，二甲双胍对肿瘤免疫微环境有一定的影响[8-10]，甚至可以部分地激活免疫[11]。因此，二甲双胍似乎具有免疫调节作用，可用于癌症免疫治疗。

张灏团队之前已经在基础研究中发现了二甲双胍对食管鳞癌细胞有一定的抑制作用[12]，因此他们想看看二甲双胍是否能调节食管鳞癌的肿瘤免疫微环境。

▲ 复杂的肿瘤微环境

研究人员发起了一项2期临床试验（注册号：ChiCTR-ICR-15005940），在2014年9月至2016年9月从汕头大学医学院附属肿瘤医院招募了128例患者。病理诊断为食管鳞癌的患者随机分配到二甲双胍组和安慰剂对照组。

最终，46名患者从确诊到手术期间，每天服用250㎎的二甲双胍；42名患者从确诊到手术期间，每天服用安慰剂。最终每组都有38名患者的数据可分析评估，两组患者的平均服药时间分别是10.05天和10.34天。

从初步结果来看，二甲双胍和安慰剂对两组患者的空腹血糖没有影响，也没有影响食管鳞癌细胞的增殖和凋亡。

▲ 试验设计

既然低剂量二甲双胍对癌细胞没有直接的影响，那么是否影响了肿瘤的免疫微环境呢？

免疫染色结果表明，低剂量二甲双胍治疗之后，肿瘤中CD8+T细胞浸润水平和占比均显著增加，而安慰剂组没有出现这个现象。此外，二甲双胍治疗对于PD-L1的表达水平没有影响。

随后，研究人员还探索了先天性免疫细胞的变化情况。无论是治疗前后，还是不同的两组，巨噬细胞的总浸润没有变化。但是，二甲双胍组的肿瘤抑制性巨噬细胞（CD11c+）显著增加。相对应的，二甲双胍组的肿瘤促进性巨噬细胞（CD163+）占比降低。

▲ 二甲双胍对巨噬细胞的影响

如果从肿瘤免疫微环境总体上看的话，二甲双胍治疗组45%的患者在治疗后，肿瘤免疫微环境往积极的方向发展，而安慰剂对照组这一比例只有8%。

▲ 治疗前后肿瘤免疫微环境的变化（内圈是治疗前）

随后，研究人员在食管鳞癌小鼠模型中进一步检验临床研究中的发现。

他们发现，二甲双胍对食管鳞癌的增殖，以及小鼠身上的肿瘤数量没有影响。然而，从肿瘤免疫微环境来看，二甲双胍治疗组60%的肿瘤处于免疫活跃型，而对照组只有10%。这一结果再现了二甲双胍对人体食管鳞癌的影响。

不仅如此，体外实验还发现低剂量二甲双胍的短期处理能激活巨噬细胞吞噬食管鳞癌细胞的能力。

对于二甲双胍究竟是如何激活了肿瘤的免疫微环境，研究人员也做了研究。他们发现，低剂量二甲双胍能促进AMPK的活化，抑制STAT3的活化，进而改变CD8+ T细胞和巨噬细胞细胞因子的表达，最终实现了肿瘤免疫微环境的逆转。

▲ 二甲双胍对AMPK和STAT3磷酸化的影响

基于以上研究成果，研究人员认为，低剂量二甲双胍可以将食管鳞癌的肿瘤免疫微环境从抑制型转化成平衡型或者激活型，这也表明二甲双胍有望用于食管鳞癌的标准护理治疗中。

当然了，要深入了解这一发现的临床价值，还需进行前瞻性的临床研究，将肿瘤免疫微环境的改变与癌症的复发率、无进展生存期和总生存期关联起来。

无论如何，希望后续临床研究能取得阳性结果，毕竟免疫检查点抑制剂治疗食管鳞癌治疗的客观反应率非常低，也亟需有效的联合治疗手段加强免疫治疗的作用。

参考文献：

[1].Wang S, Lin Y, Xiong X, et al. Low-dose metformin reprograms the tumor immune microenvironment in human esophageal cancer: Results of a phase II clinical trial[J]. Clinical Cancer Research, 2020.

[2].Pitt J M, Marabelle A, Eggermont A, et al. Targeting the tumor microenvironment: removing obstruction to anticancer immune responses and immunotherapy[J]. Annals of Oncology, 2016, 27(8): 1482-1492.

[3].Binnewies M, Roberts E W, Kersten K, et al. Understanding the tumor immune microenvironment (TIME) for effective therapy[J]. Nature medicine, 2018, 24(5): 541-550.

[4].Dunn G P, Old L J, Schreiber R D. The three Es of cancer immunoediting[J]. Annu. Rev. Immunol., 2004, 22: 329-360.

[5].McGranahan N, Swanton C. Cancer evolution constrained by the immune microenvironment[J]. Cell, 2017, 170(5): 825-827.

[6].Pollack S M, Ingham M, Spraker M B, et al. Emerging targeted and immune-based therapies in sarcoma[J]. Journal of Clinical Oncology, 2018, 36(2): 125-135.

[7].Yanik E L, Kaunitz G J, Cottrell T R, et al. Association of HIV status with local immune response to anal squamous cell carcinoma: implications for immunotherapy[J]. JAMA oncology, 2017, 3(7): 974-978.

[8].Li L, Wang L, Li J, et al. Metformin-induced reduction of CD39 and CD73 blocks myeloid-derived suppressor cell activity in patients with ovarian cancer[J]. Cancer research, 2018, 78(7): 1779-1791.

[9].Cha J H, Yang W H, Xia W, et al. Metformin promotes antitumor immunity via endoplasmic-reticulum-associated degradation of PD-L1[J]. Molecular cell, 2018, 71(4): 606-620. e7.

[10].Liu Q, Tong D, Liu G, et al. Metformin inhibits prostate cancer progression by targeting tumor-associated inflammatory infiltration[J]. Clinical Cancer Research, 2018, 24(22): 5622-5634.

[11].DeWaal D, Nogueira V, Terry A R, et al. Hexokinase-2 depletion inhibits glycolysis and induces oxidative phosphorylation in hepatocellular carcinoma and sensitizes to metformin[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 1-14.

[12].Wang L, Li K, Lin X, et al. Metformin induces human esophageal carcinoma cell pyroptosis by targeting the miR-497/PELP1 axis[J]. Cancer letters, 2019, 450: 22-31.

[13].Feng Y, Ke C, Tang Q, et al. Metformin promotes autophagy and apoptosis in esophageal squamous cell carcinoma by downregulating Stat3 signaling[J]. Cell death & disease, 2014, 5(2): e1088-e1088.

本文作者 | BioTalker

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