Cell | 另辟蹊径，提高肿瘤免疫疗法效果

撰文 | 小飞飞

责编 | 兮

免疫检查点阻断治疗（Immune checkpoint blockade, ICB）对多种肿瘤都有持续较好的疗效，但某些肿瘤对ICB治疗会产生抗性并复发【1】。免疫细胞和肿瘤细胞的一些内在因素皆可影响患者对ICB反应。免疫因素包括T细胞浸润的情况，T细胞以及固有免疫细胞分化激活的状态。肿瘤细胞中能影响ICB反应的因素包括肿瘤新抗原的组成，抗原提呈到MHC-I分子上的能力，抑制性受体配体的表达等【2】。探究这些因素作用的具体机制，以便对其进行调控，增加肿瘤免疫治疗的效果。

干扰素IFNs在肿瘤免疫反应中的作用是一把双刃剑。IFNs在起始阶段能激活树突状细胞促进肿瘤特异性CD8+T细胞的交叉激活，但是持续性的IFNs可产生负反馈效应，引起T细胞的耗竭而产生免疫抑制的作用【3】。通过调控IFNs正向或负向免疫反应，或可增强机体对肿瘤的免疫反应。

2019年8月8日，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院（University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine）的Andy J. Minn团队在Cell发表题为Opposing Functions of Interferon Coordinate Adaptive and Innate Immune Responses to Cancer Immune Checkpoint Blockade的文章，研究表明抑制肿瘤细胞中IFNG（Interferon γ ）信号通路，可以增强机体对肿瘤细胞的适应性或固有免疫杀伤能力，提高肿瘤免疫治疗的效果。

干扰素刺激基因（Interferon stimulated genes, ISGs）的表达可以作为放疗和化疗抵抗的生物标记，研究人员分析ICB不敏感黑色素瘤肿瘤细胞Res 499（来源于B16-F10肿瘤细胞）其ISGs表达也增高，这种ISG抗性特征（ISG resistance signature, ISG.RS）也和ICB治疗抗性有关。之后研究人员分析人黑色素瘤单细胞测序数据，发现ISG.RS主要在肿瘤细胞中表达，而IFNG基因组（IFNG hallmark gene set, IFNG.GS）主要在肿瘤组织中的免疫细胞中表达，包括T细胞NK细胞和巨噬细胞等。随后结合临床抗PD1治疗黑色素瘤队列研究的测序数据，研究人员发现IFNG.GS的表达和肿瘤中CD8T细胞丰度，活化NK细胞的积聚以及对ICB治疗的反应呈正相关，相反ISG.RS在肿瘤细胞上的表达水平和这些效应相反（图1）。

图1 IFNG.GS和ISG.RS与ICB治疗反应相关性

如果以上生物信息学分析的相关性成立，则阻断肿瘤细胞中的IFNs信号通路，可提高肿瘤细胞对ICB治疗的反应性，但是肿瘤细胞中IFNs信号通路的缺失，会影响肿瘤细胞中MHC-I表达以及肿瘤抗原的呈递，从而影响对ICB治疗的反应性。研究人员设想在两种情况下，肿瘤细胞IFN信号缺失好处大于坏处：一是肿瘤细胞中的MHC-I组成性高表达，IFN信号的缺失对CTL介导的杀伤影响不大；二是，肿瘤细胞缺失或者有较少的新抗原，因此IFN信号缺失引起的T细胞识别杀伤受损影响不大，而IFN信号缺失可以改善NK细胞或者其他固有免疫细胞对肿瘤的杀伤。研究人员鉴定比较了四组肿瘤细胞系，如图2，有不同的MHC-I表达，TMB和新抗原状态。CT26结直肠癌细胞有最高的肿瘤突变荷载（TMB），IFNG信号缺失之后也有较高的MHC-I表达量。

图 2 四组细胞系MHC-I，TMB等表达情况

随后研究人员构建CT26小鼠肿瘤模型 (图3) ，发现肿瘤细胞中IFNGR或者IFNGR和IFNAR同时缺失，小鼠肿瘤生长变缓或消退，且这种效果是依赖于CD8T细胞的，抗PD-1治疗进一步改善抗肿瘤效应和生存率，且这种对抗PD-1反应性提高依赖于B2M和MHC-I，因此在MHC-I高表达的肿瘤中，通过干扰肿瘤细胞IFN信号通路降低ISG.RS不会影响CTL介导的肿瘤杀伤，且可以有效提高肿瘤的免疫原性。

图 3 CT26小鼠肿瘤模型及生存曲线

和CT26不同，B16与Res499中（图4）MHC-I表达依赖IFN信号，IFNGR和IFNAR的敲除并没有负向影响RT+抗CTLA4治疗的效果，表明存在其他免疫介导的杀伤弥补甚至超过了MHC-I缺失引起的CTL识别杀伤的减少。当NK细胞和ILC1s缺失时，IFN信号缺失提高的治疗反应性消失，因此此种情况下，肿瘤细胞中细胞IFNG信号阻断，提高了NK/ILC1s介导的肿瘤杀伤。

图 4  B16和Res 499小鼠肿瘤模型及生存曲线

随后研究人员进行机制方面的研究，通过对肿瘤中免疫细胞的单细胞测序，流式分析以及其他功能学实验，发现阻断肿瘤细胞中IFNG信号通路，不仅降低了肿瘤细胞中的ISG.RS，还可以增加IFNG.GS在免疫细胞中的表达，可促进CD8耗竭T细胞向终末耗竭方向扩增，提高T细胞IFNG的产生，从而促进NK/ILC1s细胞的成熟和功能。最后，研究人员了分析人非小细胞肺癌（NSCLC）临床试验和TCGA数据，也发现人NSCLC中，IFN 通路基因改变，和肿瘤细胞中ISG.RS降低，PD-1表达降低以及ICB治疗反应性升高相关。

总之，本研究发现肿瘤细胞中的IFNG信号通路的激活可以拮抗T细胞和固有免疫细胞的功能，阻断肿瘤细胞中IFNG通路可以提高机体对肿瘤的杀伤能力以及对ICB治疗的反应性。

制版人：珂

1. Ribas, A. and J.D. Wolchok, Cancer immunotherapy using checkpoint blockade. Science, 2018. 359: p. 1350-1355.

2. Patel, S.A. and A.J. Minn, Combination Cancer Therapy with Immune Checkpoint Blockade: Mechanisms and Strategies. Immunity, 2018. 48(3): p. 417-433.

3. Snell, L.M., T.L. McGaha, and D.G. Brooks, Type I Interferon in Chronic Virus Infection and Cancer. Trends Immunol, 2017. 38(8): p. 542-557.