日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)PD-1抗體可激活調(diào)節(jié)T細胞可導(dǎo)致癌癥超進展
近期,《美國國家科學(xué)院院刊》刊登了一項來自日本國立癌癥中心的研究。原來,受到PD-1抗體影響的不只是殺敵的細胞毒性T細胞,也有抑制免疫的調(diào)節(jié)T細胞(Treg)。放松了PD-1剎車的Treg增殖能力和免疫抑制能力都大幅增強,反而抑制了抗腫瘤活性,導(dǎo)致了疾病超進展(HPD)。
科學(xué)家們認為,可以先把PD-1陽性Treg作為HPD發(fā)生的生物標志物,也可以考慮PD-1單抗治療的同時靶向Treg,應(yīng)該可以降低HPD的發(fā)生率。
HPD是怎么來的呢?科學(xué)家們決定從臨床中尋找答案。
在一項臨床研究中,有36名晚期胃癌患者接受了PD-1單抗(nivolumab)治療。治療開始后4-6周的第一次評估,9人部分反應(yīng)(PR),10人疾病穩(wěn)定(SD),17人疾病進展(SD)。
按照HPD的定義,治療兩個月內(nèi),腫瘤符合增加50%以上,進展速度增加1倍,這17人里有4人(11.1%)被診斷為HPD。盡管開始治療之前,他們的身體狀態(tài)都不錯,但是非常短的時間內(nèi)(20-65天),就有3名HPD患者死亡,大多數(shù)HPD患者都發(fā)生了多發(fā)性轉(zhuǎn)移。
HPD患者腫瘤迅速發(fā)展
研究者首先考慮了特殊基因突變的可能性。這4人里,只有1人發(fā)生了特殊的MDM2基因擴增,而其他的常見致癌突變,比如ERBB2、KRAS、TP53、PIK3CA等,在HPD患者和非HPD患者中也沒什么差異。看來HPD并不是基因突變導(dǎo)致的。
于是研究者們轉(zhuǎn)而開始檢查患者的免疫反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一件怪事。PD-1單抗的作用主要是解除細胞毒性T細胞(CTL)的限制,最大化它們的抗癌能力。不過能表達PD-1的可不止是抗癌的T細胞,抑制免疫的調(diào)節(jié)T細胞(Treg)上也是有的。那這個事兒可就不好說了,畢竟PD-1單抗到底對Treg有什么作用,還是未知數(shù)。
圖源 | NorthShore Kellogg Cancer Center
在所有患者中,研究者都檢查到了表達PD-1的腫瘤浸潤Treg,而且在治療開始之前,這些PD-1+Treg的分布、和其他T細胞的比例,都是差不多的。
但是在開始PD-1單抗治療之后,發(fā)生HPD的患者,PD-1+Treg數(shù)量增加了;但是非HPD患者中,PD-1+Treg的數(shù)量是減少的!
和不表達PD-1的Treg比起來,PD-1+Treg的增殖能力更強,另一種免疫檢查點CTLA-4的表達水平也更高,很明顯具有更強的免疫抑制能力。
HPD患者和非HPD患者截然相反
研究者分別在體外和小鼠體內(nèi)進行了實驗,果然,用PD-1單抗阻斷或者遺傳學(xué)方法抑制PD-1表達,能顯著增加Treg的增殖和免疫抑制能力。
有意思的是,這種現(xiàn)象只存在于Treg中,其他T細胞似乎并不受影響。PD-1本身能夠抑制T細胞的TCR和CD28信號通路,而且Treg比起其他T細胞來說要更加依賴TCR[5,6],所以研究者們認為,抑制PD-1應(yīng)該是導(dǎo)致更強的TCR信號,從而促進了Treg的增殖和免疫抑制活性。
這些被釋放了潛能的Treg全面壓制了細胞毒性T細胞的抗癌能力,使得腫瘤得以大肆擴張。研究者嘗試給黑色毒瘤小鼠注射PD-1缺陷的Treg,結(jié)果這些小鼠腫瘤發(fā)展比對照組快得多。用PD-1單抗處理也是同樣的結(jié)果。
至于為什么只有部分患者會發(fā)生HPD,研究者認為,可能是這部分患者本身體內(nèi)存在一些有助于Treg擴增的細胞因子,例如腺苷和吲哚胺2,3-雙加氧酶等。未來可以考慮提前分析分析患者的各種代謝物特征,找到更確切的Treg增殖特征。
現(xiàn)在當(dāng)務(wù)之急要解決的是,如何防止HPD?
研究者們分析了一波患者的腫瘤組織,發(fā)現(xiàn)HPD患者的Treg與其他T細胞相比,CTLA-4、OX40、CCR4、LAG-3等名聲在外的免疫檢查點表達水平都明顯更高,所以靶向它們耗竭Treg,或許是預(yù)防和治療HPD的好方法。
CTLA-4單抗ipilimumab,與nivolumab聯(lián)用可減少黑色素瘤患者的HPD[8];OX-40單抗目前正在進行幾種實體瘤的臨床試驗,并在1期研究中顯示出了抗癌活性;CCR4單體mogamulizumab與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用的臨床研究也正在幾種晚期實體瘤中進行。
除了聯(lián)合單抗這個思路,細胞因子治療也很可行。比如說通過增加IL-27,來限制IL-2相關(guān)通路,減少Treg數(shù)量來增強PD-1單抗的抗癌效果。
《自然醫(yī)學(xué)》也刊登了一項臨床研究。MSKCC的科學(xué)家們瞄準的靶點是糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白(GITR),它的激動劑TRX518能夠阻礙Treg的免疫抑制能力,在1期臨床中展現(xiàn)了自己作為免疫治療小幫手的潛力。