αCD73-Dye能够快速全面消除肿瘤中的免疫抑制性细胞
发布时间：
2022-01-11
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免疫检查点抑制剂（ICB）目前已经应用于多种肿瘤的临床治疗中，但是，很多对ICB有反应的肿瘤在治疗后期会出现耐药现象。
出现这种现象的原因之一是，肿瘤微环境中存在大量免疫抑制性细胞，如髓源性免疫抑制细胞（MDSC）、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和调节性T细胞（Treg）等，它们会显着抑制细胞毒性淋巴细胞（CTL）的浸润和功能，导致肿瘤继续生长。
但是目前并不清楚免疫抑制性细胞具体是如何导致ICB获得性耐药的，也没有去除这群细胞的特异性干预手段和药物。
近日，美国北卡罗来纳州维克森林浸信会健康综合癌症中心的鲁勇团队，在《自然》旗下著名子刊《自然·生物医学工程》杂志上发表重要研究成果。
他们通过数据库筛选出在免疫抑制性细胞上特异表达的基因Nt5e（编码CD73蛋白）。他们设计了IR-700染料偶联的光敏抗CD73抗体，靶向杀伤表达CD73分子的肿瘤浸润免疫抑制性细胞，从而显着改善ICB治疗耐药现象。
据了解，这项研究首次实现了全面消除肿瘤中浸润的免疫抑制性细胞，找到了一个克服ICB治疗中获得性耐药的有效策略，具有重要的转化意义，为将来临床试验奠定了重要的基础。
ICB能够使肿瘤特异性T细胞重新活化，恢复它杀伤肿瘤的能力，因此这个疗法广泛应用于多种肿瘤的临床治疗中。遗憾的是，ICB治疗效果十分有限，比如在三阴性乳腺癌（TNBC）中有效率仅有4.7%；而且部分肿瘤还存在获得性耐药现象，在治疗后期肿瘤重新生长变大。
肿瘤中浸润的免疫抑制性细胞是肿瘤对ICB治疗耐药的重要推手，它们会抑制CD8+T细胞功能，促使肿瘤生长。目前也有一些削弱这群细胞抑制T细胞功能的方法，但往往缺乏特异性，无法保证其他免疫细胞不受影响。
为了解决这些问题，鲁勇团队再次把目光集中到肿瘤中浸润的免疫抑制性细胞，他们从已发表的微阵列数据库[2-4]中筛选出11个基因，相比于其他免疫细胞，这11个基因在免疫抑制性细胞中特异性高表达，其中表达差异倍数最高的是基因Nt5e（编码CD73蛋白）。
通过流式细胞技术分析，鲁勇团队发现：CD73分子不仅在免疫抑制性细胞上高表达，在一些肿瘤细胞（如4T1.2，EMT6）中也会表达，但是在CTL、NK及DC细胞中几乎不表达。
在免疫抑制性细胞上找到特异性表达的分子之后，鲁勇团队就想：如果能特异性杀死这些细胞，或许就能消除肿瘤的免疫逃逸。
因此，他们通过一种现有的近红外（NIR）光耗竭靶细胞的方法，设计了一种IR-700染料偶联的抗CD73单克隆抗体（αCD73-Dye偶联物）。实验结果表明，αCD73-Dye偶联物能够与CD73+细胞特异性结合，并在NIR（690nm）暴露下高选择性地诱导CD73+细胞坏死性死亡，而不会损坏相邻细胞。
那么这个抗体的真实杀伤力怎么样呢？
体外实验结果显示，在NIR的作用下，αCD73-Dye能够快速杀伤免疫抑制性细胞，以及表达CD73分子的肿瘤细胞。
体内实验结果显示，αCD73-Dye+NIR处理能够显着降低肿瘤中Treg，MDSC及TAM.M2等免疫抑制性细胞浸润，同时明显提高肿瘤浸润CD8+T细胞占比，重新塑造肿瘤中免疫细胞的浸润比例。
既然αCD73-Dye+NIR处理能够如此显着改变肿瘤微环境中免疫细胞占比，那么这种改变是全身性的，还是仅仅局限于NIR照射的局部灶呢？这种处理对转移处肿瘤能否也有同样的作用呢？
为了回答这个问题，鲁勇团队在小鼠腹部两侧皮下接种胰腺癌细胞Panc02OVA（该细胞系会表达卵清蛋白OVA）来模拟肿瘤转移，之后对左侧肿瘤进行α-CD73-Dye+NIR处理，同时右侧避光，一天后尾静脉注入被萤光酶素标记且能特异性地识别OVA抗原的OT-I T细胞。
他们惊讶地发现，OT-I T细胞不仅在左侧照射侧肿瘤内浸润增多，同时右侧未照射侧肿瘤内的浸润也显着增多了！而且小鼠两侧的肿瘤引流淋巴结中CD8+T细胞均出现明显增殖现象。
除了模拟肿瘤转移，鲁勇团队还使用了4T1.2乳腺癌自发性转移肿瘤模型，该模型在肿瘤长到一定大小时会自发性地出现肺转移。结果显示，α-CD73-Dye+NIR处理同样增加了肺部转移瘤中CD8+T细胞的浸润比例。
这就说明α-CD73-Dye+NIR处理引起的改变是全身性的，不仅仅局限于照射的局部灶。
最关键的问题来了，α-CD73-Dye+NIR处理究竟能不能改善ICB耐药现象呢？
鲁勇团队将α-CD73-Dye+NIR和抗PD1抗体联用（Combo）治疗荷瘤小鼠，发现Combo治疗后，所有原发肿瘤都被消除，没有出现复发现象；而且也明显改善了肺转移情况，显着延长小鼠生存期。
之前提到过，CD73分子主要表达在免疫抑制性细胞和肿瘤细胞表面，那么在联合治疗时哪部分细胞才是靶向的关键呢？
鲁勇团队主要做了两个实验回答这个问题。
首先，他们在不表达CD73的胰腺癌模型Panc02中应用Combo治疗，结果是效果依然存在，肿瘤生长仍然能被完全抑制，这就提示了肿瘤细胞表面的CD73分子并不重要。
然后他们使用了Nt5e-/-小鼠，其肿瘤浸润的免疫抑制性细胞表面CD73缺失，结果发现Nt5e-/-小鼠的肿瘤在治疗后期再次出现耐药现象。这就说明，免疫抑制性细胞表达的CD73才是联合治疗的关键。
总而言之，这个研究揭示了ICB免疫疗法获得性耐药的潜在机制，并提出了一种克服的策略，即通过α-CD73-Dye光敏抗体+NIR辐照局部去除所有免疫抑制性细胞，从而杀伤肿瘤。
一旦这个疗法用于临床，使用场景也非常广泛。局部NIR辐照可以直接靶向治疗一些浅表肿瘤，如皮肤癌、头颈癌和乳腺癌。此外对体内肿瘤如胰腺癌来说，NIR辐照可以在内窥镜引导下通过光纤扩散器进行，靶向特定肿瘤部位并减少对正常细胞的潜在损伤。
目前，NIR辐照激发的抗体-染料偶联物已进入II期临床试验（NCT02422979； anti-EGFR-IR700），表明鲁勇团队提出的方法是可行且非常有治疗前景的。
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