《自然》:科學家首次證實,腫瘤中存在大量與癌症不相關的「吃瓜」殺傷性T細胞,難怪有些患者對免疫治療沒反應|科學大發現

伴隨著《我不是藥神》票房的高歌猛進,格列衛的抗癌奇蹟為更多的人知曉。

遺憾的是,這個奇蹟是無法複製的。即使是當下被譽為“神藥”的PD-1抗體等免疫檢查點抑制劑,在療效上也無法與格列衛媲美

《自然》:科学家首次证实,肿瘤中存在大量与癌症不相关的“吃瓜”杀伤性T细胞,难怪有些患者对免疫治疗没反应|科学大发现

免疫治療,尤其是免疫檢查點抑制劑治療,可以有效恢復T細胞消滅癌細胞的能力,從而給患者帶來顯著和持續的臨床反應。不過,越來越多的研究證明,僅有一部分患者能從治療中獲益,大部分患者對這種療法還是不響應

至於背後的原因,比較複雜,有科學家認為是腫瘤還有更多的免疫抑制手段待發現,也有科學家發現是PD-1抗體進入人體之後被“吃掉”了。

前不久,來自新加坡的Singapore Immunology Network(SIgN)的Evan W. Newell團隊發現了一個讓人無奈的原因。

理論上講,進入到腫瘤裡面的殺傷性T細胞應該是為了殺滅癌細胞而生的。但是,Newell的團隊卻發現,患者腫瘤組織裡面不僅有殺滅癌細胞殺傷性T細胞;還有大量與癌症無關的、原本應該是識別病毒的“旁觀者”殺傷性T細胞,這些T細胞根本就“不認識”癌細胞

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跟癌症相關的殺傷性T細胞被癌細胞幹趴下了,周圍是一群沒有抗癌能力的旁觀者殺傷性T細胞(插畫師:王爽)

尤其是在那些預後差的癌症患者腫瘤組織中,旁觀者殺傷性T細胞佔比更多。這些旁觀者殺傷性T細胞眼看著有殺癌細胞能力的T細胞被腫瘤組織耗竭,不會伸以援手,所以免疫檢查點抑制劑拿這幫T細胞也是沒辦法了。

Newell團隊的這一重要研究成果發表在頂級期刊《自然》上[1]。這一發現將對免疫檢查點抑制劑和CAR-T治療產生深遠的影響。

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腫瘤組織裡面存在多種不同的T細胞

之前的大量研究表明,腫瘤裡面的浸潤T細胞(TILs)是有高度的異質性的[2-4]。Newell團隊也發現,肺癌和腸癌患者的腫瘤浸潤性殺傷性T細胞也存在高度的異質性

於是這幫科學家就想調查抗原特異性殺傷性T細胞,瞭解腫瘤微環境內殺傷性T細胞異質性的基礎,以及這種異質性對癌症治療的影響。

他們使用質譜流式細胞術聯合主要組織相容性複合體(MHC)四聚體染色技術,分析腫瘤中T細胞對1091個假定的新抗原,123個腫瘤相關抗原和46個與腫瘤無關的抗原(主要是病毒抗原)的特異性識別情況

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研究流程

讓他們沒有料到的是,他們在37.5%的肺癌患者癌組織裡面檢測到了癌症不相關的MHC四聚體,在50%的腸癌腸癌患者癌組織裡面也檢測到了癌症不相關的MHC四聚體

在這些患者組織裡發現的MHC四聚體都是特異性識別EB病毒、人鉅細胞病毒,或者流感病毒的抗原決定簇。腫瘤裡面的這些特異性識別病毒的CD8+ T細胞是從哪裡來的呢?

研究人員分析了它們表面的CD69和/或CD103,這兩個蛋白都是腫瘤浸潤T細胞的標誌性特點[5],結果發現大量的細胞都表達了這兩個標誌物,這就表明這些腫瘤不相關的CD8+ T細胞應該是腫瘤自己的,不是經過血管從其他受感染的地方溜達過來的

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這個發現表明,並不是所有的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞都是特異性識別腫瘤表面的抗原的,有些旁觀者CD8+ 腫瘤浸潤T細胞特異性識別癌症不相關的抗原決定簇。(至於為什麼會這樣,作者沒有探討,隱約感覺背後有大秘密)

既然,腫瘤組織裡面存在腫瘤特異性和腫瘤不相關的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞,那麼它們的表型有啥差異呢?

仔細分析之後,研究人員發現,腫瘤特異性的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞與腫瘤不相關的CD8+ T細胞在表型上有重疊,例如它們都表達共刺激因子;甚至原本認為只在腫瘤特異性CD8+ T細胞上才表達的抑制受體TIGIT和PD-1[6,7],在腫瘤不相關的CD8+ T細胞表面也有

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難道就沒有辦法區分它們了嗎?

在分析了大量的數據之後,研究人員終於發現,腫瘤不相關的CD8+ T細胞似乎表達極其少,或者不表達CD39。但是那些腫瘤特異性的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞高表達。

基於這些數據,研究人員認為,CD39可以作為腫瘤特異性的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞的一個有效的標誌物

為了更好的比較CD39-CD8+ 腫瘤浸潤T細胞和CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞的特點,研究人員又對這兩類T細胞做了轉錄組分析。

他們發現,CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞表達的基因更多是與細胞的增殖和耗竭相關,這是慢性抗原持續刺激的T細胞特徵。蛋白層面分析發現,從腸癌和肺癌腫瘤組織中分離出的CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞,無論是表型還是功能都表現出耗竭特點。說明這類T細胞有抗癌的能力,不過活性已經被腫瘤抑制,亟待免疫檢查點抑制劑的解救。

這就意味著,表達CD39定義了一類高度耗竭的T細胞;而那些不存在CD39的T細胞則是另外一個群體,它們的表型與腫瘤的慢性抗原刺激不一致,是個徹頭徹尾的旁觀者

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那麼在臨床中CD39作為一個新的標誌物是不是好使呢?

在肺癌患者的腫瘤組織裡,CD8+ 腫瘤浸潤T細胞表面CD39的表達水平在每個患者之間的差異是非常大的。而且CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞出現的頻率與EGFR突變的狀態有密切的關係

之前的研究表明,與EGFR野生型的肺癌患者相比,EGFR突變型的患者對PD-1的治療反應較差[8]。這是否與腫瘤浸潤T細胞的異質性有關呢?

在本研究中,研究人員發現,與EGFR突變型的患者相比,CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞的頻率在EGFR野生型的肺癌患者顯著升高

甚至在大約50%的EGFR突變型的患者體內,幾乎就找不到CD39+CD8+ 腫瘤浸潤T細胞。而這個群體接受PD-1抗體治療效果恰恰比較差,這可能與EGFR突變型的患者體內存在大量的旁觀者CD39-CD8+ 腫瘤浸潤T細胞有關

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研究人員隨後有分析了一個微衛星不穩定的轉移性結直腸癌患者的外周血。這位患者在接受PD-1抗體治療之後,實現了快速的臨床響應。他們發現,

這名患者外周血的CD8+ T細胞高表達CD39。這個數據表明,外周血中CD39+ T細胞的變化,可能是患者響應PD-1抗體治療的表現。這就意味著,醫生可以用外周血中CD39+ T細胞的變化判斷患者對PD-1抗體治療的響應程度。

總的來說,這個研究證實人體腫瘤組織中不僅有腫瘤特異性的CD8+ 腫瘤浸潤T細胞,還有大量與腫瘤無關的旁觀CD8+ 腫瘤浸潤T細胞,而這兩類T細胞可以用CD39這個標記物區分開。

旁觀者T細胞標記物的確定,不僅可以輔助免疫檢查點抑制劑治療,還可以用於CAR-T細胞製備過程中T細胞的篩選。可以預見,免疫治療的效果,將因為這個標記物的出現而變得更加有效。

科學家的每一個新發現,都會讓免疫檢查點抑制劑的治療效果更好一點。

2017年免疫檢查點抑制劑的進展,都在下面這本書裡。

《自然》:科学家首次证实,肿瘤中存在大量与癌症不相关的“吃瓜”杀伤性T细胞,难怪有些患者对免疫治疗没反应|科学大发现

[1]. Simoni Y, Becht E, Fehlings M, et al. Bystander CD8+ T cells are abundant and phenotypically distinct in human tumour infiltrates[J]. Nature, 2018, 557(7706): 575.

[2]. Lavin Y, Kobayashi S, Leader A, et al. Innate Immune Landscape in Early Lung Adenocarcinoma by Paired Single-Cell Analyses[J]. Cell, 2017, 169(4): 750-765.

[3]. Chevrier S, Levine J H, Zanotelli V R, et al. An Immune Atlas of Clear Cell Renal Cell Carcinoma[J]. Cell, 2017, 169(4): 736-749.

[4]. Zheng C, Zheng L, Yoo J, et al. Landscape of Infiltrating T Cells in Liver Cancer Revealed by Single-Cell Sequencing[J]. Cell, 2017, 169(7): 1342-1356.

[5]. Anz D, Mueller W, Golic M, et al. CD103 is a hallmark of tumor‐infiltrating regulatory T cells[J]. International Journal of Cancer, 2011, 129(10): 2417-2426.

[6]. Johnston R J, Compsagrar L, Hackney J A, et al. The Immunoreceptor TIGIT Regulates Antitumor and Antiviral CD8+ T Cell Effector Function[J]. Cancer Cell, 2014, 26(6): 923-937.

[7]. Gros A, Robbins P F, Yao X, et al. PD-1 identifies the patient-specific CD8 + tumor-reactive repertoire infiltrating human tumors[J]. Journal of Clinical Investigation, 2014, 124(5): 2246-2259.

[8]. Gainor J F, Shaw A T, Sequist L V, et al. EGFR Mutations and ALK Rearrangements Are Associated with Low Response Rates to PD-1 Pathway Blockade in Non–Small Cell Lung Cancer: A Retrospective Analysis[J]. Clinical Cancer Research, 2016, 22(18): 4585-4593.

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“我們更好奇的是,腫瘤中為什麼會出現特異性識別病毒的殺傷性T細胞?”


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