学术动态
我国学者揭示单克隆抗体和免疫节点抑制剂联合作用的新机制
作者：宋尔卫 来源自：中国免疫学会 点击数：21263 发布时间：2018-10-16
单克隆抗体是目前肿瘤最重要的靶向治疗之一。抗体的恒定区（Fc）结合NK细胞的Fc受体（FcR），介导NK细胞分泌穿孔素等活性物质杀伤结合抗体的肿瘤，称为抗体依赖细胞毒效应（ADCC）。大量临床和实验数据表明ADCC是单抗药效重要的组成部分。除了NK细胞外，巨噬细胞同样表达FcR，能在抗体介导下吞噬肿瘤细胞，称为抗体依赖细胞吞噬效应（ADCP）。相对较为清楚的ADCC，关于ADCP的研究明显缺乏。因为吞噬肿瘤，之前推测ADCP能抑制肿瘤。但发生ADCP巨噬细胞的表型功能以及在单抗整体药效中的作用缺乏研究。
中山大学孙逸仙纪念医院宋尔卫教授及刘强教授团队发现单克隆抗体介导下吞噬了肿瘤细胞的巨噬细胞，不单不促进免疫反应，反而诱导免疫抑制和限制单克隆抗体治疗效果，并揭示了潜在机理和提出了新的免疫治疗策略。成果以“Immune Checkpoint Inhibition Overcomes ADCP-induced Immunosuppression by Macrophages”（免疫节点抑制剂逆转巨噬细胞ADCP介导的免疫抑制）为题于2018年10月在Cell杂志上在线发表。宋尔卫教授及刘强教授是共同通讯作者，苏士成、赵菁华和邢悦是共同第一作者。中山大学是唯一作者单位。
该研究发现巨噬细胞在发生ADCP后，吞噬体膜上的FcR特异募集DNA感受器AIM2，通过不稳定的吞噬体膜感受肿瘤DNA，激活炎症小体。炎症小体激活的Caspase-1一方面切割cGAS，抑制IRF-IFN通路；另一方面切割IL-1β成活性形式，从而上调免疫节点分子PD-L1和IDO。免疫节点分子抑制NK细胞的ADCC作用和T细胞介导的肿瘤特异免疫，降低单抗治疗效果。
1. 建立研究曲妥珠单抗免疫反应的动物模型
首先，该研究证实多种目前治疗肿瘤的单抗都能诱导巨噬细胞ADCP，包括抗Her2的曲妥珠单抗。目前该抗体有两个版本，鼠抗人抗体4D5（母药）和人源化抗体（临床药物）。因此，既往研究曲妥珠单抗的动物模型为免疫缺陷小鼠，这种模型忽略了免疫细胞在单抗治疗中发挥的作用。为了解决该难题，课题组将外源表达人HER2蛋白的小鼠乳腺癌细胞注射入敲进人HER2蛋白的同系小鼠（ErbB2 Tg）。该小鼠因对人HER2免疫耐受，能长出人HER2+同源肿瘤。成瘤后注射曲妥珠单抗的母药（鼠抗人抗体），这样鼠的免疫细胞就能识别抗体的FcR，产生免疫反应。为了研究巨噬细胞在该模型的作用，课题组将ErbB2 Tg小鼠和Csf1OP/OP小鼠杂交。出乎意料的是，去除巨噬细胞后肿瘤浸润的NK和CTL更多，单抗治疗效果更好。进一步实验揭示发生ADCP的巨噬细胞，不单不促进免疫反应，反而抑制NK介导的ADCC作用和单抗引起的特异性免疫反应。
机制研究揭示：发生ADCP的巨噬细胞中，吞噬体膜处于不稳定状态，DNA感受器AIM2能通过吞噬体膜的间隙，感受肿瘤来源的线粒体和基因组DNA，激活炎症小体。炎症小体激活的Caspase-1切割IL-1β成活性形式，上调免疫节点分子PD-L1和IDO，从而抑制NK介导的ADCC和T细胞特异免疫反应。
2．揭示DNA感受器特异激活的新机制
胞浆中的DNA感受器能检测病原体DNA，启动炎症反应。最新研究发现树突状细胞DNA感受器cGAS能感受肿瘤来源DNA，促进抗肿瘤免疫。但除了cGAS外，还存在其他胞浆DNA感受器，为什么胞浆中DNA在不同情况下会激活不同的感受器目前并不清楚。本研究发现，发生ADCP的巨噬细胞中，原本在细胞膜上的FcR会被拖入吞噬体膜上。结合有抗体的FcR通过Syk，特异地将AIM2募集到吞噬体，“近水楼台”地感受吞噬的肿瘤DNA。激活的AIM2通过caspase-1切割cGAS，抑制下游的IRF-IFN通路。本研究揭示吞噬细胞能通过募集和相互拮抗的机制，特异地选择不同的DNA感受器及下游通路。
3．提出单抗联合免疫节点抑制剂的治疗新策略
肿瘤PD-L1的表达是PD-1/L-1单抗疗效的重要预测指标。但临床实践发现，即便PD-L1无表达的病人仍可能从PD-1/L-1单抗治疗获益，但原因一直不清楚。本研究通过对比术前治疗前后的临床标本发现：Her2+病人在未治疗前肿瘤PD-L1和IDO普遍无或低表达。经过含曲妥珠单抗的术前治疗后，肿瘤细胞无变化，而肿瘤浸润巨噬细胞PD-L1和IDO表达明显升高。在小鼠模型中发现，单用免疫节点抑制剂对Her2+肿瘤无治疗效果。但联合使用免疫节点抑制剂能明显增强抗Her2单抗的治疗效果，而去除巨噬细胞会消除这种协同药效。该研究显示：肿瘤免疫节点分子的表达会随着治疗动态变化。即便对于免疫节点无表达的病人，免疫节点抑制剂仍能增强单抗治疗的效果，而肿瘤浸润巨噬细胞的数目是预测这一免疫治疗新策略疗效的生物学指标。
目前乳腺癌的免疫节点抑制剂临床试验主要集中在三阴亚型，原因是之前研究认为免疫节点主要表达在三阴亚型，而其他亚型较少表达。目前该团队利用中山大学孙逸仙纪念医院免疫治疗中心的平台，开展曲妥珠单抗联合PD-L1单抗治疗晚期Her2+乳腺癌的临床研究，目前正入组病人。
中山大学孙逸仙纪念医院宋尔卫教授及刘强教授团队发现单克隆抗体介导下吞噬了肿瘤细胞的巨噬细胞，不单不促进免疫反应，反而诱导免疫抑制和限制单克隆抗体治疗效果，并揭示了潜在机理和提出了新的免疫治疗策略。成果以“Immune Checkpoint Inhibition Overcomes ADCP-induced Immunosuppression by Macrophages”（免疫节点抑制剂逆转巨噬细胞ADCP介导的免疫抑制）为题于2018年10月在Cell杂志上在线发表。宋尔卫教授及刘强教授是共同通讯作者，苏士成、赵菁华和邢悦是共同第一作者。中山大学是唯一作者单位。
该研究发现巨噬细胞在发生ADCP后，吞噬体膜上的FcR特异募集DNA感受器AIM2，通过不稳定的吞噬体膜感受肿瘤DNA，激活炎症小体。炎症小体激活的Caspase-1一方面切割cGAS，抑制IRF-IFN通路；另一方面切割IL-1β成活性形式，从而上调免疫节点分子PD-L1和IDO。免疫节点分子抑制NK细胞的ADCC作用和T细胞介导的肿瘤特异免疫，降低单抗治疗效果。
1. 建立研究曲妥珠单抗免疫反应的动物模型
首先，该研究证实多种目前治疗肿瘤的单抗都能诱导巨噬细胞ADCP，包括抗Her2的曲妥珠单抗。目前该抗体有两个版本，鼠抗人抗体4D5（母药）和人源化抗体（临床药物）。因此，既往研究曲妥珠单抗的动物模型为免疫缺陷小鼠，这种模型忽略了免疫细胞在单抗治疗中发挥的作用。为了解决该难题，课题组将外源表达人HER2蛋白的小鼠乳腺癌细胞注射入敲进人HER2蛋白的同系小鼠（ErbB2 Tg）。该小鼠因对人HER2免疫耐受，能长出人HER2+同源肿瘤。成瘤后注射曲妥珠单抗的母药（鼠抗人抗体），这样鼠的免疫细胞就能识别抗体的FcR，产生免疫反应。为了研究巨噬细胞在该模型的作用，课题组将ErbB2 Tg小鼠和Csf1OP/OP小鼠杂交。出乎意料的是，去除巨噬细胞后肿瘤浸润的NK和CTL更多，单抗治疗效果更好。进一步实验揭示发生ADCP的巨噬细胞，不单不促进免疫反应，反而抑制NK介导的ADCC作用和单抗引起的特异性免疫反应。
机制研究揭示：发生ADCP的巨噬细胞中，吞噬体膜处于不稳定状态，DNA感受器AIM2能通过吞噬体膜的间隙，感受肿瘤来源的线粒体和基因组DNA，激活炎症小体。炎症小体激活的Caspase-1切割IL-1β成活性形式，上调免疫节点分子PD-L1和IDO，从而抑制NK介导的ADCC和T细胞特异免疫反应。
建立研究曲妥珠单抗免疫反应的动物模型
2．揭示DNA感受器特异激活的新机制
胞浆中的DNA感受器能检测病原体DNA，启动炎症反应。最新研究发现树突状细胞DNA感受器cGAS能感受肿瘤来源DNA，促进抗肿瘤免疫。但除了cGAS外，还存在其他胞浆DNA感受器，为什么胞浆中DNA在不同情况下会激活不同的感受器目前并不清楚。本研究发现，发生ADCP的巨噬细胞中，原本在细胞膜上的FcR会被拖入吞噬体膜上。结合有抗体的FcR通过Syk，特异地将AIM2募集到吞噬体，“近水楼台”地感受吞噬的肿瘤DNA。激活的AIM2通过caspase-1切割cGAS，抑制下游的IRF-IFN通路。本研究揭示吞噬细胞能通过募集和相互拮抗的机制，特异地选择不同的DNA感受器及下游通路。
3．提出单抗联合免疫节点抑制剂的治疗新策略
肿瘤PD-L1的表达是PD-1/L-1单抗疗效的重要预测指标。但临床实践发现，即便PD-L1无表达的病人仍可能从PD-1/L-1单抗治疗获益，但原因一直不清楚。本研究通过对比术前治疗前后的临床标本发现：Her2+病人在未治疗前肿瘤PD-L1和IDO普遍无或低表达。经过含曲妥珠单抗的术前治疗后，肿瘤细胞无变化，而肿瘤浸润巨噬细胞PD-L1和IDO表达明显升高。在小鼠模型中发现，单用免疫节点抑制剂对Her2+肿瘤无治疗效果。但联合使用免疫节点抑制剂能明显增强抗Her2单抗的治疗效果，而去除巨噬细胞会消除这种协同药效。该研究显示：肿瘤免疫节点分子的表达会随着治疗动态变化。即便对于免疫节点无表达的病人，免疫节点抑制剂仍能增强单抗治疗的效果，而肿瘤浸润巨噬细胞的数目是预测这一免疫治疗新策略疗效的生物学指标。
目前乳腺癌的免疫节点抑制剂临床试验主要集中在三阴亚型，原因是之前研究认为免疫节点主要表达在三阴亚型，而其他亚型较少表达。目前该团队利用中山大学孙逸仙纪念医院免疫治疗中心的平台，开展曲妥珠单抗联合PD-L1单抗治疗晚期Her2+乳腺癌的临床研究，目前正入组病人。
ADCP巨噬细胞诱导免疫抑制的分子机制