肿瘤疫苗与免疫检查点治疗联用的临床前支持证据 | 文献学习
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这篇论文来自德克萨斯大学MD安德森癌症中心(The University of Texas MD Anderson Cancer Center),通讯作者是 Matthew M. Gubin。论文尚处于预发表(preprint)阶段,在bioRxiv上公开(https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.12.20.570816)。因此,文章尚未通过同行评议,其结论的正确性和可信度,尚需读者深入阅读并自行判断。这里仅摘录论文中的部分内容进行学习。
在癌症免疫治疗领域,特别是针对免疫检查点治疗(ICT)而言,T细胞能够识别肿瘤抗原是实现疗效的关键因素。与非突变的、异常表达的肿瘤抗原相比,癌细胞中由体细胞变异形成的肿瘤特异性新抗原(NeoAgs)通常不会引发免疫耐受,且仅在癌细胞中表达,因此成为癌症疫苗的理想靶标。目前,新抗原癌症疫苗的研发已在早期临床试验中取得了显著进展,展现出积极前景。然而,关于新抗原疫苗的许多关键问题尚未明确,例如如何最有效地将这些疫苗与其他以T细胞为靶点的治疗手段(包括ICT)结合使用,以便为癌症患者带来最佳治疗效果。
在这篇论文中,作者使用 BrafV600E Pten-/- Cdkn2a-/- YUMM1.7 的小鼠黑色素瘤品系作为研究体系。该小鼠品系的免疫原性弱,可通过基因工程改造,使其表达特定组合的 MHC-I 和 MHC-II 新抗原,从而用于研究肿瘤与免疫的相互作用。本文合成了三个微基因用于构造相应的新抗原:
- G1254V mutation in Laminin subunit alpha 4 (mLama4-MHC-I)
- A506T mutation in Alpha-1,3 glucosyltransferase (mAlg8-MHC-I)
- N710Y mutation in Integrin beta 1 (mItgb1-MHC-II)
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在亲本 YUMM1.7 小鼠中,由于没有这些新抗原表达,其对于抗 CTLA-4 和/或 抗 PD-1 的免疫检查点治疗都是不敏感的:
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而在加入并强制表达新抗原后(分别构造了 Y1.7AI 和 Y1.7LI 两个品系,前者表达 mLama4-MHC-I 和 mltgb1-MHC-II,后者表达 mAlg8-MHC-I 和 mltgb1-MHC-II),可明显看到,在使用 抗CTLA-4 免疫检查点治疗时,小鼠携带的肿瘤受到了抑制,即对免疫检查点治疗变得敏感:
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有了上述体系后,作者使用合成长肽(synthetic long peptide,SLP)和佐剂 聚 I:C(pI:C)组成的治疗性癌症疫苗,用于探讨该疫苗治疗是否能引起 Y1.7LI 和 Y1.7AI 的肿瘤消退,即发挥治疗作用。如下图所示,单独使用佐剂 pI:C 并不能阻止肿瘤生长,而包含了 SLP 的疫苗能完全排斥或延迟两种新抗原表达变体的生长。其结果还同时表明,疫苗诱导的肿瘤排斥依赖于特定新抗原的表达,即 mAlg8 SLP 仅针对 Y1.7AI(mAlg8 MHC-I + mltgb1 MHC-II)有效,mLama4 SLP 仅针对 Y1.7LI(mLama4 MHC-I + mltgb1 MHC-II)有效。
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通过在小鼠120天龄时进行二次肿瘤注射的实验,无论是免疫检查点治疗,还是肿瘤疫苗治疗,都展现出长效的抗肿瘤效果,即二次注射并未产生肿瘤(此时未经治疗的对照组会产生肿瘤并快速增大):
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当然,这里同样展现了新抗原特异性:
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之后,作者采用 肽-MHC (pMHC) 四聚体技术,来检测肿瘤内识别H-2Kb上呈递的 mLama4 或 mAlg8 新抗原(NeoAg)的 CD8 T细胞。发现经抗CTLA-4治疗的小鼠肿瘤中,mAlg8 或 mLama4 特异性 CD8 T细胞的频率高于接受对照单克隆抗体治疗的小鼠,而单独使用pI:C对新抗原特异性CD8 T细胞的频率影响不大,但新抗原疫苗显著增加了这些特定CD8 T细胞的数量。
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进一步地,在这套体系中还比较了不同治疗方法的疗效(即不同用药方案执行后的肿瘤变化情况),其中肿瘤疫苗的效果是最好的,但与免疫检查点治疗之间差异并不显著:
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此后,为进一步研究不同治疗方法引起的肿瘤免疫微环境(TIME)变化,作者通过手术获取肿瘤组织,将细胞分离,使用流式细胞术、单细胞转录组测序、单细胞免疫组库测序等方法,详细分析样本中不同免疫细胞类群的组成及其占比。
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并将其中的肿瘤浸润T细胞筛选出来,再做进一步聚类,以研究其组成,以及不同治疗方法导致的免疫细胞类群组成的差异(免疫微环境重塑):
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文章后续,作者结合他们既往多篇研究结果,详细解读了这些免疫微环境变化细节,以及它们所展示出的新抗原疫苗的作用机制,以及肿瘤疫苗与免疫检查点治疗之间的协同效应。
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限于篇幅,这里就暂不继续展开详细解读(读者可以自行阅读论文原文),而仅列出作者高亮出的这篇论文的主要发现:
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新抗原疫苗的机制与抗 CTLA-4/PD-1 免疫检查点治疗有所不同。
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新抗原疫苗诱导 TCF1+ 类干细胞和增殖的新抗原特异性 CD8 T 细胞。
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CD8 TCR克隆型扩增与免疫疗法相关表型和功能状态相关。
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新抗原疫苗诱导巨噬细胞重塑,与免疫检查点治疗不完全相同。
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新抗原疫苗与免疫检查点治疗联用的疗效,好于抗 CTLA-4 与抗 PD-1 联用。
写在文末:
针对这类临床前研究论文,学习的关键在于两方面:
一、掌握并熟悉该领域的前沿进展,即了解论文在解决什么问题,研究意义及重要性如何。就本文而言,需要了解肿瘤免疫治疗的相关进展,即免疫检查点抑制剂已经获得较广泛的应用,而肿瘤疫苗尚在研发和推广中,两类治疗能否联用、如何联用,它们对于激活(或去抑制)免疫系统对癌症的杀伤作用,各自的作用机制如何,是否存在协同效应,都是值得关注并深入研究的问题。
二、了解研究所采用的研究实验体系和技术,即论文是如何解决所研究的问题的,这是理解实验结果及其解释的前提。就本文而言,就是基因工程小鼠,通过植入癌症细胞系,而形成的肿瘤模型,根据不同方案进行给药,并观察肿瘤的变化,并对取样的肿瘤组织,采用流式技术分选特定抗体表达的细胞,再进行单细胞测序,以分析各细胞类群组成,研究肿瘤免疫微环境变化。由此还可以扩展开,了解同领域中其他研究是否也采用了相同的实验体系,是否有更先进的技术选择,各个实验体系或技术平台之间,对于研究目标问题的回答,各有什么优势和劣势,思考该如何权衡取舍。
注:本文首发表于“不靠谱颜论”公众号,并同步至本站。