这两项研究表明长久以来流行的抗ctla-抗体i在癌症免疫治疗中的免疫检查点假说并不成立即i并没有通过阻断ctla-b相互作用而发挥抗肿瘤效果而清除f受体介导的高表达ctla-的肿瘤局部调节性t细胞t则在有效的免疫治疗中至关重要。作者利用ctla-人源化的新生小鼠模型模拟临床上i单用以及联用造成的各个脏器的免疫副作用并评估了其它抗ctla-抗体的安全性阐明了失调的自身反应性t及全身t细胞的活化是造成免疫副作用的根本原因。这些研究成果对今后研发新一代高效并且安全的抗ctla-抗体以及其它以ctla-为靶点的药物有着深远的指导意义。
来随着肿瘤免疫调控机制的逐渐清晰和基因改造技术的不断提高肿瘤免疫治疗领域得到了空发展。尤其是几来免疫检查点 i c单抗药物与嵌合抗原受体tcar-t细胞免疫治疗的效果逐渐获得认可癌症免疫治疗的概念也越来越深入人心。目肿瘤免疫药物治疗的最主要方面是肿瘤免疫检查点抑制剂即通过抑制肿瘤细胞的免疫逃逸调动自身免疫系统功能来消除肿瘤当的研究主要集中在ctla-、pd-和pd-l三个分子上。
ctla-分子高表达于调节性t淋巴细胞t和激活的t淋巴细胞上。正常情况下t淋巴细胞的活化需要两条信号通路共同激活其一是t细胞受体tcr与抗原呈递细胞apc呈递的mhc-抗原肽复合物相结合信号其二是b分子b-或b-与t细胞表面的共刺激分子cd相结合信号。t细胞活化后高表达的ctla-分子虽然与cd具有高度同源性但功能相反即ctla-分子与b分子结合后抑制t细胞的活化。
美国fda批准首款抗ctla-抗体抑制剂i商品名yervoy?用于黑色素瘤的治疗疗效显著。根据免疫检查点阻断的假说c b h在外周淋巴器官抗ctla-抗体如i是主要通过阻断抑制性的ctla-b信号通路【图】从而促进t细胞的激活而发挥抗肿瘤作用。然而这一流行的关于i在癌症免疫治疗中发挥作用的主要假说并没有得到严格的实验验证。
图 t细胞的活化需要通过tcrmhc信号和cdb信号进行共刺激。 抗原呈递细胞apc上的b分子包括b-和b-与t细胞上的ctla-的结合抑制t细胞功能。 抗ctla-抗体阻断ctla-结合b并阻止其对t细胞功能的抑制。
虽然i可以阻断锚定状态的i ctla-分子和游离的s b分子的相互作用【图a】j id ;():-但b分子是膜表面表达的共刺激分子因此以的研究并不能证实i能够有效阻断在生理状态下的ctla-和b的相互作用。刘阳郑盼教授联合实验室的研究表明当b分子被固定后比如b包被在elisa板上时【图b】或者表达在细胞表面【图c】i包括临床上使用的i以及按照已公布的抗体序列由不同合成的i在体外并不能很好地阻断细胞表面的ctla-b的相互作用【图d】也不能有效地阻断ctla-介导的b分子的转胞吞t作用【图e】。与此不同的是刘阳郑盼教授联合实验室筛选出的另外一种抗ctla-的半人源化的抗体ld bf ;():-和bn ;():-却能非常显著地阻断各种形式的ctla-b的体外相互作用【图】。 此外在 ctla- -的人源化小鼠和 cd+重组的nsg小鼠中ld——而不是i——能够显著抑制 ctla-对脾脏树突状细胞表面b分子的转胞吞下调【图f】从而提供了在体内实验中的生理状态下i不能有效阻断ctla-b相互作用的证据。
图 当b分子被固定时ld——而不是i——能够在体外和体内显著阻断ctla-b的相互作用。摘自c r () :---
更重要的是刘阳郑盼教授联合实验室的研究指出阻断ctla-b的相互作用并没有贡献于抗ctla-抗体的抗肿瘤效果。这一论断来自多个方面的实验证据：
在 ctla-全人源化ctla即ctla的两个等位基因均来自的小鼠模型中抗 ctla-的抗体ld能够有效阻断ctla-b的相互作用；而在 ctla-半人源化ctla即ctla的两个等位基因一个来自一个来自的小鼠模型中只能识别 ctla-的ld不能有效阻断ctla-b的相互作用。尽管如此在ctla-全人源化和半人源化的小鼠模型中ld和i都能有效的消除mc肿瘤【图a、图b】和减缓b肿瘤的生长。
将半人源化的ld进行完全人源化后筛选得到的两株失去阻断ctla-b相互作用能力的hl和hl抗体【图c】并没有影响其抗肿瘤的作用因为hl和hl展现出与i一样的抗肿瘤效果【图d】。
用b分子的阻断性抗体ggl处理实验小鼠在事先阻断b功能的情况下i仍能发挥有效的抗肿瘤作用进一步说明其并不依赖于阻断抑制性的ctla-b信号通路【图e】。
三种常见的抗 ctla-抗体fdh它们阻断ctla-b相互作用的能力差别很大如d和ld一样具强阻断能力而h则不显示或者具备非常弱的阻断能力。然而文献报道它们都具备非常好的抗肿瘤作用。
图 抗ctla-抗体治疗肿瘤的主要分子机制是通过清除肿瘤局部的t而不是通过阻断ctla-b相互作用的抑制性信号通路。摘自c r () :---
深入研究表明所有能有效抗肿瘤的抗ctla-抗体包括强阻断能力的ld和非常弱阻断能力的ihlhl都能够有效的清除肿瘤局部的t【图f图g】。而用f受体的阻断抗体g同时处理小鼠来消除抗体介导的细胞杀伤作用- adcc和抗体介导的细胞吞噬作用-adcp则能显著逆转i的抗肿瘤效果【图h】。因此刘阳郑盼教授联合实验室的研究表明抗ctla-抗体发挥治疗肿瘤功效的主要分子机制是通过清除肿瘤局部的t而不是通过阻断ctla-b相互作用的抑制性信号通路。这项研究有力地驳斥了当流行的在癌症免疫治疗中针对ctla-分子的免疫检查点的理论假说。
刘阳郑盼教授联合实验室在ctla-领域的另一个方面的研究集中在建立和评估抗ctla-抗体在免疫治疗诱导的副作用ae 的小鼠模型。i作为肿瘤免疫治疗的杰出代表具有非常好的抗黑色素瘤的作用同时也有非常强的免疫治疗诱导的副作用n e j mj ;():-。临床研究表明针对多靶点的更有效的联合用药是免疫治疗的临床推进方向例如i和n 抗pd-的抗体强强联合后抗肿瘤效果大增。然而一半以上的患者产生了-级严重的副作用因此限制了抗ctla-抗体的研发与应用l oj;():-和n e j mn ;():-。 目并没有一个非常好的临床模型来评估抗ctla-抗体的免疫治疗诱导的副作用。
图 利用ctla-人源化的新生小鼠模型来模拟临床上i单用以及联用造成的免疫副作用并评估i和其它抗ctla-抗体的安全性。摘自c r ():---
研究发现 ctla-人源化的新生小鼠模型【图a】可以用来有效地模拟临床上i单用以及联用造成的各个脏器的免疫副作用。这些副作用的表型和临床发现的i单独治疗或联合抗pd-抗体治疗后产生的副作用表型非常相似【图b】。比如贫血心肌炎肺炎肝炎肾脏等多器官炎症。值得注意的是半人源化抗体ld以及其完全人源化后的突变体抗体hl和hl在取得与i一样的甚至强于i的抗肿瘤效果的情况下并没有产生严重的副作用【图c】。同样利用 ctla-全人源化ctla 和半人源化ctla的新生小鼠模型研究者发现再现i的免疫副作用需要ctla双等位基因的参与因为在半人源化新生小鼠模型中 i并没有显示出强烈的副作用【图d】。
此外研究者还发现这种免疫治疗诱导的副作用和全身的t细胞激活相关特别是自我反应性t细胞中调节性t细胞t和效应t细胞t的比例起决定性的作用。这项研究表明抗ctla-抗体的抗肿瘤效果和免疫治疗副作用的产生并不一定是相伴相随的因为它们的分子机制是不一样的一个依赖于肿瘤局部t的删除一个依赖于自体反应性t细胞的扩增和全身t细胞的激活 【图】。
图 抗ctla-抗体在免疫治疗诱导的副作用ae 和 癌症免疫治疗效果cite中有着截然不同的分子机制。 ae是外周淋巴器官中自体反应性t细胞的多克隆扩增造成的主要是通过抑制自身反应性t细胞转化成自身反应性t细胞。 cite引起的肿瘤排斥是通过fr介导的特异性清除肿瘤微环境中的t细胞来实现的并且此过程独立于外周淋巴器官中天然t细胞的活化。此外ae和cite都不依赖于对ctla-b相互作用的阻断。摘自c r ():---
刘阳郑盼教授联合实验室的一系列突破性研究成果进一步阐明了抗ctla-抗体的抗肿瘤分子机制提供了有效的评价抗ctla-抗体药物安全性的小鼠模型并初步筛选到相对于i更加安全的抗ctla-抗体克隆株hl和hl这些研究对今后代抗ctla-抗体以及以ctla-为靶点的其它类型药物的研发有着重要的指导意义。
据悉本研究完成于美国国立儿童医学中心的癌症与免疫学研究中心。杜雪相博士、唐飞博士和刘明博士为两篇论文的共同一作者刘阳教授和郑盼教授为共同通作者。
参考文献：
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