免疫監視學說認為免疫系統就像一支 “作戰優良” 的部隊一般,能夠持續地監視體內出現的異常細胞,識別并摧毀它們。同樣地,免疫系統可通過癌癥免疫周期 (Cancer-Immunity Cycle , CIC) 對抗殺死部分腫瘤細胞(可參考往期推文:免'疫'治'療之非小細胞肺癌)。可腫瘤細胞似乎有 “免死金牌” 一般,總神奇般 “死灰復燃”,人們對此很是困惑。直到 2006 年,Allison 提出免疫檢查點,指程序性死亡受體及其配體,存在于免疫系統中,擔負著上調或下調免疫系統信號的作用(可參考往期推文:免疫檢查點大組團,誰能 “C 位出道”)[1]。簡單來說,凡是可以影響免疫反應的重要靶點,都屬于免疫檢查點。常見的免疫檢查點便是 2018 年榮獲諾貝爾獎的 PD-1 和 CTLA-4,其具有免疫抑制功能,隨后腫瘤免'疫'治'療開始進入廣大群眾的視野。這不,研究人員又發現了 HLA-E 這一新的免疫檢查點,讓我們來一探究竟~
新的突破, HLA-E
看到下面這張圖,是否又重新喚起了你兒時的記憶,NO,NO,NO,這可是 Cancer Cell 的期刊封面。近期,四川大學華西醫院團隊發表題為 “Immune checkpoint HLA-E: CD94-NKG2A mediates evasion of circulating tumor cells from NK cell surveillance” 的封面研究論文[2]。

Cancer Cell 封面(圖片來源:Cancer Cell 期刊)
對于腫瘤細胞與不同類型的免疫細胞之間的免疫檢查點分子對及 ICBs 的研究,大多聚焦于實體腫瘤原發病灶或轉移灶中,對 CTCs 中腫瘤細胞的免疫監視探索很少關注。在這篇文章中,該團隊發現了循環腫瘤細胞 (CTC) 與 NK 細胞間的一種新的免疫檢查點-- HLA-E,闡述了 CTC 通過免疫檢查點分子對 HLA-E: CD94-NKG2A 逃避 NK 細胞監視的新機制[2]。作者巧妙地選取了西游記作為封面素材,將 CTC 喻為各路的妖精,通過扮弱等 “綠茶” 手段騙取唐三藏 (血小板) 的信任,并誤導豬八戒 (HLA-E) 來保護自己,阻止孫悟空 (NKs) 對妖精 (CTC) 的攻擊。形象生動地循解釋了 CTCs 與 NK 細胞之間的相互作用。
■ 移動的 "種子"
循環腫瘤細胞 CTC
1869 年,Ashworth 提出循環腫瘤細胞 (Circulating tumor cells, CTCs) 的概念[3],目前是指存在于外周血中的各類腫瘤細胞。血液循環是腫瘤從原發病灶向遠處器官擴散的主要途徑[4]。CTC 就像一粒 “種子”,通過血液循環,經侵襲、內滲、循環、外滲和定殖5個步驟,最終發展成為惡性腫瘤 (圖 1)。
圖 1. 血液傳播過程中 CTC-血液相互作用示意圖[5]
■ 發現及驗證
CTC 中新的免疫檢查點分子對 HLA-E: CD94-NKG2A
為研究 CTCs 的相關轉移機制,采集了胰腺導管腺癌患者的原發性腫瘤、肝轉移灶以及肝門靜脈 (hepatic portal vein, HPV) 中的血液進行活檢,并利用單細胞測序技術 (scRNA-seq) 等技術,分析其轉錄組學特征和基因表達差異 (圖 2A)。結果顯示,血液循環中觀察到 CTCs 和 NK 細胞之間存在主要相互作用,其中 HLA-E 和 CD94-NKG2 在 CTC 和 NK 細胞之間具有強烈的免疫相互作用 (圖 2B)。進一步的研究發現,大多數 NK 細胞都含有這種免疫抑制受體 NKG2A,且 CTC 中 HLA-E 的表達水平高于實體病變腫瘤細胞中的表達水平 (圖 2C-E)。因此,血液中 NKG2A 和HLA-E 之間上調的相互作用可能是由 HLA-E 分子水平的增加驅動的[2]。
圖 2. HLA-E: CD94-NKG2A 免疫檢查點分子對的發現[2]
A: 機制研究方案;B: 不同來源腫瘤細胞與 NK 細胞間的免疫檢查點分子對;C-E: HLA-E 在不同來源腫瘤細胞上的表達。
隨后,為驗證 CTC 中 HLA-E 的免疫檢查點功能,在體外進行了 NK 細胞毒性實驗,在體內構建尾靜脈小鼠模型來模擬 CTC 介導的轉移,通過使用特異性抗體 Monalizumab 阻斷 NKG2A 或敲低 HLA-E 來中斷免疫檢查點。體內外分析表明,CTC 和 NK 細胞通過免疫檢查點分子對 HLA-E: CD94-NKG2A 相互作用。通過阻斷 NKG2A 或敲低 HLA-E 表達來破壞這種相互作用可增強 NK 介導的體外腫瘤細胞殺傷作用,并防止體內腫瘤轉移(圖 3)。

圖 3. HLA-E: CD94-NKG2A 的體內外功能驗證[2]
A: 體外細胞毒性實驗;B: 體內尾靜脈模型中肺轉移情況。
■ 機制探究
CTC 通過參與血小板來源的 RGS18 上調免疫檢查點分子 HLA-E
那么 CTCs 是如何動員 HLA-E 的呢?研究人員評估了可能與 HLA-E 表達水平呈正相關的差異表達基因。觀察到 RGS18 并非在原發和轉移病灶的腫瘤細胞中表達,而是幾乎只在 CTC 中表達。CTC 通常被血小板覆蓋,而血小板是 RGS18 蛋白的主要來源[6]。機制研究表明,血小板源性 RGS18 通過 AKT-GSK3b-CREB 信號通路促進 HLA-E 的表達,RGS18 過表達促進胰腺腫瘤肝轉移 (圖 4)。

圖 4. CTC 通過 HLA-E: CD94-NKG2A 逃避 NK 細胞的監視[2]
機制探討:
1.當向血管內灌注 CTC 時,CTC 會粘附并攝取攜帶 RGS18 的血小板。
2.RGS18 抑制宿主細胞中 p-AKT 的活化,進而抑制 GSK3β Ser9 的磷酸化而穩定 GSK3β 蛋白。
3.GSK3β 蛋白通過 CREB1的 Ser133 位點磷酸化促進 CREB1 的核轉位。
4.CREB1 與細胞核內 HLA-E 基因啟動子區 SXY 位點結合,上調 CTC 表面 HLA-E 表達和易位。
5.NK 細胞表面 HLA-E 與 NK 細胞表面的 CD94-NKG2A 相互作用,激活細胞內的磷酸酶 SHP1,抑制 NK 細胞的殺傷活性。
免疫檢查點阻斷(ICB),大放光彩
說了這么多,免疫檢查點這一 “香餑餑” 究竟有何用處呢?言至于此,便不得不提免疫檢查點阻斷 (Immune checkpoint blockade, ICB) 療法,指的是基于程序性死亡受體及其配體的免疫檢查點的阻斷療法,通過抑制二者的結合,釋放免疫抑制調節,恢復T淋巴細胞的腫瘤特異性細胞毒性,從而提高宿主免疫系統對腫瘤細胞的攻擊性[7,8]。ICB 已經為多種類型癌癥的治療帶來了翻天覆地的變化,在過去的這些年,針對 PD-1 和 CTLA-4,FDA 已批準了 9 種阻斷免疫檢查點的單克隆抗體藥物,包括 7 個 PD-1/PD-L1,2 個 CTLA-4 單抗,用于 20 多種適應癥,包括轉移性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌、肝細胞癌等 (表 1)[9]。
近年,一些新的免疫檢查點分子包括 TIM-3、VISTA 和 LAG-3 等也被引入研究。例如,許多臨床試驗 (如 NCT03470922) 評估了不同的阻斷 LAG-3 的方法聯合抗 PD-1 治療作為潛在的新型 ICBs[10],經過不懈努力,最終 Relatlimab 于 2022 年 3 月獲得美國 FDA 批準治療黑色素瘤,成為獲批上市的抗 LAG-3 抑制劑。
藥物名稱 |
靶點 |
具體癌種 |
Pembrolizumab |
PD-1 |
晚期子宮內膜癌 (2022); 晚期腎細胞癌 (2021); 高危早期三陰性乳腺癌 (2021) 等 |
Nivolumab |
PD-1 |
尿路上皮癌 (2021); 不可切除的惡性胸膜間皮瘤(2020); 黑素瘤 (2017) 等 |
Atezolizumab |
PD-L1 |
轉移性黑素瘤 (2020); 肺泡軟部肉瘤 (2022); 廣泛期小細胞肺癌 (2019) 等 |
Durvalumab |
PD-L1 |
轉移性膽道癌(2022); 不可切除的肝細胞癌(2022); 廣泛期小細胞肺癌 (2020) 等 |
Tremelimumab |
CTLA-4 |
不可切除的肝細胞癌 (2022); 轉移性非小細胞肺癌(2022) 等 |
Ipilimumab |
CTLA-4 |
不可切除的惡性胸膜間皮瘤 (2020); 肝細胞癌(2020) 等 |
Relatlimab |
LAG-3 |
轉移性黑素瘤 (2022) |
Avelumab |
PD-L1 |
腎細胞癌 (2019) 等 |
Cemiplimab |
PD-L1 |
轉移性基底細胞癌 (2021) 等 |
Dostarlimab-gxly |
PD-L1 |
dMMR 子宮內膜癌 (2023) 等 |
表 1. 美國 FDA 已經獲批上市的免疫檢查點阻斷藥物
(圖片來源:FDA 官網[11])
■ 小結
小 M 帶大家進一步了解了腫瘤免疫中 “響當當” 的免疫檢查點,并詳細介紹了新的免疫檢查點 -- HLA-E 及其相應機制。其次,基于免疫檢查的阻斷療法給腫瘤免疫之路帶來的曙光,針對經典免疫檢查點的藥物已獲批上市,多種新型免疫檢查點百花齊放,共同對抗腫瘤這個“大魔頭”。
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參考文獻
[1] Korman AJ, et al. Checkpoint blockade in cancer immunotherapy. Adv Immunol. 2006;90:297-339.
[2] Liu X, et al. Immune checkpoint HLA-E: CD94-NKG2A mediates evasion of circulating tumor cells from NK cell surveillance. Cancer Cell. 2023;41(2):272-287.e9.
[3] Ignatiadis M, et al. Circulating tumor cells and circulating tumor DNA for precision medicine: dream or reality?. Ann Oncol. 2014;25(12):2304-2313.
[4] Ganesh K, et al. Targeting metastatic cancer. Nat Med. 2021;27(1):34-44.
[5] Ward MP, et al. Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. Mol Cancer. 2021;20(1):59. Published 2021 Mar 31.
[6] Ward MP, et al. Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. Mol Cancer. 2021;20(1):59. Published 2021 Mar 31.
[7] Tang J, et al. Trial watch: The clinical trial landscape for PD1/PDL1 immune checkpoint inhibitors. Nat Rev Drug Discov. 2018;17(12):854-855.
[8] Sanmamed MF, et al. A Paradigm Shift in Cancer Immunotherapy: From Enhancement to Normalization. Cell. 2018;175(2):313-326.
[9] Twomey JD, et al. Cancer Immunotherapy Update: FDA-Approved Checkpoint Inhibitors and Companion Diagnostics. AAPS J. 2021;23(2):39. Published 2021 Mar 7.
[10] Morad G, et al. Hallmarks of response, resistance, and toxicity to immune checkpoint blockade. Cell. 2021;184(21):5309-5337.