白癜风专家李从悠 https://m-mip.39.net/disease/mip_5466841.html本期遗传学与整合组学课题组为大家带来的是年1月发表在NATUREMEDICINE的‘肝转移通过巨噬细胞介导的T细胞清除抑制免疫治疗效果’一文，描述肝转移如何影响免疫机制。
研究背景
免疫细胞会产生调节自身免疫功能的蛋白小分子，这些小分子就是免疫检查点。是一类免疫抑制性的分子，可以调节免疫反应的强度和广度，从而避免正常组织的损伤和破坏，在肿瘤的发生、发展过程中，免疫检查点成为免疫耐受的主要原因之一。免疫检查点疗法（免疫疗法）就是通过共抑制或共刺激信号等一系列途径以调节T细胞活性来杀伤肿瘤细胞的治疗方法。免疫耐受包括无效的免疫突触导致T细胞无能、调节性T细胞诱导或效应性T细胞清除。
简介转移是癌症死亡的主要原因，癌症经常转移到肝脏。研究者在病人和临床前模型中发现肝转移会降低免疫治疗的系统效果。肝转移招募免疫抑制巨噬细胞，促进肝脏内抗原特异性T细胞凋亡，协同宿主外周免疫耐受机制，导致获得性免疫治疗抵抗。
研究者证明了肝脏导向放射治疗可以重塑肝脏免疫微环境，阻止T细胞的肝虹吸，恢复肝转移模型的免疫治疗效果。肝定向放射治疗与免疫治疗相结合可促进全身抗肿瘤免疫。
实验思路研究结果进行回顾性分析，检查俩组转移性黑色素瘤患者，一组接受免疫治疗，一组接受靶向治疗。黑色素瘤最常见的器官是肺，肝和脑。发现基线肝转移的存在与免疫治疗的反应减弱有关，但与靶向治疗无关（图1a）,在接受无靶向性肝转移治疗的患者中，总体生存率降低（图1b）；检查俩组非小细胞肺癌（NSCLC）患者，一组接受免疫治疗，一组接受细胞*性化疗，常见患病器官为肺，肝和肾上腺。发现肝转移的存在与免疫治疗的不良反应有关，而与化疗无关(图1c),在接受免疫治疗后出现基线肝转移的NSCLC患者中，这转化为较低的OS（图1d），但在接受化疗后没有。结果显示相较于具有其他器官转移的癌症患者，具有肝转移的患者对于免疫治疗的应答率更低、患者生存期更短。这些数据表明肝转移可能影响免疫治疗的效果。在调整临床病理特征时，黑色素瘤和非小细胞肺癌患者的多变量模型证实，肝转移与转移性黑色素瘤和非小细胞肺癌中的下PFS和OS相关（图1e）。对接受免疫治疗的黑色素瘤患者和非小细胞肺癌患者的PFS和OS进行随机森林机器学习建模，发现肝转移的存在是一个重要的特征，除了与治疗效果相关的其他临床病理变量外，还与较差的PFS和OS相关。研究者检查了一组接受全面测序和免疫治疗的患者。在这一队列中，肝转移患者的PD-L1表达、肿瘤负荷和肿瘤突变负荷具有可比性（图1g-i）.这些数据证实，肝转移与免疫治疗疗效呈负相关，与其他已确定的生物反应标志物无关，即：肝转移可以作为独立因素预测免疫治疗的响应情况。为了研究肝转移患者是否由于肝内局部免疫特权而从免疫治疗中获得较少的临床益处。对接受免疫治疗的黑色素瘤患者的全身肿瘤负担进行定性和定量评估表明，发现：肝转移患者的全身肿瘤负担较无肝转移患者增加的频率更高（图1k，l）；在免疫治疗失败的肝转移患者中，观察到全身衰竭率为84%，肿瘤在全身其他器官进行性生长（图1m和图1s），表明肝转移可能改变全身抗肿瘤免疫。图1癌症患者的肝转移与免疫治疗效果降低相关在进一步探讨肝转移如何影响癌症患者的免疫治疗的过程中，首先建立了五个试验来确定肝转移降低小鼠免疫治疗效果。首先建立肝转移的临床前模型：将肿瘤细胞通过静脉注射，使之进入肝脏，用抗PD-L1疗法进行试验，结果发现：只携带皮下同基因MC38结直肠癌肿瘤的小鼠在进行抗PD-L1治疗一段时间后，肿瘤的体积和重量明显减小；存在肝肿瘤和皮下MC38结直肠癌肿瘤的小鼠对抗PD-L1疗法无明显反应（图2a-f），说明：携带皮下同基因MC38结直肠癌肿瘤的小鼠对抗PD-L1疗法有有效反应。然而，在第二个实验中，皮下肿瘤和肝肿瘤在肝转移小鼠中对这种疗法均无反应。第三个试验为：通过给小鼠接种额外的皮下MC38肿瘤来控制肿瘤负担，并观察多发性皮下肿瘤小鼠的免疫治疗效果。结果为：非肝转移小鼠的免疫治疗效果依旧明显（图2g,h)，但肝转移小鼠的免疫治疗效果不明显（图2i)。第四个试验：建立皮下MC38肿瘤和肝B16F10黑色素瘤肿瘤的小鼠，结果为：在肝脏中具有不同肿瘤类型的小鼠中，皮下肿瘤对免疫治疗有反应（图2n），但是在肝脏中具有相同肿瘤组织学的小鼠中没有反应（图2m）。第五个试验：通过给小鼠皮下接种较少的MC38肿瘤细胞，结果为：肝转移小鼠中，皮下肿瘤体积和重量增加（图2e,f）。以上五个试验皆证实了：肝转移降低小鼠全身免疫治疗效果，并且肝转移可能以肿瘤特异性的方式取消全身免疫治疗的疗效。图2肝转移对小鼠免疫治疗效果的影响接下来我们试图确定肝转移影响免疫治疗的机制。对俩组小鼠进行抗PD-L1治疗，一组为皮下肿瘤小鼠，一组为皮下和肝转移肿瘤小鼠。结果发现：抗PD-L1治疗增加了仅皮下MC38肿瘤小鼠的肿瘤CD8+T细胞浸润，在有肝转移瘤的小鼠中不存在这一效果。在同时患有皮下和肝脏肿瘤的小鼠的皮下MC38肿瘤中发现了有限的T细胞浸润（图3a,b）；同时观察到，无论是否存在肝转移，PD-L1阻断导致皮下肿瘤DLN中CD8+T细胞活化水平相当（图3c,d）。说明肝转移不会改变原始T细胞的启动和活化，但肝转移可能通过调节CD8+T细胞的反应来调节免疫治疗的效果。接下来的问题是肿瘤肝转移是否会影响T细胞的系统区隔化？研究者检测了MC38新抗原KSPWFTTL（KSP）-四聚体+CD8+T细胞在皮下和肝脏肿瘤小鼠体内的系统分布。发现肝转移不仅减少了皮下肿瘤中KSP四聚体+CD8+T细胞的数量，而且减少了皮下肿瘤dLN、未受累颈淋巴结和外周血中KSP四聚体+CD8+T细胞的数量（图3i）。相反，肝转移小鼠肝脏中KSP四聚体+CD8+T细胞的数量相对较高。对患者肿瘤标本的测序结果进行分析，发现肝转移患者的肿瘤组织中T细胞克隆数、T细胞受体多样性以及T细胞功能的分子特征均显著低于其它患者来源的肿瘤组织，表明肝转移（而非肺转移）通过促进抗原特异性T细胞的系统性丢失来调节免疫功能。图3肝转移引起抗原特异性T细胞的系统性丢失接下来研究者研究了肝脏内T细胞的命运。将活化的OT-I细胞过继转移到MC38-luc或MC38-OVA肝肿瘤小鼠体内。发现与仅携带皮下肿瘤的小鼠相比，在肝脏肿瘤小鼠中，CD8+T细胞发生凋亡的频率显著增加（图4a）。在表达OVA的肝转移的情况下，选择性地增加凋亡OT-I细胞的频率（图4b）。T细胞功能障碍标记物增加，表明肝转移可能独特地虹吸激活抗原特异性T细胞，并随后导致T细胞缺失。为了确定肝转移诱导T细胞凋亡的机制，使用质量细胞仪（CyTOF）来描述在T细胞丢失之前的早期时间点，患有或不患有肝肿瘤的小鼠的肝脏免疫微环境，结果发现CD11b+F4/80+髓样细胞频率增加，CD4+T细胞减少，清除这些髓系细胞后，可以减少肝脏中抗肿瘤T细胞的凋亡，并恢复免疫治疗的抗肿瘤效果（图4c,d)。但CD4+T细胞缺失和肝脏CD4+T细胞补充均不能挽救肝脏肿瘤小鼠的免疫治疗效果，可见CD11b+F4/80+髓样细胞群的增加（图4e）。所以，研究者把目光剧集在肝髓细胞。从肝肿瘤中分离F4/80+细胞，并与MC38-OVA和活化OT-I细胞共培养，发现肿瘤培养的F4/80+细胞在表达OVA的肿瘤细胞存在下诱导OT-I细胞凋亡，来自无瘤肝和肺的F4/80+髓样细胞诱导有限的CD8+T细胞凋亡（图4i）。活化的OT-I细胞和肿瘤培养的F4/80+髓样细胞在OVA肽存在下的共培养足以诱导OT-I细胞凋亡，表明肿瘤培养的肝髓样细胞引起活化的T细胞凋亡。研究者发现：肝CD11b+F4/80+髓系细胞在携带肝肿瘤的小鼠中表达高水平的FasL（Fas配体）（图4k），而肿瘤特异性T细胞，无论是外源性转移的OT-I细胞还是内源性KSP四聚体+CD8+T细胞，都表达高水平的Fas。FasL与Fas的结合导致外源性凋亡途径的激活，最终导致Fas表达细胞的半胱天冬酶-3断裂，表明肿瘤培养的CD11b+F4/80+髓样细胞利用FasL导致肝脏内活化T细胞缺失。这些数据表明肝肿瘤培养的CD11b+F4/80+髓样细胞交叉呈现抗原并利用Fas–FasL信号来删除肝内的肿瘤特异性T细胞。图4肝髓样细胞通过Fas-FasL途径诱导活化T细胞凋亡为了进一步描述肝肿瘤免疫微环境（肝髓样细胞），对从患有和不患有肝肿瘤的小鼠分离的肝单个核细胞进行单细胞RNA测序，观察到肝转移小鼠巨噬细胞簇内细胞比例增加，T细胞簇内细胞比例减少（图5a、b）；在早期发现中，表达Itgam（编码CD11b的基因）和Adgre1（编码F4/80的基因）的免疫簇也表达经典的巨噬细胞标记物。在肝转移的小鼠中，单核细胞来源的巨噬细胞的比例显著增加（图5e），表明肝转移招募和极化单核细胞来源的巨噬细胞，以改变肝脏免疫微环境。图5肝转移改变肝脏免疫微环境已知放射疗法在临床上可以控制肝肿瘤，并且可以刺激抗肿瘤免疫。进而推测肝定向辐射可以调节肝肿瘤微环境，促进T细胞免疫。建立了皮下MC38肿瘤和肝脏肿瘤的小鼠，并用肝脏定向放射治疗（RT）、抗PD-L1或联合治疗。结果显示放疗增加了肝脏T细胞浸润，减少了肝髓样细胞数量，降低了CD11b+F4/80+髓样细胞与CD8+T细胞的比率（图6a-c）；此外，联合治疗增强Ki67+和γ-干扰素，粒酶B+cd8T细胞的治疗效果，表明肝脏定向放射治疗可以同时阻断免疫抑制的髓细胞成分和刺激肝脏中的T细胞免疫。图6放疗改变了肝脏免疫微环境，消除了肝转移引起的免疫治疗抵抗肝脏定向放射治疗后，对肝脏内的先天性和适应性趋化因子进行无偏量化，发现放疗导致CCL2、CCL11和CXCL2减少（扩展数据图8c），这可能促进肝髓细胞运输；增加CCL5和CXCL10，这可能支持效应T细胞迁移到肝脏，可以得出结论：放射治疗可能通过改变肝细胞因子环境来减少肝内髓样细胞。接下来评估肝肿瘤微环境中的T细胞存活是否通过肝定向放射治疗得到改善，放疗后观察到肝CD8+T细胞凋亡减少（扩展数据图8g），恢复了全身OT-I细胞数量（图6e），表明放射治疗可能增加肝脏T细胞募集和存活。扩展数据图8放射治疗重塑肝脏免疫微环境为了评估肝脏放疗是否能全面改变抗肿瘤免疫功能。用放疗、抗PD-L1或联合治疗皮下MC38肿瘤和肝脏肿瘤的小鼠。肝脏定向放疗显著促进皮下肿瘤dLN-CD8+和CD4+T细胞的增殖和IFN-γ的产生。抗PD-L1并未增加肝转移小鼠皮下肿瘤中的T细胞数量，肝定向放射治疗本身并不调节皮下肿瘤中的T细胞数量，但联合治疗显著增加了T细胞向皮下肿瘤的浸润（图6f,g）。接受联合治疗而非单一治疗的小鼠，肝脏和皮下肿瘤均消退，生存期显著延长（图6h-k）；在接受联合治疗的小鼠中，如果CD8+T细胞缺失，机体丧失抗肿瘤作用。表明肝脏定向放射治疗以CD8+T细胞依赖的方式恢复免疫检查点阻断的全身疗效。在胰腺癌模型中，皮下胰腺KPC2肿瘤小鼠对抗PD-L1治疗有效（扩展数据图9e），而皮下和肝转移小鼠没有反应（扩展数据图9f）。同样，肝脏放疗恢复了皮下肿瘤对抗PD-L1的反应性（扩展数据图9f）并减少了肝脏肿瘤负担（扩展数据图9g），表明肝转移损害免疫治疗的效果，肝放射治疗可能提供一种方法来消除这种耐药性。扩展数据图9放射治疗消除了肝转移引起的免疫治疗抵抗总结与展望
综上所述，本文作者报道了肝转移引起全身性肿瘤特异性CD8+T细胞丢失并在临床前模型中消除免疫治疗效果，无偏单细胞测序确定肝单核细胞衍生的CD11b+F4/80+巨噬细胞是通过肝转移微环境中的Fas–FasL途径诱导抗原特异性CD8+T细胞凋亡的关键介质。
在肝转移患者中，肝转移虹吸和消除抗原特异性CD8+T细胞，导致全身免疫抑制，免疫治疗效果降低，提示肝转移限制了免疫治疗。在肝转移小鼠模型中，提示免疫疗法和靶向肝转移瘤的放射疗法，能够恢复免疫疗法的抗肿瘤效果。
本研究展示了展示了一个潜在的新机制，即放疗可以重塑肝脏瘤微环境，以防止抗原特异性T细胞丢失。但临床上用于治疗肝转移的侵入性治疗能否降低肝脏免疫耐受还尚不清楚，现迫切需要前瞻性实验来确定最佳的联合治疗策略，以克服肝耐受，提高全身免疫治疗效果。
THANKYOU
文献分享者：丁书琴
原文引用：
doi:10./s---x
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