Nature子刊:先天性淋巴细胞有抗肿瘤作用,可与PD-1抑制剂联用增强癌症治疗效果

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撰文 | xiao xia
编辑 | 王聪
排版 | 水成文

紫外线暴露是黑色素瘤发展的主要危险因素。对黑色素瘤生长和转移的调控主要由适应性免疫细胞介导,特别是组织驻留记忆 T 细胞。尽管皮肤还含有其他免疫细胞类型,包括先天淋巴细胞(ILC),但在很大程度上仍未被重视。


2型先天性淋巴细胞(ILC2)对维持组织稳态至关重要。在癌症中,ILC2s 可以同时具有促肿瘤发生和抗肿瘤发生的功能,在这两种情况下,促肿瘤或抗肿瘤反应始终与嗜酸性粒细胞浸润增加有关。但越来越多的证据表明,他们可能会在促进黑色素瘤的抗肿瘤反应中发挥关键作用。


然而,人们对ILC2 依赖性嗜酸性粒细胞促肿瘤和抗肿瘤的潜在机制知之甚少,也不知道它们是否具有临床相关性或针对性以改善患者的预后。


2021年6月7日,澳大利亚Walter and Eliza Hall医学研究所的研究人员在 Nature Immunology 期刊发表了题为:Blockade of the co-inhibitory molecule PD-1 unleashes ILC2-dependent antitumor immunity in melanoma 的研究论文。


该研究发现人类黑色素瘤中的高2型先天性淋巴细胞(ILC2)浸润与良好的临床预后相关,但肿瘤浸润的 ILC2s 表达PD-1,这限制了它们的肿瘤内积累、增殖和抗肿瘤效应。通过将 IL33 驱动的 ILC2s 激活,与PD-1 抑制剂联用,能够显著增加抗肿瘤免疫反应,克服 ILC2s 在肿瘤内被抑制的情况


这项研究表明,2型先天性淋巴细胞(ILC2)是参与黑色素瘤免疫的关键免疫细胞类型,并提出了利用 ILC2 功能与免疫检查点抑制剂联合,可作为有潜力的抗肿瘤免疫疗法。


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为了研究先天淋巴细胞(ILC)如何影响黑色素瘤的形成,研究团队首先通过基因编辑或注射肿瘤细胞构建了模拟人类黑色素瘤的小鼠模型,并表征在小鼠体内生长的 ILC 浸润性肿瘤。


结果显示,肿瘤内有NK细胞、ILC1s、ILC2s和ILC3s浸润,引流淋巴结中有NK细胞和ILC2s浸润,其中ILC2s代表了肿瘤中最丰富的ILC亚群。


使用七色多重组织免疫化学 (mIHC)方法,研究团队检测了人原发性黑色素瘤肿瘤内的 ILC2s浸润情况,证实了与临床前小鼠模型相似的结果。


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接下来,研究团队评估了免疫细胞亚群在抗黑色素瘤免疫中的作用。与免疫保留小鼠相比,缺乏适应性T和B淋巴细胞的免疫缺乏小鼠,其体内肿瘤生长迅速,小鼠存活率差。


然后他们研究了这种保护是否由特定的 ILC 亚群驱动。敲除ILC2s的基因小鼠消除了抗肿瘤作用,即使在没有其他先天性或适应性淋巴细胞的情况下,ILC2s 也能介导抗肿瘤免疫,表明 ILC2s 介导了黑色素瘤的有效抗肿瘤反应。


为了深入了解 ILC2 形成抗肿瘤免疫反应的机制,研究团队对从肿瘤小鼠分离的肿瘤浸润白细胞进行了单细胞 RNA 测序分析。结果显示,肿瘤中的 ILC2s 比肺驻留的 ILC2s 表达更高水平的 IL-13 和 GM-CSF。


在GM-CSF 基因敲除的小鼠中,黑色素瘤生长速率和大小增加,证明了 GM-CSF 在调控黑色素瘤生长方面的作用。


进一步研究发现,ILC2衍生的GM-CSF在对抗黑色素瘤免疫中至关重要,这种对抗是由嗜酸性粒细胞介导的对肿瘤细胞的毒性反应。


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虽然 ILC2 在抑制黑色素瘤肿瘤形成方面发挥作用,但它们不会随着时间的推移继续积累并表现出细胞因子功能减弱。


为了了解支持 ILC2 中这种转换的机制,研究团队在 scRNA-seq 数据中绘制了肿瘤浸润 ILC 和 T 细胞中的免疫检查点和共刺激分子表达。结果显示,肿瘤浸润的 ILC2s 表达编码 PD-1 的Pdcd1。


PD-1 蛋白表达的分析表明 ILC2s 表达高水平的 PD-1。人原发性黑色素瘤肿瘤中的ILC2s也在其表面表达高水平的PD-1。


这提示了基于抗PD-1的疗法可能在黑色素瘤中有效,于是研究团队用 IL-33 或抗 PD-1 对模型小鼠进行了体内治疗。


结果显示,IL-33 或抗 PD-1 降低了肿瘤的生长速度和肿瘤大小。然而,与其他治疗组相比,IL-33 与 PD-1 抑制剂的联合使用显著增强了抗肿瘤反应。


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总的来说,该研究结果表明,肿瘤浸润的 ILC2 为先天免疫细胞之间的分泌信号、细胞募集和互作提供了平台,以发挥抗肿瘤功能。该研究证明 IL-33 的激活双重增强了 ILC2 细胞因子的产生并增强了 PD-1 驱动的 ILC2 抑制。IL-33 与 PD-1 阻断剂的组合增加了肿瘤 ILC2 和嗜酸性粒细胞的募集并改善了抗肿瘤保护。这揭示了一种改善 ILC2 功能的机制,并强调在这种情况下,联合免疫检查点阻断是增强抗肿瘤反应的另一种方式。


论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41590-021-00943-z


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END

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