最新进展丨ICB联合免疫治疗机制和策略
导读
ICB免疫治疗在各种恶性肿瘤患者治疗中的成功应用改变了肿瘤治疗模式。然而，仍然需要ICB联合治疗来攻克耐药性，扩大免疫治疗的临床应用。本文主要盘点传统基因毒性癌症治疗，分子靶向治疗，表观遗传学药物和ICB制剂最新进展。
免疫检查点阻断剂（ICB）在多种肿瘤中的成功应用带来临床研究格局转变之前，化疗，放疗，手术和分子靶向药物是几乎所有肿瘤的主要治疗方式。这些治疗方案通常在早期肿瘤中有效，但往往无法治愈晚期疾病。抗肿瘤免疫应答研究促进了许多治疗策略的发展。在这些方法中，阻断ICB的抗体已经获FDA批准，与传统肿瘤治疗一样，改善ICB临床反应的其中一种方式即联合治疗策略。
免疫系统的辨别功能与平衡作用
免疫系统的三种辨别功能：抗原性，佐剂性和反馈调节，对于提高抗肿瘤免疫力至关重要。在MHC I类分子背景下，T细胞识别肿瘤相关抗原（TAA）。非自身抗原出现必须伴随激活固有免疫系统以及促进DC成熟和T细胞活化的危险信号。正常体内平衡反馈机制可抑制免疫反应，从而在清除病原体后限制免疫病理学。
肿瘤破坏免疫系统的辨别功能
MHC I类分子表达降低或β2-微球蛋白遗传丢失阻止了TAA细胞表面呈递。免疫编辑导致抗原性降低的肿瘤细胞筛选，肿瘤可通过基因缺失或cGAS/STING等通路沉默，以抑制模式识别受体（PRR）信号的细胞内在活化。肿瘤微环境中的PRR信号传导也可以激活调节性T细胞，髓源性抑制细胞和巨噬细胞，促进抑制性炎症信号传导。肿瘤细胞可抑制正常免疫反应的反馈机制。慢性炎症介导的免疫抑制因子，如PD-L1和IDO可能损害T细胞的功能。TGF-β可能具有直接免疫抑制作用，影响肿瘤细胞的存活。
应用基因毒性疗法恢复免疫原性PRR信号
由于肿瘤具有利于肿瘤炎症和肿瘤进展的PRR信号，因此改善ICB的一个重要考虑因素是提高TME中PRR信号的佐剂性，而其中一种方式是应用基因毒性制剂，如化疗和放疗。事实上，ICB+化疗/放疗联合策略正在临床研究中。恢复佐剂性的重要性取决于足够的肿瘤抗原性。在多种同基因移植模型中，肿瘤对基因毒性制剂的反应可能受适应性免疫系统的强烈影响。此外，体外处理的癌细胞接种试验表明，这些药物可以产生抗肿瘤免疫力。观察性研究表明，有效肿瘤反应的决定因素超出了癌细胞内在效应。种子研究确定，免疫原性细胞死亡（ICD）可能涉及DAMP释放，如钙网蛋白，细胞外ATP，HMGB1和ANXA1，然后激活其同源PRR，包括最新确定的PRR，如甲酰肽受体1（FPR1）。这些PRR促进抗原摄取，激活APC，并促进APC和受损细胞之间的相互作用。因此，常规基因毒性肿瘤治疗可能通过增强PRR信号传导而具有免疫原性效应。
小鼠早期研究以及后来的多个病例也证明，放疗可以改善ICB反应。小鼠放疗和抗CTLA-4抗体联合治疗不仅导致放疗后的肿瘤消退，还改善了未放疗（远端）肿瘤的反应，这证实了放疗的全身抗肿瘤作用。初始抗CTLA-4抗体治疗后的放疗患者也表现出类似的远端效应。实验模型中，放疗具有与改进的佐剂性一致的结果，包括肿瘤内T细胞库的多样性，改善的抗原加工以及MHC I类分子表达。接受放疗的癌症患者也表现出T细胞免疫参数改善。此外，正如抗肿瘤T细胞启动，放疗的免疫原性效应依赖于DC细胞中STING活化和随后IFN-I产生。同样，具有良好免疫调节性质的化疗组合也可以改善ICB联合治疗的肿瘤控制，初步证据表明，某些组合可以改善患者的反应率。因此，常规基因毒性疗法联合ICB治疗可能改善免疫系统的辨别功能，以感知损伤并引起免疫原性PRR信号传导。
放疗和许多化疗方案主要损害DNA，破坏基因组完整性。这些损害包括DNA双链断裂，DNA交联，染色体桥和有丝分裂期间发生的其他染色体异常。值得注意的是，DNA损伤也与病原体反应和IFN信号转导密切相关。OLR cGAS是胞质DNA传感器和产生环状GMP-AMP（cGAMP）以随后激活STING的核苷酸转移酶。STING协调TBK1介导的IRF3/7磷酸化，IFN-I产生和ISG诱导。最新结构研究表明，cGAS形成的二聚体可以协同结合较短的DNA以形成梯状网络，或借助DNA弯曲蛋白如HMGB1和TFAM识别更长的DNA。这些要求使cGAS偏向于识别结合于类核蛋白的结构化DNA或DNA。DNA损伤后，多种癌细胞系在几天内激活cGAS/STING。
这种延迟归因于DNA损伤细胞通过有丝分裂发展并形成微核所需的时间。这些微核含有损伤的染色体片段，核膜受损。cGAS显着定位于微核，导致STING激活和ISG诱导。小鼠抗CTLA-4和PD-1抗体组合治疗时，癌细胞中的细胞传导至少部分负责放疗免疫原性效应。事实上，cGAS在组织损伤后和抗肿瘤免疫监视中具有更广泛的作用。cGAS/STING激活表现出阈值效应，可被外切核酸酶TREX1负调控，可能会降解刺激cGAS的DNA。当利用cGAS进行ICB治疗时，这种阈值效应可能具有治疗缓解，因为这些性质可能影响最佳放疗或化疗剂量和安排。
放疗和化疗是广泛使用的标准肿瘤治疗方案，很容易联合ICB策略。提高同基因小鼠模型ICB功效的机制之一是通过识别内源性DNA或RNA刺激PRR信号传导。正如病原体感染中PRR的复杂性一样，整合多个PRR信号和相关调节机制可能会影响净佐剂效应和免疫调节效应。
应用靶向疗法恢复免疫原性PRR信号
除放疗和化疗外，其他主要类别的癌症治疗类型也通过核酸DAMP和PRR信号传导产生免疫原性效应。放疗和基因毒性药物可能导致肿瘤细胞以及DC细胞内cGAS/STING通路内在激活。尽管DNA损伤，肿瘤细胞中改变的细胞周期机制允许通过有丝分裂进展，引起cGAS阳性细胞核积累。应用DNA甲基转移酶抑制剂（DNMTi）和组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）的表观遗传治疗可能在病毒模拟机制中去阻遏内源性逆转录病毒（ERV）。靶向治疗如CDK4/6抑制剂可通过该机制促进干扰素信号传导。RNA结合蛋白改变可导致非屏障dsRNA，从而使RIG-I活化。化疗如阿霉素可以激活TLR3信号传导，以促进抗肿瘤免疫应答。溶瘤病毒通过激活PRR，促进免疫原性细胞死亡（ICD），对先天性免疫信号产生多方面的影响。直接STING和TLR激动剂也正在研发中。
干扰免疫细胞反馈机制
适当调整免疫效应功能以最大限度提高宿主的适应能力是免疫系统的重要调节功能，而在肿瘤中，免疫系统反馈抑制失调以使肿瘤的适应性最大化。初始T细胞的结局取决于抗原的本质和炎症过程。T细胞启动后，作为肿瘤的典型特征，持续抗原和慢性炎症引起T细胞耗竭。与分化为记忆T细胞的效应T细胞相反，这些耗竭的T细胞效应功能较差。靶向多种共表达的T细胞抑制性受体可改善耗竭T细胞的功能。与耗竭T细胞相反，肿瘤微环境通常具有可塑性。肿瘤通过慢性炎症和非愈合伤口相关异常环境线索和反馈信号引导，获得各种免疫TME表型。通过炎性细胞因子或致癌信号转变为间充质状态的肿瘤具有免疫TME。慢性细胞因子信号如IFN可通过各种机制促进免疫抑制。当多种免疫抑制机制占主导地位时，通常会发生抗PD-1 / PD-L1耐药性或肿瘤复发。ICB联合治疗的潜在目标包括肿瘤和免疫细胞的表观遗传状态，细胞内和细胞外信号传导通路，抑制性细胞因子和T细胞抑制性受体通路。
干扰被癌细胞选中的反馈机制
即使耗竭的T细胞可被逆转或避免来恢复抗肿瘤效应T细胞发育，但是癌症重塑肿瘤细胞和基质的潜在功能可能强化显性免疫抑制微环境。事实上，由于不包含T细胞的TME，过继性转移的抗肿瘤效应T细胞可能保持功能惰性。另外，上皮和间质癌细胞混合试验也表明，TME免疫抑制具有显性作用。
慢性炎症信号，如各种促炎细胞因子，TGF-β，有丝分裂原或延长IFN信号，驱使癌细胞进入间充质状态的能力与适应性耐药的相关性说明了表观遗传学调控。靶向肿瘤细胞或基质细胞表观遗传状态的染色质水平调节剂，如耗竭的T细胞，可能会拮抗肿瘤选择慢性炎症以排出TME中有利适应性和固有免疫细胞的方式。
直接靶向炎性细胞因子和肿瘤用于强化免疫抑制的相关信号通路为联合治疗提供了另一种治疗策略。间充质特征与抗PD-1耐药性相关证据说明诸如TGFβ，AXL，HGF/c-MET, JAK/STAT和WNT的通路是重要的靶点，其中TGFβ和AXL等通路可能受选择性药剂抑制，以阻断细胞外EMT刺激或细胞内EMT信号。靶向癌症炎症相关细胞外和细胞内信号传导通路可以通过拮抗TME中的EMT或抑制性特征来改善免疫治疗。
随着肿瘤预后改善，侵袭性手术或放疗越来越多地被用于限制性转移疾病患者的治疗。由于TME具有显性免疫抑制作用，肿瘤抗原负荷可能耗损再活化耗竭T细胞有限的功能，因此，包含重要肿瘤细胞减灭术的组合策略可能具有反击肿瘤和免疫细胞反馈抑制方案的优点。
总结
ICB相关临床疗效和持久反应促使肿瘤治疗方案发生重大改变，推动了ICB应用于更多肿瘤类型治疗的研究。了解癌细胞的内在特性如何影响治疗反应，癌细胞如何塑造TME以改变免疫系统，以及免疫细胞如何重复应对肿瘤内在和外在作用至关重要。目前尚不清楚能够延续持久抗肿瘤免疫力的靶向肿瘤和免疫反馈机制治疗程度。然而，强化耗竭T细胞可塑性的表观遗传学策略，补偿再活化耗竭T细胞有限功能的方法或预防T细胞耗竭的方法可能能够促进联合治疗的疗效。
参考文献：
1. Mariathasan, S., Turley, S.J., Nickles, D., Castiglioni, A., Yuen, K., Wang, Y., Kadel Iii, E.E., Koeppen, H., Astarita, J.L., Cubas, R., et al. (2018). TGFβ attenuates tumour response to PD-L1 blockade by contributing to exclusion of T cells. Nature 554, 544–548.
2. Wellenstein, M.D., and de Visser, K.E. (2018). Cancer cell-intrinsic mechanisms shaping the tumor immune landscape. Immunity 48, this issue, 399–416.
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