一個抗體同時拯救癱瘓的NK和T細胞,將大幅擴大免疫治療適用人群

一個抗體同時拯救癱瘓的NKT細胞,將大幅擴大免疫治療適用人群

6月15日,中國國家食品藥品監督總局(CFDA)批准免疫檢查點抗體藥物PD-1抑制劑Opdivo在中國上市,用於治療成人的晚期或轉移性非小細胞肺癌[1]。中國正式邁入免疫治療時代,這絕對是會載入史冊的一天。

國際頂級期刊《自然免疫學》刊登的重要研究成果[2]。他們的研究成果在一定程度上解釋了為什麼有些患者對目前的免疫檢查點抑制劑治療不響應;更重要的是,他們的研究成果有望大幅擴大免疫檢查點抑制劑適用的患者群體。伴隨研究論文同期發表的評論性文章給予該研究非常高的評價,“檢查點抑制劑:自然殺傷(NK)細胞登場了”[3]。免疫檢查點抑制劑的誕生,徹底改變了癌症的治療方式。然而,醫生與科學家現在面臨的問題是,當前的免疫檢查點只能照顧到一小部分患者,大部分患者不能從中獲益。這表明,腫瘤還有其他的抑制免疫系統的手段沒有被發現。TIGIT(Tcell Ig and ITIM domain)就是其中一個新興的NK和T細胞共有的抑制性受體[4],腫瘤表面高表達的CD155一旦與NK和T細胞表面的TIGIT結合,它們對癌細胞的殺傷作用就被抑制[5]。

近兩年,已有臨床前研究表明,阻斷TIGIT與CD155的結合,可以逆轉腫瘤內殺傷性T細胞的耗竭,並抑制腫瘤的生長[6]。因此開發靶向TIGIT的檢查點抑制劑或許可以彌補目前免疫檢查點抑制劑的不足。但在科學家面前的問題是,靶向TIGIT的檢查點抑制劑抗癌背後的機制目前還模糊不清,這是開展臨床研究的絆腳石。NK的活性被腫瘤利用TIGIT壓制了,之前就有研究發現,在腫瘤的進展過程中,T細胞表面的TIGIT表達是升高的[6]。研究人員發現,與腫瘤周邊的NK細胞相比,腫瘤內的NK細胞表面的TIGIT更多。但是,對於同一個癌症患者而言,腫瘤周邊的殺傷性T細胞與腫瘤內的殺傷性T細胞在TIGIT的表達上,沒有顯著的差異。

在腸癌、乳腺癌等4種癌症模型中,大量的殺傷性T細胞和輔助性T細胞表面佈滿了PD-1或CTLA-4,這很正常,意味著這些T細胞處於耗竭狀態,被腫瘤壓制了。只有一小部分NK細胞表面有PD-1或CTLA-4。大部分NK細胞表面是TIGIT,它們產生的γ干擾素、腫瘤壞死因數等抗癌因數的能力顯著下降,還表現出凋亡的狀態。這就意味著,PD-1抗體或CTLA-4抗體治療,有可能不能恢復大多數的NK細胞的戰鬥力。那要如何拯救NK細胞。幹掉TIGIT,就能恢復NK細胞活力,既然TIGIT與NK細胞的耗竭和腫瘤的進展如此相關,那麼幹掉TIGIT能拯救NK細胞嗎?

於是研究人員把黑色素瘤細胞注射到Tigit基因缺失(所有細胞都不表達TIGIT了)的小鼠體內,效果很神奇。與Tigit基因正常的小鼠相比,只有非常少的Tigit缺陷小鼠出現了肺轉移,Tigit缺陷小鼠的總體生存率顯著延長。 他們發現,腫瘤浸潤殺傷性T細胞產生的腫瘤壞死因數變多了,只有非常少的殺傷性T細胞表面有PD-1,絕大部分的NK細胞也在大量表達CD107a、腫瘤壞死因數等抑癌因數。由於這種系統性的幹掉TIGIT,導致殺傷性T細胞裡面也沒有TIGIT了,所以這種良好的抗癌效果與NK細胞真的有關麼?可別是NK細胞“狐假虎威”了。為了解決這個問題,他們又想了一招。只把NK細胞裡面的Tigit基因敲掉,T細胞裡面的繼續保留。讓研究人員欣喜的是,這種小鼠模型的生存期也是顯著延長的。

與此同時,研究人員還構建了T細胞缺陷的小鼠,他們發現,即使是沒有T細胞,TIGIT抗體仍舊可以逆轉NK細胞的耗竭,延緩腫瘤的生長速度,縮小腫瘤的體積。上面的現象說明什麼呢?說明解除腫瘤利用TIGITNKT細胞的抑制後,NK細胞在抗癌大業中確確實實發揮了重要的作用。而且就算沒有T細胞,NK照樣可以抗癌,完全可以不依賴T細胞

讓研究人員意外的是,NK細胞帶來的驚喜遠不止如此。他們還發現,特異性的去掉NK細胞裡面的Tigit基因後,解放的不僅僅是NK細胞,腫瘤裡面表達PD-1 的殺傷性T細胞也顯著減少。這說明,NK細胞的耗竭會帶動殺傷性T細胞的耗竭,解放了NK細胞,同時也就解放了殺傷性T細胞。原來我們一直認為TIGIT抗體直接逆轉了殺傷性T細胞的耗竭,現在才發現,這個過程可能是通過NK細胞完成的!

緊接著,研究人員用靶向TIGIT的抗體試了試,發現用TIGIT抗體阻斷TIGIT之後,腫瘤體積縮小,生存期顯著延長。大部分NK細胞都在正常表達γ干擾素、腫瘤壞死因數等增強抗癌能力因數。這意味著,腫瘤內NK細胞的耗竭,被TIGIT抗體逆轉了。同時,殺傷性T細胞的抗癌能力也恢復了,γ干擾素、腫瘤壞死因數等的產生也正常了。這意味著,TIGIT抗體不僅能恢復NK細胞的戰鬥力,還能恢復殺傷性T細胞的戰鬥力。

TIGIT抗體簡直帥爆了!

上面研究人員已經證實了,沒有T細胞的情況下,NK細胞可以正常幹活。鑒於TIGIT在NK和T細胞上都有,那麼如果沒有NK細胞,TIGIT抗體還能起效嗎?為了明確這裡面的關係。研究人員又不辭辛苦地設計了沒有NK細胞的小鼠模型。研究人員發現,當消除小鼠體內的NK細胞之後,注射到小鼠體內的黑色素瘤細胞很快就發生了肺轉移,大量殺傷性T細胞表達PD-1,處於耗竭狀態,只有很少的殺傷性T細胞還能分泌抗癌因數。讓研究人員吃驚的是,沒了NK細胞,用TIGIT抗體不好使了,沒了抗癌效果甚至使用PD-1抗體抗癌效果也不好了,即使二者聯用也不行。此證明!原來殺傷性T細胞的抗癌效果如此依賴於NK細胞。這是不是在一定程度上解釋了有些患者在使用PD-1/PD-L1抗體後,卻沒有效果呢?背後的原因,有可能是NK細胞處於耗竭狀態,但是沒有被挽救,所以挽救耗竭的T細胞也就沒什麼效果了。

總的來說這個研究首次證實了,NK細胞在TIGIT抗體治療癌症中的不可獲取的重要作用。明確了拯救耗竭的NK細胞的重要性。另外,還有一點值得強調的是。越來越多的研究證明,腫瘤突變負荷(TMB)是預測癌症患者是否回應免疫檢查點抑制劑治療的重要標誌物[7,8]。TMB越大意味著腫瘤產生的新抗原越多,殺傷性T細胞發現癌細胞的幾率就越大。而對於那些TMB很小的患者,由於新抗原很少,甚至沒有,殺傷性T細胞難以識別,所以這部分患者也很難從免疫檢查點抑制劑的治療中獲益。巧的是,NK細胞識別靶細胞是非特異性的。就癌細胞而言,NK細胞識別癌細胞是可以不依賴於新抗原的一旦把NK細胞也挽救回來了,即使腫瘤突變負荷低,免疫系統一樣可以對付腫瘤。27個癌症類型中,腫瘤突變負荷(TMB)與抗PD-L1和抗PD-1治療回應率之間的關係。如果這個研究成果這後續的臨床研究中被進一步證實,那麼很大一批原來對現在的免疫檢查點抑制劑不響應的患者,很可能從這個研究中獲益。如果將TIGIT抗體與現行免疫檢查點抑制劑聯合使用,效果應該會更上一層樓

參考資料:

[1]. http://cnda.cfda.gov.cn/WS04/CL2056/228364.html?from= singlemessage&isappinstalled=0

[2]. Qing Zhang, Jiacheng Bi. Blockade of the checkpoint receptor TIGIT prevents NK cell exhaustion and elicits potent anti-tumor immunity[J]. Nature Immunology, 2018.

[3]. Ana Stojanovic,Adelheid Cerwenka. Checkpoint inhibition: NK cells enter the scene[J]. Nature Immunology, 2018.

[4]. Yu X, Harden K, Gonzalez L C, et al. The surface protein TIGIT suppresses T cell activation by promoting the generation of mature immunoregulatory dendritic cells[J]. Nature Immunology, 2009, 10(1): 48-57.

[5]. Bi J, Zhang Q, Liang D, et al. T‐cell Ig and ITIM domain regulates natural killer cell activation in murine acute viral hepatitis[J]. Hepatology, 2014, 59(5): 1715-1725.

[6]. Johnston R J, Compsagrar L, Hackney J A, et al. The Immunoreceptor TIGIT Regulates Antitumor and Antiviral CD8+ T Cell Effector Function[J]. Cancer Cell, 2014, 26(6): 923-937.

[7]. Yarchoan M, Hopkins A, Jaffee E M, et al. Tumor Mutational Burden and Response Rate to PD-1 Inhibition[J]. The New England Journal of Medicine, 2017, 377(25): 2500-2501.

[8]. Le D T, Uram J N, Wang H, et al. PD-1 Blockade in Tumors with Mismatch-Repair Deficiency[J]. The New England Journal of Medicine, 2015, 372(26): 2509-2520.