腫瘤中的T細胞都廢了!PD-1抗體抗癌靠的是腫瘤外的T細胞

靶向PD-1/PD-L1通路的免疫檢查點抑制劑的出現,給癌症的臨床治療帶來了革命性的變化[1]。

不過PD-1抗體的抗癌機制,並不完全為人所知

其中一個非常關鍵的問題是,PD-1抗體的抗癌效果,

究竟是依賴於在治療前就存在於腫瘤中的浸潤淋巴細胞的再啟用?

還是PD-1抗體治療之後,腫瘤外的殺傷T細胞進入腫瘤抗癌

?這個問題,目前也是不清楚的[2,3,4]。

如果把這個問題搞清楚的話,醫生就可以多一種手段判斷患者是不是適合免疫治療了。

來自斯坦福大學醫學院的Howard Y。 Chang教授,Anne Lynn S。 Chang副教授和Ansuman T。 Satpathy助理教授的聯合團隊想弄明白這個重要的問題。

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從左到右依次為:Ansuman T。 Satpathy,Anne Lynn S。 Chang和Howard Y。 Chang(來源:斯坦福大學醫學院)

他們從接受PD-1抗體治療前後的基底細胞癌(BCC)或鱗狀細胞癌(SCC)患者身上採集了

79046個細胞

(包括癌細胞和各種免疫細胞),然後給這些細胞分別做了單細胞RNA測序和T細胞受體測序

這工作量簡直是沒誰了,得花多少錢呀

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不止奇點糕覺得貴(biorxiv。org)

基於單細胞RNA測序結果,研究人員將所有的細胞分成19個小組,惡性癌細胞兩個,T細胞6個,腫瘤基質細胞4個,骨髓細胞3個,B細胞3個和自然殺傷(NK)細胞一個。而且,這個基於RNA測序結果的免疫細胞分類,

與之前的研究結果相一致[5]。

這也說明,這個測序和分類結果是沒有問題的

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快來一起認識下這19個小組

此外,來自不同患者的免疫細胞也都聚集在一起,表明

不同患者腫瘤微環境中的免疫細胞型別也基本是一致的

。而仔細分析3548個癌細胞的表達譜,很容易發現,

不同患者之間腫瘤異質性非常大,這也與之前的研究結果一致

[6,7]。

當然了,他們還仔細分析了癌細胞之間的共同標誌物,以及表達差異較大的基因,都收穫不小。不過,這些都不是本研究的重點。

重點內容是免疫細胞,尤其是浸潤性免疫細胞,以及治療前後的變化,以瞭解克隆性T細胞對PD-1抗體治療的反應。

研究人員做的第一件事兒就是把所有的

33106個腫瘤浸潤性T細胞

做了個更細緻的分類,包括表達CD4的調節性T細胞(Treg)細胞,濾泡輔助性T(TFH)細胞,T輔助細胞17(TH17)細胞;以及表達CD8的幼稚細胞,記憶T細胞,效應記憶T細胞,活化T細胞,慢性活化/耗竭T細胞(後文統一稱為

耗竭T細胞

),中度耗竭/活化細胞。為了研究清楚,這個分類可真是仔細啊。

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再來認識下T細胞的9個分類

初步分析發現,

在PD-1抗體治療之後,濾泡輔助性T細胞,以及活化,耗竭和耗竭/活化的CD8陽性T細胞的頻率增加

而且研究人員還觀察到,PD-1抗體治療之後,

增加的耗竭T細胞會表現出慢性啟用,T細胞功能障礙和腫瘤反應性的基因特徵,與所有其他CD8陽性T細胞相比,耗竭T細胞的克隆水平明顯更高

這些結果與之前的研究基本一致,表明PD-1抗體主要影響CD8陽性T細胞[8,9]。

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耗竭性T細胞克隆性增強

那麼,對於同一個腫瘤組織而言,治療前的T細胞型別與治療後的T細胞型別有沒有什麼差別呢?

分析結果讓研究人員感到意外。

雖然他們

觀察到記憶T細胞和效應T細胞頻繁轉換為活化狀態,但是治療前的耗竭T細胞卻沒有變成治療後的非耗竭表型

。這表明,即使在PD-1抗體治療後,

已經耗竭的腫瘤浸潤T細胞也很難變成活化狀態了

真可謂,“

一入腫瘤深似海,抗癌從此不可能

”。

此外,研究人員還觀察到一個有趣的現象,

PD-1抗體治療後才出現的耗竭性T細胞表現出了新的TCR特異性

,而且他們也證實,這種治療前後的抗原特異性差異不是取樣時間導致的,而

是與PD-1抗體的治療有關

。這也表明,PD-1抗體治療,可能會促進T細胞具備新的腫瘤抗原特異性。

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本研究流程(亂入一張圖)

那PD-1抗體處理之後的出現的活化T細胞是哪裡的耗竭T細胞轉化而來?

外周血

是他們想到的第一個來源。

為了分析外周血中是否存在新發現的腫瘤浸潤性T細胞,研究人員給5名患者的10份血液樣品做了TCR測序,

發現35.5%新腫瘤浸潤性T細胞可以在PD-1抗體治療後的外周血中找到,而在治療前的外周血中只能找到11.8%的新腫瘤浸潤性T細胞,不過

治療前的腫瘤裡面卻沒有新腫瘤浸潤性T細胞

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外周血中的分佈

這個結果也表明,

採集外周血監測克隆腫瘤特異性T細胞對PD-1抗體治療的響應或許是可行的

研究人員還用26016個鱗狀細胞癌患者的腫瘤浸潤性T細胞單細胞測序資料,證實了前面的發現。這表明,

這種現象可能普遍存在於各種腫瘤中

總的來說,與“冷”腫瘤相比,

“熱”腫瘤之所以響應PD-1抗體的治療,可能是由於“熱”腫瘤自身的特質,讓它能夠不斷吸引新T細胞進入

[10],

而不是重新啟用已有的腫瘤浸潤性T細胞

無論如何,這個研究讓我們對免疫檢查點抑制劑的作用機制有了新的認知,這對臨床治療和療效的檢測都有一定的價值和意義。如果能找到“熱”腫瘤熱情好客的原因,或許就能破除“冷”腫瘤的冷。

編輯神叨叨

這個研究絕對還有後續重磅,8萬個細胞不是白測的~~