「CAR-T療效不佳」，可能是腫瘤微環境引發的T細胞衰老

來源：醫麥客

2018年7月27日/醫麥客 eMedClub/--兩款已經獲批上市的CAR-T細胞療法均需要從患者血液中提取T細胞，因此也稱為自體CAR-T。

目前，大多數癌症患者還沒有從這些自體CAR-T療法中獲益，往往回收至體內的CAR-T細胞會出現腫瘤免疫逃逸現象，導致復發或治療無效，因此也出現了與免疫檢查點抑制劑（如PD-1/L1抗體）聯合治療等方案。

其實，腫瘤逃避免疫系統的機制與腫瘤微環境（TME）息息相關。

研究顯示，腫瘤細胞可採用多種方式逃避免疫系統的攻擊。

靶向TME中的免疫抑制通路能夠引起進展期患者體內持續的抗腫瘤應答，對於癌症進展方面同樣有著非比尋常的重要性。

腫瘤微環境（TME）

腫瘤微環境（TME）是腫瘤賴以生存的複雜環境，主要由多種不同細胞外基質（ECE）和基質細胞組成。

越來越多的研究證明，TME可以決定腫瘤的異質性，並在隨後的腫瘤發展和腫瘤細胞的轉移中發揮關鍵作用，可以說是腫瘤的幫凶。

因此，理解腫瘤細胞在腫瘤微環境中如何與其他細胞進行相互作用並完成免疫逃逸是攻克腫瘤的重要一步。

腫瘤微環境中可能發生免疫逃逸的3個重要過程：

• 樹突狀細胞攝取腫瘤抗原後進入淋巴結遞呈給T細胞；
• T細胞激活後浸潤腫瘤微環境；
• T細胞識別腫瘤細胞後，增殖並殺傷腫瘤細胞。
  
  

這3個過程任何一個受到腫瘤微環境的干擾和抑制，機體的免疫系統就不能有效地識別和殺傷腫瘤細胞。

而惡性腫瘤巧妙的利用免疫抑制微環境來逃避免疫系統的抗腫瘤反應。

免疫逃逸的機制包括改變G1調節蛋白表達，抑制因子的產生，如IL-10、TGF-β、IDO，以及免疫抑制受體的過表達，例如程序性細胞死亡配體1（PD-L1）和Treg細胞的募集。

已經發現，TMB可以誘導任何年齡的人T細胞衰竭，儘管我們對它所涉及的分子機制仍不清楚。

但之前的研究發現，衰竭與一系列細胞信號傳導改變相關，例如通常產生較少的細胞因子信號PD-1過表達。

最近也有研究表明，TMB引起表觀遺傳修飾，基因轉錄狀態也發生了變化。

至關重要的是，研究還發現：免疫細胞對病毒和腫瘤抗原的反應隨著T細胞功能障礙而下降。

腫瘤免疫逃逸（圖片來源：Nature）

根據發表在《血液病學和腫瘤學雜誌》上的最新研究報告，作者指出：提高癌症免疫療法的療效將取決於深入了解衰老/衰竭的免疫T細胞功能障礙的狀態。

該研究來自暨南大學血液學研究所，通訊作者為李揚秋博士。

李揚秋博士（圖片來源：暨大官網）

腫瘤免疫微環境讓T細胞衰老導致免疫逃逸

CD28的缺失

在幾種實體瘤中，研究人員已經觀察到CD8+CD28- T細胞的積累。

其中，CD28是T細胞表面重要的第二信號分子，它與其配體的結合能刺激淋巴細胞的增殖和細胞因子的產生，已知CD28分子的表達水平降低是免疫衰老的一個重要標誌。

最近，在MM患者中發現衰老T細胞的表征，包括具有CD28- KLRG1+ CD57+ 或CD28- CD57+ PD-1+ 表型的克隆擴增的CD8+ T細胞。

值得注意的是，這些T細胞克隆顯示端粒非依賴性衰老，端粒酶活性上調，表明衰老可逆。

cAMP的過表達與Treg細胞的聚集

腫瘤來源的cAMP已被證明是直接誘導T細胞衰老的原因，同時也是Treg細胞誘導T細胞衰老機制的關鍵信號分子。

在血液惡性腫瘤中，例如急性髓性白血病（AML）、急性淋巴細胞白血病（ALL）、慢性淋巴細胞白血病（CLL）、多發性骨髓瘤（MM）和B細胞淋巴瘤，均有發現Treg細胞聚集。

據預測，減少Treg細胞積累能促進AML患者的低復發風險和無白血病生存（LFS）。

腫瘤治療手段往往也會由於T細胞衰老而導致負面影響，如復發和無效。

例如，自體幹細胞移植（ASCT）後MM患者的早期復發與CD28- CD57+ PD-1+ T細胞的增多相關。

可見，腫瘤免疫逃逸的策略之一是T細胞衰老。

對於CAR-T免疫療法，這就意味著患者體內的衰老T細胞回收後再經改造利用也不一定會有很強的抗腫瘤活性，因為其本來就處於TME當中，已經帶有特定的衰老表型。

因此，需要尋找T細胞衰老的生物標誌物來篩選較強活性的T細胞。

T細胞衰老的生物標誌物

儘管近年來已經廣泛研究了效應T細胞分化的分子和細胞生物標誌物，但許多與效應T細胞的成熟和衰老相關的分子和信號傳導途徑仍然是未知的。

CD27、CD28、KLRG-1、CD57

衰老中的T細胞傾向於失去共刺激分子如CD27和CD28，同時表達殺傷細胞凝集素樣受體亞家族G（KLRG-1）和CD57。

CD27和CD28下調與人端粒酶RNA組分（hTERC）表達的喪失有關，導致端粒酶活性降低，隨後端粒末端的累積受損。

而干擾KLRG-1在T細胞上的連接已經顯示出增強的增殖能力。

其中，CD57顯示與嚴重的增殖受損有關，因此被認為是T細胞衰老最可靠的表面標誌物。

G1調節蛋白

此外，參與細胞周期調控並與細胞應激反應相關的G1調節蛋白如p15、p16和p21在衰老的T細胞中上調，有證據表明p16 / Cdk6和p21 / WAF的結合水平升高，Cdk2和cyclinD3表達下調，Cdk2和Cdk6激酶活性降低。

這些分子抑制從G1期到S期的轉變，迫使細胞進入複製衰老。

T細胞免疫抑制性受體TIGIT

根據最近的一項研究，T細胞免疫抑制性受體TIGIT被認為是新的T細胞衰老標誌物。

與年輕個體相比，TIGIT在老年人的CD8 + T細胞中顯示出上調。

此外，TIGIT + CD8 + T細胞表現出衰老免疫表型，包括KLRG1和CD57的高表達。

此外，TIGIT還被描述為HIV感染後衰竭的CD4+和CD8 + T細胞中的新標記。

衰竭的T細胞分階段地失去IL-2的產生、高增殖能力和離體殺傷能力，隨後喪失腫瘤壞死因子（TNF）的產生，並且在最後階段，部分或完全喪失了產生大量干擾素-γ的能力，最終導致物理缺失。

這種效應功能的下降還伴隨著CD4+ T輔助細胞的進行性喪失和抑制性受體的表達增加，例如PD1、CTLA4、TIGIT、LAG-3、CD244、CD160和TIM3。

CAR-T療效不佳與T細胞衰老/衰竭相關

目前，過繼性細胞療法（ACT）正在成為晚期血液系統惡性腫瘤患者的潛在治療方法。

CAR-T和TCR-T細胞療法利用從患者分離的功能活性T細胞，將這些T細胞在體外重建和擴增以識別靶細胞上的特異性抗原，現在已廣泛進行針對白血病，淋巴瘤和一些實體瘤的臨床試驗。

但FDA批准的兩款CAR-T產品均是針對血液腫瘤與淋巴瘤，CAR-T療法治療實體瘤並沒有表現出顯著的療效。

大量的實驗可以看出，開發工程化T細胞療法仍存在很大的挑戰。

為了取得這一領域的進展，需要更科學地明確治療目標，例如制定戰勝腫瘤微環境的策略，找到更好的方法來保護T細胞免受免疫抑制。

針對CAR-T細胞療法：

首先，從患者體內獲得的是暴露於TME中的T細胞，具有衰老和衰竭的表型，可導致終末分化的進展，顯著抑制T細胞功能，從而獲得的CAR-T細胞表現出較低效能。

其次，T細胞的內源性TCR可對CAR-T細胞的持久性具有負面影響。

當將CAR引入具有不同TCR特異性的T細胞時，TCR抗原的存在引起與T細胞衰竭和凋亡相關的CD8 + CAR T細胞效價的喪失。

另外，來自CAR的一些信號傳導可以增加T細胞的分化和衰竭，由CAR單鏈可變片段的抗原非依賴性聚集引發的CAR CD3ζ磷酸化將迫使CAR-T細胞的早期衰竭。

總之，腫瘤相關T細胞免疫衰老和衰竭的修正是增強ACT抗腫瘤功能的關鍵點。

扭轉CAR-T療效的修正策略

世界各地的研究團隊的工作正在揭示功能失調的T細胞狀態的分子基礎，並打開更有效地逆轉它們的大門。

這對於免疫檢查點阻斷和嵌合抗原受體T（CAR-T）細胞療法等癌症免疫療法至關重要，這些療法需要高功能性T細胞才能發揮作用。

血液系統惡性腫瘤中的腫瘤部位顯示出招募Treg細胞，並在其腫瘤微環境中使用直接和間接誘導衰老作為免疫抑制的機制。

因此，免疫療法的一個可能目標是抑制腫瘤相關的T細胞衰老以及衰老T細胞功能的恢復。

以下是針對T細胞衰老的修正策略：

cAMP水平的調節

cAMP是衰老進程中Treg細胞免疫抑制的關鍵組分，在腫瘤部位積累，產生缺氧微環境。

這些微環境中的Treg和腫瘤細胞通過間隙連接轉移增加cAMP水平，直接誘導人類原始T細胞和腫瘤特異性效應T細胞衰老。

由於其固有的抑制功能，功能失調的衰老T細胞可以間接維持腫瘤微環境並擴增免疫抑制，從而表明cAMP水平的調節可能是修復T細胞衰老和破壞患者腫瘤微環境的潛在途徑。

最近的研究表明通過Toll樣受體8（TLR8）信號傳導對腫瘤細胞進行代謝調節。

具體而言，TLR8配體，如第三代聚醯胺胺樹枝狀大分子（poly-G3）和ssRNA40，可以通過激活PKA-Csk-Lck抑制途徑，調節腫瘤細胞內源性cAMP來增強T細胞的抗腫瘤功能。

抑制ERK1 / 2和P38信號

根據此前的研究，ERK1/2和P38信號被鑑定為是Treg誘導T細胞衰老的調節因子。

因此，抑制該信號可能促使T細胞衰老的逆轉

干擾p16的積累

有趣的是，兒童T細胞急性淋巴細胞白血病（T-ALL）細胞的常見改變是p16和p15的缺失，並且在一些情況下p15基因中5'CpG島的高度甲基化。

兩種蛋白質的積累與T細胞衰老和衰老密切相關，因此它們的缺失可能在一些白血病T細胞永生化和避免衰老的機制發揮重要作用。

雖然這表明干擾p16的積累可能會減緩或防止T細胞衰老，但它也可能增加引發T細胞癌變的風險，因此應進一步探索。

腫瘤微環境誘導T細胞衰老的機制和細胞治療中T細胞衰老修正的策略（圖片來源：Journal of Hematology &Oncology）

結語

許多患者對ACT免疫療法的應答欠佳，這就意味著研究者們需要另闢蹊徑，探索合適的治療方案。

更好地了解腫瘤微環境導致T細胞功能障礙的方式將為下一代ACT免疫療法開闢新的治療策略。

由於腫瘤微環境可以誘導衰老和衰竭的細胞表型，因此制定逆轉這些狀態的策略對於提高免疫治療效果顯得尤為重要。

新興的靶向微環境治療已被廣泛接受。

根據不同組織的特點，針對多種微環境基質細胞的協同治療和多種靶標記的不斷發現可能是未來研究的方向。

參考文獻

http://www.cancernetwork.com/immuno-oncology/enhance-immunotherapy-reversing-t-cell-exhaustion

https://jhoonline.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13045-018-0629-x