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真沒想到。

在PD-1/PD-L1抑制劑使用了近10年的今天，科學(xué)家竟然還能圍繞PD-L1，發(fā)現(xiàn)刷新認(rèn)知級(jí)別的新機(jī)制。

近日，由美國(guó)喬治亞醫(yī)學(xué)院Liu Kebin教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，在著名期刊《癌細(xì)胞》上發(fā)表了一項(xiàng)重大研究成果[1]。

這篇論文有兩個(gè)出人意料的新發(fā)現(xiàn)：第一，腫瘤細(xì)胞PD-L1竟然不直接抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的毒性；第二，腫瘤細(xì)胞PD-L1對(duì)腫瘤原發(fā)灶沒有保護(hù)作用，而是通過與轉(zhuǎn)移灶髓系細(xì)胞PD-1結(jié)合，抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)移灶的浸潤(rùn)，促進(jìn)轉(zhuǎn)移灶腫瘤的生長(zhǎng)。

論文首頁截圖

時(shí)至今日，我們都知道，免疫檢查點(diǎn)抑制劑主要是通過阻斷PD-1/PD-L1信號(hào)通路，發(fā)揮抗癌作用的。其中，PD-1指的主要是細(xì)胞毒性T細(xì)胞表面的PD-1，而PD-L1主要是癌細(xì)胞表面的PD-L1[2]。

目前對(duì)PD-1及其下游信號(hào)通路功能的爭(zhēng)議較小，然而，究竟是誰的PD-L1在通過PD-1影響T細(xì)胞的活性，目前仍存在爭(zhēng)議。

大量基于小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的PD-L1，在抑制T細(xì)胞抗腫瘤反應(yīng)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用[3]；僅有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞PD-L1（tPD-L1）足以抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的毒性，以促進(jìn)結(jié)腸癌小鼠模型的腫瘤免疫逃逸[4]。然而，人體臨床研究卻發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞PD-L1或者腫瘤細(xì)胞聯(lián)合免疫細(xì)胞PD-L1才是預(yù)后的最強(qiáng)指標(biāo)[5,6]。

在Liu教授看來，小鼠研究結(jié)果之所以與臨床研究不符，可能是因?yàn)槟[瘤的解剖位置不同。在臨床前研究中，導(dǎo)致小鼠死亡的大多是類似于原發(fā)腫瘤的腫瘤負(fù)擔(dān)過高；而癌癥患者的死亡，主要是癌癥轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的。因此，腫瘤細(xì)胞PD-L1對(duì)于癌癥的轉(zhuǎn)移可能有不為人知的重要作用。

為了搞清楚腫瘤細(xì)胞PD-L1的功能，Liu教授團(tuán)隊(duì)選用了4種表達(dá)PD-L1的癌細(xì)胞系：三陰性乳腺癌細(xì)胞系4T1，微衛(wèi)星穩(wěn)定型腸癌細(xì)胞系CT26，轉(zhuǎn)移性微衛(wèi)星不穩(wěn)定腸癌細(xì)胞系MC38-met，黑色素瘤細(xì)胞系B16-F10。他們還基于上述4個(gè)細(xì)胞系，構(gòu)建了一一對(duì)應(yīng)的PD-L1敲除癌細(xì)胞系。

他們將上述8種細(xì)胞系分別與一個(gè)細(xì)胞毒性T細(xì)胞系混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞對(duì)所有癌細(xì)胞系都顯示出劑量依賴的細(xì)胞毒性，而且T細(xì)胞和正常癌細(xì)胞系共培養(yǎng)還會(huì)導(dǎo)致雙方的PD-1和PD-L1表達(dá)水平上升。他們還發(fā)現(xiàn)，PD-L1的表達(dá)對(duì)癌細(xì)胞竟然沒有保護(hù)作用，甚至加入PD-1抑制劑也沒有保護(hù)作用。

Liu教授認(rèn)為，這說明在不存在腫瘤微環(huán)境的情況下，癌細(xì)胞和T細(xì)胞1V1的時(shí)候，表不表達(dá)PD-L1對(duì)癌細(xì)胞來說是一樣的。其實(shí)這還暗示，腫瘤細(xì)胞PD-L1與T細(xì)胞PD-1之間的互作，可能不影響T細(xì)胞的毒性。

腫瘤細(xì)胞的PD-L1在體外沒有保護(hù)作用

那么這種現(xiàn)象在體內(nèi)是不是也存在呢？

沒想到真存在。

無論是將哪對(duì)細(xì)胞系注射到小鼠體內(nèi)，PD-L1存在與否都不影響腫瘤的大小。這再次說明，腫瘤細(xì)胞PD-L1對(duì)原發(fā)腫瘤的生長(zhǎng)沒有幫助。這確實(shí)刷新了我的認(rèn)知！

接下來Liu團(tuán)隊(duì)以三陰性乳腺癌4T1（可自發(fā)發(fā)生肺轉(zhuǎn)移）為例，探索了腫瘤細(xì)胞PD-L1對(duì)癌癥轉(zhuǎn)移的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在小鼠乳腺分別接種兩種癌細(xì)胞后，表達(dá)PD-L1的腫瘤細(xì)胞肺部轉(zhuǎn)移灶更多，腫瘤負(fù)擔(dān)更重，而PD-L1被敲除的4T1細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移能力明顯被削弱。在其他幾個(gè)細(xì)胞系中，也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。

腫瘤細(xì)胞PD-L1不影響原發(fā)瘤生長(zhǎng)，而影響轉(zhuǎn)移瘤的生長(zhǎng)

在隨后的研究中，Liu團(tuán)隊(duì)證實(shí)，雖然腫瘤細(xì)胞PD-L1不保護(hù)原發(fā)灶，但是髓系細(xì)胞表面的PD-L1確實(shí)是在保護(hù)原發(fā)灶。這一發(fā)現(xiàn)很好地解釋了前面的人鼠差異。

確定腫瘤細(xì)胞PD-L1促進(jìn)轉(zhuǎn)移且不保護(hù)原發(fā)灶之后，Liu團(tuán)隊(duì)要解決的問題是，腫瘤細(xì)胞的PD-L1究竟是如何促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的。

為了回答這個(gè)問題，他們首先比較了PD-L1表達(dá)狀態(tài)對(duì)原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶腫瘤微環(huán)境的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在接種后1天后，無論P(yáng)D-L1是否敲除，小鼠肺部的初始癌細(xì)胞沒有差異。他們還注意到，相比正常的4T1，PD-L1被敲除的4T1肺部轉(zhuǎn)移灶CD3陽性細(xì)胞浸潤(rùn)增加，但是原發(fā)灶沒有；如果清除小鼠體內(nèi)的免疫細(xì)胞，那無論P(yáng)D-L1表達(dá)與否，都能形成同樣的肺轉(zhuǎn)移灶。

這些數(shù)據(jù)說明，腫瘤細(xì)胞PD-L1并不影響癌細(xì)胞的散播，而是幫助轉(zhuǎn)移灶的癌細(xì)胞躲避細(xì)胞毒性T細(xì)胞的殺傷。

這又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

經(jīng)過一系列復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，Liu團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶腫瘤細(xì)胞PD-L1與髓系細(xì)胞PD-1（mPD-1）結(jié)合后，會(huì)激活SHP2，下調(diào)IFN-I→STAT1→CXCL9這條會(huì)招募細(xì)胞毒性T細(xì)胞的信號(hào)通路，進(jìn)而抑制T細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)移灶的浸潤(rùn)，而不是通過PD-1/PD-L1通路抑制了T細(xì)胞的殺傷力。

機(jī)制示意圖

總的來說，Liu教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究成果讓我們對(duì)癌癥免疫有了全新的認(rèn)知。讓我們知道，原來PD-1/PD-L1這條信號(hào)通路遠(yuǎn)比我們想想的復(fù)雜，它的功能不僅與細(xì)胞類型有關(guān)，而且還與腫瘤的解剖部位有關(guān)。

更重要的是，這個(gè)研究讓我們對(duì)免疫新輔助和輔助治療有了更深的理解，也夯實(shí)了這兩種療法的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1].Klement JD, Redd PS, Lu C, et al. Tumor PD-L1 engages myeloid PD-1 to suppress type I interferon to impair cytotoxic T lymphocyte recruitment. Cancer Cell. 2023;41(3):620-636.e9. doi:10.1016/j.ccell.2023.02.005

[2].Tumeh PC, Harview CL, Yearley JH, et al. PD-1 blockade induces responses by inhibiting adaptive immune resistance. Nature. 2014;515(7528):568-571. doi:10.1038/nature13954

[3].Oh SA, Wu DC, Cheung J, et al. PD-L1 expression by dendritic cells is a key regulator of T-cell immunity in cancer. Nat Cancer. 2020;1(7):681-691. doi:10.1038/s43018-020-0075-x

[4].Juneja VR, McGuire KA, Manguso RT, et al. PD-L1 on tumor cells is sufficient for immune evasion in immunogenic tumors and inhibits CD8 T cell cytotoxicity. J Exp Med. 2017;214(4):895-904. doi:10.1084/jem.20160801

[5].Yoon HH, Jin Z, Kour O, et al. Association of PD-L1 Expression and Other Variables With Benefit From Immune Checkpoint Inhibition in Advanced Gastroesophageal Cancer: Systematic Review and Meta-analysis of 17 Phase 3 Randomized Clinical Trials. JAMA Oncol. 2022;8(10):1456-1465. doi:10.1001/jamaoncol.2022.3707

[6].Zou Y, Zou X, Zheng S, et al. Efficacy and predictive factors of immune checkpoint inhibitors in metastatic breast cancer: a systematic review and meta-analysis. Ther Adv Med Oncol. 2020. doi:10.1177/1758835920940928

本文作者丨BioTalker