NAT COMMUN:肿瘤放疗易形成耐受性?最新研究发现,原来是信号调节蛋白α在“作梗”

2021
07/29

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陶然 / 健康界
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Sirp α是肿瘤对放疗耐药的主要调控因子。

长期以来,放射治疗(RT)一直是癌症治疗的支柱,特别是针对实体肿瘤。在最好的情况下,RT不仅能消除受照射的肿瘤,而且能诱导一种免疫应答,通过诱导抗肿瘤细胞毒性CD8 T细胞(Tc)免疫,系统清除未受照射的远端转移瘤。

不幸的是,这种对RT的治疗反应虽然偶尔有报道,但在临床上并不常见。大多数RT方法,甚至那些与免疫调节剂(如检查点抑制剂)结合以增强抗肿瘤免疫的方法,都不能诱导足够的免疫介导的杀瘤活性,特别是当肿瘤较大、免疫原性差和/或具有很强的免疫抑制环境时。因此,为了提高临床疗效,需要进一步了解肿瘤抵抗RT的机制,以及增强RT诱导的免疫应答的创新方法。

近日,Nature Communications刊发最新报道《Intratumoral Sirp α-deficient macrophages activate tumor antigen-specific cytotoxic T cellsunder radiotherapy》,该研究发现Sirp α是肿瘤对RT耐药的主要调控因子,肿瘤内巨噬细胞上Sirp α的缺失增强了RT的疗效。

Nature Communications刊发报道

信号调节蛋白α (Sirp α)与肿瘤微环境(TME)

信号调节蛋白α (Sirp α)是一种髓系白细胞表达抑制因子,其典型功能是通过与自我识别标记物CD47相互作用,抑制专业吞噬细胞(主要是巨噬细胞)吞噬包括肿瘤细胞在内的自身细胞。尽管事实上许多癌症通过增加CD47的表达来利用这一机制,从而逃避吞噬细胞的攻击,但该研究团队先前发现仅仅消耗CD47-Sirpα轴或Sirp α介导的抑制性信号并不会导致吞噬作用。与这一发现相一致的是,在不同癌症类型的患者中,即使是晚期表达CD47不高或非常低的肿瘤也广泛存在。

然而,当Sirp α-/-巨噬细胞被某些促炎细胞因子或TLR激动剂激活时,无论CD47是否表达,它们都表现出快速吞噬自身细胞的强大能力。鉴于大肠腺癌MC38和胰腺导管腺癌PDA中有大量巨噬细胞,并且辐射(IR)诱导的损伤相关分子模式(DAMP),如HMGB1和钙网蛋白(CRT),能够通过TLR或LRP-1信号途径激活吞噬细胞,该研究团队假设肿瘤微环境(TME)中IR诱导的DAMP可以刺激Sirp α-/-巨噬细胞吞噬肿瘤细胞,从而控制Sirp α-/-小鼠的肿瘤生长。

Sirpα缺乏可诱导肿瘤特异性Tc在RT后的扩增

在这项探索RT联合策略的临床前研究中,该研究团队评估了SIRPMIE中局部肿瘤RT与已证实的大肠腺癌MC38、胰腺导管腺癌(Pan02和KPC)的关系。结果表明,RT激活的Sirp α吞噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用较小,但更多的是作为促炎剂和内源性抗原呈递细胞(APC),它们在原位进行免疫原性抗原呈递,从而有力地激活肿瘤特异性记忆T细胞和Tc细胞毒性。

这种记忆性抗肿瘤反应,加上活化的Sirp α缺陷巨噬细胞介导的促炎反应,将TME转化为一个有效的杀肿瘤生态位,被肿瘤特异性Tc、NK细胞和组织损伤中性粒细胞高度浸润,同时减少调节性T细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)等免疫抑制机制。

肿瘤内巨噬细胞是TME中最常见的免疫细胞,在肿瘤发展中发挥着重要作用,常与预后不良和治疗耐药性相关,包括免疫疗法。早前John等人的一项研究表明,简单地消耗巨噬细胞可以增强抗肿瘤的疗效。然而,在这里,该研究团队证明了Sirp α缺陷的肿瘤内巨噬细胞的存在可以增强癌症治疗,包括RT。相反,噬菌体可以增强癌症治疗,包括RT。该研究团队的研究揭示了Sirp α作为TME中的免疫主控制器,通过引导治疗后对伤口愈合的反应,加强免疫抑制,给予治疗耐药性,并确保肿瘤进展。

相反,在Sirp α缺失的情况下,抗肿瘤免疫应答显著增强。与具有高促肿瘤活性的正常肿瘤相关巨噬细胞不同,活化的Sirp α缺陷型胞内巨噬细胞具有优越的抗肿瘤能力,并作为促炎吞噬细胞和免疫原性APC发挥作用,将TME转化为一个由肿瘤杀伤细胞毒T细胞、NK细胞高度浸润的杀瘤生态位,炎症性中性粒细胞,但具有有限的免疫抑制细胞因子、Treg和MDSC。

SIRPα介导抑制的机制

单个蛋白质、其表达或缺乏如何对肿瘤对放疗的反应方式产生如此深远的影响?事实上,SIRPα介导的抑制不仅抑制巨噬细胞吞噬肿瘤细胞,而且抑制巨噬细胞发挥促炎反应和免疫原性抗原提呈的能力,从而驱动抗肿瘤适应性免疫。因此,肿瘤内巨噬细胞中的SIRPα可引导TME内RT诱导的免疫反应向免疫抑制和伤口愈合方向发展。如本研究所示,在RT的情况下,对DAMPs作出反应,表达SIRPα的肿瘤内巨噬细胞迅速增加TGFβ和IL-10及趋化因子的产生和分泌,以招募MDSC,同时加强免疫抑制TME并启动伤口愈合以促进肿瘤进展。在这个阶段,Sirp α如何在TME中介导如此强烈的免疫抑制反应以支持肿瘤进行放疗仍然未知。

辐射激活的的Sirp α-/-巨噬细胞驱动促炎TME

该研究团队发现CD47阻断未能重现RT激活的Sirp α-/- 巨噬细胞根除肿瘤的现象,然而,他们强烈认为Sirp α通过CD47独立途径控制肿瘤对RT的反应。因此,需要进一步研究以阐明Sirp α调节巨噬细胞的多方面能力,从而驱动整个肿瘤免疫反应以抵抗 RT。

该研究表明,单独存在于肿瘤中的活化的Sirp α-/-巨噬细胞将TME的辐射后反应从促进肿瘤伤口愈合转变为消除肿瘤。事实上,在没有RT的情况下仅消耗Sirp α是无效的,正如Sirp α-/- 小鼠所证明的那样,既不表现出固有的自身免疫性,也不表现出对肿瘤移植和生长的先天抗性。

考虑到RT激活的Sirp α-/-巨噬细胞具有高度的免疫原性提呈能力,该研究团队建立了体外实验系统来证明Sirp α-/-巨噬细胞可以提呈肿瘤抗原来特异性激活杀瘤Tc。这些实验建立在先前其他人探索TIL44体外扩增的优雅框架的基础上,证实了吞噬的Sirp α-/-巨噬细胞容易在免疫原性上原位“调用”肿瘤特异性记忆T细胞,从而解释了在Sirp α-/-小鼠照射的肿瘤中观察到的Tc扩张的动力学和广度。

这一体外系统的成功也为精通扩增高细胞毒性肿瘤特异性T细胞奠定了基础,这些T细胞可用于有效的肿瘤清除过继细胞疗法。免疫检查点抑制,特别是PD-L1阻断,已被成功地应用于增强T细胞抗肿瘤免疫,这一策略已单独使用或与RT联合使用。

综上所述,本研究揭示了恶性肿瘤抵抗放疗和其他杀瘤免疫调节疗法的重要机制,这一机制是由瘤内巨噬细胞通过其抑制调节因子Sirp α介导的。该研究为开发基于Sirp α-/-巨噬细胞的疗法治疗更广泛的癌症,包括晚期转移的癌症提供了原理证据。

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关键词:
肿瘤,免疫,放疗

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