小药谈TME:EZH2

2021
03/07

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   前言   

肿瘤免疫治疗的最新进展强调了免疫系统控制肿瘤的能力,然而对目前的免疫疗法有反应的病人仅占一小部分。为了克服免疫治疗的原发性和获得性耐药,如免疫检查点阻断(ICB),需要更多的方法来调动抗肿瘤免疫。新的证据表明,靶向促进肿瘤进展和抑制免疫细胞活性的表观遗传因子可以通过重塑肿瘤微环境(TME)来增强抗肿瘤免疫。最新研究发现zeste同源物2(EZH2)增强子在肿瘤和免疫细胞中的多效性功能, EZH2抑制作为一种极具潜力的方法可以加强现有的免疫治疗,以改善某些癌症患者的预后。

 
表观遗传与肿瘤免疫

因表达的表观遗传调控可以使免疫细胞根据环境改变其表型,包括由TME提供的环境因素。最新的发现表明了表观遗传机制在肿瘤免疫中的贡献,如DNA甲基化和组蛋白修饰,以调节抗肿瘤免疫和自我耐受。另一方面,肿瘤也可以利用表观遗传修饰来破坏促进有效抗肿瘤反应的关键相互作用来抑制免疫。对抗这些免疫逃避策略的表观遗传疗法可以激发免疫反应,以弥补当前的检查点或其他免疫治疗方法的不足。

EZH2是组蛋白甲基转移酶和polycomb抑制复合物2(PRC2)的催化亚单位。EZH2催化组蛋白H3的赖氨酸27的单甲基化、双甲基化和三甲基化(H3K27me3),组蛋白标记与紧密染色质和转录抑制有关。EZH2在包括免疫细胞在内的多种细胞类型的正常生物学中起作用。功能失调的EZH2与小鼠和人类多种癌症类型的发生发展有关,并可通过抑制肿瘤内抗原呈递、免疫细胞迁移和增强CD4+T调节细胞Treg抑制活性来促进免疫逃避。这些功能使EZH2成为一个有吸引力的治疗靶点,可以补充现有的免疫治疗方法。目前已有几种EZH2抑制剂(EZH2i)的开发,包括tazemetostat,它已被FDA批准用于治疗上皮样肉瘤和滤泡性淋巴瘤。

EZH2在肿瘤免疫中的作用  

EZH2在CD4+T细胞分化和功能中的作用:CD4+Th细胞通常通过分化成不同的谱系来协调免疫反应的激活,这些谱系包括Th1、Th2、Th17和T滤泡辅助细胞(Tfh)细胞亚群;每一种细胞在抗肿瘤免疫中都扮演着不同的角色。Ezh2对Th1和Th2的分化具有抑制作用,EZH2依赖的基因表达调节也可能有助于抑制Th17分化,抑制EZH2可导致CD4+T细胞增加效应细胞因子的表达。

Tfh细胞是一种特殊的CD4+T细胞亚群,在诱导对病原体的保护性抗体反应中起着中心作用,已成为TME的关键组成部分。小鼠和人类的Tfh分化依赖于BCL6主要转录因子的表达,Ezh2作为Bcl6转录辅激活剂,从而促进Tfh的分化。

EZH2对Tregs的调控:Tregs通过抑制炎症反应维持免疫自我耐受和体内平衡,并在抑制抗肿瘤免疫方面发挥重要作用。最近的研究表明,Ezh2是CD28共刺激受体参与后小鼠Treg细胞中诱导率最高的染色质修饰剂,其表达有助于稳定活化Tregs的功能表型。对小鼠MC38肿瘤模型以及人类结直肠癌、非小细胞肺癌和乳腺癌的研究表明,肿瘤浸润的Tregs中有EZH2表达和相关的H3K27me3标记。这反过来表明,靶向EZH2在肿瘤内Tregs中的表达可能是增强抗肿瘤免疫的潜在有效途径。

EZH2在CD8+T细胞分化中的作用:有效和持久的抗肿瘤免疫的发展部分依赖于高度控制的CD8+T细胞活化、增殖、终末分化和记忆过程。在T细胞分化过程中,原始的CD8+效应T细胞和CD8+记忆T细胞(Tmem)的表观遗传包括从激活性的H3K4me3到抑制性的H3K27me3标记模式的特征性变化。这表明EZH2在CD8+Teff和Tmem分化中具有复杂的作用。EZH2对TAAs激活的CD8+T细胞的影响需要对临床相关的肿瘤模型进行更深入的分析,以及对肿瘤内分化不同阶段的CD8+T细胞进行更精确的鉴定。

EZH2在NK和NKT细胞分化和功能中的作用:NK细胞是先天性的淋巴细胞,具有强大的细胞溶解活性,可防止微生物感染和肿瘤生长。EZH2依赖的表观遗传学控制基因表达在NK细胞系分化和功能中起着至关重要的作用。造血干祖细胞(HSPC)中Ezh2活性的基因缺失(Vav1-Cre、EZH2fl/fl小鼠)或药物抑制(UNC1999和EPZ005687)通过促进小鼠NK前体细胞的存活和分化来增加NK细胞系的发育。EZH2也可能对不变自然杀伤性T细胞(iNKT)的促炎性分化产生负性调节;NKT细胞是一种能识别脂类抗原的先天性T细胞群,在抗肿瘤免疫中发挥了重要作用。

EZH2对TME的抑制和重塑  

EZH2对淋巴细胞亚群分化和功能的贡献表明,抑制EZH2有可能提高某些癌症的抗肿瘤免疫能力。然而,关于EZH2抑制对抗肿瘤免疫的潜在影响,需要考虑EZH2和EZH2抑制对肿瘤细胞和形成TME的免疫细胞的多重效应。


EZH2抑制促进CD8+Teff细胞功能并向TME转移:CD8+T细胞进入TME和杀伤肿瘤细胞是肿瘤免疫的关键步骤,将T细胞排除在TME中是免疫逃避的关键策略。肿瘤浸润的树突状细胞(DC)分泌趋化因子(包括CXCL9和CXCL10)促进T细胞募集。EZH2对这些趋化因子的抑制会损害T细胞向TME的转运,而对EZH2的抑制可以逆转这种作用。

在一些癌症中,CD8+T细胞浸润增加与预后较差相关,提示免疫抑制性TME。值得注意的是,研究表明,浸润性T细胞可导致EZH2表达增加和表观遗传介导的肿瘤免疫抑制。EZH2可平衡T细胞活化,并抑制TME中CD8+Teff介导的抗肿瘤免疫。

由于缺乏有效TIL是目前免疫治疗的一个关键障碍,EZH2i的TME修饰作用可能有助于提高免疫治疗无效患者的ICB疗效。如上所述,EZH2在肿瘤和免疫细胞中的表达限制了CD8+Teff向肿瘤的转移,而T细胞激活后EZH2表达的增加也可能导致对ICB的先天性和获得性抵抗。综上所述,迄今为止的临床观察和实验研究突出了EZH2i克服这一障碍的潜力,并扩大了ICB在临床上的应用范围。

EZH2抑制可以减轻Tregs对TME的影响:在TME中,活性增加的Treg可能会阻碍ICB的有效性,而EZH2i被认为可能有助于克服这一障碍。在Tregs中靶向缺失Ezh2(Foxp3creEzh2fl/fl小鼠)或使用EZH2i可以通过在TME中降低Treg稳定性来增强抗肿瘤免疫反应。研究还表明,EZH2i可以选择性靶向肿瘤内的Tregs,而不会对Treg功能造成系统性改变,这表明其临床应用可能只产生很小的不良自身免疫反应,尽管这一点尚待验证。

此外,与治疗前的基线表达相比,在转移性黑色素瘤或转移性前列腺癌患者中使用ipilimumab治疗后导致外周血Tregs中EZH2表达增加。而EZH2i通过降低Treg抑制活性和增加CD4+和CD8+Teff活性,改善了MB49和B16-F10小鼠模型中抗CTLA-4抗体治疗产生的反应。上述数据表明,EZH2可在活化的T细胞中诱导,并且在特定的环境下,有助于维持Tregs并减少对CD8+T细胞的促炎症反应。抑制EZH2是一种很有吸引力的候选治疗策略,可能与ICB联合治疗某些类型的肿瘤。

抑制EZH2对TME固有免疫的影响:NK细胞介导的肿瘤细胞杀伤是在TME中诱导促炎症级联反应的第一道免疫激活途径,有证据表明,抑制EZH2可以通过改变肿瘤细胞和NK细胞来促进这一点。除了EZH2在限制NK细胞成熟和活化中的作用外,EZH2抑制还可以调节NK细胞激活配体的表达。在异种移植小鼠模型中抑制EZH2导致肿瘤细胞死亡,这在一定程度上是通过激活NK细胞介导的。对经EZH2i治疗的HT1376肿瘤进行的RNA-Seq和定量PCR研究显示,与对照组小鼠相比,包括IFNγ在内的NK细胞激活标志物增加。此外,免疫组化证实,与对照组相比,EZH2抑制导致NK细胞标记物CD56和NCR1的表达增加。

肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)可以提高肿瘤细胞的存活和增殖,促进支持肿瘤进展的免疫抑制微环境。研究表明,EZH2通过抑制miRNA let7-c和促炎性巨噬细胞表型的关键决定因子PAK1,参与维持促炎性巨噬细胞存活和极化的作用。EZH2i治疗通过增加促炎性和降低抗炎性TAMs来克服HiMYC PCa转基因前列腺癌组织移植小鼠模型中的ICB耐药性。

尽管有证据表明EZH2可能在自身免疫模型中促进DC功能,但关于EZH2抑制对TME中DC功能的潜在影响及其对抗肿瘤免疫的影响的数据有限。鉴于树突状细胞在抗肿瘤免疫中的重要性,需要进一步深入了解EZH2抑制对肿瘤浸润DC和髓系细胞募集和功能的影响。

抑制EZH2可以增加TME中抗原的表达、处理和呈递:MHC I类和II类分子的肿瘤抗原呈递减少会损害激活的Teff细胞的识别和靶向性,这是一个关键的免疫逃避机制。一些研究表明,EZH2介导MHC I和MHCⅡ的抑制,对EZH2的抑制可以恢复某些肿瘤的免疫原性,增强对ICB的反应。在另一项初步研究中,EZH2抑制能够克服抗PD-1小鼠HNSCC模型MOC1-esc1中的ICB耐药机制,与单独使用两种干预方法相比,EZH2i和抗PD-1抗体联合治疗可显著抑制肿瘤生长。

 
EZH2抑制剂药物的研究进展

EZH2的抑制剂已成为一个活跃的研究领域,第一个具有抗肿瘤活性的EZH2抑制剂是3-去氮杂蓝素A(DZNeP),一种最初针对埃博拉病毒开发的药物。从机制上讲,DZNeP抑制S-腺苷-L-同型半胱氨酸酶,从而降低全身H3K27me3水平。初步研究表明,DZNeP在癌细胞中诱导显著的细胞凋亡,而在正常细胞中却没有,然而,由于DZNeP具有亲水性和快速的肾脏代谢,其临床价值很小。因此,越来越多的以EZH2为靶点的更有效、更具细胞渗透性的化合物已经被开发出来并在临床试验中得到评估。

Tazemetostat:迄今为止,Tazemetostat(Tazverik™)是临床研究最广泛的EZH2抑制剂。值得注意的是,它已于2020年1月在美国被加速批准作为上皮样肉瘤的一线治疗方法。

总共有22个临床试验已经启动,包括两个三期试验,目前正在招募患者。在第一阶段的研究中,Tazemetostat表现出良好的安全性(NCT01897571)。不良事件一般为1级和2级,主要包括乏力(33%)、贫血(14%)、厌食(6%)、肌肉痉挛(14%)、恶心(20%)和呕吐(9%),无死亡记录,仅发生1例4级血小板减少症。在本研究中,也评估了Tazemetostat的抗癌活性,结果显示38%的B细胞非霍奇金淋巴瘤患者有持久的客观响应,包括一些完全的响应。然而,只有5%的实体瘤患者表现出持久的客观响应。

在II期试验中,Tazemetostat诱导15%的患者产生反应,其中67%的反应持续6个月以上。一项多中心、双盲、安慰剂对照、随机的III期研究(NCT04204941),促使Tazemetostat在上皮样肉瘤中的应用得到了加速批准,从而使Tazemetostat成为治疗这种侵袭性肿瘤的第一个分子靶向疗法。

GSK2816126:GSK2816126是另一种进入临床试验的EZH2抑制剂。它最初是开发用于治疗EZH2激活突变的淋巴瘤。在临床前研究中,GSK2816126对EZH2表现出高选择性(超过EZH1的100倍),此外,GSK2816126在纳摩尔浓度下诱导体外癌细胞死亡,并在EZH2突变体DLBCL的异种移植模型中显示出显著的抗肿瘤活性。

目前,GSK2816126进行了一项开放标签的剂量递增研究,旨在评估GSK2816126在41例晚期非霍奇金淋巴瘤(20例)或难治性实体瘤(21例)中的药效学、药效学和临床活性。这是一项由两部分组成的研究,旨在确定GSK2816126的推荐II期剂量(RP2D)。其最严重的限制因素是肝转氨酶,它将最大耐受剂量限制在2400毫克。所有患者至少有一种不良反应,其中最常见的是约半数患者的恶心和呕吐。此外,32%的患者出现严重的Ⅲ级或以下并发症。在抗癌活性方面,只有一名淋巴瘤患者有部分响应,34%的患者病情稳定,51%的患者病情进展。

CPI-1205:CPI-1205是一种口服、基于吲哚的小分子EZH2抑制剂,选择性地与EZH2催化袋结合。CPI-1205的第一个临床试验(NCT02395601)于2015年开始,目前已结束,结果待公布。本研究是进行性B细胞淋巴瘤患者CPI-1205的I期序贯剂量递增和扩大研究。另外两个涉及CPI-1205的临床试验正在进行中,目前还没有结果。一个是ProStar,这是一个Ib/II期试验,研究口服CPI-1205联合恩扎鲁他胺或阿比雷酮/强的松治疗转移性CRPC(NCT03480646)。第二项是一项I/II期试验,评估CPI-1205+ipilimumab治疗晚期实体瘤的疗效(NCT03525795)。

其他EZH2抑制剂:除上述化合物外,还有三种化合物正在进行临床试验,目前正在招募患者。CPI-0209是第二代EZH2抑制剂,在膀胱癌模型中显示了抗癌活性的临床前证据。在晚期实体瘤患者的序贯剂量递增和扩大研究(NCT04104776)中,将评估每日一次单独口服或与伊立替康联合服用。其次,PF-06821497是一种有效的口服EZH2拮抗剂,目前正处于晚期恶性肿瘤的I期检测中(NCT03460977)。另一种口服EZH2抑制剂SHR2554也正在进行I期临床试验(NCT03603951),目前正在招募复发性肿瘤患者。

还有一些研究团体正在积极地继续开发新的EZH2抑制剂。值得注意的是,目前正在努力通过合理的结构活性和药物对接方法优化已有的化合物,以改善药代动力学和药效学特性。此外,另一个新兴的治疗策略是设计小分子来破坏EZH2和EED之间的相互作用,从而导致PRC2失活。因此,EZH2靶向治疗的快速发展和成功很可能在未来继续下去,并将成为其他表观遗传药物靶点的标准。

需要解决的问题  

EZH2在B细胞生物学中的作用是如何与TME和抗肿瘤免疫相关联的?EZH2在B细胞形成生发中心和转变成浆细胞的过程中具有重要的作用。由于第三级淋巴结构的形成可能是某些肿瘤的积极预后指标,进一步的研究需要确定在肿瘤发展的背景下抑制EZH2是否可以调节TME中淋巴器官的B细胞对肿瘤的反应。

EZH2抑制如何影响形成TME的非免疫区,如肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)?CAFs由参与组织重构以支持癌症侵袭和转移的异质细胞群组成。CAFs通过促进骨髓源性抑制细胞(MDSCs)、TAMs和Tregs等抑制细胞,并通过根除Teff细胞和抑制NK细胞,支持TME内的免疫耐受。因此,CAFs是形成TME的主要参与者,可能有利于癌症的进展。关于EZH2和CAFs在TME中的作用,有一些有限且相互冲突的数据。为了最大限度地发挥EZH2抑制的TME调节潜力,了解EZH2在CAFs中在各种适应症中的作用是很重要的。

在不同的TME环境下,EZH2抑制是如何影响髓系细胞的?在TME内释放抗肿瘤髓系细胞的方法可能会拓宽免疫治疗的广度。鉴于关于EZH2在这些细胞中的作用以及EZH2在该领域中相互矛盾的报道,阐明EZH2抑制对TME内髓系细胞的影响至关重要;这可能有助于了解EZH2i与ICB和/或骨髓靶向免疫治疗方法的潜在联合治疗。

EZH2i+ICB的最佳组合是什么?需要更多的临床前实验,以确定对于ICB有保证的最有效的EZH2i治疗计划。例如,最初使用EZH2i治疗可能会使TME更有效地进行ICB,而持续的EZH2i治疗可能会导致TME中某些细胞类型的负反馈回路。重要的是要增加我们对EZH2i对TME内其他细胞亚群的影响的理解。这些临床前数据以及目前EZH2i试验中对TIL的全面评估可以为优化联合用药方案提供有价值的信息。

除了与ICB联合应用外,EZH2抑制的潜力有多大?鉴于EZH2在多种免疫细胞类型中的作用,确定当前哪些免疫肿瘤疗法将受益于EZH2i的TME修饰作用是很重要的,EZH2抑制引起的肿瘤抗原呈递和T细胞转运和活化的增加是否会增强CAR-T细胞治疗或治疗性癌症疫苗的效果?更深入地了解TME的其他免疫成分是如何受到EZH2抑制的影响的,这将有助于临床试验的合理设计。

展望  

EZH2抑制的TME修饰潜力的复杂性和多样性强调了合理的联合免疫治疗的必要性。确定EZH2抑制的各种TME修饰效应如何在不同肿瘤类型的背景下增强免疫治疗是至关重要的。一些小分子EZH2i的临床试验正在进行中,由于EZH2抑制既影响肿瘤细胞又影响TME,深入了解EZH2i在这些患者中的多重效应可能有助于预测临床反应。此外,了解EZH2i的适应症特异性和患者特异性TME修饰作用可能会更好地指导合理的免疫治疗组合。与目前的免疫治疗方法一样,EZH2i对TME的影响可能不仅针对不同的癌症,而且对于同一种癌症类型的个体,在设计联合试验时考虑这一点是至关重要的。目前在临床试验中正在研究的EZH2i一般耐受性良好,使它们成为有吸引力的联合用药伙伴。EZH2i和ICB的联合试验正在出现,可以为未来的组合设计提供信息。免疫原性差、突变率低的肿瘤类型,包括前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌,可能与联合应用EZH2抑制和ICB相关。此外,抑制EZH2与其他免疫治疗方法,如CAR-T细胞治疗和治疗性癌症疫苗的结合的潜力仍有待探索。我们还需要了解EZH2抑制如何影响研究较少的TME细胞类型,包括B细胞和癌相关成纤维细胞,以阐明这种治疗策略扩大ICB范围的全部潜力。抑制EZH2明显有潜力克服关键的ICB抵抗机制,如TME的免疫细胞浸润低、免疫抑制和抗原表达减少。EZH2抑制的多种TME修饰效应可能有助于释放当前免疫疗法的潜力,需要进一步的研究来确定将EZH2抑制与当前免疫治疗方法相结合的最有效策略。


参考文献:

1. Overcoming Immune Checkpoint Blockade Resistance via EZH2Inhibition. Trends Immunol. 2020 Oct;41(10):948-963.

2. EZH2-targeted therapies in cancer: hype or a reality. CancerRes. 2020 Sep 25;canres.2147.2020.

3. EZH2 inhibition: a promising strategy to prevent cancer immuneediting. Epigenomics. 2020 Aug;12(16):1457-1476

4. Clinicaltrials.gov


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关键词:
NK细胞,肿瘤,免疫,癌症

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