【期刊导读】高分证据:干扰素α联合PD-1抗体是治疗肝癌有效的新策略

2022
05/13

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雨露肝霖
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肝癌严重威胁我国人民的生命与健康,最新数据显示我国肝癌发病率已升至第4位,死亡率持续高居第2位(相关链接)。

编者按肝癌(HCC)是全球癌症相关死亡的第三大原因,在我国更是高居第二位。近年来免疫检查点抑制剂(ICB)彻底改变了肿瘤的治疗,然而一项使用单药治疗亚洲HCC患者队列的客观缓解率(ORR)仅为15%左右,这提示HCC复杂的免疫抑制微环境可能通过未知的机制致使免疫逃逸。阐明免疫抑制微环境及其重塑机制,以指导合理的联合治疗方案仍是HCC治疗干预的主要挑战。因此,发展新的治疗策略来克服HCC免疫治疗相关的内在或适应性耐药已迫在眉睫。

干扰素α(IFNα)在抗病毒、免疫调节等领域有着极为广泛的应用,已有研究证实IFNα和ICB联合用药的潜在抗肿瘤价值,《原发性肝癌诊疗指南(2022年版)》将IFNα辅助治疗HCC的证据等级提升至1。但IFNα与ICB协同作用的机制以及IFNα与ICB联合是否能使HCC患者获益尚不清楚。

近日,复旦大学附属中山医院樊嘉院士、复旦大学朱棣研究员、复旦大学附属中山医院徐泱副教授作为共同通讯作者,在Cancer Discovery(IF = 39.397)发表研究,探讨了在HCC治疗中IFNα提高PD-1抗体诱导的免疫应答的机制,证实IFNα可通过糖代谢重塑肿瘤免疫微环境激活免疫应答,克服ICB耐药,并提出两者联合治疗肝癌的新策略。提示IFNα和PD-1抗体联合治疗HCC是一种有效的新联合策略。

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研究方案

1. IFNα联合PD-1抗体治疗HCC患者的临床应答

2. IFNα联合PD-1抗体治疗在小鼠HCC模型中的机制研究

研究结果

01

IFNα联合PD-1抗体治疗不可切除HCC患者的临床应答显著

15例不可切除HCC患者接受IFNα和PD-1抗体联合治疗的ORR为40.0%(6/15),疾病控制率(DCR)达80.0%(12/15)(图A-B),未发生与治疗相关的死亡。

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图1A-B  15例不可切除HCC患者的临床结果评估

重点介绍其中两例经PD-1阻断失败的HCC患者,后经IFNα和PD-1抗体联合治疗后肿瘤体积显著缩小,并明显抑制肝癌肺转移。 

0  1

患者1是一名67岁女性,患有不可切除HCC,行经动脉化疗栓塞(TACE)。此后,患者接受PD-1抗体治疗后再行TACE。但是,患者没有明显的临床应答,疾病进一步进展。腹部磁共振成像( MRI )检查显示,肝脏肿瘤呈典型强化。最大的肿瘤(2.3 x 4.1 cm)位于第Ⅷ段,肝门静脉分支旁。采用IFNα和PD-1抗体联合治疗7周左右肿瘤明显缩小坏死,治疗3个月时,该患者显著应答,肿瘤活性极低(图1C)。该患者未发生其他不良反应或免疫相关不良事件。

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图1C  患者1靶病灶的MRI扫描结果

02

患者2是一名34岁的巨大HCC患者。此前曾接受多次TACE及两次肝切除术,术后给予PD-1抗体治疗。随访结果良好,一年内无复发迹象。两年后患者出现呼吸困难,胸部CT扫描显示肺转移结节超过10个,胸腔镜活检证实为转移性HCC。经IFNα和PD-1抗体联合治疗两个月后,复查胸部CT显示,在多个层面的横切面上,大量肝癌肺转移病灶彻底根除,最大的结节(1.4 cm)缩小,未发现新发转移病灶(图1D)。

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图1D  患者2靶病灶的MRI扫描结果

15例接受联合治疗的患者外周血中检测到CD8+T细胞的富集(图 1E-F)。

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图1E-F  流式细胞术检测患者联合 治疗前后的外周血CD8+T细胞的富集

02    

小鼠HCC模型也证实IFNα治疗增强了PD-1抗体的疗效

为探讨联合治疗疗效提高的机制,构建了原位荷瘤小鼠模型和自发性肝癌小鼠模型。在小鼠模型中,与IFNα或PD-1抗体单药治疗相比,联合治疗使肿瘤消退更明显,总生存率也显著提高(图 2A-E)。同时也观察到联合治疗可导致严重的肿瘤坏死,肺转移灶完全消除(图2F-G),而这一治疗效果在清除小鼠体内CD8+T细胞后完全消失。

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2A  IFNα、PD-1抗体或联合治疗方案的示意图

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2B  Hepa1-6肿瘤在小鼠中的生长曲线

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图2C  不同治疗方案下, 自发性HCC小鼠模型的肿瘤大小

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图2D-E  不同治疗方案下, 两种小鼠模型的总生存率

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图2F-G  不同治疗方案下荷瘤小鼠的肺转移率

03    

IFNα和PD-1抗体联合治疗的CD27+CD8+T细胞富集和浸润显著增加

鉴于肿瘤免疫治疗主要取决于T细胞浸润肿瘤免疫微环境(TIME),进一步评估哪种T细胞亚群有助于改善联合治疗的抗癌效果。结果发现IFNα和PD-1抗体联合治疗以CD8+T细胞依赖的方式消除肿瘤细胞(图3A-B),联合治疗小鼠的肿瘤组织中CD27+CD8+T细胞亚群的浸润程度显著升高(图3E-F)。另外,在CD27高表达的CD8+T细胞中,PD-1的表达也升高,因此IFNα需要与PD-1抗体联合来解除PD-1的“刹车效应”(图3K-L)。

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图3A  小鼠肿瘤植入及细胞耗竭抗体注射时间示意图

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图3B IFNα和PD-1抗体联合治疗时 CD8+或CD4+细胞耗竭时的肿瘤大小

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图3E-F  不同治疗方案下,小鼠肿瘤组织中 CD27+CD8+T细胞亚群的浸润程度

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图3K-L  在CD27高表达的CD8+T细胞中, PD-1的表达也升高

经过一系列细胞层面的实验推测CD27+CD8+细胞群体是CD8+T细胞介导IFNα和PD-1抗体联合治疗的抗肿瘤作用的亚群,CD27是CD8+T细胞效应功能的关键因素。

04    

IFNα通过抑制HCC中HIF1α诱导的糖酵解来增强PD-1抗体的疗效

鉴于前期研究表明HIF1α信号通路在调节肿瘤糖酵解过程中发挥了重要性。该研究发现与对照组相比,PD-1抗体治疗组HIF1α信号富集,而联合治疗后HIF1α信号通路被显著抑制。

PD-1抗体单药处理HCC细胞展现出极强的糖酵解能力,而IFNα正是通过纠正“肿瘤-免疫微环境”之间糖代谢竞争失衡发挥作用。蛋白层面实验显示FosB可与HIF1α相互作用,沉默FosB基因显著降低了HIF1α对糖酵解相关靶点基因的表达。IFNα 以 IRF1 依赖性方式来抑制 FosB 表达,从而削弱HIF1α介导的糖酵解作用。

另外,造成的这种高糖微环境可以触发mTOR信号激活,诱导FOXM1过表达,进一步能促进CD27的转录。

05  

CD8或CD27高表达的HCC患者预后更好,无进展生存期和总生存期更长

中山医院的研究数据显示CD8或CD27高表达的HCC患者预后更好,无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)更长(图5A)。通过多色荧光实验和单细胞测序数据分析,CD27+CD8+T细胞亚群与PD-1抗体治疗患者的免疫应答相关(图5C)。

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图5A  CD8和CD27不同表达水平下的 HCC患者的预后情况

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图5C  多色荧光实验和单细胞测序数据分析: CD27+CD8+T细胞亚群与PD-1 抗体治疗患者 的免疫应答的相关性

机制讨论

本研究表明,IFNα与PD-1抗体联合治疗对小鼠HCC模型和HCC患者均有显著的肿瘤抑制作用。在HCC细胞中,IFNα诱导IRF1表达,导致FosB转录失活,进一步减弱了HIF1α的转录活性,进而导致HCC细胞中糖酵解相关基因的表达下调。因此,IFNα与PD-1抗体联合治疗重塑了T细胞活化所必需的高糖微环境,并通过mTOR诱导T细胞中FOXM1的表达进而促进T细胞共刺激分子( CD27 )的转录与表达,从而提升CD8+T细胞的免疫杀伤能力(图7E)。

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图7E  机制示意图:干扰素α抑制肿瘤细胞的葡萄糖 代谢并增加T细胞的糖酵解,从而促进PD-1抗体 诱导的免疫应答,提高T细胞的免疫杀伤能力

35081652397439521   肝霖君有话说

虽然免疫检查点抑制剂治疗已广泛应用于各种实体瘤的治疗,但单一的免疫检查点抑制剂疗效有限。本研究显示,IFNα和PD-1抗体联合治疗是HCC患者的一种有效的新联合策略,使中晚期HCC患者的ORR达40%,DCR达80%,IFNα改善肝癌患者的糖代谢和免疫微环境,增强了肝癌PD-1抗体的疗效,因此值得进一步探索 IFNα 是否能够使其他疗法(包括免疫检查点抑制剂)失败的肝癌患者受益。

肝癌严重威胁我国人民的生命与健康,最新数据显示我国肝癌发病率已升至第4位,死亡率持续高居第2位(相关链接)。并且高达90%以上是由HBV感染引起的。肝癌的复发率极高,大约三分之二的患者在行切除或射频消融术后的5年内复发,对于5年内未复发的患者,之后的复发风险仍高达27%。因此HBV相关肝癌术后的防复发辅助治疗是相当有必要的(相关链接)。原发性肝癌诊疗指南(2022年版)指出,针对术后复发高危患者,术后使用核苷类似物和IFNα抗HBV治疗等有抑制复发、延长生存的作用。

参考文献:

Hu B, Yu M, Ma X, et al. Interferon-a potentiates anti-PD-1 efficacy by remodeling glucose metabolism in the hepatocellular carcinoma microenvironment[J]. Cancer Discov. 2022 Apr 12;candisc.1022.2021.

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关键词:
细胞,患者,联合,抗体,治疗

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