低剂量卡铂改变肿瘤微环境以增强 CAR T 细胞在人类前列腺癌模型中的功效

众所周知嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞在血液恶性肿瘤的治疗取得了非常不错的疗效。然而，CAR T 细胞对抗实体瘤的效率较低，很大程度上是由于肿瘤微环境 (TME) 的免疫抑制性质导致浸润不良，免疫抑制肿瘤微环境（TME）阻碍了肿瘤部位的 T 细胞浸润和激活，所以治疗实体瘤的成功非常有限^[1]。目前前列腺癌CAR T细胞的靶抗原包括前列腺特异性膜抗原（PSMA）、前列腺干细胞抗原（PSCA）、KLK2和前列腺六膜上皮抗原-1（STEAP-1），主要作为单一疗法和迄今为止取得的疗效有限^[1]。

Le ^Y是一种癌胎儿糖脂抗原，出生后在正常组织中表达极少；然而，大于50% 的人类癌细胞以非常高的水平重新激活 Le ^Y生物合成，在许多高级前列腺癌及其转移瘤中显着表达^[3]。越来越多的证据表明化疗可以增加肿瘤细胞的免疫原性并抑制免疫抑制性 TME，化疗（包括前列腺癌、肺癌和卵巢癌中的多西紫杉醇、奥沙利铂和卡铂）已被证明可以增加肿瘤抗原呈递、增加免疫检查点表达并促进免疫细胞浸润和激活。卡铂对 TME 具有促炎作用，促进早期和持久的 CAR T 细胞浸润，包括改变癌症相关成纤维细胞表型、增强细胞外基质降解和重新定向 M1 巨噬细胞分化。因此研究如何使用组合治疗方法修改调节 TME 以增强 CAR T 细胞招募和效应器杀伤肿瘤细胞功能的重要性日益突出。

近日来自《自然》杂志的一项研究^[2]显示，卡铂可以与 CAR T 疗法协同作用，促进特定前列腺肿瘤内早期和持续的 CAR T 细胞浸润和激活，从而最大限度地提高治疗效果。在这里，研究人员评估了 Lewis Y 抗原 (Le ^Y ) 特异性 CAR T 细胞在患者来源的前列腺癌异种移植 (PDX) 模型中的功效。在体外，Le ^Y CAR T 细胞直接杀死源自雄激素受体 (AR) 阳性或 AR 无效的表达该抗原 PDX 的类器官。在体内，虽然单独的Le ^Y  CAR T 细胞并不能减少肿瘤生长，但联合卡铂可以减少肿瘤负荷。如图1所示，PDX与Le ^Y CAR T细胞共培养导致类器官形态破坏，并明显吸收碘化丙啶，表明继发性坏死，肿瘤细胞死亡与 Le ^Y高表达相关。

     

由于 Le ^Y可以在体外靶向原发性前列腺肿瘤，因此研究人员用 Le ^Y CAR T 细胞治疗携带来自侵袭性腺癌患者的 PDX-287R 移植物的小鼠，通过免疫组织化学检测，PDX-287R 的 Le ^Y表达率为 70% ；通过流式细胞术检测，Le Y 表达率为 95%。实验结果如下图所示，单独施用CAR T细胞不会抑制肿瘤生长（图2a）。由于在实体癌治疗中，免疫检查点阻断通常与 CAR T 细胞结合使用，我们将 CAR T 疗法与纳武单抗（nivolumab）相结合，纳武单抗是一种抗 PD-1 抗体，可阻断其与其配体 PD-L1 的抑制性相互作用。尽管肿瘤表达PD-L1，纳武单抗单独或与Le ^Y CAR T细胞联合使用对肿瘤生长没有影响（图 2b）。

     

接下来，研究人员试验了 CAR T 细胞与两种常见化疗药物（单剂量的多西他赛或卡铂）的联合治疗。结果发现多西他赛无论是单独治疗或与 Le ^Y CAR T 细胞联合治疗，对肿瘤生长没有影响（图 3c ））。单独卡铂治疗或与ev-T细胞联合治疗可诱导肿瘤负荷最初减少，这种减少在肿瘤重新生长之前可持续长达3周。卡铂联合CAR T细胞导致肿瘤消退至其起始体积的<1%，且治疗后6周内没有再生长（图2d、e）。然而，单独使用卡铂治疗并没有改变体内肿瘤以及体外短期卡铂治疗后类器官中Le Y的表达，这表明残留肿瘤中Le Y表达的缺乏并不是由于卡铂治疗所致。这些数据表明，低剂量卡铂化疗增强Le ^Y CAR T细胞体内抗肿瘤功效。

研究人员经过一系列实验总结卡铂作用机制如图3所示，卡铂诱导了肿瘤微环境 (TME) 的一系列改变，这些改变共同促进了 Le ^Y CAR T 细胞进入体内并持续存在。这些机制包括第 7 天 (D7) 时肿瘤细胞凋亡，随后到第 21 天 (D21) TME 发生一系列变化，包括 ECM 降解、iCAF（炎性癌相关成纤维细胞）表型的诱导、CAF 分泌巨噬细胞趋化剂、M1 巨噬细胞的募集和极化、巨噬细胞分泌吸引 T 细胞的趋化因子和细胞因子，以及肿瘤相关高内皮小静脉 (TA-HEV) 细胞的增加，从而增强跨内皮细胞迁移并促进 T 细胞运输进入肿瘤。

总之，卡铂诱导肿瘤内发生一系列变化，以提高 CAR T 细胞治疗的功效，其反应程度取决于促进 T 细胞浸润、激活和持久性的 TME 修饰。这些数据为使用卡铂作为 CAR T 细胞免疫疗法的调节剂及联合治疗前列腺癌提供了临床前概念验证证据。

     

Ref：

[1]. Gorchakov, A. A., Kulemzin, S. V., Kochneva, G. V. & Taranin, A. V. Challenges and prospects of chimeric antigen receptor T-cell therapy for metastatic prostate cancer. Eur. Urol. 77, 299–308 (2020).

[2]. Porter LH, Zhu JJ, Lister NL, Harrison SG, Keerthikumar S, Goode DL, Urban RQ, Byrne DJ, Azad A, Vela I, Hofman MS, Neeson PJ, Darcy PK, Trapani JA, Taylor RA, Risbridger GP. Low-dose carboplatin modifies the tumor microenvironment to augment CAR T cell efficacy in human prostate cancer models. Nat Commun. 2023 Sep 2;14(1):5346. doi: 10.1038/s41467-023-40852-3.

[3]. Myers, R. B., Srivastava, S. & Grizzle, W. E. Lewis Y antigen as detected by the monoclonal antibody BR96 is expressed strongly in prostatic adenocarcinoma. J. Urol. 153, 1572–1574 (1995).