新免疫檢查點(diǎn) HLA-E 及其相應(yīng)機(jī)制在腫瘤免疫中的應(yīng)用

 
免疫監(jiān)視學(xué)說認(rèn)為免疫系統(tǒng)就像一支 “作戰(zhàn)優(yōu)良” 的部隊(duì)一般，能夠持續(xù)地監(jiān)視體內(nèi)出現(xiàn)的異常細(xì)胞，識(shí)別并摧毀它們。同樣地，免疫系統(tǒng)可通過癌癥免疫周期 (Cancer-Immunity Cycle , CIC) 對(duì)抗殺死部分腫瘤細(xì)胞（可參考往期推文：免疫治療之非小細(xì)胞肺癌）�？赡[瘤細(xì)胞似乎有 “免死金牌” 一般，總神奇般 “死灰復(fù)燃”，人們對(duì)此很是困惑。直到 2006 年，Allison 提出免疫檢查點(diǎn)，指程序性死亡受體及其配體，存在于免疫系統(tǒng)中，擔(dān)負(fù)著上調(diào)或下調(diào)免疫系統(tǒng)信號(hào)的作用 (可參考往期推文：免疫檢查點(diǎn)大組團(tuán)，誰能 “C 位出道”)[1]。
簡(jiǎn)單來說，凡是可以影響免疫反應(yīng)的重要靶點(diǎn)，都屬于免疫檢查點(diǎn)。最家喻戶曉的免疫檢查點(diǎn)便是 2018 年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的 PD-1 和 CTLA-4，其具有免疫抑制功能，隨后腫瘤免疫治療開始進(jìn)入廣大群眾的視野。這不，研究人員又發(fā)現(xiàn)了 HLA-E 這一新的免疫檢查點(diǎn)，讓我們來一探究竟~
 
新的突破， HLA-E
 
看到下面這張圖，是否又重新喚起了你兒時(shí)的記憶，NO，NO，NO，這可是 Cancer Cell 的期刊封面。近期，四川大學(xué)華西醫(yī)院團(tuán)隊(duì)發(fā)表題為 “Immune checkpoint HLA-E: CD94-NKG2A mediates evasion of circulating tumor cells from NK cell surveillance” 的封面研究論文^[2。
 

Cancer Cell 封面（圖片來源：Cancer Cell 期刊官網(wǎng)） 

對(duì)于腫瘤細(xì)胞與不同類型的免疫細(xì)胞之間的免疫檢查點(diǎn)分子對(duì)及 ICBs 的研究，大多聚焦于實(shí)體腫瘤原發(fā)病灶或轉(zhuǎn)移灶中，對(duì) CTCs 中腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視探索很少關(guān)注。在這篇文章中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了循環(huán)腫瘤細(xì)胞 (CTC) 與 NK 細(xì)胞間的一種新的免疫檢查點(diǎn)-- HLA-E，闡述了 CTC 通過免疫檢查點(diǎn)分子對(duì) HLA-E: CD94-NKG2A 逃避 NK 細(xì)胞監(jiān)視的新機(jī)制^[2]。作者巧妙地選取了西游記作為封面素材，將 CTC 喻為各路偽裝的妖精，通過扮弱等 “綠茶” 手段騙取唐三藏 (血小板) 的信任，并誤導(dǎo)豬八戒 (HLA-E) 來保護(hù)自己，阻止孫悟空 (NKs) 對(duì)妖精 (CTC) 的攻擊。形象生動(dòng)地循解釋了 CTCs 與 NK 細(xì)胞之間的相互作用。
 

■ 移動(dòng)的 "種子"

循環(huán)腫瘤細(xì)胞 CTC
1869 年，Ashworth 首次提出循環(huán)腫瘤細(xì)胞 (Circulating tumor cells, CTCs) 的概念^[3]，目前是指存在于外周血中的各類腫瘤細(xì)胞。血液循環(huán)是腫瘤從原發(fā)病灶向遠(yuǎn)處器官擴(kuò)散的主要徑^[4]。CTC 就像一粒 “種子”，通過血液循環(huán)，經(jīng)侵襲、內(nèi)滲、循環(huán)、外滲和定殖5個(gè)步驟，最終發(fā)展成為惡性腫瘤 (圖 1)。
 

左右滑動(dòng)

圖 1. 血液傳播過程中 CTC-血液相互作用示意圖^[5]

 

■ 發(fā)現(xiàn)及驗(yàn)證

CTC 中新的免疫檢查點(diǎn)分子對(duì) HLA-E: CD94-NKG2A
為研究 CTCs 的相關(guān)轉(zhuǎn)移機(jī)制，采集了胰腺導(dǎo)管腺癌患者的原發(fā)性腫瘤、肝轉(zhuǎn)移灶以及肝門靜脈 (hepatic portal vein, HPV) 中的血液進(jìn)行活檢，并利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù) (scRNA-seq) 等技術(shù)，分析其轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征和基因表達(dá)差異 (圖 2A)。結(jié)果顯示，血液循環(huán)中觀察到 CTCs 和 NK 細(xì)胞之間存在主要相互作用，其中 HLA-E 和 CD94-NKG2 在 CTC 和 NK 細(xì)胞之間具有最強(qiáng)烈的免疫相互作用 (圖 2B)。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù) NK 細(xì)胞都含有這種免疫抑制受體 NKG2A，且 CTC 中 HLA-E 的表達(dá)水平高于實(shí)體病變腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)水平 (圖 2C-E)。因此，血液中 NKG2A 和 HLA-E 之間上調(diào)的相互作用可能是由 HLA-E 分子水平的增加驅(qū)動(dòng)的
^[2。
 


左右滑動(dòng)

 

圖 2. HLA-E: CD94-NKG2A 免疫檢查點(diǎn)分子對(duì)的發(fā)現(xiàn)^[2]

A: 機(jī)制研究方案；B: 不同來源腫瘤細(xì)胞與 NK 細(xì)胞間的免疫檢查點(diǎn)分子對(duì)；C-E: HLA-E 在不同來源腫瘤細(xì)胞上的表達(dá)。

隨后，為驗(yàn)證 CTC 中 HLA-E 的免疫檢查點(diǎn)功能，在體外進(jìn)行了 NK 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，在體內(nèi)構(gòu)建尾靜脈小鼠模型來模擬 CTC 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)移，通過使用特異性抗體 Monalizumab 阻斷 NKG2A 或敲低 HLA-E 來中斷免疫檢查點(diǎn)。體內(nèi)外分析表明，CTC 和 NK 細(xì)胞通過免疫檢查點(diǎn)分子對(duì) HLA-E: CD94-NKG2A 相互作用。通過阻斷 NKG2A 或敲低 HLA-E 表達(dá)來破壞這種相互作用可增強(qiáng) NK 介導(dǎo)的體外腫瘤細(xì)胞殺傷作用，并防止體內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)移(圖 3)。

 
 

 

圖 3. HLA-E: CD94-NKG2A 的體內(nèi)外功能驗(yàn)證^[2]

A: 體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)；B: 體內(nèi)尾靜脈模型中肺轉(zhuǎn)移情況。

 

 

■ 機(jī)制探究

CTC 通過參與血小板來源的 RGS18 上調(diào)免疫檢查點(diǎn)分子 HLA-E
那么 CTCs 是如何動(dòng)員 HLA-E 的呢？研究人員評(píng)估了可能與 HLA-E 表達(dá)水平呈正相關(guān)的差異表達(dá)基因。觀察到 RGS18 并非在原發(fā)和轉(zhuǎn)移病灶的腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，而是幾乎只在 CTC 中表達(dá)。眾所周知，CTC 通常被血小板覆蓋，而血小板是 RGS18 蛋白的主要來源
 
^[6]。機(jī)制研究表明，血小板源性 RGS18 通過 AKT-GSK3b-CREB 信號(hào)通路促進(jìn) HLA-E 的表達(dá)，RGS18 過表達(dá)促進(jìn)胰腺腫瘤肝轉(zhuǎn)移 (圖 4)。

圖 4. CTC 通過 HLA-E: CD94-NKG2A 逃避 NK 細(xì)胞的監(jiān)視^[2]

 

 

    機(jī)制探討：

1.當(dāng)向血管內(nèi)灌注 CTC 時(shí)，CTC 會(huì)粘附并攝取攜帶 RGS18 的血小板。2.RGS18 抑制宿主細(xì)胞中 p-AKT 的活化，進(jìn)而抑制 GSK3β Ser9 的磷酸化而穩(wěn)定 GSK3β 蛋白。
3.
GSK3β 蛋白通過 CREB1的 Ser133 位點(diǎn)磷酸化促進(jìn) CREB1 的核轉(zhuǎn)位。
4.
CREB1 與細(xì)胞核內(nèi) HLA-E 基因啟動(dòng)子區(qū) SXY 位點(diǎn)結(jié)合，上調(diào) CTC 表面 HLA-E 表達(dá)和易位。
5.NK 細(xì)胞表面 HLA-E 與 NK 細(xì)胞表面的 CD94-NKG2A 相互作用，激活細(xì)胞內(nèi)的磷酸酶 SHP1，抑制 NK 細(xì)胞的殺傷活性。

 

 

 
說了這么多，免疫檢查點(diǎn)這一 “香餑餑” 究竟有何用處呢？言至于此，便不得不提免疫檢查點(diǎn)阻斷 (Immune checkpoint blockade, ICB) 療法，指的是基于程序性死亡受體及其配體的免疫檢查點(diǎn)的阻斷療法，通過抑制二者的結(jié)合，釋放免疫抑制調(diào)節(jié)，恢復(fù)T淋巴細(xì)胞的腫瘤特異性細(xì)胞毒性，從而提高宿主免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的攻擊性
^[7,8]
。ICB 已經(jīng)為多種類型癌癥的治療帶來了翻天覆地的變化，在過去的這些年，針對(duì) PD-1 和 CTLA-4，F(xiàn)DA 已批準(zhǔn)了 9 種阻斷免疫檢查點(diǎn)的單克隆抗體藥物，包括 7 個(gè) PD-1/PD-L1，2 個(gè) CTLA-4 單抗，用于 20 多種適應(yīng)癥，包括轉(zhuǎn)移性黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、腎癌、肝細(xì)胞癌等 (表 1)
^[9]
。
近年，一些新的免疫檢查點(diǎn)分子包括 TIM-3、VISTA 和 LAG-3 等也被引入研究。例如，許多臨床試驗(yàn) (如 NCT03470922) 評(píng)估了不同的阻斷 LAG-3 的方法聯(lián)合抗 PD-1 治療作為潛在的新型 ICBs
 
 
^[10]
，經(jīng)過不懈努力，最終 Relatlimab 于 2022 年 3 月首次獲得美國 FDA 批準(zhǔn)治療黑色素瘤，成為首款獲批上市的抗 LAG-3 抑制劑。

藥物名稱	靶點(diǎn)	具體癌種
Pembrolizumab	PD-1	晚期子宮內(nèi)膜癌 (2022); 晚期腎細(xì)胞癌 (2021); 高危早期三陰性乳腺癌 (2021) 等
Nivolumab	PD-1	尿路上皮癌 (2021); 不可切除的惡性胸膜間皮瘤(2020); 黑素瘤 (2017) 等
Atezolizumab	PD-L1	轉(zhuǎn)移性黑素瘤 (2020); 肺泡軟部肉瘤 (2022); 廣泛期小細(xì)胞肺癌 (2019) 等
Durvalumab	PD-L1	轉(zhuǎn)移性膽道癌(2022); 不可切除的肝細(xì)胞癌(2022); 廣泛期小細(xì)胞肺癌 (2020) 等
Tremelimumab	CTLA-4	不可切除的肝細(xì)胞癌 (2022); 轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌(2022) 等
Ipilimumab	CTLA-4	不可切除的惡性胸膜間皮瘤 (2020); 肝細(xì)胞癌(2020) 等
Relatlimab	LAG-3	轉(zhuǎn)移性黑素瘤 (2022)
Avelumab	PD-L1	腎細(xì)胞癌 (2019) 等
Cemiplimab	PD-L1	轉(zhuǎn)移性基底細(xì)胞癌 (2021) 等
Dostarlimab-gxly	PD-L1	dMMR 子宮內(nèi)膜癌 (2023) 等

表 1.  美國 FDA 已經(jīng)獲批上市的免疫檢查點(diǎn)阻斷藥物

（圖片來源：FDA 官網(wǎng)^[11]）

 

■ 小結(jié)

小 M 帶大家進(jìn)一步了解了腫瘤免疫中 “響當(dāng)當(dāng)” 的免疫檢查點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了新的免疫檢查點(diǎn) -- HLA-E 及其相應(yīng)機(jī)制。其次，基于免疫檢查的阻斷療法給腫瘤免疫之路帶來的曙光，針對(duì)經(jīng)典免疫檢查點(diǎn)的藥物已獲批上市，多種新型免疫檢查點(diǎn)百花齊放，共同對(duì)抗腫瘤這個(gè)“大魔頭”。

相關(guān)產(chǎn)品

Monalizumab Monalizumab 是一種靶向自然殺傷細(xì)胞群 2A (NKG2A) 的免疫檢查點(diǎn)抑制劑。Monalizumab 是一種人源化抗 NKG2A 的單克隆抗體，可增加 IFN-γ 產(chǎn)生，從而促進(jìn)自然殺傷細(xì)胞功能。Monalizumab 可用于頭頸部鱗狀細(xì)胞癌 (HNSCC) 的研究。

BMS-1166 BMS-1166 是一種有效的 PD-1/PD-L1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑。BMS-1166 誘導(dǎo) PD-L1 二聚化并阻斷其與 PD-1 的相互作用，IC50 為 1.4 nM。BMS-1166 拮抗 PD-1/PD-L1 免疫檢查點(diǎn)對(duì) T 細(xì)胞活化的抑制作用。

Tuvonralimab Tuvonralimab (PSB-205; QL1706) 是一種雙重免疫檢查點(diǎn)阻斷劑，包含有抗 PD-1 IgG4 和抗 CTLA-4 IgG1 抗體、Iparomlimab 和 Tuvonralimab。

CA-170 CA-170 是一種口服的 VISTA 和 PD-L1 雙重抑制劑。CA-170 對(duì) PD-L1/L2 和 VISTA 抑制的 T 細(xì)胞的增殖和效應(yīng)因子功能具有有效的拯救作用，選擇性優(yōu)于其他免疫檢查點(diǎn)蛋白以及廣泛的受體和酶。

BMS-37 BMS-37 是一種 PD-1/PD-L1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑。BMS-37 可作為 PD-L1 配體合成 PROTAC 分子。

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參考文獻(xiàn)

 

 

[1]  Korman AJ, et al. Checkpoint blockade in cancer immunotherapy. Adv Immunol. 2006;90:297-339. 
 
[2]  Liu X, et al. Immune checkpoint HLA-E: CD94-NKG2A mediates evasion of circulating tumor cells from NK cell surveillance. Cancer Cell. 2023;41(2):272-287.e9. 
 
[3]  Ignatiadis M, et al. Circulating tumor cells and circulating tumor DNA for precision medicine: dream or reality?. Ann Oncol. 2014;25(12):2304-2313. 
 
[4]  Ganesh K, et al. Targeting metastatic cancer. Nat Med. 2021;27(1):34-44. 
 
[5]  Ward MP, et al. Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. Mol Cancer. 2021;20(1):59. Published 2021 Mar 31. 
 
[6]  Ward MP, et al. Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. Mol Cancer. 2021;20(1):59. Published 2021 Mar 31. 
 
[7]  Tang J, et al. Trial watch: The clinical trial landscape for PD1/PDL1 immune checkpoint inhibitors. Nat Rev Drug Discov. 2018;17(12):854-855. 
 
[8]  Sanmamed MF, et al. A Paradigm Shift in Cancer Immunotherapy: From Enhancement to Normalization. Cell. 2018;175(2):313-326.
 
[9]  Twomey JD, et al. Cancer Immunotherapy Update: FDA-Approved Checkpoint Inhibitors and Companion Diagnostics. AAPS J. 2021;23(2):39. Published 2021 Mar 7. 
 
[10]  Morad G, et al. Hallmarks of response, resistance, and toxicity to immune checkpoint blockade. Cell. 2021;184(21):5309-5337. 
 
[10]  https://www.fda.gov/search?s=Dostarlimab-gxly&sort_bef_combine=rel_DESC

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