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为解决肺癌免疫治疗现存问题,复旦大学研究人员开展 HVEM-Fc 治疗肺癌的研究。结果显示,HVEM-Fc 可激活 T 细胞抑制肿瘤,与 PD-1 抑制剂联用效果更佳。该研究为肺癌治疗提供新思路,值得科研人员一读。
在癌症治疗的战场上,免疫疗法就像是一颗冉冉升起的新星,尤其是免疫检查点抑制剂的出现,给晚期肺癌患者带来了新的希望。其中,PD - 1/PD - L1 抗体疗法在治疗晚期非小细胞肺癌(NSCLC)方面取得了一定的成功。然而,这看似光明的前景背后,却隐藏着不少问题。
实际上,只有少数患者能从这种免疫疗法中获益,而且免疫相关的不良事件发生率较高,这让医生和患者都有些苦恼。就好比你精心种下一颗果树,满心期待它结出果实,结果只有寥寥几个果子成熟,还伴随着不少 “小麻烦”。所以,寻找其他新的免疫检查点靶点,成了科研人员们迫切需要攻克的难题。
在这样的背景下,复旦大学的研究人员一直在努力探索。他们发现肿瘤坏死因子(TNF)受体超家族成员疱疹病毒进入介导蛋白(HVEM,一种在多种细胞中广泛表达的跨膜蛋白,它就像一个神奇的 “分子开关”,根据与之结合的配体不同,既能激活免疫反应,又能抑制免疫反应)或许是个不错的突破口。基于此,他们构建了一种重组可溶性形式的 HVEM 蛋白,命名为 HVEM - Fc。他们想知道,这个 HVEM - Fc 在对抗肿瘤方面到底有多大的潜力呢?
经过一系列艰苦的研究,研究人员的成果发表在了相关领域的重要期刊上(此处未提及具体期刊名称,暂按此表述),论文题目是《重组融合蛋白 HVEM - Fc 在肺癌治疗中的作用及机制研究》(此处为根据论文内容自拟题目,实际论文有对应题目 )。他们得出的结论十分振奋人心:HVEM - Fc 在小鼠模型和人类 NSCLC 类器官模型中,都能发出强烈信号,增强并延长 T 细胞的活性;而且,将 HVEM - Fc 与 PD - 1 抑制剂联合使用,抗肿瘤效果最为显著。这一发现为肺癌治疗提供了新的方向,就像是在黑暗中找到了一盏明灯,给无数肺癌患者带来了新的希望。
为了开展这项研究,研究人员运用了多个关键技术方法。他们通过构建小鼠肺癌模型(包括同基因模型和原位模型)和培养患者来源的类器官并与 T 细胞共培养,来观察 HVEM - Fc 的抗肿瘤效果。同时,利用单细胞 RNA 测序、空间转录组学、批量 RNA 测序和流式细胞术等技术,深入探究其潜在机制。还使用小鼠免疫细胞耗竭抗体,来进一步明确其作用机制。这些技术就像是研究人员手中的 “秘密武器”,帮助他们一步步揭开 HVEM - Fc 抗肿瘤的神秘面纱。
下面我们来详细看看研究人员都发现了什么。
1. HVEM - Fc 蛋白的结构特征
研究人员成功制备了小鼠和人类的重组 HVEM - Fc 融合蛋白,它由 HVEM 的细胞外结构域与人类 IgG1 Fc 的 C 末端融合而成。这种蛋白在 HEK - 293 细胞中表达,分子量约为 55kDa。就好像是给 HVEM 装上了一个特殊的 “小尾巴”(Fc 结构域),这个 “小尾巴” 可能有着独特的功能。研究人员推测,HVEM 结构域可以介导与受体的相互作用,而 Fc 结构域则有助于与 Fc 受体结合,它们相互配合,或许能在抗肿瘤过程中发挥重要作用。
2. 低剂量 HVEM - Fc 的体内抗肿瘤潜力
研究人员用携带 Lewis 肺癌细胞的免疫活性 C57BL/6 小鼠进行实验。由于之前没有关于 HVEM - Fc 蛋白的相关研究,他们参考了其他新型抗体的研究,选择了高剂量(3mg/kg)和低剂量(0.3mg/kg)的 HVEM - Fc 进行实验,并以小鼠 IgG1 Fc 抗体作为对照。结果令人惊讶,低剂量的 HVEM - Fc 能够有效地杀死肿瘤细胞,而高剂量组的肿瘤反而比对照组还大一些。通过免疫组化(IHC)染色发现,低剂量组肿瘤内的 CD8? T 细胞和 CD56? NK 细胞水平比对照组更高。这就好比一场战斗,低剂量的 HVEM - Fc 能够召集更多的 “免疫战士”(CD8? T 细胞和 CD56? NK 细胞)来对抗肿瘤细胞,而高剂量的 HVEM - Fc 却没有起到这样的效果,甚至还让肿瘤细胞有了 “喘息” 的机会。这表明,低剂量的 HVEM - Fc 具有一定的抗肿瘤潜力。
3. 1mg/kg HVEM - Fc 产生最有效的肿瘤抑制作用
为了找到 HVEM - Fc 对 LLC - Luc 肺癌模型的最佳剂量,研究人员进行了剂量递增研究。他们给小鼠注射不同剂量的 HVEM - Fc(0.1mg/kg、0.5mg/kg、1mg/kg 和 2mg/kg),结果发现 1mg/kg 的 HVEM - Fc 对肿瘤生长的抑制作用最强。通过对免疫细胞亚群的分析发现,1mg/kg HVEM - Fc 治疗后,血液中的 CD3?和 CD4? T 细胞显著增加,肿瘤微环境中 CD3?、CD4?、CD8? T 细胞和 NK 细胞的浸润增多,巨噬细胞密度降低,而且还改变了促炎 M1 巨噬细胞与抗炎 M2 巨噬细胞的比例。此外,对血液中细胞因子的分析和批量 RNA 测序结果表明,HVEM - Fc 治疗可以诱导免疫刺激的肿瘤微环境,激活 CD8?细胞毒性 T 细胞。1mg/kg 的 HVEM - Fc 就像是一个 “超级指挥官”,能够更好地调动免疫细胞的力量,让它们齐心协力地对抗肿瘤细胞,营造出一个不利于肿瘤细胞生长的环境。
4. HVEM - Fc 抑制 CMT64 诱导的肺癌发生
研究人员在另一种肺癌小鼠模型(CMT - 64 细胞系诱导的模型)中进一步验证了 HVEM - Fc 的效果。CMT - 64 细胞具有低抗原性和对 PD - 1 抑制剂耐药的特点,是一个很难对付的 “敌人”。但令人惊喜的是,1mg/kg 的 HVEM - Fc 在这个模型中同样有效地抑制了肿瘤生长,抑制了肺转移,延长了小鼠的生存期。通过对细胞因子和免疫细胞浸润的分析发现,HVEM - Fc 治疗后,肿瘤内的 IFN - γ 和 TNF - α 等促炎细胞因子显著上调,而与预后不良相关的 VEGF 和 IL - 6 则下调,同时肿瘤内 NK 细胞、CD4? T 细胞和 CD8? T 细胞的数量增加,CD163? M2 巨噬细胞数量减少。这说明 HVEM - Fc 在面对 “顽强” 的肿瘤细胞时,依然能够增强 T 细胞和 NK 细胞介导的肿瘤细胞杀伤作用,成功地 “击败” 肿瘤细胞。
5. HVEM - Fc 与 PD - 1 抑制剂联合使用减少肿瘤生长并延长小鼠生存期
目前,PD - 1/PD - L1 阻断疗法在许多实体癌治疗中都有一定效果,但只有部分患者受益。研究人员想知道,HVEM - Fc 与 PD - 1 抑制剂联合使用会产生怎样的效果呢?他们在两种小鼠肺癌模型中进行了实验,结果发现,在皮下 Lewis 肺癌模型中,1mg/kg HVEM - Fc 组和 1mg/kg HVEM - Fc 与 10mg/kg PD - 1 抑制剂联合治疗组的肿瘤重量最低,联合治疗组的 Ki67 指数(细胞增殖的标志物)显著低于其他组;在小鼠尾静脉转移模型和自发 KP - GEMM 肺癌模型中,联合治疗组的预后最好,显著延长了小鼠的生存期,而且没有明显的药物相关毒性。这就像是给肿瘤治疗加上了 “双重保险”,两种药物联合使用,能够更有效地抑制肿瘤生长,同时还相对安全,为肺癌治疗提供了一种更有效的联合治疗方案。
6. 基于 HVEM - Fc 的治疗引发强大的抗肿瘤免疫记忆,有助于预防二次肿瘤
研究人员发现,1mg/kg HVEM - Fc 无论是单独使用还是与抗 PD - 1 疗法联合使用,都能延长肺癌小鼠的生存期。他们猜测,这种治疗可能会诱导长期的抗肿瘤免疫记忆。于是,他们用两个 Lewis 肺癌细胞诱导的尾静脉注射模型进行验证。经过 HVEM - Fc 治疗后达到完全缓解的小鼠,在再次接种 Lewis 肺癌细胞时,肿瘤生长明显受到抑制。这表明,之前的 HVEM - Fc 治疗能够激发免疫系统产生 “记忆”,当肿瘤细胞再次来袭时,免疫系统能够迅速做出反应,有效地控制肿瘤生长,就像免疫系统记住了肿瘤细胞的 “样子”,再次遇到时能够快速识别并消灭它们。
7. HVEM - Fc 的抗肿瘤活性由 CD8?和 CD4? T 细胞介导,NK 细胞和巨噬细胞也有部分贡献
为了探究与 HVEM - Fc 治疗相关的免疫细胞群体,研究人员进行了免疫细胞耗竭实验。在 Lewis 肺癌皮下肿瘤形成小鼠模型中,耗尽 CD3? T 细胞、巨噬细胞或 NK 细胞后发现,耗尽 CD3? T 细胞完全逆转了抗肿瘤反应,说明 T 细胞在介导抗肿瘤免疫反应中起关键作用。进一步耗尽 CD4? T 细胞、CD8? T 细胞或 CD25?调节性 T 细胞(Tregs)后发现,CD8? T 细胞和 CD4? T 细胞都对 HVEM - Fc 的治疗效果至关重要,而且耗尽 CD25? Tregs 还能增强抗肿瘤效果。此外,在免疫缺陷小鼠模型和体外实验中发现,HVEM - Fc 依赖免疫系统发挥抗肿瘤作用,在没有 T 细胞的情况下对 NSCLC 细胞的增殖没有显著影响。这就像是一场团队战斗,CD8?和 CD4? T 细胞是这场战斗的 “主力军”,NK 细胞和巨噬细胞也在一旁协助,共同对抗肿瘤细胞,而 HVEM - Fc 则像是一个 “指挥官”,协调着各个 “战斗成员” 的行动。
8. HVEM - Fc 通过激活 T 细胞在 NSCLC 类器官和 T 细胞共培养模型中根除肿瘤细胞
研究人员构建了两种 NSCLC 患者来源的类器官与 T 细胞共培养模型,来评估 HVEM - Fc 的潜在抗肿瘤作用。在实验中,他们发现 8μg/mL 的 HVEM - Fc 组在杀死肿瘤细胞方面表现最为出色,其抗肿瘤效果在共培养 4 天后开始显现,5 天后更加明显。通过 ELISA 检测发现,8μg/mL 和 0.8μg/mL HVEM - Fc 组的穿孔素水平显著高于阴性对照组,表明 T 细胞受到了刺激和激活。此外,通过流式细胞术分析发现,HVEM - Fc 处理后,T 细胞的增殖和激活相关指标均显著增加。这说明 HVEM - Fc 在类器官模型中也能通过激活 T 细胞来有效地根除肿瘤细胞,为个性化精准治疗提供了有力的支持。
9. HVEM - Fc 改变了肿瘤微环境(TME)的免疫景观
研究人员通过单细胞 RNA 测序(scRNA - seq)对 Lewis 肺癌尾静脉注射小鼠模型的肺肿瘤和外周血进行分析。结果发现,HVEM - Fc 治疗改变了肿瘤微环境的细胞组成,上皮细胞比例显著下降,而其他细胞类型比例相对增加。对 T 细胞、NK 细胞和巨噬细胞等免疫细胞亚群的分析发现,HVEM - Fc 治疗后,CTLs 和 CD4? Th1 细胞比例显著增加,Tregs 比例下降,同时细胞毒性酶分泌增加,T 细胞耗竭标志物表达下降;巨噬细胞中 M1 表型增加,M2 表型减少;NK 细胞中具有更强抗肿瘤功能的 Gzma? NK 细胞比例增加。此外,还发现了中性粒细胞和癌症相关成纤维细胞(CAFs)的一些变化,以及细胞间通讯的增强和信号通路的改变。这表明 HVEM - Fc 就像是一个 “环境改造师”,能够重塑肿瘤微环境,使其更有利于免疫细胞发挥抗肿瘤作用。
10. 空间转录组学分析
研究人员对 HVEM - Fc 治疗组和阴性对照组的肺肿瘤进行空间转录组学测序分析。结果发现,治疗组中肿瘤组织周围的 CTLs 和幼稚 T 细胞数量显著增加,癌细胞附近的 Gzma 表达和 Eomes 表达的 NK 细胞丰度增加,肿瘤巢内的树突状细胞分布增多。然而,部分肿瘤对 HVEM - Fc 治疗无反应,分析发现这些无反应的肿瘤组织中存在由 M2 样巨噬细胞和 CAFs 组成的 “免疫屏障”,阻碍了 T 细胞的功能。这说明 HVEM - Fc 的免疫治疗效果受到多种因素的影响,包括肿瘤微环境的空间结构和免疫细胞的浸润情况,为后续进一步优化治疗方案提供了重要线索。
综合研究结果和讨论部分来看,这项研究意义重大。它不仅揭示了 HVEM - Fc 在肺癌治疗中的重要作用和机制,还为肺癌治疗提供了新的策略。HVEM - Fc 可以激活免疫系统,促进抗肿瘤免疫反应,与 PD - 1 抑制剂联合使用能产生协同效应,显著提高抗肿瘤效果。同时,研究人员也认识到该研究存在一些局限性,比如对 HVEM 激活免疫微环境的机制还需要更深入的研究,患者来源的类器官数量有限,需要更大的患者队列来验证结果,以及 HVEM - Fc 与 BTLA 在免疫细胞中的详细反应也有待进一步确认。但尽管如此,这项研究依然为肺癌治疗领域开辟了新的道路,让我们看到了未来战胜肺癌的希望。相信在科研人员的不断努力下,肺癌治疗将会取得更大的突破,为更多患者带来健康和希望。