卡铂联合紫杉醇作为免疫佐剂通过TCF1/β-catenin依赖机制扩增干性TCF1+CD8+ T细胞并增强癌症疫苗及PD-1阻断疗效

《Cancer Cell》：Chemotherapy enhances cancer vaccine efficacy and expands stem-like TCF1+CD8+ T cells

　　

治疗性癌症疫苗正在临床环境中与常包含化疗的标准治疗（standard-of-care, SoC）联合测试，但化疗是否与癌症疫苗协同尚不清楚。在此，研究人员测试了异源初免-加强（heterologous prime-boost）病毒载体疫苗与多种化疗方案的联合。卡铂联合紫杉醇（carboplatin plus paclitaxel, CarboTaxol）和环磷酰胺（cyclophosphamide）均改善疫苗疗效并增强抗原特异性CD8⁺ T细胞反应。这些化疗药物独立于肿瘤存在而发挥免疫佐剂（immunological adjuvant）作用。机制上，CarboTaxol诱导干性T细胞因子1（T cell factor 1, TCF1）⁺CD8⁺ T细胞的早期、抗原非依赖性扩增，这一效应也在不同癌症类型患者中观察到。遗传或药理学破坏TCF1会损害CarboTaxol的免疫佐剂效应。在病毒载体疫苗和CarboTaxol基础上加入程序性细胞死亡1（programmed cell death 1, PD-1）阻断进一步改善肿瘤控制和生存。总之，这些发现确定了化疗免疫佐剂效应背后的TCF1依赖性机制，并为该三联组合疗法的临床评估提供了依据。

治疗性癌症疫苗（therapeutic cancer vaccines）旨在诱导特异性抗肿瘤免疫反应，但临床常与标准治疗（standard-of-care, SoC）联合，而SoC多包含化疗。化疗对免疫细胞具有细胞毒性，与疫苗联用看似矛盾；但部分化疗具有免疫激活特性。抗肿瘤T淋巴细胞耗竭是癌症疫苗疗效的主要挑战，免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade, ICB）可部分克服耗竭，化疗联合ICB已成为部分癌症如非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）一线SoC。个性化癌症疫苗联合化疗和抗PD-1在晚期NSCLC中显示安全可行，但三联治疗抗肿瘤疗效未定。干性CD8⁺ T细胞，尤其表达T细胞因子1（T cell factor 1, TCF1）的细胞，对维持持久T细胞反应和抗PD-1应答重要；TCF1是经典WNT/β-catenin通路关键转录因子，调控T细胞发育、干性和记忆形成。然而不同癌症治疗对TCF1表达的影响尚不清楚。为此，研究人员在多种肿瘤模型中研究ChAdOx1和MVA异源初免-加强疫苗联合CarboTaxol。论文发表在《Cancer Cell》。研究发现CarboTaxol在疫苗初免期间扩增TCF1⁺CD8⁺ T细胞，增强疫苗诱导抗肿瘤反应，并证明化疗、癌症疫苗和PD-1阻断三联治疗可改善肿瘤控制和生存，具有临床转化意义。

关键技术方法：研究使用编码P1A、HPV16 E6/E7或OVA的ChAdOx1/MVA异源初免-加强疫苗，在15V4T3、TC-1、B16F10-OVA等小鼠肿瘤模型及无瘤小鼠中联合CarboTaxol、环磷酰胺、吉西他滨、抗PD-1、抗Gr1/抗Ly6G和iCRT3等处理。采用流式细胞术、光谱流式细胞术、单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）和TCR库分析、体外CD8⁺ T细胞增殖实验及ELISA。人样本包括卵巢癌患者公开纵向scRNA-seq数据（GEO GSE165897，Liu et al.）和来自Leiden University Medical Center临床试验的宫颈癌患者外周血样本（ClinicalTrials.gov: NCT02128126; EudraCT: 2013-1804-12），后者接受6周期CarboTaxol化疗。

结果：1. ChAdOx1/MVA疫苗与CarboTaxol联合改善肿瘤控制、生存和免疫原性。在15V4T3和TC-1模型中，疫苗+CarboTaxol较疫苗单药显著延迟肿瘤生长、延长生存，增加外周血中产生IFNγ的P1A特异性CD8⁺ T细胞，且循环P1A特异性CD8⁺ T细胞反应与肿瘤控制正相关。2. CarboTaxol耗竭CD11b⁺Ly6G⁺细胞。CarboTaxol单独或联合ChAdOx1耗竭血液、骨髓、脾和肿瘤中CD11b⁺Gr1^hiLy6G⁺细胞，轻度减少CD11b⁺Gr1^lo细胞；但抗Gr1或抗Ly6G抗体耗竭未能增强疫苗诱导的CD8⁺ T细胞反应、肿瘤控制或生存，提示髓系耗竭本身不足以解释协同。3. CarboTaxol的免疫佐剂效应不依赖肿瘤。无瘤小鼠中，CarboTaxol与初免或加强同时给药增强P1A特异性CD8⁺ T细胞，初免前或后给药无效；后续肿瘤攻击显示初免+CarboTaxol疫苗保护更好。与SNP疫苗平台也观察到佐剂效应。CarboTaxol未显著扩增树突状细胞（dendritic cells, DC）亚群或CD80⁺ cDC1/cDC2总数，也不影响脾IFNα和IL-1β水平。4. CarboTaxol扩增TCF1⁺CD8⁺ T细胞并促进干性TCF1⁺PD-1⁺CD8⁺ T细胞浸润肿瘤。CarboTaxol增加无瘤和荷瘤小鼠脾及血CD8⁺ T细胞TCF1表达，扩增TCF1⁺和CD44⁺TCF1⁺CD8⁺ T细胞；肿瘤内TCF1⁺PD-1⁺CD8⁺ T细胞显著增加。scRNA-seq显示早期Tcf7表达增加、Wnt/β-catenin通路富集，TCR克隆扩增有限，CarboTaxol组扩增克隆型较少。5. CarboTaxol的免疫佐剂效应依赖TCF1/β-catenin活性。β-catenin/TCF1抑制剂iCRT3降低TCF1靶基因Ly108和BCL6表达，减少CarboTaxol增强的P1A特异性CD8⁺IFNγ⁺和CD8⁺TNFα⁺ T细胞。TCF1^ko小鼠中CarboTaxol佐剂效应消失。节拍CarboTaxol不扩增TCF1⁺细胞也不增强抗原特异性反应；环磷酰胺而非吉西他滨扩增TCF1⁺CD8⁺ T细胞并具类似佐剂效应；4天TCF1⁺CD8⁺ T细胞频率与15天抗原特异性CD8⁺ T细胞反应正相关。6. ChAdOx1/MVA疫苗与CarboTaxol联合在TCF1^ko小鼠中不改善肿瘤控制和生存。B16F10-OVA模型中，WT小鼠CarboTaxol显著改善疫苗肿瘤控制，TCF1^ko小鼠无显著差异；生存和OVA特异性CD8⁺ T细胞反应仅在WT中有改善趋势。高维分析显示加CarboTaxol非显著富集中间TCF1表达、高Ki67、低细胞毒和耗竭标志的抗原特异性群体。7. ChAdOx1/MVA疫苗与CarboTaxol联合抗PD-1改善肿瘤控制和生存。三联疗法无论抗PD-1在初免前或后给药均显著改善肿瘤控制和生存，第50天三联组60%存活而疫苗单药组20%；疫苗+CarboTaxol优于化疗+抗PD-1。疫苗+CarboTaxol±抗PD-1显著增加P1A特异性CD8⁺IFNγ⁺ T细胞，而疫苗+抗PD-1对疫苗免疫原性影响小。抗PD-1初免前可诱导CD38⁺PD-1⁺CD8⁺ T细胞，CarboTaxol可防止其扩增且不影响TCF1⁺CD8⁺ T细胞扩增。8. CarboTaxol扩增卵巢癌和宫颈癌患者TCF7⁺CD8⁺ T细胞。卵巢癌纵向scRNA-seq显示第三周期卡铂/紫杉醇后TCF7⁺CD8⁺ T细胞比例增加，TCF7⁺PDCD1⁺CD8⁺无显著增加，TCF7表达在naive和中央记忆簇增加。宫颈癌患者6周期CarboTaxol后光谱流式显示naive TCF1⁺ cluster 1和memory/early activated TCF1⁺ cluster 4增加，表达PD-1的cluster 6下降。

讨论：讨论指出，CarboTaxol作为癌症疫苗免疫佐剂独立于肿瘤存在，其活性依赖化疗与疫苗给药时机；环磷酰胺而非吉西他滨显示类似效应。机制上，CarboTaxol并非主要通过CD11b⁺Gr1⁺髓系细胞耗竭、免疫原性细胞死亡或DC激活发挥作用，而是早期短暂扩增抗原非依赖的干性TCF1⁺CD8⁺ T细胞池，为后续疫苗驱动抗原特异性T细胞激活和分化提供前体；TCF1/β-catenin转录活性必需。人卵巢癌和宫颈癌队列支持CarboTaxol后TCF1⁺CD8⁺ T细胞扩增。三联疗法中，CarboTaxol扩增肿瘤内TCF1⁺和TCF1⁺PD-1⁺祖细胞耗竭（progenitor exhausted, Tpex）CD8⁺ T细胞，增加PD-1阻断应答池，疫苗驱动肿瘤特异性免疫，且CarboTaxol克服初免前抗PD-1的有害效应，扩大治疗窗，允许SoC不延迟。局限包括剂量和时机优化困难、小鼠与患者TCF1⁺CD8⁺ T细胞扩增动态不同、其他化疗是否共享该效应尚需研究。研究结论：总之，这些发现确定了化疗免疫佐剂效应背后的TCF1依赖性机制，并为该三联组合疗法的临床评估提供了依据。