Cancer Cell丨乳腺癌免疫检查点抑制剂“新帮手”——嗜酸性粒细胞

2022-12-28 15:18:21, 亦

撰文 | 亦

免疫检查点抑制（Immune checkpoint blockade, ICB）为癌症治疗打开了新局面，然而在转移性乳腺癌中，只有5%的病人且主要是三阴性乳腺癌（TNBC）对其有持续响应【1,2】，尽管在PD-L1⁺肿瘤或ICB联合化疗治疗的病人中响应率有所提升，但大多数病人还是无法获益。因此，理解ICB背后的机制十分重要。近年来针对ICB机制的研究一直主要聚焦于T细胞，然而有效的免疫应答依赖天然免疫和适应性免疫细胞的紧密协作【3】，嗜酸性粒细胞是天然免疫细胞中在抗肿瘤免疫上获得关注较多的类型【4,5】，在不同的癌种和疾病阶段，嗜酸性粒细胞可能具有完全相反的功能。最近的研究提示嗜酸性粒细胞参与转移性黑色素瘤，非小细胞肺癌（NSCLC）或肾细胞癌等对ICB的有效响应【6-8】，但在免疫原性更低的癌种如乳腺癌中其作用如何还未可知。此外，嗜酸性粒细胞参与ICB响应的机制，包括嗜酸性粒细胞如何积累和肿瘤如何招募都还不清楚。

2022年12月15日，荷兰癌症研究院的Karin E. de Visser和Marleen Kok团队在Cancer Cell上发表了题为IL-5-producing CD4⁺ T cells and eosinophils cooperate to enhance response to immune checkpoint blockade in breast cancer的文章，发现免疫治疗后，髓性免疫细胞——嗜酸性粒细胞在CD4⁺ T细胞和嗜酸性粒细胞刺激分子IL-5和IL-33的作用下聚集，增强CD8⁺ T细胞的活化，提高免疫疗法响应，揭示了嗜酸性粒细胞在ICB响应中的重要作用，阐明了其增强ICB效果的原理。

作者首先建立了一个血液免疫监视系统用于评估转移性乳腺癌的免疫景观，纳入接受抗PD-1治疗的转移性TNBC病人，分别收集诱导治疗前、诱导治疗后和3个周期治疗后的血液样本（图1）。通过分析免疫细胞群体动力学，作者鉴定了3个与ICB响应相关的免疫细胞群体，分别是CD1c⁺树突状细胞（DCs），调节性T细胞（T_regs）和嗜酸性粒细胞，后两群细胞在ICB相应病人中特异上调。接下来，作者发现循环嗜酸性粒细胞的增加预示着病人无进展生存期的和整体生存期的延长。进一步地，作者发现转移性NSCLC及早期错配修复缺陷结直肠癌（pMMR CC）的ICB响应中，嗜酸性粒细胞数量也增加，提示这可能是多种癌症类型的普遍特征。为了确定嗜酸性粒细胞在ICB后是否聚集在肿瘤内部，作者评估了其marker SIGLEC8的表达，发现在有响应的肿瘤中，其水平显著提升，RNA测序数据也证明了这一点。进一步地，作者发现瘤内嗜酸性粒细胞的增加伴随着IFN-γ信号的增加，提示活化的CD8⁺ T细胞的增加。

图1 研究设计概览

那么嗜酸性粒细胞的扩张是ICB响应的旁观者效应呢还是参与行使功能呢？作者分别在哺乳动物肿瘤发生和自发多器官转移的小鼠模型中进行了研究（图2），KEP小鼠模型不响应PD-1和CTLA-4阻断，转移小鼠模型不响应单独的ICB。而顺铂与抗PD-1和抗CTLA-4的联用（CIS + ICB）能显著提升KEP小鼠的存活率，在转移的小鼠模型中也能有持续的响应，而在CD8⁺ T细胞删除后，此种效应消失，提示CD8⁺ T细胞是CIS + ICB疗法的效应器。接下来，作者比较了模型原发肿瘤，转移位和血液的免疫景观，发现嗜酸性粒细胞在CIS + ICB后一致增加，免疫组化的结果证实了这一点。作者对转移小鼠血液分离出的嗜酸性粒细胞进行RNA测序，作者发现在CIS + ICB后，嗜酸性粒细胞的表型也发生了改变，尤其富集IFN-γ响应等免疫相关途径。

接下来，作者使用靶向SiglecF的抗体特异去除嗜酸性粒细胞，他们发现此时KEP小鼠和转移性小鼠中CIS + ICB的协同效应消失。考虑到协同效应也依赖于CD8⁺ T细胞，作者推测嗜酸性粒细胞在诱导瘤内CD8⁺ T细胞浸润或激活中起作用，他们观察到在有响应的病人中，瘤内嗜酸性粒细胞与CD8⁺ T细胞间确实存在关联。通过对KEP肿瘤的观察，作者发现嗜酸性粒细胞不影响CD8⁺ T细胞的数量，但影响其激活，而且是特异性地活化。

那么ICB是如何调节嗜酸性粒细胞的增加的呢？作者对转移小鼠进行分析，发现在ICB后，骨髓中未成熟和成熟的嗜酸性粒细胞都增加。作者对其血浆中一系列细胞因子进行测量，发现IL-5是唯一显著上升的，借助病人来源的肿瘤碎片(PDTF)平台，作者在体外评估了肿瘤接受ICB刺激后IL-5的蛋白水平，发现ICB能够诱导产生IL-5，而当用中和抗体阻断IL-5时，骨髓中嗜酸性粒细胞的数目显著下降，说明这一过程是IL-5依赖的。IL-5可由多种细胞类型产生，为了探究诱导嗜酸性粒细胞所需的细胞类型，作者对Rag-1缺陷小鼠（缺乏成熟的B细胞和T细胞）进行ICB处理，发现嗜酸性粒细胞并未增加，提示适应性免疫细胞的必要性。进一步的分析发现CD4⁺ T细胞在ICB和CIS + ICB中都负责产生IL-5，促进嗜酸性粒细胞的增加。

那么什么因素导致嗜酸性粒细胞在瘤内的积累呢？通过广泛的细胞因子和化学因子筛选，作者发现IL-33的增加最显著，在转移性TNBC中，IL-33的表达与嗜酸性粒细胞基因信号具有强烈正相关，提示其与TME中嗜酸性粒细胞的浸润相关。类似地，使用IL-33-TRAP融合蛋白，作者发现IL-33的中和不影响CIS + ICB后嗜酸性粒细胞的积累，但影响其浸润，也阻止了CD8+ T细胞的活化，说明其直接或间接地参与肿瘤对嗜酸性粒细胞的招募及ICS + ICB的响应（图3）。于是作者使用重组的IL-33（rIL-33）来增强乳腺癌的ICB疗法获益，发现rIL-33与ICB的联用增强了CD8⁺ T细胞的活化，也提升了其他效应T细胞的频率，能够更好地控制肿瘤，延长存活，是一个可行策略。

总的来说，文章分析了经ICB治疗后转移乳腺癌患者的血液和肿瘤以及乳腺癌小鼠模型，发现ICB使得CD4⁺ T细胞产生的IL-5增多，刺激骨髓更多产生嗜酸性粒细胞，导致系统性的嗜酸性粒细胞粒细胞扩张，而ICB-顺铂联合疗法诱导的IL-33或重组的IL-33会促进嗜酸性粒细胞的浸润，增强嗜酸性粒细胞依赖的CD8⁺ T细胞的活化，从而增强ICB应答。揭示了嗜酸性粒细胞在ICB响应中的重要作用及其扩张和肿瘤浸润机制。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.11.014

制版人：十一

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