近日，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員高山團(tuán)隊以Tumor cell-intrinsic PD-1 receptor is a tumor suppressor and mediates resistance to PD-1 blockade therapy為題在PNAS發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞中同時表達(dá)PD-1和PD-L1，在缺乏適應(yīng)性免疫的情況下，PD-1/PD-L1信號軸通過包括AKT和ERK1/2兩大經(jīng)典信號通路抑制腫瘤生長。該研究突出了PD-1信號傳導(dǎo)途徑的分子功能和機(jī)制，揭示了腫瘤細(xì)胞固有的PD-1可作為患者選擇ICT的潛在生物標(biāo)記。

研究人員在13種不同的腫瘤細(xì)胞中，包括40種細(xì)胞系，檢測了PD-1的核酸水平和蛋白水平，發(fā)現(xiàn)在這些腫瘤細(xì)胞中PD-1都有表達(dá)。同時，檢測了這些腫瘤細(xì)胞的PD-L1的蛋白表達(dá)水平。在七個肺癌患者的腫瘤組織中，有兩例患者同樣檢測到了PD-1的表達(dá)（%≧2）。為了研究PD-1和PD-L1在腫瘤細(xì)胞系的功能，研究人員利用在細(xì)胞中敲減或過表達(dá)PD-1和PD-L1進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)PD-1和PD-L1都是腫瘤抑制性分子。同樣地，小鼠皮下移植瘤實驗也驗證了與體外實驗同樣的結(jié)論。那么，PD-1/PD-L1是如何影響了腫瘤細(xì)胞的增殖？研究發(fā)現(xiàn)，在敲減或過表達(dá)PD-1和PD-L1的同時，會引起經(jīng)典信號通路中AKT和ERK1/2蛋白磷酸化水平的變化。這說明腫瘤細(xì)胞中的PD-1和PD-L1是通過包括AKT和ERK1/2在內(nèi)的經(jīng)典信號通路影響腫瘤細(xì)胞的生長的。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在腫瘤細(xì)胞中，PD-1和PD-L1也是通過相互作用發(fā)揮功能的。該研究通過一系列實驗設(shè)計發(fā)現(xiàn)，在同一株細(xì)胞中同時過表達(dá)PD-1和PD-L1會進(jìn)一步抑制腫瘤細(xì)胞的生長；而同時敲低兩者后則不會進(jìn)一步加劇腫瘤細(xì)胞的生長，這表明在腫瘤細(xì)胞中，PD-1是依賴于受體PD-L1發(fā)揮功能的。

目前，PD-1抗體和PD-L1抗體越來越多地應(yīng)用于對腫瘤病人的治療。有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中表達(dá)PD-1，利用抗PD-1抗體治療后抑制了腫瘤細(xì)胞的生長，如黑色素瘤，肝癌等；在沒有適應(yīng)性免疫的情況下，以PD-1為靶點的抗體治療會降低卵巢癌和膀胱癌細(xì)胞的細(xì)胞生長。這些數(shù)據(jù)都表明，腫瘤細(xì)胞固有的PD-1是潛在的癌基因。但是，也有功能研究表明，表達(dá)PD-1的鼠類腫瘤細(xì)胞在PD-1靶向抗體治療下，在體內(nèi)和體外均顯示出促進(jìn)腫瘤生長，這表明腫瘤細(xì)胞固有的PD-1在NSCLC中起著抗腫瘤作用，這也為有些病人并不能對抗PD-1抗體的治療有效應(yīng)答提供了一定的證據(jù)支撐。為了進(jìn)一步研究PD-1在腫瘤細(xì)胞中的作用，研究人員利用免疫缺陷小鼠構(gòu)建了荷瘤鼠，分成三組，分別腹腔注射IgG可溶性蛋白Nivolumab和Pembrolizumab，發(fā)現(xiàn)注射Nivolumab和Pembrolizumab的兩組小鼠荷瘤明顯比對照組長得快。免疫組化結(jié)果顯示，注射Nivolumab和Pembrolizumab的兩組小鼠荷瘤中的AKT和ERK的磷酸化水平明顯升高。因此，該研究進(jìn)一步揭示了PD-1是一種腫瘤抑制因子，可抑制體內(nèi)系統(tǒng)中的經(jīng)典信號通路，例如AKT和ERK1/2通路。除此，研究者還發(fā)現(xiàn)PD-1阻斷還會促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長和激活A(yù)KT和ERK1/2信號通路。這表明，PD-1的抗腫瘤功能不僅限于NSCLC，而且可能在多種腫瘤類型中起作用。這些研究表明，腫瘤細(xì)胞固有的PD-1在不同的腫瘤類型/細(xì)胞系中起拮抗作用。

近年來，以CTLA-4、PD-1和PD-L1等為靶點的免疫檢查點抑制劑也廣泛應(yīng)用于臨床。但是，在使用這些藥物的同時，有些患者出現(xiàn)了其他免疫相關(guān)的反應(yīng)，如腫瘤病變或者腫瘤外觀的初始增大，隨著藥物的繼續(xù)使用，腫瘤負(fù)荷將會減輕，這種臨床反應(yīng)被稱為假進(jìn)展（PPD）。有些患者即在使用藥物治療后，患者的病情非但沒有好轉(zhuǎn)，腫瘤反而生長加快，病情惡化，這就是超進(jìn)展（HPD）。但是，HPD的機(jī)制尚未明確。該研究可能為PPD和HPD提供解釋。即當(dāng)抗體有效激活T細(xì)胞時，腫瘤細(xì)胞被激活的T細(xì)胞破壞。但是，如果患者在剛開始使用抗體治療后，活化的T細(xì)胞水平較低，不足以消滅腫瘤細(xì)胞，則腫瘤會通過激活腫瘤固有的PD-1/PD-L1功能而更快地生長，并在T細(xì)胞過度激活后發(fā)生退化，稱為PPD。相比之下，某些病人本身免疫力低下，抗體激活的T細(xì)胞一直處于低水平狀態(tài)，或腫瘤細(xì)胞上PD-1/PD-L1表達(dá)適當(dāng)升高的情況下，抗體介導(dǎo)的治療會增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的生長并增強(qiáng)抗腫瘤免疫力，從而導(dǎo)致HPD發(fā)生。該研究為這一觀點提供了進(jìn)一步數(shù)據(jù)支撐，即在進(jìn)行PD-1/PD-L1阻斷后，T細(xì)胞的活化與腫瘤細(xì)胞生長之間的平衡可能對于免疫檢查點治療的臨床結(jié)果至關(guān)重要。

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圖1 腫瘤細(xì)胞表達(dá)PD-1/PD-L1，PD-1/PD-L1通過調(diào)節(jié)包括AKT和ERK1/2途徑在內(nèi)的經(jīng)典信號通路來抑制腫瘤細(xì)胞的生長。

??? 圖2 （A）靶向PD-1/PD-L1的抗體有效激活T細(xì)胞，因此腫瘤細(xì)胞被識別并消滅。（B）靶向PD-1/PD-L1的抗體激活腫瘤細(xì)胞并抑制T細(xì)胞的活化，最終發(fā)生HPD

責(zé)任編輯：江澄

來源：蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所