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表观遗传药物增强PD-1抑制剂抗肿瘤作用机制
发布时间:2023-03-20 16:30:33

肿瘤微环境中,持续抗原刺激引起T细胞耗竭,高表达多种抑制性受体、增殖受损、代谢异常,尽管PD-1阻断疗法表现出一定抑瘤效应,但在多数实体瘤中疗效欠佳。耗竭T细胞具有渐进分化和异质性的特征,耗竭前体T细胞可自我更新,有更强的重编程性,PD-1阻断治疗后扩增,并最终分化为终末耗竭T细胞,丧失对PD-1抑制剂响应性。
      解放军总医院第一医学中心研究发现,低剂量DNA去甲基化药物地西他滨联合PD-1抑制剂,通过维持AP-1家族转录因子JunD表达与活性,促进CD8+耗竭前体T细胞扩增,获得更强效且持久抗肿瘤活性。
      为探讨表观遗传药物干预能否增强PD-1抑制剂的抗肿瘤效能,研究将低剂量地西他滨预处理OT-I小鼠来源CD8+ T细胞,在体外与MC38-OVA肿瘤细胞共培养,或将T细胞输注同源的MC38-OVA荷瘤小鼠,均发现地西他滨与PD-1抑制剂联合处理组,CD8+ T细胞对肿瘤特异性杀伤活力显著增强。
      为阐明地西他滨介导的增效作用是否通过对CD8+耗竭前体T细胞调控而实现,研究分别选择了地西他滨处理后的CD8+耗竭前体T细胞,终末耗竭T细胞,再给予PD-1抑制剂。结果显示,地西他滨修饰后的CD8+耗竭前体T细胞联合PD-1抑制剂后扩增能力与效应功能明显增强,而地西他滨并不能重塑终末耗竭T细胞使产生免疫治疗响应性。进一步,在多种移植瘤小鼠模型中,研究团队观察到地西他滨与PD-1抑制剂联合治疗抗瘤作用显著增强,并证实体内亦通过激活肿瘤浸润CD8+耗竭前体T细胞而获得更强更持久的抑瘤作用。
      为进一步探究DNA去甲基化药物地西他滨干预增强PD-1抑制剂抗瘤作用分子机制,研究分选了各实验组小鼠肿瘤浸润T细胞,进行染色质可及性测序(ATAC-seq)、单细胞转录组测序(scRNA-seq)和匹配的单细胞T细胞受体测序(scTCR-seq)。多组学数据证实,地西他滨与PD-1抑制剂联合治疗增强CD8+耗竭前体T细胞的克隆扩增,且TCR多样性增加。联合用药组CD8+耗竭前体T细胞,染色质开放性和转录层面都表现出与T细胞效应、记忆功能相关特征的上调,而与耗竭相关特征的下调。 值得注意的是,与PD-1抑制剂单一疗法相比,联合用药组CD8+ T细胞中AP-1转录因子家族成员JunD表达水平显著增加,且AP-1家族基序(motif)在联合治疗后新开放的染色质区域中高度富集。
       通过结合公共数据、构建转录调控网络和实验验证,发现PD-1抑制剂处理后,CD8+ T细胞中JunD及其靶基因含量降低,而联合治疗可维持其表达水平。 接下来,研究团队证实AP-1/JunD信号通路在联合治疗提高抗瘤效应中的重要作用。小鼠体内实验和回输实验的单细胞数据一致显示,JunD表达水平较高的细胞也表现出较高T细胞激活特征。此外,当CD8+ T细胞中JNK/AP-1信号通路活性被抑制时,联合治疗诱导的T细胞杀瘤效能显著降低;使用JNK激活剂,同样观察到PD-1抑制剂增敏效应。
       最后,研究采用CRISPR-Cas9技术构建JunD敲除的CD8+ T细胞,发现细胞增殖活力减低,且对联合用药的响应性显著下降。证明PD-1阻断治疗后,JunD下调可损害T细胞的长期抗瘤活性,地西他滨联合方案通过维持AP-1/JunD通路的活性而增强CD8+耗竭前体T细胞的扩增与效应功能,进而产生高效、持久抗肿瘤免疫反应性。提示对于临床实践中PD-1抑制剂单药治疗抵抗,尤其是治疗后JunD表达降低的肿瘤患者,使用该联合疗法有望临床获益。(信息来源:生物世界)

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