让肿瘤变「热」！宋尔卫院士团队Nat Immunol发文报道肿瘤免疫治疗新策略

丁香学术2021-09-09

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T 细胞向肿瘤迁移和浸润对于抗肿瘤免疫反应有着关键作用，然而许多肿瘤（例如乳腺癌）中浸润的淋巴细胞很少，导致这类癌症对免疫治疗不敏感。

哪些因素影响着 T 细胞向肿瘤迁移的能力目前尚不清楚。因此，寻找促进 T 细胞向肿瘤迁移的策略，使「冷肿瘤」转变为「热肿瘤」，对于增强肿瘤免疫治疗效果具有重要意义。

2021 年 6 月 17 日，中山大学中山医学院宋尔卫院士、苏士成教授团队在 Nature Immunology 上在线发表了题为 Targeting regulator of G protein signaling 1 in tumor-specific T cells enhances their trafficking to breast cancer 的研究成果。该研究发现 G 蛋白信号调节因子 RGS1 可抑制 T 细胞向肿瘤迁移，从而在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用，靶向 RGS1 可能为肿瘤免疫治疗提供一种新策略。

图片来源：Nature Immunology

研究内容

T 细胞向肿瘤迁移受什么调控？

作者发现在肿瘤微环境中，CD4⁺ 1 型辅助 T 细胞（Th1）和 CD8⁺ 细胞毒性 T 细胞（CTL）的浸润与患者生存期延长显著相关，而 CD4⁺ 2 型辅助 T 细胞（Th2）的浸润与不良预后相关。

图片来源：Nature Immunology

那么，是什么因素影响了肿瘤中 T 细胞的浸润呢？作者发现肿瘤中各种 T 细胞亚群的浸润量与其在外周血中的丰度无关，提示 T 细胞亚群浸润的差异可能受它们向肿瘤组织迁移能力的影响。

为了证明这一点，作者首先用 CFSE 标记自体外周血中分离的 Th1、Th2 或 CTL 细胞，再把这些细胞加在新切除的乳腺癌切片上，孵育三小时后对与切片结合的 T 细胞进行计数。结果发现，来自肿瘤浸润淋巴细胞数低的患者的 Th1 和 CTL 细胞，更不容易被募集到肿瘤切片中，但 Th2 细胞并没有观察到这一现象。

图片来源：Nature Immunology

趋化因子在 T 细胞向肿瘤募集的过程中发挥了关键作用，然而作者发现，肿瘤中趋化因子或 T 细胞上趋化因子受体的表达水平并没有显著差异。因此，作者把目光转向了 T 细胞中的趋化因子信号调节分子。

趋化因子受体通常通过细胞内 G 蛋白发出信号。作者分析了 G 蛋白信号调节因子（RGS）家族成员的表达，结果发现来自低 Th1 和/或 CTL 细胞计数患者的效应 T 细胞 RGS1 表达上调。此外，Th1 和/或 CTL 细胞中 RGS1 高表达的患者预后更差。

图片来源：Nature Immunology

RGS1 如何影响 T 细胞向肿瘤迁移？

为了确定 RGS1 在效应 T 细胞迁移中的作用，作者敲低 RGS1 表达后发现，CTL 和 Th1 细胞向 CXCR3、CCR4 和 CXCR4 的配体迁移的能力增强。

图片来源：Nature Immunology

先前的研究表明 RGS 蛋白通过增强 GTP 酶活性来抑制趋化因子受体的细胞内信号传导，作者进一步研究了 RGS1 是否通过抑制趋化因子受体的下游信号，从而影响 CTL 和 Th1 细胞的趋化性。

免疫共沉淀和免疫荧光染色实验发现，RGS1 与 CTL 中的 CXCR3、CCR4 和 CXCR4 特异性结合，但不与 CCR5 结合，表明 RGS1 可能调节 CXCR3、CCR4 和 CXCR4 下游信号。

此外，敲低 RGS1 会降低 cAMP 水平，增强钙内流，并增强下游信号传导，这些数据表明 RGS1 抑制了趋化因子受体的细胞内信号传导。

图片来源：Nature Immunology

RGS1 的表达受什么因素调控？

为了进一步探索 CTL 和 Th1 细胞中 RGS1 上调的机制，作者构建了一系列包含 RGS1 上游 5'-侧翼序列连续截短的报告质粒，将其电转到人类 T 细胞系 Jurkat 中，并用植物血凝素（PHA）刺激活化细胞。

作者观察到，从 RGS1 转录起始位点上游 -2000 bp 到 -200 bp 的序列缺失不会影响 PHA 诱导的荧光素酶表达，而删除到 -150 bp 则完全消除了 PHA 的诱导作用。

先前的研究表明 IFNγ-STAT1 通路在 CTL 和 Th1 细胞中被激活，作者分析序列发现，在 RGS1 转录起始位点上游 -180 bp 至 -167 bp 处有一个 STAT1 结合位点，突变这个位点可显著抑制 PHA 诱导的荧光素酶活性。染色质免疫沉淀（ChIP）和电泳迁移率变化分析（EMSA）试验进一步证实了 STAT1 与 RGS1 启动子的结合。

图片来源：Nature Immunology

通过 IFN-γ 激活 STAT1 可显著上调 T 细胞中的 RGS1，而阻断 STAT1 可以降低 RGS1 的表达水平，并增强 T 细胞的趋化能力。

图片来源：Nature Immunology

作者还通过肿瘤样本来进一步验证这些结果。值得注意的是，尽管肿瘤本身的高磷酸化 STAT1 水平与免疫浸润增加有关，但 CTL 和 Th1 细胞中的高磷酸化 STAT1 水平可以通过 RGS1 减少 T 细胞的浸润。

对肿瘤治疗有何启发意义？

过继性 T 细胞疗法（ACT）在白血病已表现出较好的治疗效果，但其在实体瘤中效果却并不好，这主要是因为回输的 T 细胞很难被募集到实体瘤中。因此，作者想到 RGS1 是否可能作为改善 T 细胞 ACT 的潜在靶点呢？

作者通过小鼠肿瘤模型和患者来源的三阴性乳腺癌异种移植（PDX）模型进行试验，结果发现回输 RGS1 敲低的 CD8⁺ T 细胞能更好地浸润和控制肿瘤，并表现出更强的杀伤活性。

图片来源：Nature Immunology

此外，尽管免疫检查点抑制剂（如 PD1/PD-L1 阻断剂）已在多种肿瘤中表现出一定的治疗效果。然而，乳腺癌因其基质中缺乏效应 T 细胞的浸润，导致免疫治疗的效果较差，表现为「冷肿瘤」的特征。

作者想到，抑制 RGS1 是否可以通过促进 T 细胞的浸润，从而让乳腺癌从「冷肿瘤」转换为「热肿瘤」呢？

作者发现，尽管单用 PD-L1 抑制剂效果欠佳，但如果同时过继转移 RGS1 敲低的 CTL，可进一步增强 CTL 的浸润和激活。这一发现提示抑制 RGS1 联合免疫检查点抑制剂，可能成为一种可行的乳腺癌免疫治疗策略。

图片来源：Nature Immunology

研究总结

本研究揭示了一种抑制抗肿瘤 T 细胞向肿瘤迁移的新机制。作者发现，G 蛋白信号传导调节因子 1（RGS1），通过减弱趋化因子介导的信号来调节 T 细胞向肿瘤的迁移。IFN-STAT1 信号可促进 RGS1 的表达，且 RGS1 的高表达与患者较差的生存率相关。在小鼠肿瘤模型中，抑制 RGS1 能够促进效应 T 细胞的浸润并提高免疫检查点抑制剂的治疗效果。

在将来向临床转化的过程中，本研究依然还有很多需要解决的问题。例如需要搞清楚 RGS 缺陷的 T 细胞会产生哪些脱靶迁移和积累作用，以了解可能的毒性影响以及如何避免它们的发生。此外，更好地了解 RGS1 缺陷 T 细胞如何影响肿瘤免疫微环境中的其他免疫细胞也十分重要。

图片来源：Nature Immunology

Nature Immunology 也为本研究附上了一篇评论文章，Frédéric Fercoq 和 Leo M. Carlin 在评论中总结道，本研究说明了在癌症中结合不同免疫调节策略的前景，理想的组合可以

①使脉管系统正常化，以改善组织灌注和免疫细胞进入；

②通过改造被肿瘤产生的趋化因子吸引的 T 细胞，并调节趋化因子受体信号传导来改善 T 细胞募集（如本研究所示）；

③确保使用工程化 T 细胞受体（TCR）或嵌合抗原受体（CAR）的 T 细胞识别肿瘤细胞；

④用免疫检查点抑制剂限制 T 细胞抑制，和/或用趋化因子（例如 IL-2 家族）促进 T 细胞活化。

由于其中一些策略单独需要仔细控制以确保安全，因此组合策略也可以利用其中一些方法的选择性来帮助减轻脱靶毒性。

参考文献

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2. D. Huang et al., Targeting regulator of G protein signaling 1 in tumor-specific T cells enhances their trafficking to breast cancer. Nat Immunol, (2021).

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题图来源：站酷海洛 Plus