多组学揭示PD -1/L1结合MAPK靶向治疗可提高抗肿瘤免疫和疗效

文章标题: Anti-PD-1/L1 lead-in before MAPK inhibitor combination maximizes antitumor immunity and efficacy

期刊: Cancer Cell（IF=31.74）

导读

新的顺序组合疗法——PD-1/L1为靶点的免疫检查点抑制剂，然后结合MAPK靶向治疗，可能克服肿瘤的先天性和获得性耐药。实验人员在BRAF V600、NRAS或NF1突变引起的皮下黑色素瘤小鼠模型以及KRAS G12C导致的结直肠癌和胰腺癌小鼠模型中比较了顺序和/或组合治疗方案的疗效。他们发现在MAPKi给药前引入抗PD -1/L1治疗组合能够通过促进巨噬细胞的促炎极化和干扰素-γhi的克隆扩增，以及CD8+细胞毒性T细胞增殖，优化治疗的持久性。因此他们建议在MAPKi联合治疗前进行简短的抗PD-1/L1(抗CTLA-4)临床治疗以抑制肿瘤耐药。

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实验思路

⚫ 在使用MAPKi前引入抗PD-1/L1组合治疗可优化抗肿瘤疗效

实验人员对于荷瘤小鼠的处理如下：1.对照组（始于d7），2.抗PD-L1（始于d0，d7或只经历d0到d7），3.MEKi（在d0或d7开始），4.MEKi+抗PD-L1（同时在d0或d7开始）。通过对不同给药组肿瘤大小的分析发现MAPK基因成瘾肿瘤模型中在联合MEKi前简单对小鼠进行抗PD-1简单给药可以克服抗PD-L1先天抵抗并推迟MEKi获得性耐受（图1A-G）。

⚫ 肿瘤相关巨噬细胞的促炎极化能够区分在连续组合疗法之后的肿瘤微环境

实验人员发现，不同肿瘤模型的CD45⁺细胞浸润水平高度不同，在未治疗或两剂抗PD-L1治疗后，浸润水平波动范围在20%到80%之间。在所有治疗组的CD45⁺细胞中，肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是三种肿瘤模型中最丰富的亚群（图1J），其可以分出6-9个类群，各处理方法下不同肿瘤中浸润的iNOS+ TAM频率如图1K所示。为进一步在转录组层面上确证上述TAM相关的发现（图1K），实验人员对来自肿瘤样品中每种治疗方案的每个时间节点上的CD45⁺细胞进行分选，并进行scRNA-seq和scTCR-seq。根据基因表达情况可确定出7种免疫细胞类型（图2A）。接下来，对单核/巨噬细胞进行重新聚类，一共得到7个亚群（图2B，C）。通过计算促炎、抑炎比例，可以发现2剂抗PD-L1处理可以将这个比例从<1提高到>1（图2D）。

图1 MAPKi联合用药前的两剂量抗pd -1/L1可预防治疗耐药性并诱导促炎TAM极化

图2 与优化治疗方案的反应相关TAM和T细胞表型

⚫ 活化、增殖和溶解细胞的CD8⁺ T细胞基因表达跟踪与优化治疗方案

实验人员同样应用scRNA-seq和scTCR-seq，对T细胞类群进行分析（图2E,F）。2剂抗PD-L1处理提高了CD8⁺ T_C细胞的水平。在7017个TCR克隆型中，有350种出现在2个或更多细胞中，这样的T细胞克隆共有1384个（图2G）。其中CD8⁺ T_C细胞占有最高的克隆扩张程度，其次是Ki-67^hi CD8⁺ T细胞（图2H）。同样，克隆的T细胞集中于T_C亚群中（图2E，G）。接下来实验人员计算CD8⁺ T_C或Ki-67^hi CD8⁺ T细胞扩张数量与TREG的比值，以评估各方案及时间点的净抗肿瘤状态。2剂抗PD-L1处理提高了这2者的比值（图2J）。为进一步证明CD8⁺ T_C和Ki-67^hi T细胞与最有效疗法的明确关联性，实验人员分析了数量最多的TCR克隆型，干细胞特性或特定功能基因的表达。结果表明最有效的治疗方案产出了最多的T_C细胞克隆型（与TREG的比例）（图2L）。此外，Ifnγ主要表达在CD8⁺ TC和Ki-67^hi T细胞中（图2M），支持其抗肿瘤功能的重要性。

⚫ 抗PD-1/L1治疗通过T细胞克隆扩增引发MAPKi响应

实验人员接下来应用TCR-seq技术追踪T细胞克隆型（图3）。其中MEKi d0, 抗PD-L1 d-4治疗组与其它组相比在d3时 TCR多样性最低，而大规模TCR克隆（>5%）主要集中在这一组（图4A）。此外，实验人员计算了每个动物中肿瘤相关脑组织两个不同区域之间的重叠TCR克隆的比例。重叠的增加可能反映了肿瘤特异性T细胞更大的扩张（图4B）。因此，在抗PD-L1引入后结合MEKi的治疗方案能引起TCR克隆在不同的脑肿瘤病变中更强的区域汇集。对于α 或 β TCR链以及脑和卵巢组织来说，抗PD-L1引入后结合MEKi疗法平均TCR克隆规模最大。因此，由两剂抗PD - L1和MEKi联合用药组成的方案在每个器官的不同肿瘤相关区域以及颅内和颅外器官之间引发了最强劲的T细胞克隆扩增和克隆型汇聚。

图3 BrafV600突变小鼠黑色素瘤转移性肿瘤进展示意图

图4 在MAPKi共处理前引入抗PD-L1提升T细胞克隆扩增

参考文献:

Wang Y, Liu S, Yang Z, Algazi AP, Lomeli SH, Wang Y, Othus M, Hong A, Wang X, Randolph CE, Jones AM, Bosenberg MW, Byrum SD, Tackett AJ, Lopez H, Yates C, Solit DB, Ribas A, Piva M, Moriceau G, Lo RS. Anti-PD-1/L1 lead-in before MAPK inhibitor combination maximizes antitumor immunity and efficacy. Cancer Cell. 2021 Oct 11;39(10):1375-1387.e6. doi: 10.1016/j.ccell.2021.07.023. Epub 2021 Aug 19. PMID: 34416167.

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