柳叶刀子刊：CD33抗体解除MDSC肿瘤免疫抑制，释放CAR-T治疗实体瘤潜力丨医麦猛爆料
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2019年8月27日/医麦客 eMedClub/--肿瘤微环境(Tumor microenvironment, TME)是肿瘤细胞赖以生存和发展的复杂环境，由细胞成分和非细胞成分组成。
▲ 肿瘤微环境（图片来源：jbc）
MDSC免疫抑制原理
肿瘤免疫逃逸的主要机制之一是免疫抑制性TME中髓系来源抑制性细胞(myeloid-derivedsuppressor cells, MDSCs)的扩增。
MDSCs可通过多种机制抑制T细胞活性，包括免疫检查点表面分子的表达，一氧化氮或活性氧化物的释放，免疫调节细胞因子的产生，或氨基酸的消耗。
骨髓细胞在驱动其他疾病方面也起着关键作用。噬血细胞淋巴组织细胞增生症(HLH)和巨噬细胞活化综合征(MAS)是一组罕见疾病，可能是癌症、感染或自身免疫的家族性或继发性疾病。它们导致血细胞减少，T细胞活化，NK细胞功能障碍和严重的危及生命的全身性炎症，以发热、高铁蛋白和高甘油血症为特征。分泌促炎因子如IL-6、IL-18和IL-1β的骨髓细胞的扩增是潜在病理学的核心，但迄今为止还没有任何治疗直接靶向这些导致高死亡率的细胞。
在小鼠模型中，单核细胞MDSC可以通过如Ly6G或CCR2的抗原表达来容易地定义。施用特异性消耗鼠MDSC的靶向抗体可促进抗癌T细胞反应和肿瘤消退的再激活，概念验证显示抗体靶向这些细胞可对免疫产生显著且有益的作用。
虽然已经鉴定了人MDSCs的标志物，例如CD10或LOX1，但表达是亚型特异性的，并且针对这些分子的临床试剂尚未很好地开发。此外，去除人MDSCs的临床方法受到MDSC表征的复杂性、鼠模型与患者之间的相关性差，以及它们通过多种机制抑制T细胞的能力的限制。
抑制MDSC可恢复T细胞的抗癌能力
8月26日，英国癌症研究中心等机构资助的一项研究结果发表在Lancet(柳叶刀)子刊EBioMedicine上，他们发现，MDSCs可以阻止T细胞增殖，而当添加靶向CD33(存在于MDSCs表面)的抗体药物时，可以提高T细胞的活性。这可能为基于T细胞的免疫疗法，如CAR-T，带来新的转机。
虽然这只是实验室的早期研究，但研究结果表明，这种方法可能有助于提高变革性癌症疗法CAR-T的效果，目前还没有成功地用于治疗实体肿瘤。
此前，另一个小组的研究人员发现了一种方法，通过使用附着在MDSC细胞表面的抗体来破坏小鼠肿瘤周围的保护层。但将其转化到临床一直具有挑战性，因为研究人员一直无法找到存在于人类MDSCs上的药物靶点。
临床上最成功的选择性细胞耗竭方法之一是使用抗体免疫毒素偶联药物诱导细胞特异性死亡。为了鉴定适用于免疫毒素靶向CD14+ 单核细胞(M-MDSC)和CD15+ 粒细胞(G-MDSC)的MDSC表面靶标，研究人员对从不同癌症患者中分离的MDSC进行RNA测序。
通过对前300个差异表达基因的分析，他们确定了现有免疫毒素的3个潜在靶标 - CD74、CD86和CD33。其中，CD33是唯一一个在人类临床试验中取得进展的药物。
CD33是一种跨膜唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素(SIGLEC)，由具有两个免疫球蛋白结构域的1型膜蛋白组成，结合唾液酸和细胞内免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIMs)。
全球首个获批上市的抗体药物偶联物(ADC) Gemtuzumab ozogamicin(GO)靶向的是急性髓细胞白血病(AML)母细胞上的CD33，并且已经获得人体试验的成功。该研究假设，人类MDSC CD33也可以作为一种跨越癌症亚型的策略，具有类似的靶向性。
吉妥珠单抗(Gemtuzumab ozogamicin, Mylotarg)由靶向CD33的吉妥单抗和与之连接的细胞毒素奥佐米星组成，于2000年就被批准上市，用于治疗首次复发、60岁以上、CD33+、不适合细胞毒化疗的急性髓性白血病(AML)患者,但由于技术受限导致致死性毒性的产生，于2010年主动撤市。在2017年9月又再度获批，用于治疗新确诊的CD33+成人AML，以及对初始治疗无应答的2岁以上儿童的难治性CD33+ AML患者。
该研究中，伯明翰大学的Francis Mussai博士和Carmela De Santo博士研究了取自200名新诊断为癌症的成人和儿童的血液样本，他们有的是患有结肠癌、脑癌、头颈部癌、肺癌、乳腺癌、皮肤癌和前列腺癌的成年人，有的是患有神经母细胞瘤、Wilms、尤文氏淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤和横纹肌肉瘤的儿童。
检测结果显示，与健康组织相比，肿瘤基质中CD33+ 骨髓细胞显著浸润。大多数癌症或HLH样本具有高强度的CD33阳性。在血液中，与G-MDSC相比，M-MDSC上的CD33强度更大，并且与健康对照相比，该群体有所扩大。
▲ CD33+ MDSC浸润于癌症和HLH患者的肿瘤和骨髓（图片来源：EBioMedicine）
他们对分选的CD33+ MDSC的培养证实了它们抑制T细胞增殖的能力，与诊断时患者中观察到的外周T细胞减少一致。值得注意的是，从健康供体的血液中分选的CD33+ 细胞不具有免疫抑制性。
因此，CD33在癌症患者的血液和肿瘤组织中病理性扩增、并构成免疫抑制性微环境的MDSC上表达。
此外，研究人员利用ALEXA647标记的GO孵育癌症患者来源CD33+ MDSC，这证实其主要与M-MDSC结合和快速免疫毒素内化。GO诱导了降低患者外周血单核细胞(PBMCs)或肿瘤极化的CD33+髓样细胞的M-MDSCs活力呈剂量依赖性下降，但对CD33-细胞无影响。
这意味着，通过使用靶向CD33的吉妥珠单抗，研究人员能够杀死样本中的MDSCs，恢复T细胞攻击肿瘤细胞的能力。虽然CD33同样在某些类型的健康免疫细胞中发现，但在肿瘤周围的MDSCs中发现的CD33水平更高。这意味着，GO治疗主要去除有问题的MDSC壁，使有益的免疫细胞相对不受影响。
有望助力CAR-T治疗实体瘤
上述发现对于实体瘤CAR-T疗法具有潜在的临床重要性。尽管存在靶抗原，但血液和肿瘤中的CAR-T细胞数量可能在输注后迅速下降，这大大削弱了治疗效果。
该研究假设来自肿瘤的循环免疫抑制细胞因子可以限制CAR-T扩增和抗肿瘤活性。然而，除了TGF-β，他们发现血液中的IL-10、IL-4、IL-13、IL-6、GM-CSF、G-CSF或VEGF没有一致的显著增加，这可能是癌症患者治疗失败的原因。
相反，全身和肿瘤内MDSCs可能发挥更普遍的泛肿瘤抑制作用。
为此，研究人员制备了针对3种最常见实体瘤抗原靶标的CAR-T细胞 - 靶向间皮素、GD2和EGFRvIII。
流式细胞术评估结果显示，MDSCs抑制CAR-T细胞增殖，与scFv无关，但这通过GO治疗克服了。MDSC还损害CAR-T细胞发挥细胞毒性作用。然而，GO治疗改善了每种CAR-T构建体的有效性，促使间皮瘤和神经母细胞瘤细胞的显著减少。因此，GO可杀死MDSC，克服免疫抑制性微环境，并为CAR-T细胞活性提供治疗性增强。
▲ 示意图说明了MDSC抑制T细胞和CAR-T细胞增殖和细胞杀伤毒性的能力；用Gemtuzumab Ozogamicin治疗可恢复T细胞和CAR-T细胞增殖，促使肿瘤细胞死亡增加（图片来源：EBioMedicine）
该研究的通讯作者、伯明翰大学的Francis Mussai博士说：“与免疫系统合作杀死癌症的治疗往往会失败，因为我们身体的防御系统很难接近肿瘤细胞。我们的研究表明，在免疫疗法的同时使用这种抗体药物可以显著增加受益于创新疗法的患者数量。”
Mussai博士补充说：“这是我们第一次能够有效地针对实体肿瘤周围形成屏障的免疫细胞。如果这种方法对患者有效，它可以改善许多不同类型癌症的治疗，包括成人和儿童。我们设想这种方法将对CAR-T疗法产生最大的影响。尽管CAR-T疗法在血癌方面显示出很大的前景，但到目前为止，它在实体肿瘤方面的成功有限。”
展望
英国癌症研究中心的Emily Farthing博士说:“虽然这是早期研究，但它增加了我们对肿瘤与免疫系统相互作用方式的理解，并且提供了关于如何使免疫疗法在未来对更多患者起作用的诱人的见解。但是，这种治疗用于临床还有很长的路要走。下一步将是了解更多关于抗体药物的副作用，以及它如何在体内发挥作用。”
该团队目前正计划进行一项临床试验，以测试该抗体药物在HLH和MAS患者身上的安全性和活性。这项试验还将包括实体肿瘤患者。
人体临床研究还为时过早，解除抑制肿瘤微环境的单个因素有可能达到促使CAR-T疗效的显著提高吗？
例如IDO抑制剂单药没有效，人们想到需要与强大的药物比如PD-1协同作用。但在去年4月，IDO抑制剂Epacadostat与Keytruda联用的关键三期临床ECHO-301失败，引起业界震动。
或许，这条路还很长，需要更多的思考和新发现。
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