Cell Mol Immunol︱钦伦秀/董琼珠团队发现长效干扰素α联合PD-1抗体增强肝细胞癌免疫治疗疗效新策略

撰文︱陈   默

责编︱王思珍 

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是我国乃至世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，肿瘤相关死亡率常年居于高位[1]，给我国医疗卫生事业带来沉重负担。HCC恶性程度高、远处转移发生早，多数病人诊断时已无手术指征，靶向药物仍是中晚期肝癌患者药物治疗的首选，但尚存在治疗反应率低，疗效尚未达到预期等问题[2]。以PD-1/PD-L1为代表免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）治疗打破了分子靶向药物的单一治疗格局，但多项三期临床试验的结果表明免疫检查点抑制剂单药使用难以作为肝癌治疗的一线药物[3]。因此，建立多药联合增益肝癌治疗疗效的用药策略是HCC治疗领域亟待解决的问题。

普通干扰素α作为一类具有广泛表达于有核细胞的细胞因子，曾被作为肿瘤免疫治疗药物应用于包括HCC在内的多种肿瘤的治疗，但因其大剂量注射后毒性大，耐受性差而疗效欠佳。长效干扰素α（PEG-IFNα）其在改善药代动力学，延长半衰期，降低毒性，增加患者依从性等方面均优于普通干扰素α。PEG-IFNα具备作为PD-1抗体联合用药用于肝细胞癌治疗的特殊优势，但其联合使用能否增强肝细胞癌对PD-1抗体的疗效尚不明确，其调控机制尚不清晰。

2022年4月22日，复旦大学附属华山医院钦伦秀和董琼珠教授团队在著名免疫学杂志Cellular & Molecular Immunology上发表了题为“The combination of PD-1 blockade with interferon-α has a synergistic effect on hepatocellular carcinoma”的研究文章。该研究提出将长效聚乙二醇化 IFNα（PEG-IFNα）作为辅助用药联合PD-1抗体治疗肝细胞癌的新策略，揭示了PEG-IFNα通过调节肿瘤免疫反应，提高PD-1单药的疗效，为肝细胞癌联合免疫治疗提供理论依据。

为了首先明确PEG-IFNα与PD-1抗体（PD-1Ab）联合用药对HCC增值与侵袭转移的体内疗效，研究团队利用鼠源HCC细胞系Hepa1-6建立了C57BL/6小鼠的皮下成瘤及肝脏原位成瘤模型，根据用药策略将模式动物分为四组（空白对照组，PEG-IFNα单药组，PD-1Ab单药组以及联合用药组），观察肿瘤生长、肺转移灶数量及小鼠生存率等客观指标。结果提示联合用药组对于抑制肿瘤生长、抑制肝原位瘤肺转移能力、改善小鼠总体生存均显著优于单药治疗组（图1）。体内实验结果证实，联合PEG-IFNα能够显著增强PD-1Ab对HCC的治疗效应。

图1 PEG-IFNα与PD-1Ab联合用药对小鼠HCC皮下瘤与肝原位瘤的疗效观察

（图源：Ying Zhu etal., Cell Mol Immunol,2022）

既往研究表明组IFNα对于高表达I类干扰素受体的HCC细胞系发挥直接抑制肿瘤生长的效应[4]，为了区分联合用药方案的疗效增益是因为IFNα的直接抑制还是通过改造免疫微环境促进对PD1-Ab的应答，研究者在NOD/SCID裸鼠重复了Hepa1-6的皮下成瘤实验，通过对比C57BL/6小鼠皮下瘤生长曲线，发现在免疫微环境的影响下，长效使用PEG-IFNα最终并不会对肿瘤生长起到显著抑制效应，提示PEG-IFNα用药时程对免疫微环境的潜在调节（图2A）。为了证实这一假说，研究者通过对小鼠皮下瘤的流式细胞学分析与免疫荧光实验，发现了PEG-IFNα对免疫微环境内CD8⁺T细胞的浸润与功能状态呈现动态调节效应（图2B-E），在用药早期（一周内）表现为诱导CD8⁺T细胞的瘤内浸润，而在后期表现为诱导微环境内浸润CD8⁺T细胞高表达PD-1。通过体外对小鼠脾脏来源T细胞经PEG-IFNα差异性时程培养后的杀伤实验（图2F），证实了长期PEG-IFNα用药对CD8⁺T肿瘤杀伤效应的衰减。以上结果提示， PEG-IFNα对HCC免疫微环境浸润细胞成分与应答功能发挥动态调节效应，这是其联用增强HCC对PD-1Ab应答的潜在机制。

图2 PEG-IFNα对HCC免疫微环境内CD8+T细胞的动态调节效应

（图源：Ying Zhu etal., Cell Mol Immunol,2022）

为了探究PEG-IFNα促进CD8⁺T细胞浸润HCC免疫微环境的潜在机会，研究者设计了Transwell趋化实验（图3 A），证实了PEG-IFNα通过诱导HCC细胞分泌某种特殊趋化因子，发挥对CD8⁺T细胞的趋化效应。通过筛选前续研究报道过的CD8⁺T细胞趋化相关因子的表达，研究者筛选出CCL4作为PEG-IFNα诱导HCC细胞分泌调节CD8⁺T细胞趋化的关键因子（图3 D-J），并予以证实，通过靶向抑制CCL4信号能够阻断PEG-IFNα通过HCC对CD8⁺T细胞的趋化效应（图3 H）， 最终证实了PEG-IFNα通过诱导HCC高表达并分泌趋化因子CCL4，促进CD8+T细胞浸润HCC免疫微环境。

图3 PEG-IFNα通过诱导HCC分泌CCL4趋化CD8+T细胞浸润免疫微环境

（图源：Ying Zhu etal., Cell Mol Immunol,2022）

为了进一步探究长时程PEG-IFNα用药诱导CD8⁺T细胞高表达PD-1的具体机制，研究者通过RNA Seq分析PEG-IFNα对CD8⁺T细胞的调节作用（图4 A-C），提示PEG-IFNα能够诱导CD8⁺T细胞高表达免疫耗竭相关信号分子，激活免疫耗竭相关信号通路。为了筛选PEG-IFNα上调T细胞PD-1表达的信号通路，研究者通过汇总GO分析中筛选出与免疫调节相关的功能基因集，利用由Cistome研发的共表达基因集转录调控原件预测工具LISA，进行了转录调控因子的预测。同时根据Pdcd1启动子前转录调控序列，利用JASPAR转录因子预测工具进行了预测，通过交叉对比两个预测集合，筛选出IFNα经典应答通路的下游转录调控因子STAT3，通过双荧光素酶报告实验（图4 D）证实了STAT3参与PEG-IFNα诱导PD-1表达的转录调控因子。通过对JAK1-STAT3信号通路上关键蛋白及磷酸化水平的分析（图4 E）及小分子抑制剂验证（图4 F），证实PEG-IFNα通过激活JAK1-STAT3信号通路上调CD8+T细胞PD-1的表达，诱导CD8+T的免疫功能耗竭状态。

图4 PEG-IFNα通过JAK1-STAT3信号通路诱导CD8⁺T细胞高表达PD-1

（图源：Ying Zhu etal., Cell Mol Immunol,2022）

图5 研究机制示意图

（图源：Ying Zhu etal., Cell Mol Immunol,2022）

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究发现了PEG-IFNα对HCC免疫微环境中浸润CD8⁺T细胞的动态调节效应，一方面通过诱导HCC高表达趋化因子CCL4招募CD8⁺T细胞浸润，另一方面长期用药则直接通过JAK1-STAT3信号通路上调CD8+T细胞PD-1的表达，诱导CD8+T细胞的免疫功能耗竭状态（图5）。

联合PEG-IFNα与PD-1Ab的用药策略能够在充分募集肿瘤杀伤T细胞浸润肿瘤免疫微环境的同时，逆转耗竭T细胞的免疫应答状态，实现对HCC免疫治疗效应的增敏。该研究为经典抗肿瘤药物I类干扰素在肿瘤治疗前沿领域的应用注入了新的活力，为多药物联合HCC免疫治疗策略研究提供了有借鉴意义的研究范式，成果预期会启发更多的HCC系统性治疗联合用药新思路。PEG-IFNα对免疫效应成分发挥多维度系统性调节作用，探索其对免疫微环境的系统性重塑效应与机制，是后续联合免疫治疗突破HCC系统性治疗瓶颈的突破口，也是未来更多有价值研究的重要探索方向。但本课题仅限于临床前研究，缺少PEG-IFNa和PD-1/PD-L1抗体联合用药的随机、开放、对照的临床研究。如果能结合临床实验结果，相信将为Peg-IFNα作为肝细胞癌术后的辅助治疗疗效提供依据。

这是钦伦秀教授团队近三年继在Gut、Hepatology等著名杂志发表肝癌免疫治疗研究成果后，又一提高肝癌免疫治疗疗效的新途径，有望成为免疫治疗防治术后转移复发的新策略。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41423-022-00848-3

复旦大学附属华山医院钦伦秀教授和董琼珠教授是该论文的通讯作者，朱迎主治医师和陈默博士等为该文的第一作者。

通讯作者钦伦秀（左一）、董琼珠（左二）；共同第一作者朱迎（右二）、陈默（右一）。

（照片提供自：复旦大学附属华山医院钦伦秀/董琼珠团队）

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通讯作者简介（上下滑动阅读） 

钦伦秀，主任医师、教授，博士生导师。复旦大学附属华山医院外科主任兼宝山院区常务副院长，复旦大学肿瘤转移研究所所长。国家杰青获得者、973首席科学家、长江学者特聘教授、教育部创新团队带头人、国家级重点学科和临床重点专科带头人。中国抗癌协会肿瘤精准治疗专委会前任主任委员，中华医学会外科分会委员，肝脏外科学组委员，中国研究型医院协会消化外科分会副会长，中国老年医学会肿瘤分会副会长。主持国家自然基金重大、重点及科技部重大专项等项目。在Cancer Cell、Cell Metab等发表SCI论文200余篇，连续三年入选中国高被引学者榜单（hi-index 51）。获专利12项。主编专著2本、主译1本、副主编3本。第一完成人获国家自然科学二等奖1项、省部级一等奖2项、二等奖1项；第五完成人获国家科技进步一等奖1项。

董琼珠 女，博士，研究员，博士生导师，上海市卫健委消化肿瘤全周期监测与精准干预重点实验室执行主任，上海市优秀学术带头人，上海市地方高水平建设项目“癌转移与原创生物药”战略创新团队骨干成员。长期从事肿瘤发生发展的分子预测与机理及靶向治疗策略等研究。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等各级课题十余项。通讯/一作在Gut、Hepatology、Signal Transduct Target Ther、Cancer Res等学术期刊发表SCI论文40余篇（IF>10分14篇），单篇平均IF>8.5。其中4篇代表性论文被web of science列为高被引论文。担任Cancers、Front Oncol、Biomed Res Int等SCI杂志Guest Editor，J Clin Transl Hepatol、Curr Gene Ther、Sci Rep等SCI杂志编委。中国抗癌协会肿瘤转移专业委员会常委、中国抗癌协会肿瘤代谢专业委员会委员、中国抗癌协会肿瘤精准治疗专业委员会委员、中国生物物理学会微量元素专业委员会委员、上海市医学会肿瘤靶分子委员会委员。获授权专利4项，申请专利2项。副主编专著1本、参译学术著作1部。

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参考文献（上下滑动查看）  

1.Kelley RK, Greten TF. Hepatocellular Carcinoma - Origins and Outcomes. N Engl J Med. 2021;385(3):280-2.

2.Reig M, Forner A, Rimola J, Ferrer-Fabrega J, Burrel M, Garcia-Criado A, et al. BCLC strategy for prognosis prediction and treatment recommendation: The 2022 update. J Hepatol. 2022;76(3):681-93.

3.Chuah S, Lee J, Song Y, Kim HD, Wasser M, Kaya NA, et al. Uncoupling immune trajectories of response and adverse events from anti-PD-1 immunotherapy in hepatocellular carcinoma. J Hepatol. 2022.

4.Xiao YS, Tang ZY, Fan J, Zhou J, Wu ZQ, Sun QM, et al. Interferon-alpha 2a up-regulated thymidine phosphorylase and enhanced antitumor effect of capecitabine on hepatocellular carcinoma in nude mice. J Cancer Res Clin Oncol. 2004;130(9):546-50.

制版︱王思珍

本文完