Nature！一种新的癌症疫苗策略，规避MHC抗原呈递下调的影响
导读
由于大多数癌症疫苗以MHC提供的抗原为靶点，因此肿瘤细胞对抗原处理和呈现的下调可能会显著影响此类疫苗的疗效，这是许多癌症类型的共同特征。为了避免这个问题，Badrinath等人开发了一种新的疫苗策略，该策略可以增强NK细胞的抗肿瘤活性，并且不依赖于MHC的呈递激活免疫，他们的临床前分析结果（包括猕猴动物实验）最近发表在《自然》杂志上。
研究人员开发了一种针对MICA和MICB应激蛋白的疫苗，这些蛋白在癌症细胞DNA损伤时表达上调，但在健康细胞中很少表达。NKG2D与MICA/B的结合激活NK和CD8 T细胞的细胞毒性；然而，肿瘤细胞可以通过脱落MICA/B来逃避这种反应。脱落降低了MICA/B的细胞表面表达水平，从而诱导NKG2D受体内化，导致NK细胞功能抑制。
该疫苗为脱落位点MICA/B中保守的α3结构域，旨在触发T细胞和NK细胞反应。研究人员还使用了一种含有GM-CSF和佐剂CpG ODN 1826的可生物降解的介孔二氧化硅棒纳米颗粒（MSR）进行疫苗递送，这已被证明可以增强免疫反应。
由于小鼠NKG2D受体与人类MICA/B蛋白结合，MICB（或MICA）在小鼠癌症细胞系中表达。此外，为了提供模拟中心耐受的环境，将人类MICB基因插入小鼠中，用于体内实验。用MICBα3结构域疫苗免疫诱导MICB肿瘤结合抗体和抗MICB CD4和CD8 T细胞应答。从接种MICB疫苗的小鼠中发现少量血清抑制了细胞系上MIC的脱落，并增加了MICA/B蛋白水平。在体内也检测到MIC的稳定，导致B16F10肿瘤上MICB表面表达增加。
该疫苗对表达MICA或MICB的皮下荷瘤B16F10和EL4的肿瘤有效，甚至在免疫四个月后也能提供完全的保护，免受肿瘤复发。为了测试该疫苗在癌症转移中的疗效，小鼠在手术切除B16-BL6（MICB）黑色素瘤和4T1（MICB）三阴乳腺癌症模型中的原发肿瘤后，接受该疫苗免疫接种，这些肿瘤容易发生转移。手术后一个月，接种疫苗减少了肺转移的数量和大小。
为了进一步评估疫苗的作用机制，在B16F10（MICB）荷瘤的黑色素瘤模型中研究肿瘤微环境（TME）。接种疫苗的小鼠的TME含有高百分比的效应淋巴细胞，而CD4 T细胞中的Treg比率降低。CD4和CD8 T细胞表达较高水平的NKG2D和CXCR6，以及较高水平的IFNγ、TNFα和Ki67。相反，PD-1、CTLA-4、TIM3、TIGIT和LAG3在接种疫苗的小鼠TME中CD8 T细胞上的表达低于对照组。当用针对α3结构域的抗-MICA/B抗体代替疫苗治疗小鼠时，没有观察到这些效果。
单细胞测序RNAseq分析显示，骨髓细胞在对照组中最为丰富，而T细胞和NK细胞在接种组的肿瘤中占主导地位。TCRseq分析显示，接种组CD4和CD8 T细胞群的克隆扩增。CD4和CD8 T细胞的激活相关基因水平增加，CD4 T细胞上调Th1标志基因，CD8 T和NK细胞的CXCR3表达增加，并且CD4和CD8 T细胞都具有更高水平的CXCR6。此外，ILC1s、Xcl1+NK细胞和细胞毒性NK细胞扩增。
为了测试疫苗在肿瘤细胞中抗原呈递受到影响的情况下是否也有效，研究人员在MHC-I（B2m-/-）、MHC-II（H2-Aa-/-）或IFNγ受体（ifngr1-/-）缺失的B16F10（MICB）肿瘤中测试了疫苗。在这些情况下，该疫苗也是有效的，50-75%的小鼠在第100天肿瘤消除。细胞耗竭实验表明，CD4 T细胞和NK细胞对B2m-/-模型的疗效至关重要，CD4 T细胞是NK细胞流入所必需的。
为了进一步评估CD4 T细胞如何影响NK细胞浸润，Badrinath等人研究了TME中的树突状细胞（DC）亚群。接种疫苗的小鼠在肿瘤引流淋巴结（TDLN）中具有较高水平的迁移性cDC1和cDC2，当CD4 T细胞耗竭或CD40配体阻断时，这种作用消除。这些TDLN-DCs上调了与干扰素反应、淋巴细胞趋化性和活化相关的基因。在肿瘤中，接种疫苗的小鼠的cDC1水平也高于对照组。为了评估cDC1在NK细胞向肿瘤募集中的作用，使用了Xcr1DTR小鼠，其中cDC1可以使用白喉毒素特异性耗竭。DC的耗竭减少了NK细胞以及CD4和CD8 T细胞的肿瘤浸润。
为了评估疫苗诱导的抗MICB抗体是否影响DC功能，将DC与具有B2m突变的辐照B16F10（OVA）肿瘤细胞共培养，禁止抗原呈递给OT-1 CD8 T细胞。来自免疫小鼠的纯化血清增强了CD8 T细胞在这些培养物中的增殖，表明抗体可以增强对其他肿瘤细胞抗原的反应。从携带B16F10（MICB）黑色素瘤的MICB接种小鼠中分离的CD8 T细胞在体外识别gp100黑色素瘤肽并增殖。此外，gp100特异性的pmel-1 T细胞在免疫小鼠的TDLN中增殖。当cDC1s在pmel-1 T细胞转移之前被耗尽时，这种效应降低。从免疫小鼠的TDLN中分离的DC在没有抗原的情况下，可以在体外诱导pmel-1 CD8 T细胞增殖。
最后，研究人员开始在猕猴身上测试疫苗的安全性和免疫原性。猕猴用MICA/B α3结构域疫苗接种，并检测毒性，免疫导致产生抗MICA和抗MICB抗体，增强疫苗剂量可以显著提高抗体滴度，免疫接种后未观察到临床不良事件，说明其具有良好的免疫原性和安全性。
因此，MICA/B疫苗诱导T和NK细胞免疫，防止MICA/B脱落，并导致抗原交叉呈递和表达增加。鉴于该疫苗在小鼠模型中的高效性及其在灵长类动物中的安全性，目前正在计划对该疫苗进行临床试验。