從1992年,，Yasumasa Ishida等人在小鼠雜交瘤T細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了PD-1分子[1],；到2000年，Gordon Freeman等人發(fā)現(xiàn)了它的第一個配體——PD-L1[2],；再到最近幾年,，PD-1/PD-L1抗體在治療黑色素瘤,、結(jié)直腸癌、非小細(xì)胞肺癌等方面取得的累累碩果[3],。大家的目光都放在PD-1抑制T細(xì)胞的功能上了,。然而，“傲嬌”的PD-1,，可不止那么一點能耐,。

PD-1發(fā)展史

近日，斯坦福大學(xué)的Irving Weissman教授發(fā)現(xiàn)：腫瘤小鼠模型以及人類腫瘤中的另一種免疫細(xì)胞——巨噬細(xì)胞——也會表達PD-1,，并且PD-1還抑制了巨噬細(xì)胞的吞噬功能,。這意味著PD-1抗體可能通過激活T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向腫瘤發(fā)起雙重攻擊！這一發(fā)現(xiàn)將對改善和擴大癌癥的PD-1/PD-L1抗體治療具有重要意義,。相關(guān)的研究發(fā)表在近期的《自然》[4]上,。

Irving Weissman教授

大約在10年前，科學(xué)家們陸續(xù)在多種癌癥中發(fā)現(xiàn),，那些腫瘤細(xì)胞表達過多PD-L1的患者預(yù)后不良[5],。Junzo Hamanishi還證實了腫瘤細(xì)胞表達的PD-L1可以通過PD-1直接作用于殺傷性T細(xì)胞，抑制它的抗癌功能[6],。PD-L1更像是一種“別吃我”信號,，它在腫瘤細(xì)胞表達，對免疫系統(tǒng)釋放出這種信號,，以逃避T細(xì)胞的攻擊,。目前癌癥治療中采用PD-1抗體或PD-L1抗體，就是要關(guān)閉這種“別吃我”信號,，以讓T細(xì)胞抗擊腫瘤[7],。

要知道在腫瘤微環(huán)境中，可不只有腫瘤細(xì)胞和T細(xì)胞,，其中很大一部分（大約50%）是巨噬細(xì)胞[8],。并且，還有研究表明,，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞越多,，腫瘤患者的生存期就越短[9]（多么令人心痛的事實）。面對如此眾多的巨噬細(xì)胞,，PD-L1就真的只對T細(xì)胞“情有獨鐘”,，而跟巨噬細(xì)胞一點“私情”都沒有么？

對此,，Weissman教授表示懷疑,。因為幾年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了在細(xì)菌感染引起嚴(yán)重的敗血癥時，巨噬細(xì)胞也能表達PD-1,，并且PD-1還抑制了巨噬細(xì)胞清除細(xì)菌的功能[10],。于是，Weissman教授就提出了兩個問題：一,、腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞會表達PD-1嗎,？二、如果表達,，那么它又會對抗腫瘤免疫產(chǎn)生什么樣的影響呢,？

針對第一個問題，研究人員首先在結(jié)直腸癌小鼠模型中找到了答案,。他們利用一種稱作FACS的細(xì)胞分選技術(shù),，發(fā)現(xiàn)從小鼠腫瘤中分選出來的巨噬細(xì)胞大約有50%會表達PD-1，而在小鼠的血液及脾臟中的巨噬細(xì)胞幾乎不表達PD-1,。

進一步的分析發(fā)現(xiàn),，幾乎所有表達PD-1的巨噬細(xì)胞都具有M2型巨噬細(xì)胞的特征——這一類型的巨噬細(xì)胞往往會促進腫瘤發(fā)生。并且,，表達PD-1巨噬細(xì)胞的數(shù)量,，還會隨著腫瘤的發(fā)生及腫瘤體積的變大而增多。更令人驚奇的是,，研究人員在早期結(jié)直腸癌患者的腫瘤樣本中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象,，并且隨著疾病的進展，表達PD-1的M2型巨噬細(xì)胞的量也在不斷上升,。

隨著腫瘤的發(fā)生,，表達PD-1的巨噬細(xì)胞的量不斷增加（左圖為小鼠腫瘤,，右圖為人腫瘤）

那么,，除了能表達PD-1，這些特殊的巨噬細(xì)胞還發(fā)生了哪些變化呢,？研究人員發(fā)現(xiàn),，與那些不表達PD-1的巨噬細(xì)胞比，表達PD-1的巨噬細(xì)胞形態(tài)發(fā)生了變化：它們變得更“胖”,，呈現(xiàn)出“泡沫”狀,。經(jīng)過電子顯微鏡分析，這些“泡沫”是由于巨噬細(xì)胞沒有把“吃進去”的東西“消化”掉造成的,。另外,，這些巨噬細(xì)胞表面與其功能相關(guān)的“標(biāo)志物”也發(fā)生了變化。這不禁讓研究人員想到表達PD-1的巨噬細(xì)胞,，其功能應(yīng)該也發(fā)生了變化,。

左圖為不表達PD-1的巨噬細(xì)胞；右圖為表達PD-1的巨噬細(xì)胞

那么，事實又是怎樣呢,？首先,，研究人員從腫瘤中分離出巨噬細(xì)胞，再將它們和金黃色葡萄球菌共同培養(yǎng),，他們發(fā)現(xiàn)：與不表達PD-1的巨噬細(xì)胞相比,，表達PD-1的巨噬細(xì)胞“吃進去”的金黃色葡萄球菌數(shù)量減少了，這說明它吞噬細(xì)菌的功能確實是受損了,。與此類似的是,，在不含T細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞高表達PD-L1的小鼠,，其巨噬細(xì)胞吞噬腫瘤細(xì)胞的功能也受到了抑制,。進一步的分析表明，巨噬細(xì)胞PD-1的表達與其吞噬腫瘤細(xì)胞的功能呈負(fù)相關(guān),，即PD-1的含量越高,，巨噬細(xì)胞吞噬腫瘤的功能越弱。至此,，Weissman教授的第二個問題也得到了答案,。

PD-1巨噬細(xì)胞數(shù)量與吞噬作用呈負(fù)相關(guān)

Weissman研究團隊并不只滿足于這樣的結(jié)果，他們還給不含T細(xì)胞的腫瘤小鼠施加了PD-1抗體及PD-L1抗體治療,。研究人員驚喜地發(fā)現(xiàn),，施加這兩種抗體治療，提高了巨噬細(xì)胞的吞噬功能,。更有意思的是,，當(dāng)PD-L1抗體與另一種專門針對巨噬細(xì)胞的抗體——CD47抗體——聯(lián)合使用時，相比于單一抗體治療,，小鼠腫瘤的體積變得更小了,，小鼠的生存時間也更長了！

g圖為不同治療方式下腫瘤體積的比較,，h圖為不同治療方式下生存時間的比較,。紫色、黃色,、草綠色,、深綠色（從左到右）依次為PBS、PD-L1抗體,、CD-47抗體及兩種抗體聯(lián)合使用

種種結(jié)果都讓研究人員非常興奮,，因為這意味著PD-1的表達既可以抑制獲得性免疫（如T細(xì)胞），又可以抑制固有免疫（如巨噬細(xì)胞）,。雖然大家都普遍認(rèn)可PD-1/PD-L1抗體治療是依靠激活T細(xì)胞來抗癌的,，但是巨噬細(xì)胞的作用也不可忽視,。正如本文的第一作者Sydney Gordon所說：“這將促使新抗癌療法的出現(xiàn)，或者是旨在促進T細(xì)胞抗擊癌癥,，或者是旨在促進巨噬細(xì)胞抗擊癌癥,。”[7]

還有一點也讓W(xué)eissman教授興奮不已,，PD-1/PD-L1抗體可能比之前認(rèn)為的應(yīng)用面更廣泛,、效果更好。他表示：“為了能利用抗體使T細(xì)胞抗癌,，你首先需要一群已經(jīng)學(xué)會識別特定癌細(xì)胞的T細(xì)胞,；但是，巨噬細(xì)胞是固有免疫的一部分,，這意味著它能識別各種病人的各種腫瘤,！”[7]

該研究讓我們看到了PD-1/PD-L1抗體治療癌癥的新方式，這讓本就給癌癥患者帶來無限希望的抗體治療愈發(fā)迷人,。我們期待能夠有效激發(fā)固有免疫和適應(yīng)性免疫的抗體療法早日造福癌癥患者,！

參考資料：

[1] Ishida Y, Agata Y, Shibahara K, et al. Induced expression of PD-1, a novel member of the immunoglobulin gene superfamily, upon programmed cell death[J]. The EMBO journal, 1992, 11(11): 3887.

[2] Freeman G J, Long A J, Iwai Y, et al. Engagement of the PD-1 immunoinhibitory receptor by a novel B7 family member leads to negative regulation of lymphocyte activation[J]. Journal of Experimental Medicine, 2000, 192(7): 1027-1034.

[3] Wolchok J D. PD-1 blockers[J]. Cell, 2015, 162(5): 937.

[4] Gordon S R, Maute R L, Dulken B W, et al. PD-1 expression by tumour-associated macrophages inhibits phagocytosis and tumour immunity[J]. Nature, 2017.

[5] Okazaki T, Honjo T. PD-1 and PD-1 ligands: from discovery to clinical application[J]. International immunology, 2007, 19(7): 813-824.

[6] Hamanishi J, Mandai M, Iwasaki M, et al. Programmed cell death 1 ligand 1 and tumor-infiltrating CD8 T lymphocytes are prognostic factors of human ovarian cancer[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007, 104(9): 3360-3365.

[7]https://www./releases/2017/05/170518143843.htm

[8] Morrison C. Immuno-oncologists eye up macrophagetargets[J]. Nature Reviews Drug Discovery, 2016, 15(6): 373-374.

[9] Steidl C, Lee T, Shah S P, et al. Tumor-associated macrophages and survival in classic Hodgkin's lymphoma[J]. New England Journal of Medicine, 2010, 362(10): 875-885.

[10] Huang X, Venet F, Wang Y L, et al. PD-1expression by macrophages plays a pathologic role in altering microbialclearance and the innate inflammatory response to sepsis[J]. Proceedings of theNational Academy of Sciences, 2009, 106(15): 6303-6308.