免疫學(xué)家Samir N. Khleif團隊的研究,，著實讓我大吃一驚,。

他們發(fā)現(xiàn)[1]，PD-1抗體竟然會對沒有被腫瘤相關(guān)抗原激活,，或者激活不充分的殺傷性T細胞下手,，導(dǎo)致這些細胞功能紊亂，最終抑制有抗腫瘤活性T細胞的抗癌能力,，甚至殺死這些能抗癌的T細胞,。

而之前已經(jīng)有大量的研究表明，在很多腫瘤患者體內(nèi),，存在大量沒有被腫瘤相關(guān)抗原激活,，或者激活不充分的殺傷性T細胞[2-4]。

難怪PD-1抗體對那么多癌癥患者無效,。

Khleif團隊的這個重要研究成果發(fā)表在著名期刊《自然·免疫學(xué)》上,。在這個研究中，他們還發(fā)現(xiàn),，在PD-1抗體治療的同時,，如果給腫瘤小鼠足夠的抗原刺激，例如抗癌疫苗治療,，就可以解除腫瘤對PD-1抗體的耐藥性,。但是,，在PD-1抗體治療之后再使用抗癌疫苗治療則無效，甚至連抗癌疫苗的抗癌效果都被消解了,。

“這個研究最讓我們驚訝的地方在于,，抗癌藥物PD-1抗體竟然也有可能會耍流氓，并一手造成最終的治療失敗”,，Khleif教授在接受采訪時說[5],。

Samir N. Khleif教授

Khleif教授是研究抗癌疫苗（腫瘤特異性抗原）的專家,。為了解決大部分癌癥對PD-1抗體的耐藥性,，他的團隊嘗試將抗癌疫苗與PD-1抗體聯(lián)合使用,。

畢竟從理論上講,，抗癌疫苗可以增加殺傷性T細胞的抗原暴露和激活，而PD-1抗體可以解除腫瘤對免疫細胞的抑制[6],。把這兩個療法聯(lián)合使用,，確實是優(yōu)勢互補。

不過,，Khleif教授團隊的Vivek Verma在做實驗的時候,，卻在對PD-1抗體耐藥的腫瘤小鼠模型上發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。

給小鼠單獨注射PD-1抗體,，與不治療的對照組相比,，殺傷性T細胞和抗原特異性殺傷性T細胞都沒有顯著的差異，小鼠的腫瘤也沒啥變化,。這個挺正常,。畢竟耐藥了。

給小鼠單獨注射抗癌疫苗,，小鼠體內(nèi)的抗原特異性殺傷性T細胞數(shù)量增多了,。這不難理解，疫苗發(fā)揮了自己作用,。只不過抗癌效果不明顯,，而且小鼠的腫瘤沒變化。而把疫苗和PD-1抗體同時注射給小鼠,，抗原特異性殺傷性T細胞數(shù)量就更多了,，小鼠的存活率明顯提高了。說明二者的聯(lián)合確實是增效的,。

四組小鼠的腫瘤長勢以及小鼠的存活率變化

最后一組先注射PD-1抗體,，三天后再注射抗癌疫苗的小鼠出問題了。

小鼠的腫瘤生長失控了,，PD-1抗體聯(lián)合抗癌疫苗完全無效,，就像沒有接受治療一樣。

發(fā)現(xiàn)異常的Verma,，在其他PD-1抗體耐藥的腫瘤小鼠模型上重做了一遍實驗,，結(jié)果一致。

這個意外讓他意識到,，這些腫瘤對PD-1抗體耐藥,，很有可能是殺傷性T細胞被抗原刺激不夠造成的。這一點在隨后的研究中得以證實,，確實是PD-1抗體影響了沒被抗原充分激活的T細胞,，導(dǎo)致了腫瘤對PD-1抗體的耐藥性。

這就是個大發(fā)現(xiàn)了,，畢竟激活不充分的T細胞在各癌種中廣泛存在,。找出背后原因，就有望解決很大一部分患者的耐藥問題,。

既然推測問題出在T細胞上,，那就得從這類細胞著手。

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Verma先比較了只用抗癌疫苗,，抗癌疫苗與PD-1抗體同時使用，以及先用PD-1抗體,，再用抗癌疫苗,，三種情況下小鼠體內(nèi)T細胞的差異。他發(fā)現(xiàn),，在抗癌疫苗之前使用PD-1抗體,，會導(dǎo)致小鼠體內(nèi)總T細胞和抗原特異性T細胞的凋亡性死亡增加。而且這種凋亡可以持續(xù)到疫苗注射后的13天,。在多種腫瘤模型中均可觀察到這個現(xiàn)象,。

而且Verma還發(fā)現(xiàn)，T細胞的凋亡不是PD-1抗體激活活化誘導(dǎo)的細胞死亡（AICD）,，而極有可能是PD-1信號與TCR信號的串?dāng)_[7-9],，導(dǎo)致T細胞功能紊亂,，最終走向死亡。

那么PD-1抗體的使用,，究竟對T細胞產(chǎn)生了怎樣的影響呢,？

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Verma注意到,，早在兩年前,，科學(xué)家在對PD-1抗體耐藥的腫瘤中發(fā)現(xiàn)了一類CD38高表達的PD-1陽性殺傷性T細胞[10]。這群細胞會不會跟這個反?，F(xiàn)象有關(guān)呢,？

仔細一分析，Verma發(fā)現(xiàn),，疫苗治療之前接受PD-1抗體治療的策略,，確實會導(dǎo)致T細胞CD38表達的增加，無論是總的T細胞,，還是抗原特異性T細胞,，CD38的表達都會增加,，而且這些T細胞即使在被抗原刺激后,，也不能產(chǎn)生INF-γ。

而同時使用疫苗和PD-1抗體,，CD38表達水平則會下降,，PD-1陽性CD38高表達的抗原特異性T細胞也減少，抗原刺激之后,，INF-γ大量產(chǎn)生,。

還有個奇怪的現(xiàn)象是，CD38高表達的T細胞在被抗原刺激之后,，會凋亡,。

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為了進一步證實確實是CD38高表達的T細胞在搗鬼,，Verma又做了一個實驗,。

他先用PD-1抗體處理CD8陽性T細胞，然后用抗原處理,，讓這些免疫細胞里面出現(xiàn)大量CD38高表達殺傷性T細胞（大約占30%左右）,。然后將這些免疫細胞均分兩份,，其中一份直接注射到腫瘤小鼠體內(nèi)；另一份先清除里面的CD38高表達殺傷性T細胞,，然后在注射到小鼠體內(nèi),。

你猜猜Verma發(fā)現(xiàn)了啥？清除CD38高表達殺傷性T細胞的那份展現(xiàn)出強烈的抗癌效果,，活化的CD8陽性T細胞的抗癌活性都增強了,。

這就證明CD38高表達殺傷性T細胞確實是內(nèi)鬼。

那這種細胞的異常是CD38導(dǎo)致的么,？還是說CD38只是個表象,？

為了搞清楚CD38在其中的作用，Verma用RNA干擾技術(shù)消除了這群細胞的CD38,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些細胞重新獲得增殖,、激活和表達效應(yīng)分子的能力。

這就表明這個CD38啊,，它不僅僅是個告訴我們細胞廢了的擺設(shè),，還是調(diào)節(jié)CD8陽性T細胞功能失調(diào)的關(guān)鍵。

證明CD38高表達細胞是搗亂分子的過程

不過,，略顯遺憾的是，Khleif團隊沒有深入探討CD38高表達T細胞是如何影響其他殺傷性T細胞的抗癌活性的,。畢竟有它們在的話,，即使有更多有抗癌活性的T細胞在場，抗癌效果也消失了,。這究竟是怎么回事兒呢,？恐怕還需要這個研究團隊深入的探索。

對于這個問題,，Khleif團隊有一些猜想,。

他們認(rèn)為，這可能是由于這些CD38高表達細胞發(fā)揮了主導(dǎo)戰(zhàn)局的作用,。也有可能是這些內(nèi)鬼細胞通過消耗必需的營養(yǎng)物質(zhì),，主動抑制了其他的有抗癌活性的T細胞[7]；這又進一步導(dǎo)致大量的殺傷性T細胞因凋亡被激活而死亡[8],。

當(dāng)然,，這些都是根據(jù)之前研究成果做的猜測，具體原因還需要進一步探討。

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最后,，Khleif團隊在一個小型癌癥隊列中檢驗了他們的發(fā)現(xiàn)。

他們首先觀察到的是,，相比于PD-1抗體治療效果好的患者,，那些PD-1抗體治療無效的患者體內(nèi)CD38高表達殺傷性T細胞明顯高很多。從數(shù)量上看,，所有PD-1抗體治療無效的患者腫瘤微環(huán)境中CD38高表達殺傷性T細胞都大于4%,；而只有25%的PD-1抗體治療效果好的患者體內(nèi)有這么多異常T細胞。

如果以這個標(biāo)準(zhǔn)來判斷PD-1抗體的療效的話,，靈敏度為100%,，特異性為75%，ROC曲線下面積為0.887,。這表明CD38高表達殺傷性T細胞,，有成為PD-1抗體療效預(yù)后的生物標(biāo)志物。而且,，通過研究血液樣本,，他們甚至發(fā)現(xiàn)可以直接通過血液中單個核細胞（PBMCs）的CD38水平，就可以預(yù)測PD-1抗體的治療效果,。

部分機制圖（）

總的來說，Khleif團隊認(rèn)為,，他們這個研究結(jié)果表明，殺傷性T細胞的初始狀態(tài),，是影響PD-1抗體治療效果主要原因,。沒有被抗原激活，或者激活不充分的CD8陽性T細胞,，在接觸PD-1抗體之后,，會變成CD38高表達的無功能T細胞，使得腫瘤對PD-1抗體產(chǎn)生耐藥性,。

如果在PD-1抗體治療前,，適當(dāng)?shù)赜每拱┮呙缣幚恚瑫獬[瘤對PD-1抗體的耐藥性。這也在一定程度上解釋了,，腫瘤突變負(fù)荷高的癌種,，更有可能從PD-1抗體治療中獲益的原因。

這個發(fā)現(xiàn)也為PD-1抗體聯(lián)合抗癌疫苗治療的臨床研究,，提供了治療策略：要首先使用抗癌疫苗,，或者至少二者同時使用。

不過,，由于疫苗的制備需要較長的時間,，臨床研究多是先用PD-1抗體治療，再上抗癌疫苗?，F(xiàn)在看來,，該等還是得等一等。

最后在啰嗦一句：免疫治療真是比我們想的要復(fù)雜的多得多,。

編輯神叨叨

需要強調(diào)的是,，本研究中使用的PD-1抗體不是已經(jīng)上市的PD-1單抗，而是專門為做基礎(chǔ)研究設(shè)計的鼠源PD-1單抗,。

參考資料：

[1].Vivek Verma, Rajeev K Shrimali, Shamim Ahmad, et al. PD-1 blockade in subprimed CD8 cells induces dysfunctional PD-1+CD38hi cells and anti-PD-1 resistance[J]. Nature Immunology, 2019: 1231–1243.

[2].Vonderheide R H. The Immune Revolution: A Case for Priming, Not Checkpoint[J]. Cancer Cell, 2018, 33(4): 563-569.

[3].Vonderheide R H, Domchek S M, Clark A S, et al. Immunotherapy for Breast Cancer: What Are We Missing?[J]. Clinical Cancer Research, 2017, 23(11): 2640-2646.

[4].Rizvi N A, Hellmann M D, Snyder A, et al. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non–small cell lung cancer[J]. Science, 2015, 348(6230): 124-128.

[5].https:///weekly-digests/2019/august/the-timing-of-priming-and-pd-1-blockade

[6].Kleponis J, Skelton R, Zheng L, et al. Fueling the engine and releasing the break: combinational therapy of cancer vaccines and immune checkpoint inhibitors[J]. Cancer biology and medicine, 2015, 12(3): 201-208.

[7].Boussiotis V A. Molecular and Biochemical Aspects of the PD-1 Checkpoint Pathway[J]. The New England Journal of Medicine, 2016, 375(18): 1767-1778.

[8].Yokosuka T, Takamatsu M, Kobayashiimanishi W, et al. Programmed cell death 1 forms negative costimulatory microclusters that directly inhibit T cell receptor signaling by recruiting phosphatase SHP2[J]. Journal of Experimental Medicine, 2012, 209(6): 1201-1217.

[9].Pageon S V, Tabarin T, Yamamoto Y, et al. Functional role of T-cell receptor nanoclusters in signal initiation and antigen discrimination[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2016, 113(37).

[10].Philip M, Fairchild L, Sun L, et al. Chromatin states define tumour-specific T cell dysfunction and reprogramming[J]. Nature, 2017, 545(7655): 452-456.

本文作者 | BioTalker