Cell 背靠背 | 发现肿瘤免疫治疗新靶点——TREM2

2020-09-30 09:58:50 BioArt

撰文 | 伊凯

责编 | 兮

癌症免疫疗法(cancer immunotherapy)是当今癌症研究最为炙手可热的领域之一,它不仅象征着在肿瘤相关的基本生物学理论上的颠覆性突破,更是成功在临床实践中取得了惊人的治疗效果【1,2】。根据治疗思路的差异,癌症免疫疗法目前主要包括五大类型:过继性T细胞疗法(adoptive cell therapy),如CAR-T;免疫调节剂(immunomodulator),如免疫检查点阻滞(immune checkpoink blockade, ICB);肿瘤疫苗(cancer vaccine);靶向抗体(antibody-based targeted therapy)和溶瘤病毒(oncolytic virus)。其中,ICB疗法创造性地提出利用对肿瘤免疫抑制性检查点进行阻断来拮抗肿瘤的免疫逃逸(immune escape)效应,在治疗应用中屡建奇功:FDA分别于2011年、2014年和2016年批准了CTLA-4抑制剂伊匹单抗(ipilimumab)、PD-1抑制剂纳武单抗(nivolumab)和PD-L1抑制剂阿特珠单抗(atezolizumab)用于治疗黑色素瘤、肺癌和肾癌等。尽管ICB疗法的效应稳定且持久,但却往往趋向于在比例相对较小的特定癌症患者群体中发挥作用。因此,对肿瘤免疫检查点的持续搜寻便十分必要,尤其是那些随组织特征或肿瘤微环境状态而差异化发挥效应的免疫分子靶标,可能是克服某些疗效低下的肿瘤类型的关键。

在系统性描绘肿瘤免疫微环境的全貌、识别与临床治疗相关的细胞特异性免疫靶标方面,单细胞测序技术无疑是一件独一无二的利器。特别地,其基于高维基因表达谱信息对组织中的细胞状态细微差异的识别、对异常细胞亚群的发掘,尤其适合于肿瘤这类具有高度动态化和异质性特征的应用场景。近年来的多项肿瘤相关免疫微环境研究中都以单细胞转录组测序技术作为核心方法,不断丰富着人们对肿瘤免疫细胞图谱全景的认知【3-5】。

近日,Cell杂志背靠背发表了两项来自于以色列魏斯曼研究所(Weizmann Institute)Ido AmitAssaf Weiner团队与美国华盛顿大学(University of Washington)Marco Colonna团队的工作,利用单细胞RNA测序技术(scRNA-seq)对肿瘤抑制性髓系细胞进行了深度剖析,殊途同归地找到了这类在肿瘤免疫反应中发挥关键作用的细胞亚群的分子标志——TREM2,并通过生化与小鼠模型实验展现了TREM2基因在肿瘤免疫疗法中的显著调控效应。

在第一项题为Coupled scRNA-Seq and Intracellular Protein Activity Reveal an Immunosuppressive Role of TREM2 in Cancer的研究中,作者首先开发了一种对细胞RNA完整性 (RNA integrity)能够最大限度进行保留的基于荧光素耦联抗体标记的胞内蛋白标记方法INS-seq,与常规scRNA-seq进行结合,从而实现了对单细胞全转录组和少数关键胞内蛋白质的表达水平的同时测量。利用这一技术,作者对以脂多糖 (LPS)激活后的骨髓髓系细胞中的MAPK信号通路相关蛋白的表达水平进行了测量,识别出一群对LPS缺乏相应的不表达磷酸化p38蛋白的树突状细胞亚群。在另一个对T细胞亚群状态进行剖析的案例中,INS-seq则成功识别出基于关键转录因子TCF7和ID2的稀有双阳性T细胞亚群,而这一群体富集了中央记忆型T细胞 (central memory T cell)和效应记忆型T细胞 (effector memory T cell)。这些应用场景均展现了INS-seq技术通过对胞内转录因子或代谢相关主调控蛋白的直接测度,从而能够识别出为基于基因表达水平测量的scRNA-seq本身所不能刻画的反应细胞状态的关键因子。

基于INS-seq对细胞状态的强大解析力,作者对肿瘤免疫抑制性髓系细胞进行了深度刻画。这类细胞群缺乏明确的细胞表面分子标志,但却具有少数已知的胞内特异性标志,例如Arg1蛋白。因此,通常能够与单细胞测序搭配的流式细胞术分群方法在此处并不适用,而INS-seq既能探测胞内蛋白活性又能最大程度保留RNA完整性的特征,则使其十分契合这一目标。在得到了Arg1激活和缺失的两群髓系细胞后,作者系统性地搜寻了在RNA层面与之表达高度相关的基因,识别出同样可能作为免疫抑制性髓系细胞分子标记的TREM2。后续的肿瘤模型及巨噬细胞——CD8+ T细胞共培养实验则进一步证明,TREM2的缺失强烈抑制了肿瘤生长,并极有可能是通过增强T细胞杀伤功能所实现的。

在第二项题为TREM2 Modulation Remodels the Tumor Myeloid TREM2 Modulation Remodels the Tumor Myeloid Landscape , Enhancing Anti-PD-1 Immunotherapy的研究中,作者首先报道了TREM2缺失小鼠与野生型小鼠相比对多类癌症的发展均具有更强抗性的关键结果。随后,为了从肿瘤免疫微环境状态改变的角度解释这一显著效应的机制,作者对比了两种基因型小鼠的肿瘤免疫单细胞表达图谱,发现TREM2的缺失特异性地导致肿瘤相关巨噬细胞产生与接受过抗PD-1或CTLA-4治疗的小鼠巨噬细胞相似的基因表达反应,包括由MRC1和CX3CR1双阳性标记的免疫抑制性巨噬细胞的浸润减少和表达免疫刺激因子的髓系亚群的扩张。由此结果所提示的TREM2在调控肿瘤免疫反应中的潜在重要作用出发,作者进一步探究了TREM2缺失对肿瘤免疫治疗效应的影响,结果发现其显著增强了抗PD-1疗法对肿瘤的杀伤作用,同时这一结果还可由TREM2单抗和PD-1单抗的联用实现,并在单细胞表达谱中表现出与前述类似的免疫微环境改变。

最后,为了展示TREM2作为肿瘤免疫治疗靶点的广泛可行性,作者利用免疫组化 (IHC)分析了数百张来自正常或肿瘤染色切片中TREM2的表达情况,发现除了小胶质细胞 (microglia)和子宫内膜巨噬细胞等少部分巨噬细胞群体中存在TREM2,大部分正常外周组织中的巨噬细胞都未检测到TERM2。相反,75%的来自多个原发部位的肿瘤组织中都存在TERM2阳性的巨噬细胞。因此,TREM2具有非常强的肿瘤特异性表达特征,是一个具有潜在重大临床价值的分子靶标。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.06.032

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.013

制版人:SY

参考文献

1. Kruger, S. et al. Advances in cancer immunotherapy 2019 - Latest trends. Journal of Experimental and Clinical Cancer Research vol. 38 (2019).

2. Waldman, A. D., Fritz, J. M. & Lenardo, M. J. A guide to cancer immunotherapy: from T cell basic science to clinical practice. Nature Reviews Immunology (2020) doi:10.1038/s41577-020-0306-5.

3. Zhang, Q. et al. Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma. Cell 179, 829-845.e20 (2019).

4. Jerby-Arnon, L. et al. A Cancer Cell Program Promotes T Cell Exclusion and Resistance to Checkpoint Blockade. Cell 175, 984-997.e24 (2018).

5. Zilionis, R. et al. Single-Cell Transcriptomics of Human and Mouse Lung Cancers Reveals Conserved Myeloid Populations across Individuals and Species. Immunity 50, 1317-1334.e10 (2019).

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐

热门新闻