专家点评Science | 肿瘤免疫逃逸新机制-阻断抗原递呈细胞对凋亡小体的消解

2024-01-21 16:01

点评 | 胡宇（南方医科大学南方医院）

杀伤性T细胞是抑制肿瘤生长的重要免疫成员，这类T细胞的活化、增殖以及细胞毒性均依赖于抗原递呈细胞，尤其是树突状细胞（dendritic cell, DC）对肿瘤抗原的加工及展示。当肿瘤细胞因过度生长或药物治疗而出现凋亡时，细胞将形成大量的凋亡小体。这些凋亡小体用磷脂双分子层生物膜包裹着细胞质，其内容物中包含许多可以被T细胞识别的肿瘤抗原。肿瘤组织中浸润的DC细胞可以摄取这些来自于癌细胞的凋亡小体并在溶酶体的作用下消化这些囊泡，依此释放出内部的肿瘤抗原并加工递呈给抗原特异性的杀伤性T细胞。DC细胞的溶酶体以什么样的机制降解这些凋亡小体还不是非常清楚。

2024年1月11日，哈佛医学院附属波士顿儿童医院Florian Winau团队在Science杂志上发表了题为Hyperglycosylation of prosaposin in tumor DCs promotes immune escape in cancer的研究论文，揭示了DC细胞的prosaposin蛋白是溶酶体中降解肿瘤凋亡小体，促进肿瘤抗原递呈及抗肿瘤细胞免疫的重要成员。

Prosaposin是一个前体蛋白，其在合成后被运输到细胞溶酶体中并切割为四个小亚基（saposins A-D）, saposins可以辅助溶酶体中的水解酶对生物膜中的鞘脂进行降解，以膜扰动的方式实现对生物膜的分解。Prosaposin表达缺失的个体通常因细胞溶酶体功能缺陷而出现溶酶体储积症。作者发现prosaposin是DC细胞降解其内吞的肿瘤凋亡小体必不可少的蛋白。来源于prosaposin敲除小鼠的DC细胞因为不能有效破裂溶酶体中的凋亡小体，导致无法有效释放凋亡小体内部以及膜上偶联的肿瘤抗原到其细胞质中，因而无法有效加工递呈抗原多肽至其细胞膜表面，最终导致其无法激活肿瘤抗原特异性的CD8 T细胞。

图2：Prosaposin缺陷的DC细胞无法有效降解进入溶酶体中的肿瘤凋亡小体

由于DC细胞抗原递呈的缺陷，移植了肿瘤的prosaposin敲除小鼠体内肿瘤特异性CD8 T细胞数量显著减少，肿瘤的生长速度明显加快。由此，作者发现prosaposin蛋白是抗肿瘤细胞免疫反应中的重要一环。

干扰免疫反应的关键步骤是肿瘤免疫逃逸的常见途径。的确，作者发现肿瘤组织外的DC细胞拥有功能正常的prosaposin，而处于肿瘤微环境中的DC细胞prosaposin却出现过度糖基化现象，这导致高尔基体中的prosaposin蛋白无法与其转运蛋白有效结合，进而不能被运输到溶酶体中去。相反，高度糖基化修饰的prosaposin蛋白进入细胞的分泌途径，被剔除出DC细胞质，导致肿瘤组织中的DC细胞普遍缺乏加工递呈肿瘤抗原的能力。作者进一步发现，肿瘤微环境中的TGF-β促进了DC细胞中与糖基化修饰相关的酶的表达，这是导致DC细胞prosaposin被高度糖基化修饰的重要原因。

图4：肿瘤细胞干扰prosaposin免疫功能的机制以及重组prosaposin抗瘤疗法示意图

最后作者利用ADC药物尝试重组肿瘤组织中DC细胞的prosaposin蛋白，以期恢复其对肿瘤抗原的加工能力和对CD8 T细胞的活化能力。作者将重组的prosaposin蛋白与anti-DEC205抗体相偶联作为药物注射给荷瘤小鼠，并发现该疗法成功将prosaposin蛋白递送至DC细胞溶酶体中，并恢复了其加工递呈肿瘤抗原的能力。在与免疫检查点疗法联合使用的情况下，重组prosaposin疗法增强了小鼠抵抗B16F10肿瘤细胞（“cold tumor”，通常不响应PD-L1抗体单独治疗）生长的能力。

总之，该研究发现prosaposin是DC细胞加工递呈肿瘤抗原的关键蛋白，也是癌细胞实现免疫逃逸的重要节点。以药物的方式向DC细胞递送重组prosaposin蛋白可以有效实现对单一免疫疗法不敏感肿瘤的治疗。

哈佛医学院附属波士顿儿童医院的Florian Winau教授为本文的通讯作者，波士顿儿童医院博士后Pankaj Sharma博士，张小龙博士，以及研究助理Kevin ly为共同第一作者。

专家点评

胡宇（南方医科大学南方医院，教授）

近年来，免疫疗法包括免疫检查点抑制剂（ICI，immune checkpoint inhibitors）如PD-1抗体和嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）在临床上取得了巨大成功，极大提升了肿瘤患者尤其是晚期患者的生存几率和生活质量。尽管其疗效已被证实，免疫治疗仅能在少数患者中获得持续的临床反应。因此，如何提高免疫治疗的响应率已成为目前肿瘤免疫治疗领域研究的焦点之一。肿瘤的异质性、复杂性及免疫抑制性肿瘤微环境（TME，tumor microenvironment）等是导致免疫响应低下的主要因素。

杀伤性T细胞（CD8+ T细胞）是肿瘤免疫的主要效应细胞，其抗肿瘤反应能否正常启动是免疫疗法成功与否的关键因素。启动CD8+ T细胞抗肿瘤反应至少需要两个环节：肿瘤新抗原（neoantigen）被抗原呈递细胞（APC，antigen-presenting cells）捕获并以交叉呈递（cross-presentation）的方式呈递并活化CD8+ T细胞，肿瘤细胞表面需表达抗原复合物以便被抗原特异性CD8+ T细胞识别并清除。做为专业抗原呈递细胞，树突状细胞（DC，dendritic cell）在抗肿瘤T细胞反应的启动和维持中发挥着核心作用，其中I型传统DC（cDC1，type 1 conventional DC）在抗肿瘤免疫中尤为重要。缺乏cDC1的小鼠丧失产生抗肿瘤CD8+ T细胞反应的能力，并且无法对ICI做出反应。临床证据也显示，TME中cDC1的丰度与肿瘤浸润T细胞数目、癌症患者总体生存率及对ICI产生的反应强度紧密相关。然而，肿瘤发展出多种途径抑制DC功能，包括释放前列腺素E2（PGE2）转化生长因子-β (TGFβ) 和IL-10等免疫调节因子。此外，肿瘤内cDC1还表现出交叉呈递受损，可能与TME中氧化脂质升高有关。但是肿瘤内DC交叉呈递受损的机制还尚未阐明。

来自哈佛医学院附属波士顿儿童医院Florian Winau团队以DC中交叉呈递途径为研究核心，通过小鼠模型、肿瘤患者样本，结合细胞免疫学、质谱等手段，证明鞘脂激活蛋白原（pSAP，prosaposin）是调控DC交叉呈递的关键因子，并发现pSAP的缺失是导致肿瘤DC交叉呈递能力下降的重要原因。Winau团队的研究发现，肿瘤DC中pSAP的异常糖基化可引起pSAP分泌到胞外从而降低其胞内含量，抑制DC的交叉呈递能力。进一步研究证实，TME中的TGFβ通过调节DC中相关糖基化酶的表达，升高肿瘤DC中pSAP的糖基化水平并促使其分泌到胞外。更为重要的实验发现，通过DEC205抗体作为媒介将pSAP递送到肿瘤DC后能够显著增强小鼠的抗肿瘤反应，提示调节交叉呈递（如上调pSAP表达水平）做为免疫治疗新策略的可能性，也将为开发新的肿瘤免疫复合疗法提供有效补充。

该研究发现TGFβ能够调节多种糖基化酶的表达，并通过影响pSAP的糖基化水平从而调节pSAP介导的功能，但TGFβ调节糖基化是否做为一种普遍机制调节DC成熟和分化的可能性还有待阐明。同时，靶向重要糖基化酶能否调控肿瘤DC的功能仍待进一步研究。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg1955

来源：BioArt