作為癌癥治療的“第四極”,以免疫檢查點抑制劑(ICIs)為代表的免疫治療仍然發展迅猛,不僅在適應證上繼續開疆拓土,藥物種類也不斷豐富,尤其是首個LAG-3抑制劑在2022年獲批,將與PD-1/L1抑制劑和CTLA-4抑制劑并肩作戰。
但不可否認的是,免疫治療距離發展中“啃硬骨頭”的階段也越來越近,許多棘手的難題都在制約其臨床療效,例如胰腺癌等免疫“冷腫瘤”久攻不下,而T細胞耗竭等因素,也使許多患者難以實現持久病情控制和長生存。
那么免疫治療破局的關鍵點在哪里?有人把目光投向了癌癥中比比皆是的表觀遺傳改變,如果能明確影響抗腫瘤免疫應答的表觀遺傳機制和通路,就能設法增援正處于苦戰之中的免疫治療,找到全新的藥物乃至聯合治療方案。
近期在Clinical Cancer Research期刊上,耶魯大學醫學院嚴欽(Qin Yan)教授等三位專家就共同撰文,討論了表觀遺傳對癌細胞-T細胞相互作用的影響,尤其是如何借此增強癌細胞免疫原性、預防T細胞耗竭,從而破解制約免疫治療效果的兩大關鍵枷鎖,一起來看這篇專家銳評吧!
表觀遺傳對癌細胞免疫原性的調節
部分實體瘤之所以會成為對ICIs治療缺乏應答的“冷腫瘤”,主要是腫瘤中的癌細胞免疫原性較低、新抗原較少,而學界對此提出的破解策略,就包括通過表觀遺傳調節,使正常情況下被靜默的基因組非編碼區,如長末端重復序列(LTR)、長/短散在核元件等恢復表達,從而讓癌細胞免疫原性增強,為ICIs創造戰機。
2015年先后發表在《細胞》的兩項研究顯示,使用阿扎胞苷抑制DNA甲基化,可誘導屬于LTR的內源性反轉錄病毒(ERV)表達和轉錄上調,進而激活抗病毒相關的干擾素信號通路,也就是“模擬病毒感染”來增敏卵巢癌和結直腸癌細胞,使ICIs更好地抑制腫瘤。
此外有研究顯示,H3K4去甲基化酶LSD1或KDM5B的表達缺失,也會通過解除ERV的表達沉默,激活干擾素信號通路,增強T細胞對腫瘤的浸潤和PD-1抑制劑的療效;組蛋白甲基轉移酶SETDB1也可以通過相似機制,參與癌細胞免疫逃逸的調節,且存在于多種癌癥中;類似的靶標還有SUV39H1、G9A、EZH2等等。
表觀遺傳如何調節T細胞耗竭
表觀遺傳對T細胞的發育、分化、激活、細胞因子釋放及免疫記憶都有重要影響,而且還能參與調節PD-1等免疫檢查點的表達,因此特定的表觀遺傳標志物,已被證明可用于預測免疫治療的療效和患者預后。而表觀遺傳對T細胞耗竭的調節,可能對現有免疫療法的影響更加深遠。
目前認為,T細胞耗竭的特征為產生IL-2、IFN-γ和TNF-α的能力下降,且清除抗原的能力減弱。除終末耗竭的CD8+T細胞亞群外,近年來研究又發現了耗竭性的CD8+T細胞祖細胞,這部分具有自我更新能力的T細胞,同樣對免疫治療非常重要,這兩類耗竭T細胞的轉錄組學及細胞表面標志物研究已相當深入。
但表觀遺傳調節耗竭的相關機制仍未充分闡明。從現有研究來看,表觀遺傳調節的影響可能主要在ICIs治療之后:ICIs往往可以短暫地重編程或激活T細胞,使其恢復效應細胞樣的轉錄和功能表型,但在DNA甲基化和組蛋白修飾的影響下,T細胞染色質狀態仍大體維持穩定,這會使ICIs的作用迅速消失,T細胞重回耗竭狀態,這種調節機制也被稱為“表觀遺傳傷痕”(Epigenetic Scarring)。
在多項臨床前研究中,DNA甲基轉移酶抑制劑(DNMTs)與ICIs或細胞免疫療法聯合使用,均通過逆轉T細胞耗竭實現了協同增效,但廣譜抑制DNA甲基化也可能損害正常T細胞的免疫功能,因此需要更加精準高效的靶向治療藥物。上文提到的去甲基化酶LSD1,也被發現可能與T細胞的耗竭有關。
2021年發表在《科學》的一項研究則發現,表觀遺傳改變參與了CAR-T細胞因持續激活導致的耗竭,在通過抑制關鍵信號通路使CAR-T細胞短暫“休息”時,多種耗竭相關基因的表觀遺傳狀態發生了明顯改變,而這一過程也是組蛋白賴氨酸甲基轉移酶EZH2依賴性的,提示了表觀遺傳的影響。
總而言之,對于終末耗竭CD8+T細胞亞群的表觀遺傳改變,現有ICIs治療還是“無能為力”的,而針對關鍵位點的表觀遺傳治療,有望重新激活CD8+T細胞,使其響應免疫治療,但目前的表觀遺傳治療還難以做到僅精準靶向T細胞,系統性的副作用不容低估,這也是未來藥物研發必須破解的難關。
總結
制約現有ICIs療效的兩大難題,主要是免疫冷腫瘤和治療耐藥,而表觀遺傳都會通過種種調節作用參與其中,尤其是近年來發現的表觀遺傳對癌細胞本身免疫原性、對T細胞耗竭狀態的調節,這都是影響ICIs療效的關鍵問題,而且表觀遺傳還會對其它類型的免疫療法,例如CAR-T療法的療效產生影響。
目前已有多種表觀遺傳藥物獲FDA批準,用于急性髓細胞白血病等瘤種的治療,表觀遺傳藥物聯合ICIs的大量臨床研究也在進行之中,隨著未來更加精準,即高選擇性、高親和力、酶特異性的新型表觀遺傳藥物問世,表觀遺傳+免疫治療有望開啟癌癥免疫治療的下一個關鍵篇章。
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