初绽头角,免疫检查点免疫监视学说认为免疫系统就像一支 “优良” 的一般,能够持续地监视体内出现的异常细胞,识别并摧毁它们。同样地,免疫系统可通过癌症免疫周期(cancer-immunity cycle , cic)对抗杀死部分肿瘤细胞(可参考往期推文:免疫治疗之非小细胞肺癌)。可肿瘤细胞似乎有 “免死” 一般,总神奇般 “死灰复燃”,人们对此很是困惑。直到 2006 年,allison 提出免疫检查点,指程序性死亡受体及其配体,存在于免疫系统中,担负着上调或下调免疫系统信号的作用(可参考往期推文:免疫检查点大组团,谁能 “c 位出道”)[1]。简单来说,凡是可以影响免疫反应的重要靶点,都属于免疫检查点。最的免疫检查点便是 2018 年荣获诺贝尔奖的 pd-1 和 ctla-4,其具有免疫抑制功能,随后肿瘤免疫治疗开始进入广大群众的视野。这不,研究人员又发现了 hla-e 这一新的免疫检查点,让我们来一探究竟~新的突破, hla-e看到下面这张图,是否又重新唤起了你儿时的记忆,no,no,no,这可是cancer cell的期刊封面。近期,四川大学华西医院团队发表题为 “immune checkpoint hla-e: cd94-nkg2a mediates evasion of circulating tumor cells from nk cell surveillance” 的封面研究论文[2]。
cancer cell封面(图片来源:cancer cell 期刊)
对于肿瘤细胞与不同类型的免疫细胞之间的免疫检查点分子对及 icbs 的研究,大多聚焦于实体肿瘤原发病灶或转移灶中,对 ctcs 中肿瘤细胞的免疫监视探索很少关注。在这篇文章中,该团队发现了循环肿瘤细胞 (ctc)与 nk 细胞间的一种新的免疫检查点-- hla-e,阐述了 ctc通过免疫检查点分子对 hla-e: cd94-nkg2a 逃避 nk 细胞监视的新机制[2]。作者巧妙地选取了西游记作为封面素材,将 ctc 喻为各路的妖精,通过扮弱等 “绿茶” 手段骗取唐三藏 (血小板) 的信任,并误导猪八戒 (hla-e) 来保护自己,阻止孙悟空 (nks) 对妖精 (ctc) 的攻击。形象生动地循解释了 ctcs 与 nk 细胞之间的相互作用。■ 移动的 种子
循环肿瘤细胞 ctc1869 年,ashworth 提出循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, ctcs)的概念[3],目前是指存在于外周血中的各类肿瘤细胞。血液循环是肿瘤从原发病灶向远处器官扩散的主要途径[4]。ctc 就像一粒 “种子”,通过血液循环,经侵袭、内渗、循环、外渗和定殖5个步骤,最终发展成为恶性肿瘤(图 1)。左右滑动
图 1.血液传播过程中 ctc-血液相互作用示意图[5]
■ 发现及验证
ctc 中新的免疫检查点分子对hla-e: cd94-nkg2a为研究 ctcs 的相关转移机制,采集了胰腺导管腺癌患者的原发性肿瘤、肝转移灶以及肝门静脉 (hepatic portal vein, hpv) 中的血液进行活检,并利用单细胞测序技术 (scrna-seq) 等技术,分析其转录组学特征和基因表达差异(图 2a)。结果显示,血液循环中观察到 ctcs 和 nk 细胞之间存在主要相互作用,其中 hla-e 和 cd94-nkg2 在 ctc 和 nk 细胞之间具有烈的免疫相互作用(图2b)。进一步的研究发现,大多数 nk 细胞都含有这种免疫抑制受体 nkg2a,且 ctc 中 hla-e 的表达水平高于实体病变肿瘤细胞中的表达水平(图 2c-e)。因此,血液中 nkg2a 和 hla-e 之间上调的相互作用可能是由 hla-e 分子水平的增加驱动的[2]。左右滑动
图 2. hla-e: cd94-nkg2a 免疫检查点分子对的发现[2]
a: 机制研究方案;b: 不同来源肿瘤细胞与 nk 细胞间的免疫检查点分子对;c-e: hla-e 在不同来源肿瘤细胞上的表达。
随后,为验证 ctc 中 hla-e 的免疫检查点功能,在体外进行了 nk 细胞毒性实验,在体内构建尾静脉小鼠模型来模拟 ctc 介导的转移,通过使用特异性抗体monalizumab阻断 nkg2a 或敲低 hla-e 来中断免疫检查点。体内外分析表明,ctc 和 nk 细胞通过免疫检查点分子对 hla-e: cd94-nkg2a 相互作用。通过阻断 nkg2a 或敲低 hla-e 表达来破坏这种相互作用可增强 nk 介导的体外肿瘤细胞杀伤作用,并防止体内肿瘤转移(图 3)。
图3.hla-e: cd94-nkg2a的体内外功能验证[2]
a: 体外细胞毒性实验;b: 体内尾静脉模型中肺转移情况。
■ 机制探究
ctc 通过参与血小板来源的 rgs18 上调免疫检查点分子 hla-e那么 ctcs 是如何动员 hla-e 的呢?研究人员评估了可能与 hla-e 表达水平呈正相关的差异表达基因。观察到 rgs18 并非在原发和转移病灶的肿瘤细胞中表达,而是几乎只在 ctc 中表达,ctc 通常被血小板覆盖,而血小板是 rgs18 蛋白的主要来源[6]。机制研究表明,血小板源性 rgs18 通过 akt-gsk3b-creb 信号通路促进 hla-e 的表达,rgs18 过表达促进胰腺肿瘤肝转移(图 4)。
图 4. ctc 通过 hla-e: cd94-nkg2a 逃避 nk 细胞的监视[2]
机制探讨:
1.当向血管内灌注 ctc 时,ctc 会粘附并摄取携带 rgs18 的血小板。2.rgs18 抑制宿主细胞中 p-akt 的活化,进而抑制 gsk3β ser9 的磷酸化而稳定 gsk3β 蛋白。3.gsk3β 蛋白通过 creb1的 ser133 位点磷酸化促进 creb1 的核转位。4.creb1 与细胞核内 hla-e 基因启动子区 sxy 位点结合,上调 ctc 表面 hla-e 表达和易位。5.nk 细胞表面 hla-e 与 nk 细胞表面的 cd94-nkg2a 相互作用,激活细胞内的磷酸酶 shp1,抑制 nk 细胞的杀伤活性。
免疫检查点阻断(icb),大放光彩说了这么多,免疫检查点这一 “香饽饽” 究竟有何用处呢?言至于此,便不得不提免疫检查点阻断(immune checkpoint blockade, icb)疗法,指的是基于程序性死亡受体及其配体的免疫检查点的阻断疗法,通过抑制二者的结合,释放免疫抑制调节,恢复t淋巴细胞的肿瘤特异性细胞毒性,从而提高宿主免疫系统对肿瘤细胞的攻击性[7,8]。icb 已经为多种类型癌症的治疗带来了翻天覆地的变化,在过去的这些年,针对 pd-1 和 ctla-4,fda 已批准了 9 种阻断免疫检查点的单克隆抗体药物,包括 7 个 pd-1/pd-l1,2 个 ctla-4 单抗,用于 20 多种适应症,包括转移性黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾癌、肝细胞癌等(表 1)[9]。近年,一些新的免疫检查点分子包括 tim-3、vista 和 lag-3 等也被引入研究。例如,许多临床试验(如 nct03470922) 评估了不同的阻断 lag-3 的方法联合抗 pd-1 治疗作为潜在的新型 icbs[10],经过不懈努力,最终relatlimab 于 2022 年 3 月获得美国 fda 批准治疗黑色素瘤,成为获批上市的抗 lag-3 抑制剂。药物名称 靶点 具体癌种
pembrolizumab pd-1 晚期子宫内膜癌 (2022);晚期肾细胞癌 (2021);高危早期三阴性乳腺癌 (2021) 等
nivolumab pd-1 尿路上皮癌(2021);不可切除的恶性胸膜间皮瘤(2020);黑素瘤 (2017) 等
atezolizumab pd-l1 转移性黑素瘤 (2020);肺泡软部肉瘤 (2022);广泛期小细胞肺癌(2019) 等
durvalumab pd-l1 转移性胆道癌(2022);不可切除的肝细胞癌(2022);广泛期小细胞肺癌 (2020) 等
tremelimumab ctla-4 不可切除的肝细胞癌 (2022);转移性非小细胞肺癌(2022) 等
ipilimumab ctla-4 不可切除的恶性胸膜间皮瘤 (2020); 肝细胞癌(2020) 等
relatlimab lag-3 转移性黑素瘤 (2022)
avelumab pd-l1 肾细胞癌 (2019) 等
cemiplimab pd-l1 转移性基底细胞癌 (2021) 等
dostarlimab-gxly pd-l1 dmmr 子宫内膜癌 (2023) 等
表 1. 美国 fda 已经获批上市的免疫检查点阻断药物
(图片来源:fda [11])
■小结
小 m 带大家进一步了解了肿瘤免疫中 “响当当” 的免疫检查点,并详细介绍了新的免疫检查点 -- hla-e 及其相应机制。其次,基于免疫检查的阻断疗法给肿瘤免疫之路带来的曙光,针对经典免疫检查点的药物已获批上市,多种新型免疫检查点百花齐放,共同对抗肿瘤这个“大魔头”。
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参考文献
[1] korman aj, et al. checkpoint blockade in cancer immunotherapy. adv immunol. 2006;90:297-339.[2] liu x, et al. immune checkpoint hla-e: cd94-nkg2a mediates evasion of circulating tumor cells from nk cell surveillance. cancer cell. 2023;41(2):272-287.e9.[3] ignatiadis m, et al. circulating tumor cells and circulating tumor dna for precision medicine: dream or reality?. ann oncol. 2014;25(12):2304-2313.[4] ganesh k, et al. targeting metastatic cancer. nat med. 2021;27(1):34-44.[5] ward mp, et al. platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. mol cancer. 2021;20(1):59. published 2021 mar 31.[6] ward mp, et al. platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell?. mol cancer. 2021;20(1):59. published 2021 mar 31.[7] tang j, et al. trial watch: the clinical trial landscape for pd1/pdl1 immune checkpoint inhibitors. nat rev drug discov. 2018;17(12):854-855.[8] sanmamed mf, et al. a paradigm shift in cancer immunotherapy: from enhancement to normalization. cell. 2018;175(2):313-326.[9] twomey jd, et al. cancer immunotherapy update: fda-approved checkpoint inhibitors and companion diagnostics. aaps j. 2021;23(2):39. published 2021 mar 7.[10] morad g, et al. hallmarks of response, resistance, and toxicity to immune checkpoint blockade. cell. 2021;184(21):5309-5337.[10] fda.gov/search?s=dostarlimab-gxly&sort_bef_combine=rel_desc
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