肝細胞癌(HCC)作為全球第六大常見癌癥類型,由于通常其確診時間較晚,每年會導致近83萬的死亡[1]。
針對晚期肝癌的治療,當前主流手段包括多激酶抑制劑索拉菲尼、侖伐替尼等的使用。隨著具有里程碑意義的IMbrave150臨床試驗結果的發表,免疫檢查點抑制劑正逐步改變晚期肝癌的治療方式[2]。
但是與黑色素瘤、微衛星不穩定型腫瘤相比,肝癌對免疫檢查點抑制劑響應率較低。因此,了解肝癌免疫療法的耐藥機制,以及開發針對肝癌更有效的免疫治療策略,是當前肝癌治療領域一大研究重點。
近日,由復旦大學附屬中山醫院史穎弘、樊嘉和劉衛仁領銜的研究團隊,在著名期刊Cell Discovery上發表重要研究成果[3]。
他們發現,肝癌組織中的CD36+癌相關成纖維細胞(CAFs),可以通過分泌巨噬細胞遷移抑制因子(MIF),募集CD33+髓源性抑制細胞(MDSCs),為肝癌細胞提供抑制性的免疫微環境,使之逃過免疫系統的監視。而CD36抑制劑(SSO)和PD-1抑制劑的聯合使用,可以恢復抗腫瘤T細胞反應,抑制肝癌的發展。
該研究揭示了HCC免疫療法耐藥新機制,為提高HCC免疫療法的治療效果提供了新思路。
論文首頁截圖
HCC腫瘤微環境的一大標志性特征是具有大量的CAFs。
這類細胞可以通過分泌多種細胞因子、趨化因子以及生長因子,直接或者間接的促進癌細胞的免疫逃避和腫瘤發展。許多研究已經表明,不同CAFs亞群可以通過與癌細胞相互作用,促進癌癥發展[4]。
但是,目前人們對HCC中CAFs的異質性,特別是單細胞層面這些細胞與癌細胞的相互作用,仍然知之甚少。
鑒于此,研究人員利用單細胞測序手段,對來自7位HBV相關HCC患者的腫瘤組織和鄰近正常肝組織的90572個細胞進行了轉錄組分析。根據標志基因ACTA2、COL1A1和COL1A2的表達,研究人員得到了1835個CAFs。
進一步聚類分析顯示,這些CAFs可以被分為5個亞群。根據這些亞群GO和KEGG富集分析的結果,研究人員將它們分別命名為:血管相關CAFs(vCAFs)、基質相關CAFs(mCAFs)、脂質代謝-基質相關CAFs(lpmCAFs)、脂質代謝相關CAFs(lpCAFs)和抗原呈遞相關CAFs(apCAFs)。
這些CAFs亞群在模擬人HCC遺傳背景的CTNNB1N90;Trp53KO HCC小鼠模型中也存在。
HCC腫瘤微環境存在多種CAFs亞型
為了了解不同細胞類型之間的聯系,研究人員對包括癌細胞、T細胞、B細胞、MDSCs以及CAFs等9種細胞類型,進行了配體受體互作分析。
結果顯示,CAFs與免疫微環境中包括MDSC等多種免疫細胞之間,都存在著由MIF和CD74/CXCR4介導的相互作用。進一步分析顯示,MIF配體主要來源于lpmCAFs和lpCAFs這兩個亞群。有意思的是,這兩個亞群都高表達CD36。
多重熒光免疫組化結果顯示,這些CD36+CAFs只在腫瘤組織中有浸潤,在鄰近正常肝組織中并不存在。
另外,單細胞數據結果顯示,CD36+CAFs的細胞豐度與MDSCs的細胞豐度呈正相關,與效應T細胞的細胞豐度呈負相關。這意味著CD36+CAFs可能具有免疫抑制作用。
CD36+CAFs特異性浸潤在腫瘤組織中,且其細胞豐度與抑制性的免疫微環境相關
為了弄清楚CD36+CAFs以及MIF在HCC發展過程中扮演的角色,研究人員分離出了小鼠HCC組織中CD36+CAFs,并比較了敲低CD36前后CAFs轉錄組和功能的變化。
結果顯示,敲低CD36后,該CAF亞群中MIF的表達、分泌水平下降,且脂質過氧化功能及相關基因的表達下降,對氧化低密度脂蛋白(OxLDL)的吸收能力下降。
進一步分析顯示,CD36+CAFs可以通過吸收OxLDL增強脂質過氧化功能,進而激活p38-CEBP信號通路,最終上調MIF的表達。
MIF在腫瘤微環境中的作用已有報道,包括促進免疫抑制性單核細胞樣MDSCs的富集[5]。因此,研究人員分析比較了CD36+CAFs、CD36-CAFs、CD36kdCAF的調節培養基,對MDSC增殖分化過程的影響。
結果顯示,CD36+CAFs調節培養基可以誘導CD33+MDSCs的擴增,效果與添加了MIF的培養基類似。而在CD36+CAFs調節培養基中添加MIF抑制劑,或者使用CD74抗體阻斷MIF-CD74相互作用,可以抑制CD33+MDSCs的擴增。
進一步體內實驗結果顯示,相較于肝臟原位共同注射了HCC細胞和CD36-CAFs的小鼠,共同注射了CD36+CAFs的小鼠腫瘤發展明顯加快,其微環境中CD8+效應T細胞明顯減少,而敲低CD36、使用MIF抑制劑或者使用抗體清除MDSC,均可以逆轉這些變化。這些結果說明,CD36+CAFs可以通過分泌MIF來促進MDSCs的增殖,進而營造一個利于腫瘤發展的抑制性免疫微環境。
CD36+CAFs來源的MIF通過促進MDSC擴增來營造抑制性的免疫微環境
另外,研究人員還發現,CD36+CAFs可以誘導MDSC增強腫瘤細胞的干性,并且該作用可能是通過IL-6-STAT3通路實現的。
CD36+CAFs在HCC的發生及對免疫療法的響應過程中同樣扮演重要角色。研究人員發現,對比正常小鼠,成纖維細胞中敲除了Cd36或者Mif基因的小鼠,在尾靜脈注射實驗中形成了更少數量的腫瘤,且具有更長的生存期。
而且聯合使用CD36抑制劑(SSO)和PD-1抑制劑,可以有效減少腫瘤微環境中Treg和MDSCs的豐度,增加CD8+效應T細胞豐度,控制腫瘤發展,顯著改善小鼠生存期。
抑制CD36/MIF能提高PD-1抑制劑的抗腫瘤效果
總的來看,該研究通過對HCC單細胞水平轉錄組的研究,發現了一種與免疫抑制性微環境相關的癌相關成纖維細胞亞群,并確定了其介導腫瘤細胞免疫逃避的機制。同時,該研究還提出了一種可有效提高HCC免疫抑制劑療效的輔助治療思路,即通過靶向CD36來逆轉抑制性的腫瘤免疫微環境。
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