清华大学免疫所董晨课题组《Immunity》文章发现肿瘤免疫治疗新靶点

2018 年 4 月 3 日，《 Immunity 》以在线长文的形式发表了清华大学免疫学研究所董晨教授课题组题为《 Co-inhibitory molecule B7 superfamily member 1 expressed by tumor-infiltrating myeloid cells induces dysfunction of anti-tumor CD8 ⁺ T cells 》的研究论文。该论文深入研究了免疫调节点分子 B7S1 对抗肿瘤免疫反应中的负调节功能 , 揭示了肿瘤微环境中表达于抗原呈递细胞的 B7S1 可启动 CD8 ⁺ 效应 T 细胞的衰竭过程，并且与 PD-1 抑制性信号一起协同地诱导 T 细胞衰竭，阻断 B7S1 信号有望进一步改善现有 anti-PD-1 免疫治疗的疗效。

近年来 , 肿瘤免疫治疗蓬勃发展 , 已经给人类彻底战胜癌症带来了一线曙光。 CD8 ⁺ T 细胞是免疫系统攻击癌症细胞的主要利器。但是在肿瘤微环境里， CD8 ⁺ T 细胞经常会进入机能缺陷或衰竭状态，从而不能有效地阻止癌症的进展。肿瘤细胞表面上调的抑制性配体 PD-L1 （ Programmed Death-Ligand 1 ）与 CD8 ⁺ T 细胞上 PD-1 （ Programmed Death-1 ）的相互作用是介导 T 细胞衰竭的机制之一；阻断 PD-1/PD-L1 通路的药物在癌症病人中疗效优于传统治疗手段，并已获 FDA 批准用于多种癌症的治疗。然而，在大部分癌症类型中，只有小部分病人（ 20 ～ 30% ）对 anti-PD-1/PD-L1 免疫治疗产生应答，非应答者一般经历体内 T 细胞功能短暂激活后疾病继续进展。因此 , 肿瘤微环境 PD-1 可能与其他分子一起协同地促进 T 细胞衰竭。

B7 superfamily member 1 （ B7S1 ），也称 B7-H4 、 B7x 或 VTCN1 ，在 2003 年被董晨、陈列平和 James P. Allison 三个实验室几乎同时发现为 T 细胞的共抑制分子 。 B7S1 过度表达于多种癌症，因此有可能是肿瘤免疫治疗的潜在靶点。在本项研究中 , 董晨课题组首先在肝细胞癌（ HCC ）病人的临床标本中检测 B7S1 及其受体的表达。在肿瘤微环境中， B7S1 高表达于抗原呈递细胞（ APC ），而它的潜在受体高表达于抗肿瘤效应淋巴细胞， PD-L1 则主要表达于肿瘤细胞上，而且 HCC 病人肿瘤中 CD8 ⁺ T 细胞的功能缺陷与 B7S1 （而非 PD-L1 ）的表达水平相关。

接着，他们在小鼠肿瘤模型中进一步验证 B7S1 在抗肿瘤免疫反应中的功能。他们发现 阻断 B7S1 信号通路（ B7S1 敲除或 anti-B7S1 治疗）可抑制小鼠 HCC （ Hepa1-6 ）和淋巴瘤（ A20 、 E.G7 ）的进展，在小鼠肿瘤中 B7S1 的受体（ B7S1R ）主要表达于 CD8 ⁺ T 细胞，而 B7S1 信号主要通过抑制 APC 和 CD8 ⁺ T 细胞的相互作用来实现免疫抑制。然后，他们利用 E.G7 小鼠模型来研究 B7S1 信号产生免疫抑制的机制。首先，他们分析了肿瘤中表达 B7S1R 的 CD8 ⁺ T 细胞的功能状态。 B7S1R 随着 CD8 ⁺ T 细胞向肿瘤浸润或扩增而上调，在第 12 天达到最高点后下降，并与 PD-1 （而非 Tim-3 ）共表达。体内表型分析和 RNA-seq 分析表明， PD-1 ⁺ B7S1R ⁺ Tim-3 ^- CD8 ⁺ T 细胞处于激活状态，而 PD-1 ⁺ B7S1R ^- Tim-3 ⁺ CD8 ⁺ T 细胞处于衰竭状态。通过对比野生型小鼠和 B7S1 敲除小鼠的表型，他们发现阻断 B7S1 信号通路可显著提高肿瘤浸润的 CD8 ⁺ T 细胞的数量和效应功能，并抑制 T 细胞衰竭的进程。体内外功能性实验表明，与 T 细胞衰竭密切相关的转录因子 Eomes 直接参与 B7S1 信号介导的免疫抑制。

由于 B7S1R 和 PD-1 共表达于肿瘤微环境中的 CD8 ⁺ T 细胞，而且阻断 B7S1 信号会导致 PD-1 的补偿性上调，董晨课题组猜测 B7S1 和 PD-1 信号可能会共同促进 T 细胞衰竭，同时阻断这两个通路可能会进一步增强抗肿瘤免疫力。于是他们对比了 anti-B7S1 、 anti-PD-1 单独用药和联合用药在 E.G7 和 Hepa1-6 小鼠肿瘤模型中的抑癌效果，研究结果表明， anti-B7S1 和 anti-PD-1 联合治疗可更显著地抑制肿瘤生长。为研究联合治疗产生协同效应的机制，他们对比了经对照抗体、 anti-B7S1 、 anti-PD-1 和 anti-B7S1+anti-PD-1 治疗的小鼠中肿瘤抗原特异性 CD8 ⁺ TIL 的染色质开放区域（ ATAC-seq ）和转录组（