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研究表明MUSIC治疗策略可显著激活cGAS-STING及其下游I型干扰素信号通路
作者:互联网    日期:2022-06-22
       免疫检查点抑制剂为许多肿瘤的治疗,如黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾癌等,带来了巨大的变革。然而,能从免疫检查点抑制剂治疗中获益的患者仍占少数。因此,开发一种更有效的免疫治疗策略一直是临床中研究的热点与重点。

       来自MD安德森癌症中心的Wen Jiang教授团队与西南医学中心的Jacques Lux 教授团队,联手开发了一种微泡辅助、超声引导的癌症免疫(MUSIC)治疗策略,可有效激活机体免疫,并提高免疫检查点抑制剂的治疗效果。

       与单独使用免疫检查点抑制剂治疗相比,MUSIC策略与免疫检查点抑制剂联用使小鼠的中位生存时间增加了76%。
       胞内的天然免疫感受器环状GMP-AMP合酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)信号通路,是通过抗原提呈细胞(APC)启动适应性抗肿瘤免疫的关键途径,该通路的激活可刺激I型干扰素反应,进而活化肿瘤特异性细胞毒性T细胞。
       然而,cGAS-STING通路的天然激动剂,如环状GMP-AMP(cGAMP),难以进入胞内、血清稳定性差、低特异性和组织清除速率高,且cGAS-STING通路的非特异性激活可引起广泛的炎症反应,这些因素都阻碍其进行临床转化。
       为了能使cGAMP更有效地靶向激活APC内的cGAS-STING通路,Wen Jiang教授团队与Jacques Lux 教授团队将携带有cGAMP的纳米复合体,连接到靶向(抗CD11b)APC的微泡上(ncMB),在超声的介导下,与APC结合的微泡发生振荡,在细胞膜上产生瞬时孔道[7],从而能够将cGAMP输送到APC胞浆中,进而激活cGAS-STING通路和下游的炎症反应,活化肿瘤特异性T细胞。
       为了验证了ncMB靶向到APC及将cGAMP释放到APC内的能力,研究人员将ncMB加入到THP-1巨噬细胞(CD11b+)或EO771乳腺癌细胞(CD11b-)中,结果发现ncMB可与THP-1巨噬细胞形成丰富的细胞-ncMB复合体,而与EO771细胞共孵育后未见细胞-ncMB复合体。
       在使用频率为1 MHz的超声对与ncMB共孵育的小鼠骨髓来源的巨噬细胞进行处理后,巨噬细胞内的cGAMP浓度比与游离cGAMP共孵育的巨噬细胞增加约4倍,且使用MUSIC治疗策略(ncMB+超声)并不会对细胞的存活产生显著影响。
       实验结果显示,采用MUSIC治疗策略对巨噬细胞和树突状细胞进行干预后,细胞内STING及干扰素调节因子3(IRF3)磷酸化显著增加,且磷酸化IRF3入核明显增加,同时STING下游的另一通路NF-κB也被明显激活。
       这些结果都表明,MUSIC治疗策略可显著激活cGAS-STING及其下游I型干扰素信号通路。
       此外,被MUSIC治疗策略激活cGAS-STING通路的巨噬细胞和树突状细胞,还可显著增强CD8+T细胞和CD4+T细胞的增殖能力。
       在体外验证了MUSIC治疗策略可有效激活APC内cGAS-STING通路,进而激活抗肿瘤免疫反应后,研究人员开始在体内验证MUSIC治疗策略的抗肿瘤效果。
       体内研究结果显示,MUSIC治疗策略同样能特异性地在APC内激活cGAS-STING通路,且肿瘤内CD8+T细胞和CD4+T细胞数目明显增加。
       还观察到与对照组相比,使用MUSIC治疗策略(每隔1天进行3次治疗)进行干预的小鼠乳腺癌肿瘤生长受到明显抑制,其生存时间也明显更长。在10只接受MUSIC治疗的小鼠中,有6只观察到肿瘤完全消失。
       而在STING敲除(STING-/-)的小鼠中没有观察到MUSIC策略的抗肿瘤效果。值得注意的是,这些接受MUSIC策略治疗且肿瘤完全消失的小鼠再次接种肿瘤细胞后,无法成瘤,这表明MUSIC治疗策略还可使机体产生抗肿瘤免疫记忆反应。
       研究人员使用流式细胞仪对肿瘤组织样本进行分析后发现,MUSIC策略治疗后CD44HighCD62LLow效应记忆和CD44HighCD62LHigh中央记忆细胞的数量增加。
       此外,将肿瘤细胞与接受MUSIC治疗后的荷瘤小鼠的脾脏中收集到的T细胞共培养时,研究人员观察到了明显的干扰素-γ反应,再次证实了MUSIC治疗策略可使机体产生免疫记忆。
       由于干扰素-γ可诱导免疫检查点PD-L1等的表达,研究人员检测了T细胞和肿瘤细胞上PD-1和PD-L1的表达水平。
       研究者发现在MUSIC治疗策略组中,超过95%的肿瘤内CD8+T细胞表达PD-1,肿瘤组织PD-L1的表达也与干扰素-γ水平呈正相关。这提示MUSIC治疗策略与免疫检查点抑制剂联用或可进一步增强抗肿瘤效果。
       研究人员在自发转移性三阴性4T1乳腺癌荷瘤小鼠身上开展了联合治疗实验。
       研究发现与单独使用任何一种治疗方法相比,MUSIC治疗策略联合PD-1抑制剂不仅显示出更强的原发肿瘤抑制效果,还极大地减缓了肿瘤转移(肺部转移显著减少)。相比于单独使用PD-1抑制剂治疗,联合治疗组小鼠的中位生存时间增加了76%。
       与单独使用任何一种治疗方法相比,MUSIC治疗策略联合PD-1抑制剂显示出更强的原发肿瘤抑制效果,且极大地减缓了肿瘤转移。
       总的来说,研究人员设计的这个MUSIC治疗策略,结合了材料学、声学、免疫疗法等最新研究,可靶向激活APC内cGAS-STING通路,激活抗肿瘤免疫,并可与免疫检查点抑制剂联用,提高检查点抑制剂的治疗效果,拥有极高的临床转化价值与潜力。
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