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靶向核酸介导的肿瘤免疫检查点抑制剂治疗

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发表时间:2020-11-25 15:55作者:武汉新启迪Xinqidibio

摘要

癌症免疫治疗,尤其是免疫检查点抑制,在癌症治疗中取得了前所未有的成功。然而,有许多患者未能从这些治疗中受益,强调需要新的组合来提高免疫检查点抑制剂的临床疗效。本文综述了核酸传感免疫和免疫检查点抑制剂在肿瘤免疫治疗中的最新发现。鉴于核酸介导的免疫在维持T细胞功能激活中的关键作用,利用核酸介导的免疫似乎为增强免疫检查点抑制剂在肿瘤控制中的作用开辟了新的策略。

导言

肿瘤免疫治疗是一种利用免疫系统来对抗恶性肿瘤的方法,长期以来已成为一种重要的治疗策略。1891年年初,Willam Cooley试图通过瘤内注射治疗肉瘤化脓性链球菌粘质沙雷氏菌激活免疫。1目前,最常用的策略是抑制免疫检查点,特别是针对程序性细胞死亡受体-1(PD-1)及其配体-1(PD-L1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA 4)。2Nivolumab、pbrobrolizumab和camrelizumab被批准为PD-1阻断剂,而atezolizumab、avelumab和durvalumab则被批准为PD-L1阻断抗体。广泛应用于多种晚期肿瘤的治疗,包括转移性黑色素瘤、非小细胞肺癌、胃癌、肝细胞癌、肾细胞癌等。3,4,5,6,7

尽管有戏剧性的治疗反应,但这些药物仅在近20%的癌症患者中作为单一疗法提供持久的临床疗效。8对免疫检查点的阻断有许多复杂的原代或获得性抗性机制。免疫检查点抑制剂(ICIS)的核心是激活效应T细胞,其主要原因是T细胞在肿瘤微环境中浸润不足或功能受损。9

作为第一道防线,天然免疫反应在T细胞反应的发生和维持中起着至关重要的作用,包括以T细胞为中心的肿瘤免疫。10简单地说,抗原提呈细胞(Apc)通过主要的组织相容性复合体Ⅰ(mhc-i)摄取和呈现肿瘤抗原,从而诱导肿瘤特异性CD8。+T细胞扩张。此外,一些APC,如cDC1s(传统树突状细胞的一个子集)也能产生趋化因子,包括CXCL 9和CXCL 10,以使T细胞进入肿瘤微环境。11自然杀伤细胞(NK细胞)是另一类重要的天然免疫细胞,可杀伤靶向肿瘤细胞,分泌抗肿瘤细胞因子,并参与cDC1s在肿瘤中的浸润。12

诱导免疫反应的关键信号包括病原体来源的毒素(如LPS)和异位遗传物质(如外源或胞浆核酸)。同时,所谓的模式识别受体(PRRs)是一种蛋白质,它参与检测病原体相关的分子模式,并传递消除病原体的信号。更重要的是,有机体依靠PRRs介导的信号激活天然免疫系统。13核酸传感器作为损伤相关的分子模式信号,能够检测细胞外或细胞内dna或RNA,是PRRs的重要组成部分。核酸传感器一旦激活,就能诱导Ⅰ型干扰素(IFN)。Ⅰ型干扰素因其在抗病毒免疫反应中的关键作用而闻名。分泌的Ⅰ型IFN通过IFNα/β受体1(IFNAR 1,特别是对IFNβ的高亲和力)或IFNAR1-IFNAR 2异二聚体对细胞产生和邻近细胞起作用。14I型干扰素通过多种机制支持细胞毒性T淋巴细胞(CTL)。第一,促进DC的成熟,改善与T细胞的交叉启动;第二,增加穿孔素1和颗粒酶B的表达,增强效应T细胞的功能;第三,激活调节性T细胞(Treg)的抑制作用;最后,I型IFNs能阻止NK细胞清除抗原激活的CD8+CTL,并诱导巨噬细胞释放促炎细胞因子(如IL-1β和IL-18)。15

随着组合策略的需要和增强,通过ICIS释放T细胞多个制动器与释放天然免疫激活T细胞功能的结合是控制肿瘤发展的一种很有前途的策略。本文综述了核酸传感器在天然免疫和适应性免疫中的作用,以及影响ICIS抗肿瘤敏感性和有效性的机制。我们的讨论集中在核酸传感器介导的天然免疫协同作用和ICIS作为肿瘤免疫治疗中有前途的信号的最新发现。

核酸传感器

维甲酸诱导基因-Ⅰ类受体

在大多数免疫细胞和非免疫细胞(包括癌细胞)的胞浆中,包括RLR-Ⅰ、黑色素瘤分化相关蛋白5(MDA 5)和遗传学与生理学实验室(LGP 2),都有RLRs的表达。16RLRs在共享DExD/H盒螺旋酶结构域和C-末端结构域(CTD)中是常见的,它们是识别病毒RNA等外源核酸所必需的。此外,钻机-I和MDA 5包含两个N端串联caspase激活和招募域(CARD),它们负责在下游信号元件中招募并导致免疫激活。然而,LGP 2缺乏卡,这导致了LGP 2的功能不同于钻机-I和MAD 5(图5)。1).17

图1
figure1

RLRs介导的信号转导途径。钻机-I样受体(RLRs)被认为是重要的细胞质RNA传感器,包括Rig-I、MDA 5和LGP 2。RLRs在共享DExD/H盒解旋酶结构域和C-末端结构域(CTD)中很常见,而RLR-I和MDA 5包含两个N端串联caspase激活和招募域(CARD),而LGP 2缺乏CARD。钻机-I检测到含有5‘-三磷酸或5’-二磷酸结构的细胞质病毒短dsRNA,而MDA 5识别长dsRNA结构。LGP 2可以通过蛋白质相互作用或通过抑制区直接结合到Mavs上,通过蛋白质相互作用,干扰IKK的合成,或通过抑制区结构域与RIP-Ⅰ结合,从而抑制RIP-I的激活。LGP 2能增强MDA 5在dsRNA上形成稳定的丝的能力,促进MDA 5介导的途径。LGP 2与TRAF相互作用并破坏其活性,从而导致IRF和NFκB活化中断。激活的Rig-I和MDA 5诱导适配器小牛在线粒体膜上的合成和聚合。Mavs激活TBK 1和IKK复合物,激活IRF 3和IRF 7,NF-κB,诱导IFN、促炎细胞因子和趋化因子的基因表达,以保护病毒和调节免疫。

我最初被认为是一种抗病毒传感器。18相对于合成的siRNAs,外源性多聚肌苷-聚胞苷酸(PolyI:C,合成RNA)能激活RAP-I,诱导固有的抗病毒反应,包括IFN的产生。以序列依赖的方式识别RNA,dsRNA主要以5‘三磷酸(5’PPP)结尾.19尽管mda 5与rig-i具有较高的序列相似性,但它以一种长度依赖的方式感受到不同的病毒RNA群。多项生化和结构研究表明,较长的dsRNA与MDA 5具有较强的亲和力,在MDA 5成核动力学过程中具有较强的稳定性,为MDA 5与下游信号分子的相互作用提供了平台。20,21

在双链RNA通过CTD识别RLRs后,结构重排使其能够在线粒体膜上诱导适配器线粒体抗病毒信号(MAVS)的合成和聚合,作为激活TNF受体相关因子(TRAF)家族(TRAF 2,3,5,6)的支架。22此外,TRAF将信号从MAVS依次传播到坦克结合激酶1(TBK 1)和IκB激酶(IKK),激活转录因子干扰素调节因子3(IRF 3)和核因子-κB(NFκB),分别刺激I型IFN和炎性细胞因子的转录(图1)。1).17另一个RLRs成员LGP 2最初被认为是一种平台抑制剂--I-I通过rig-i结合RNA配体检测IFN信号,通过蛋白质相互作用或通过抑制区直接结合到Mavs,从而干扰IKK的合成。17,23,24,25然而,LGP 2缺失小鼠对MDA 5检测到的几种RNA病毒的应答减少。24LGP 2的高基础ATP水解激活增强了其RNA识别能力和多样性,增强了MDA 5在dsRNA上形成稳定的丝状体的能力,并与MDA 5协同增强了抗病毒反应。26LGP 2可与TRAF发生相互作用,破坏其活性,从而破坏IRF 3和NFκB的活化。27因此,LGP 2的功能可能与上下文有关。

RLRs在包括部分癌细胞在内的非免疫细胞中表达,通过其配体刺激RLRs可以通过上调促凋亡基因TRAIL和通过IRF 3和IRF 7下调抗凋亡基因bcl 2、BIRC 3和PRKCE来诱导细胞凋亡。28,29同时,RLRs激活可刺激天然免疫和适应性免疫反应。一方面,RLRs配体可以模拟病毒感染,直接激活树突状细胞(DC)。另一方面,激活癌细胞中的rig-I可诱导CXCL 10、IL-6、IFNβ等促炎细胞因子的产生,并上调癌细胞中MHC-I的表达,从而刺激DC,进而激活细胞毒性T细胞。30,31,32,33此外,激活的钻机-我可以招募炎症适配器ASC,激活caspase-1。活化的caspase-1能诱导IL-1β、IL-18和Gasdermin-D的成熟。活化的Gasdermin-D易位于质膜,寡聚形成孔隙,引起低渗细胞肿胀和溶解。34,35

类收费受体

另一类PRRs是Toll样受体(Toll样受体),包括至少11个成员,在诱导抗菌性天然免疫和适应性免疫反应中发挥着重要作用。36,37其中,TLR 3、TLR 7、TLR 8、TLR 9在核酸传感中起着重要作用。2).36TLR一般由N端胞外区(ECD)、跨膜区(TM)和C端胞质Toll/IL-1受体结构域(TIR)组成。ECD结构域负责结合病原体相关分子模式(PAMPs),信号级联通过TIR结构域进行,TIR结构域包括干扰素-β(Trif)或MyD 88作为适配器,激活NFκB和IRF。38例如,TLR 3在大多数天然免疫细胞的细胞和内质膜上都有表达。识别病毒衍生dsRNA后39,40不完全的茎结构在内小体中含有单链RNA ssRNA,41TLR 3寡聚激活TICAM-1,激活IRF 3和NF-κB,促进IFN-β等I型IFN和TNF-α、IL-6等促炎细胞因子的产生。42TLR 7和TLR 8均为内小体定位的TLRs。他们识别病毒的ssRNA,咪唑喹啉化合物和鸟苷类似物,并招募MyD 88激活NFκB和IRF 7。43,44TLR 7被合成的小干扰RNA(SiRNAs)激活,45外显子FMR1-AS1INcRNA,ssRNA,如microRNAlet-7,46从死细胞中提取的ssRNA,47以及鸟苷及其衍生物。48相比之下,TLR 8检测到尿苷、寡核苷酸和ssRNA的降解产物。49TLR 7在胞浆样DC(PDC)和B细胞中表达,而TLR 8主要在巨噬细胞、单核细胞和CDCs中表达。41黑色素瘤模型中TLR 7/8通过瘤内激动剂激活CCL 2的产生,促进M_1巨噬细胞、CD8~+T细胞、B细胞的浸润。50

图2

Toll样受体介导的信号转导途径。类收费受体(TLRs)至少由11个成员组成.在11个成员中,TLR 3、TLR 7、TLR 8、TLR 9定位于内小体膜,在核酸传感中起重要作用。TLR 3可检测dsRNA,TLR 7和TLR 8可识别ssRNA。非甲基化的ssDNA CpG基序能激活TLR 9。TLR由N端胞外区(ECD)、跨膜区(TM)和C端胞质Toll/IL-1受体结构域(TIR)组成。Ecd结构域负责结合病原体相关的分子模式,信号级联通过tir结构域进行,该区域以trf或myd 88作为适配器,激活nfκb和irf。

TLR 9主要在pDC和B细胞中表达,而ssDNA的非甲基化CpG基序在TLR 9的刺激中起着不可或缺的作用。51通过将双链DNA(如染色体和线粒体DNA)加工成短的ssDNA,DNases对TLR 9的激活是必不可少的。52感染时,TLR 9通过增加促炎细胞因子,激活细胞毒性NK细胞和CD8+T细胞,启动天然免疫应答。53

CGAS-SING通路

环GMP-AMP合成酶(CGAS)是2013年首次发现的一种胞浆双链DNA(DsDNA)传感器。54与DNA直接结合后,cGAS可将GTP和ATP转化为环磷酸鸟苷(CGAMP),形成第二信使2‘3’-cGAMP,激活干扰素基因(SING)。55一旦与2‘3’-cGAMP结合,刺就从ER转到高尔基,与TBK 1或IKK形成复合物。刺激活的TBK 1能够磷酸化IRF 3,促进IRF 3的二聚和易位,从而诱导多种炎症基因的转录,特别是干扰素β的转录。另一方面,针刺激活的IKK可磷酸化IκBα,导致NFκB向核的移位,进而激活促炎细胞因子的转录(图1)。3).56

图3

CGAS/SING介导的信号转导通路。作为胞浆DNA传感器,cGAS从DNA病毒或逆转录病毒产生的dsDNA中识别dsDNA。在DNA检测后,cGAS合成第二信使cGAMP,cGAMP与内质网结合并激活内质网(ER)。此外,STNG还能感知CDN。激活的SING从ER到高尔基,与TBK 1或IKK形成复合物。Tbk 1或ikk的激活通过tbk 1-irf 3/7轴和NF-κB诱导Ⅰ型干扰素基因及其他促炎细胞因子的表达。

虽然外源DNA或自dna可以以一种长度依赖的方式激活cgas,57健康细胞可通过DNase精确地消化宿主dsDNA,或将细胞核或线粒体中的DNA分割,以防止cGAS-Sting通路的异常激活。56DNA损伤、染色体不稳定、线粒体功能紊乱等引起的DNase或SINT突变、自身DNA积累等,可异常激活cGAS-Sting通路,从而导致多种炎症性疾病,包括肿瘤的发生。

炎症体

炎症小体是一种大的多蛋白复合物,介导细胞因子的成熟和分泌,并参与细胞凋亡.在一个典型的炎症体中有三个组成部分:传感器、适配器和执行器。炎症传感器通常可分为三类:(1)黑色素瘤2-吡咯啉和造血表达缺失,干扰素诱导性,核定位,特征性200氨基酸结构域(HIN 200)含蛋白(PYHIN)家族,(2)核苷酸结合域和富含亮氨酸重复序列(NLR)含蛋白家族,(3)TRIM家族成员,Pyrin。炎症传感器可以检测病原体衍生分子的存在,包括核酸、代谢物等.适配器蛋白通过蛋白质与蛋白质的相互作用,将信号从传感器传递给效应器.58该效应可促进促炎细胞因子(Pro-IL-1β和p-IL-18)和Gasdermin D的切割,从而导致成熟的白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-18的分泌。4).59IL-18具有诱导干扰素γ产生、提高NK细胞活性和T细胞增殖的作用.60,61IL-1与干扰素γ共同促进Th17极化,分泌IL-17。62此外,IL-1能促进T细胞增殖,抑制T细胞的调节性T细胞和IL-10的产生.IL-1的旁分泌可促进成熟的DC,促进CD8+T细胞的应答.63

图4

炎症介导的信号转导途径。DNA传感器AIM 2和IFI 16由N端pyrin结构域和C端HIN-200结构域组成。胞浆DNA诱导AIM 2或IFI 16的激活。HIN-200结构域与DNA相互作用,而Pyrin结构域与ASC的Pyrin结构域结合.ASC卡与前caspase-1卡结合,激活caspase-1.活化的caspase-1能诱导亲IL-1β、亲IL-18和Gasdermin D的断裂。此外,激活的IFI 16还能激活IRF 3和NF-κB,诱导Ⅰ型干扰素。

在这三类传感器中,黑色素瘤2(AIM 2)和干扰素-γ诱导蛋白16(IFI 16)中缺失的PYHIN家族成员被认为是DNA传感器。64AIM 2由N端Pyrin结构域(PYD)和C端HIN-200结构域组成.DsDNA与AIM 2的HIN结构域结合,释放AIM 2的PYD结构域。而游离的pyd结构域与含pyd卡的炎症适配器蛋白凋亡相关的斑点样蛋白相互作用,其中含有羧基端卡(Asc)的蛋白与螺旋丝相互作用,从而导致效应子caspase-1的激活。65IFI 16含有一个PYD和两个HIN结构域,是第一个介导干扰素β诱导的含有PYD的蛋白质传感基因。66IFI 16从入侵的DNA病毒中识别dsDNA,从HIV感染的CD4+T细胞中识别ssDNA,以及从依托泊苷处理的角质形成细胞中识别核损伤的DNA。67,68,69除了触发ASC-caspase 1依赖的炎症体产生IL-1β外,69激活后的IFI 16可激活IRF 3和NFκB诱导Ⅰ型干扰素。68另一项研究发现,SING可以直接与IFI 16相互作用,促进IFI 16在赖氨酸3/4/6上的泛素化,并通过泛素-蛋白酶体途径通过激活泛素E3连接酶TRIM 21而降解。70此外,在分枝杆菌感染、激活的AIM 2介导的炎症小体可与针刺相互作用,阻断TBK 1和IRF 3的活化,从而抑制IFN-β的诱导。71

含NLR蛋白3(NLRP 3)在病毒感染和核酸传感中发挥着重要作用。64然而,目前尚不清楚NLRP 3是直接检测病毒DNA还是RNA。

其他原子核酸传感器

Z-DNA结合蛋白1(ZBP 1)能直接与dsDNA结合,并通过激活IRF 3和NFκB激活先天反应。72此外,它还能感觉到RNA通过激活RIPK 3来磷酸化和激活MLKL,从而触发坏死,从而导致病毒感染的细胞死亡。73据报道,LRRFIP 1既能识别病毒或细菌的RNA和DNA,又能引起β-catenin核的积累和易位,从而促进IRF 3的激活。74死盒解旋酶41(DDX 41)可检测到dsDNA或c-diGMP通过结合和激活SIN直接激活转录因子IRF 3和NFκB,诱导天然免疫。75蛋白激酶RNA激活(PKR)能识别HCV感染过程中的长病毒dsRNA,然后发生二聚和自磷酸化。磷酸化PKR可通过磷酸化Ser51上的eIF 2来阻断翻译启动,诱导细胞死亡。76并通过磷酸化IKKB激活NFκB,诱导天然免疫。77另一组非RLR RNA解旋酶也能感知RNA和介导炎症,或增强RLR信号增强IFN反应和病毒感染抑制作用。78一项研究表明,与dsDNA结合后,含有3(NLRC 3)的类结节样受体家族卡结构域(NLRC 3)可从其固存过程中释放,从而诱导针刺介导的免疫激活。79

核酸敏免疫与ICIS相结合作为肿瘤免疫治疗的一种有前景的策略

鉴于核酸感应诱导的免疫反应在激活T细胞功能中的主要作用,有各种研究指出激活核酸敏免疫增强icis在癌症免疫治疗中的作用。1).

表1小鼠模型中核酸传感器激动剂与免疫检查点抑制剂(ICIS)的联合应用

传感器激动剂的应用

我喜欢受体配体

在乳腺癌、黑色素瘤、胰腺癌和急性髓系白血病(AML)等恶性肿瘤的临床前模型中,类受体配体已被证明具有良好的治疗前景。31,80,81,821型IFN诱导急性髓系白血病(AML)细胞产生肿瘤排斥反应和免疫记忆形成,从而提高cxcl 10激活CD4的水平+和CD8+T细胞82因此,5‘-PPP-RNA在体内对ICIS的治疗是敏感的.82,83,84在原发性黑色素瘤组织中,TRAP-I的高表达与T细胞受体和抗原提呈途径的激活、患者整体生存时间的延长以及抗CTLA-4检查点阻断的持续临床反应有关。85因此,在癌细胞中的高表达可能表明对免疫检查点阻滞有更好的反应,这还需要进一步的研究。

MDA 5通过多聚I:C激活胰腺癌细胞,诱导细胞凋亡,产生Ⅰ型干扰素和促炎细胞因子,导致DC的活化。活化的CD8α+树突状细胞吞噬凋亡肿瘤材料并将肿瘤相关抗原交叉表达到CD8中。+T细胞诱导细胞毒性T淋巴细胞(CTL)介导的裂解作用。86

因此,我们进行了I/II期临床研究,以评估在晚期实体肿瘤患者(NCT 03065023和NCT 03739138)中,以单一疗法或与彭布鲁克利祖马(Pbrobrolizumab)联合注射甲壳素-i,mk-4621(Rgt 100)的激动剂(nct 03065023和nct 03739138)的安全性、耐受性和抗肿瘤活性(nct 03065023和nct 03739138)。2).

表2核酸传感器激动剂联合免疫检查点抑制剂(ICIS)的临床试验

TLRs激动剂

鉴于TLRs在触发天然免疫中的关键作用,已发现多种药物调节抗肿瘤免疫。87,88

作为TLR 3的人工配体,合成的DNA-dsRNA杂合分子(ARNAX)可以通过TLR 3-TICAM-1-IRF3-IFNβ途径激活提抗原树突状细胞,诱导T淋巴细胞增殖。89另一方面,通过诱导DC募集相关基因CCl 4、CCL 5和CCL 27的表达,建立抑制肿瘤的微环境。此外,用抗肿瘤抗原治疗ARNAX可诱导肿瘤细胞毒性相关基因(IFNγ、Gzmb、Prf 1)的mRNA表达及趋化因子(Cxcl 9和CxCl 10)的表达,诱导效应CTL浸润,促进小鼠Th1型抗肿瘤免疫。然而,抗PD-L1抗体与TLR 3特异性佐剂(ARNAX+肿瘤抗原)联合应用可诱导更有效的小鼠肿瘤消退反应。90并观察ARNAX联合TAA诱导人外周血单个核细胞(PBMCs)抗原特异性CTL的增殖。然而,ARNAX尚未进入临床发展。

Hiltonol(Hiltonol)是一种通过激活TLR 3和MDA 5来诱导肿瘤特异性NK细胞、CTL和NK-T细胞介导的免疫应答的合成的Poly-ICLC(Hiltonol)。91,92此外,聚iclc是一种有效的佐剂,对主要抗原特异性CD8。+胶质瘤和黑色素瘤小鼠模型中T细胞和延长生存的作用。93各种临床研究都揭示了多聚ICLC与肿瘤特异性抗原在提高免疫应答方面的贡献。91,92,94

Bo-112是一种由PolyI:C组成的纳米复合物,它可以激活TLR 3和MDA 5等传感器。瘤内BO-112治疗后小鼠肿瘤消退明显依赖于Ⅰ型干扰素和γ-干扰素。89此外,更丰富的CD8+肿瘤内BO-112治疗后发现T淋巴细胞和肿瘤抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞。瘤内BO-112与全身抗PD-L1单克隆抗体联合应用对荷瘤小鼠均表现出单侧的双侧效应。89

TLR 7的激动剂Imiquimod(又称R-837)是一种免疫应答调节剂,已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于治疗浅表性基底细胞癌、生殖器疣和光化角化病。95在乳腺癌模型中,咪喹莫特联合激光照射可通过TLR-7诱导的细胞因子(IFN-α、IL-6和α)激活NK细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞,进一步增强免疫应答的激活。而且它还能诱发更多的CD8。+,CD3+,CD4+和PD-1+远处肿瘤的T细胞。因此,咪喹莫特联合照射可提高对抗Pd-1抗体的应答.96此外,我们还报道了几例黑色素瘤患者成功地使用ipilimumab和Imiquimod联合治疗。97,98

TLR 7/8激动剂Resiquimod(R 848)在体内可激活pDC和CDCs,增强局部淋巴结的T细胞启动。在两种抗PD-L1阻断的肿瘤模型中,结合抗PD-L1抗体治疗有助于抑制肿瘤生长。99然而,一些临床研究表明,作为黑色素瘤疫苗佐剂的瑞奎莫不足以诱导一致的抗原特异性CD8。+T细胞反应。100,1013M-025是另一种TLR 7/8激动剂,可诱导黑色素瘤小鼠模型中CCL 2趋化因子水平升高,M1表型转移的巨噬细胞浸润,细胞毒性T细胞。50同时,TLR 7/8激动剂纳米粒与肿瘤相关巨噬细胞(TAM)亲和力可以逆转TAM从M2样表型(抗炎)向m1样表型(促炎)的极化,并抑制CD8细胞的生长。+体内T细胞依赖性。102因此,TLR 7/8与抗PD-1和抗CTLA-4的联合作用导致肿瘤消退的协同效应。50

Motolimod(VTX-2337)是一种特异性TLR 8激动剂,能激活NK细胞,增强抗体依赖性细胞毒性(ADCC)。103此外,莫托利莫还能促进NK细胞的活化和肿瘤特异性CD8的树突状细胞交叉启动。+头颈部肿瘤T细胞。104

TLR 9的激动剂IMO-2125可诱导Th1型细胞因子和趋化因子的产生。105将imo-2125直接移植到一个肿瘤中,可通过CD8使注射和未注射的远处肿瘤消退。+T细胞在结肠癌小鼠模型中具有长期肿瘤特异性记忆的Th1反应。106I/II期的临床试验表明,IMO-2125和Ipilimumab联合应用具有良好的耐受性,并能积极促进黑色素瘤的抗肿瘤免疫应答。即使在未接受IMO-2125治疗的远处肿瘤(NCT 02644967)中,治疗也会引起反应。107

TLR 9激动剂sd-101可促进pDC的TLR 9释放和成熟,从而诱导CD8的浸润和扩张。+T细胞因此,SD-101可以克服结肠癌模型小鼠对PD-1阻断的耐药性.108另一种tLR 9激动剂cmp-001也能促进抗肿瘤免疫反应,包括趋化因子、促炎细胞因子的表达增加和CD8的浸润。+T细胞和NK细胞能提高结肠癌和胰腺癌的生存率。109此外,TLR 9、CMP-001和SD-101的激动剂能刺激TLR 9,诱导pDC分泌I型IFNs和炎性趋化因子,促进细胞毒性T细胞浸润,从而克服转移性黑色素瘤患者PD-1阻断的耐药性。110,111,112

基于这些在临床前研究中的承诺证据,我们与TLR激动剂和ICIS联合进行了几项临床试验,以评估潜在的临床疗效(见表)。2).

刺激动剂

由于树突状细胞在肿瘤组织中广泛表达,合成的环二核苷酸(CDN)或环二磷酸鸟苷(CDG)可刺激DC、巨噬细胞、B细胞等白细胞产生Ⅰ型IFN。干扰素,以自分泌或旁分泌的方式,可以促进抗原呈递至CD4。+和CD8+DC的T细胞和NK细胞的启动增强了抗肿瘤反应。113许多工作集中在发展改性的CDN或其他小分子。114针刺激动剂通过增加DC介导的CD8+TIL在黑色素瘤、急性髓系白血病、乳腺癌和结直肠癌模型小鼠肿瘤微环境中的浸润而显示出显著的治疗效果。115,116,117针刺激动剂抗癌疫苗(STINGVAX)治疗可增加肿瘤浸润CD8+干扰素γ+在黑色素瘤小鼠模型中,有明显PD-L1上调的T细胞可致敏PD-1阻断剂。115针刺激动剂可诱导树突状细胞的全身促炎细胞因子、抗原的加工和表达,以及pd-1的升高。+CD8+高级别浆液性卵巢癌小鼠T细胞比例的研究。卡铂联合针刺激动剂和PD-1阻断明显延长了这些小鼠的存活时间。118类似地,诸如Adu-S 100(又称MIW 815或ML RR-S2 CDA)、2‘3’-c-di-AM(Ps)2(RP,RP)和环状di-gmp等刺激激动剂可提高抗PD-1/pd-L1免疫治疗结肠癌、HPV的疗效。+口腔癌、胰腺癌、前列腺癌等。119,120,121

因此,针刺激动剂与ICIS联合应用有可能通过激活天然免疫和适应性免疫来增强ICIS在抗肿瘤治疗中的作用。因此,正在进行几项临床试验(表2总结)。

细胞质RNA诱导

此外,还有其他刺激细胞核酸传感器的策略,如从宿主诱导细胞质RNA或DNA来模拟微生物感染。例如,组蛋白H3K4脱甲基酶LSD 1在肿瘤细胞中的抑制作用增加了内源性逆转录病毒序列(ERVS)的转录,从而使dsRNA得以形成。LSD 1可通过促进AGO 2甲基化而诱导AGO 2蛋白的稳定性。AGO 2是RNA诱导沉默复合体(RISC)的关键组成部分,介导RNA沉默。因此,抑制LSD 1可增加dsRNA的积累,而dsRNA由MDA 5和TLR 3所感知,进而激活肿瘤细胞中IFN和MHC-I的表达。此外,在B16肿瘤模型和三阴性乳腺癌(TNBC)小鼠模型中,LSD 1抑制和PD-1阻断在抑制肿瘤生长方面具有协同作用,这是肿瘤免疫原性增强、T细胞浸润和抗肿瘤T细胞免疫增强的结果。122,123此外,LSD 1在肿瘤组织中的表达明显高于正常组织,提示LSD 1是增强ICIS效应的一个很有前途的靶点。122

此外,DNA去甲基化剂5-AZA-Cdr在肿瘤细胞中也能诱导特异性ERVS的转录,增加细胞质dsRNA。通过MDA 5检测到dsRNAs的增加,进一步诱导IFN对抗肿瘤的应答。124,125此外,5-AZA-Cdr治疗可增强抗CTLA-4抗体对乳腺癌小鼠模型的抗肿瘤作用,可能与高病毒防御能力有关。126

最近的研究表明,MDA 5(GOFMDA 5)的功能增益突变导致其信号异常激活,导致多种免疫功能紊乱,如AGS(AGS)和系统性红斑狼疮(SLE)。127,128,129进一步的研究表明,由胞浆中丰富的倒置重复序列(IRS)形成的Alu:Alu杂种是GOF MDA 5的主要配体,而野生型MDA 5对Alu:Alu杂种的识别能力有限。有趣的是,在ADAR 1(AanA到I RNA编辑器)缺乏的情况下,未经修饰的Alu:Alu杂种能够显著激活野生型MDA 5,130诱导了Ⅰ型干扰素的产生。另一方面,ADAR 1缺失可激活另一种dsRNA传感器PKR诱导多种肿瘤细胞凋亡。131此外,由于干扰素的产生和免疫细胞(包括CD4)的显著增加,ADAR 1的丢失可以克服pd-1检查站封锁的阻力。+T细胞,CD8+小鼠模型T细胞、NK细胞减少,M2型髓系细胞减少。132

细胞周期蛋白依赖性激酶4和6(CDK 4/6)抑制剂在抑制视网膜母细胞瘤(RB)的磷酸化,进而诱导肿瘤细胞G1期阻滞方面表现出明显的活性。133CDK 4/6抑制剂除可诱导细胞周期阻滞外,还可降低乳腺癌细胞DNA甲基转移酶1(DNMT 1)的活性,降低ERV序列的DNA甲基化,提高肿瘤细胞内dsRNA的水平。高水平的dsRNA触发了RNA识别受体,如Rig-I、LGP 2和MDA 5,从而刺激了Ⅰ型IFNs的产生,从而促进了肿瘤抗原的提呈。此外,CDK 4/6抑制剂抑制Tregs的增殖,促进细胞毒性T细胞介导的肿瘤细胞清除。134体外和体内研究表明,CDK 4/6的抑制提高了抗肿瘤活性和对Pd-1阻断的敏感性。135

因此,上述研究表明,通过删除LSD 1或ADAR 1,或通过DNA去甲基化剂或CDK 4/6抑制剂,诱导细胞浆RNA诱导肿瘤天然免疫,具有良好的抗肿瘤作用。然而,进一步的研究可能会集中在临床翻译,如LSD 1和ADAR 1抑制剂的发明。

细胞质DNA诱导

由于几项关键的研究揭示了cGAS对微核的监测,DNA损伤与ICIS之间的协同作用备受关注。136,137放射或化疗药物(如顺铂和依托泊苷)、DNA损伤修复阻滞(如PARP抑制和BRCA 1缺陷)、CHK 1抑制等诱导肿瘤细胞微核内DNA的积累,以防止DNA损伤修复过程中细胞周期阻滞,可激活cGAS刺激途径诱导天然免疫。138,139,140,141

然而,存在着不同的机制。例如,放射治疗可以通过多克隆T细胞的驻留和浸润、放射后T细胞受体(TCR)的多样性等途径介导ICIS。142,143共济失调是DNA损伤反应(DDR)的重要组成部分,在辐射处理引起的DNA双链断裂反应中起着重要作用。在胰腺癌中,单独或联合应用ATM可以增加酪氨酸激酶Src的磷酸化和TBK 1的磷酸化,从而促进Ⅰ型IFNs的转录和天然免疫的激活。因此,ATM的抑制使癌细胞对ICIS敏感。144

Chk 1抑制剂或PARP抑制剂诱导小细胞肺癌细胞株Cxcl 10转录离体。由于CXCL 10是一种重要的免疫细胞趋化因子,其产量的增加将使癌细胞对ICIS治疗敏感。事实上,在小细胞肺癌小鼠模型中,PARP或CHK 1的抑制通过诱杀介导的IRF 3激活增强了Pd-L1阻断的抗肿瘤作用,从而诱导了Ⅰ型IFNs的产生和天然免疫激活。139

BRCA 1和BRCA 2是通过同源重组(HR)修复DNA损伤的关键成分。145BRCA 1缺乏引起的DNA损伤可促进乳腺癌细胞微核向细胞质的释放。用cGAS/SING法检测微核,诱导CXCL 10和CXCL 5的产生,使CD4增加。+和CD8+T细胞浸润。Pd-L1在肿瘤细胞中的表达与针刺激活有关。146PARP的HR缺陷和抑制作用已被证明是合成致死性的产物。PARP在BRCA 1缺乏的TNBC小鼠模型中的抑制作用,可促进CD8的形成。+T细胞浸润和抗肿瘤作用通过激活肿瘤细胞中的cGAS/SING通路,从而激活树突状细胞旁分泌。147,148此外,PARP 1/2抑制剂与抗Pd-1抗体联合应用对BRCA 1缺乏的TNBC小鼠模型具有协同抗肿瘤作用。147此外,在BRCA 1缺乏的卵巢癌细胞中,PARP抑制剂与另一种免疫检查点抑制剂CTLA-4抗体联合治疗可增加T细胞的募集和活化、细胞因子的产生以及持续的全身效应/记忆性T细胞免疫,最终产生协同作用。149

进一步的研究表明,双链断裂修复蛋白如Ku 70/80复合物或BRCA 2的缺陷导致ATR/CHK 1激活,随后STAT 1/STAT 3磷酸化和IRF 1表达增加,从而诱导PD-L1转录。150此外,ATM和CHK 1的抑制还能增加IFN自分泌和旁分泌,从而增加IFN受体介导的STAT 1/STAT 3磷酸化。而STAT 1/STAT 3的磷酸化增加了IRF 1的表达,从而诱导了Pd-L1在肿瘤细胞上的表达。Pd-L1表达上调可为ICIS联合治疗提供理论依据。144,150,151

肿瘤病毒(OVS)

在过去的几十年中,肿瘤病毒(oncolytic virus,OVS)由DNA病毒和RNA病毒共同产生。152,153OVS作为癌症治疗药物有许多优点。OVS通过免疫原性细胞死亡直接和选择性地杀伤肿瘤细胞。此外,病毒元素(如DNA和RNA)可与核酸受体(如TLRs、cGAS-Sting、MDA 5、Rig-I等)结合,从而触发I型IFNs和趋化因子的释放。154,155,156此外,肿瘤细胞的死亡导致可溶性肿瘤相关抗原、病毒病原体相关分子模式(PAMPs)和细胞衍生损伤相关分子模式(DAMP)的释放。PAMPS和DAMP可以吸收和激活APCs,吞噬可溶性肿瘤抗原,迁移到局部淋巴结,形成抗肿瘤的最佳适应性T细胞反应。另一方面,病毒感染可诱导mhcⅠ类的表达,并可诱导肿瘤特异性CD8的形成。+T细胞157此外,过量的干扰素产生可能通过增加检查点分子(如PD1、PD-L1和CTLA-4)的表达而诱导免疫抑制环境。155,158,159

早期的OVS临床试验显示了其在多种肿瘤中的安全性和良好的疗效。160因此,将OVS与ICIS结合起来,可以加快抗肿瘤免疫反应,消除T细胞介导的肿瘤杀伤障碍。事实上,临床前的实验表明OVS可以通过激活T细胞活性来提高肿瘤对ICIS的敏感性。161,162,163,164根据这些临床前研究,有多个临床试验来研究肿瘤病毒疗法和ICIS在癌症治疗中的结合(见表)。3).164例如,一次ib临床试验表明,抗pd-1的抗肿瘤治疗可通过增强CD8来提高抗pd-1治疗的疗效,且对转移性黑色素瘤有较高的总有效率和完全的疗效。+浸润,pd-L1表达,以及IFN-γ表达。165目前正在进行一项第三阶段的临床试验,以更好地评价这种联合疗法对IIIB-IV期黑色素瘤(NCT 02263508)患者的疗效。因此,肿瘤病毒治疗在癌症治疗中,尤其是ICIS的联合治疗中表现出了诱人的兴趣。

表3肿瘤病毒联合免疫检查点抑制剂(ICIS)的临床试验

结论

核酸感应通路在活化T细胞功能中起着重要的作用,在病原体感染和癌症中起着重要的作用。一般来说,核酸传感器的高表达或功能增益突变,肿瘤中大量配体或受体激动剂的治疗,或核酸的诱导,都可以模拟病原体感染,激活核酸感应信号。而核酸感应信号的刺激可诱导Ⅰ型IFN和其他细胞因子的转录,这些细胞因子对肿瘤微环境的重建具有重要意义。结果,更多的免疫细胞被招募,更多的癌细胞被诱导凋亡。更重要的是,pd-L1在癌细胞中的表达增加,表明ICIS更有效。因此,激活核酸感应天然免疫似乎是一种与icis协同抗肿瘤的合理策略(如图所示)。5).

图5

靶向核酸感应免疫增强免疫检查点抑制剂(ICIS)在癌症治疗中的应用。靶向核酸感应免疫在癌症治疗中的作用模式。1.胞质DNA、RNA、核酸传感器激动剂和肿瘤病毒(OVS)的诱导可刺激核酸传感器。2.活化的传感器介导肿瘤细胞和树突状细胞产生和分泌干扰素和细胞因子。3.分泌型Ⅰ型IFN将通过IFNRs作用于产生和邻近的细胞。4.I型IFNs诱导肿瘤细胞中Pd-L1和MHC-I的表达。5.干扰素的产生能促进DC的成熟,改善与T细胞的交叉启动,激活NK细胞杀伤靶细胞。6.释放核酸感应介导的先天免疫刺激T细胞的促进剂,icis释放T细胞的多重制动器,从而诱导肿瘤细胞的清除。

然而,当考虑传感器激动剂的组合时,传感器在不同癌症中的表达和相关性可能是不同的。例如,在卵巢癌中,RAP-I的高表达与肿瘤分级高、预后差有关,也与Pd-L1和调节性T细胞特异性转录因子FoxP 3的高表达有关。166相比之下,肝细胞癌患者的低表达与生存期呈正相关。167因此,这些传感器激动剂与ICIS的结合应考虑传感器在不同肿瘤类型中的表达及其相关性。

出现的证据表明,核酸受体可以感觉到化疗、放射治疗或DNA损伤所产生的细胞质RNA或DNA。例如,AIM 2可以感觉到电离辐射引起的细胞核DNA损伤,触发caspase-1介导的肠道上皮细胞和骨髓细胞的死亡。168而AIM 2缺乏则可增加AKT在Ser473的磷酸化,促进小鼠结肠癌细胞的增殖,而不依赖于AIM 2介导的炎症反应。169CGAS能识别化疗、放射治疗或DNA损伤所产生的细胞质DNA或微核,从而激活天然免疫。136,137然而,DNA损伤可诱导cGAS核易位,从而检测DNA双链断裂,并可诱导PARP 1抑制DNA同源重组(HR),促进某些肿瘤的发生。170TLR 3信号也可能参与促炎症反应,促进肿瘤发生。171总之,在考虑激活核酸介导的免疫对icis敏感的策略时,研究人员应该记住,其他可能导致肿瘤或抗肿瘤效应的信号通路需要仔细考虑。有趣的是,ATR的抑制会破坏PD-L1的稳定性,从而使肿瘤细胞对T细胞介导的杀伤敏感.172因此,ATR抑制与ICIS联合应用在肿瘤免疫治疗中的作用有待进一步研究。

然而,释放核酸感应介导的先天免疫刺激T细胞的加速器,icis释放对T细胞的多重制动。因此,将核酸介导的免疫反应与ICIS结合应用于肿瘤免疫治疗是很有前途的。然而,进一步的研究还需要关注肿瘤免疫微环境的动态平衡,而这一协同策略仍需进行紧急的临床翻译研究。


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