中山大學張弩教授團隊：發(fā)現腫瘤免疫治療新靶點
10月30日，中山大學張弩教授研究團隊在期刊《Cell Reports Medicine》上發(fā)表了研究論文，題為“Lnc-H19-derived protein shapes the immunosuppressive microenvironment of glioblastoma”，本研究中，研究人員發(fā)現長鏈非編碼RNA (LncRNA) H19編碼一種稱為H19-IRP的免疫相關蛋白。H19- irp從H19 RNA中分離出來，通過與CCL2和Galectin-9啟動子結合并激活其轉錄，從而促進GBM免疫抑制，進而招募髓源性抑制細胞（MDSCs）和腫瘤相關巨噬細胞（TAMs），導致T細胞耗竭和免疫抑制性GBM- TME。H19-IRP在臨床GBM樣本中過表達，作為主要組織相容性復合體I類（MHC-I）呈遞的腫瘤相關抗原（TAA）發(fā)揮作用。靶向H19-IRP的環(huán)狀RNA疫苗（circH19-vac）可觸發(fā)針對GBM的強效細胞毒性T細胞應答，并抑制GBM生長。本研究結果強調了H19-IRP通過招募MDSCs和TAMs來產生免疫抑制性GBM-TME的功能，支持了以H19-IRP為靶點的腫瘤疫苗用于GBM治療的想法。
背景信息
膠質母細胞瘤（GBM）是成人常見和致命的腦腫瘤。由于治療方案有限，患者結局較壞，中位生存期不足2年。盡管目前可用的免疫療法已被證明可使各種類型的癌癥患者獲益，包括結直腸癌、黑色素瘤、非小細胞肺癌和腎細胞癌，但在GBM的免疫療法臨床試驗中尚未證明滿意的療效和結局。
GBM對目前的免疫治療方法顯示出顯著的耐藥性。免疫檢查點阻斷（ICB）療法是目前主流的免疫療法，旨在增強T細胞的抗腫瘤能力。然而，GBM中密集的免疫抑制細胞，加上稀疏的T細胞浸潤，嚴重限制了ICB的治療效力。此外，免疫逃逸是包括GBM在內的惡性腫瘤的一個標志。GBM可通過DNA甲基化等表觀遺傳修飾增強腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment， TME）免疫抑制，促進免疫逃逸。免疫治療失敗的原因是GBM-TME具有高度的免疫敵意。免疫抑制性GBM-TME的機制是多方面的；影響因素包括腫瘤細胞的突變負荷低、免疫抑制性髓系細胞的高浸潤、效應T細胞的缺乏和有效抗原的缺乏。GBM免疫治療關鍵的挑戰(zhàn)是如何克服高度免疫抑制的TME。
TME中的多種細胞群與免疫抑制的調節(jié)和促進腦癌進展有關。例如，研究表明，在GBM中，骨髓來源的巨噬細胞傾向于表現出免疫抑制表型，從而促進腫瘤進展。GBM的單細胞RNA測序（scRNA-seq）圖譜也顯示腫瘤的進展與免疫抑制細胞（如TAMs和MDSCs）的浸潤相一致。具有免疫抑制作用的TME也會影響療效。TME中缺乏細胞毒性T細胞、記憶性T細胞、TH1細胞和其他淋巴細胞浸潤，往往導致免疫治療效果不佳?；谏鲜霭l(fā)現，近年來的研究嘗試將“冷” TME轉變?yōu)椤盁帷?TME作為治療策略。然而，這些策略仍處于臨床前階段，臨床獲益不確定。因此，迫切需要尋找更有效的靶點來改善或逆轉免疫抑制性GBM-TME。
H19-IRP是一種TAA，具有作為疫苗靶點的潛在價值
H19-IRP在腫瘤細胞中的高度特異性表達，提示H19-IRP可作為腫瘤疫苗的靶點。接下來，研究人員探討了H19-IRP作為疫苗靶點的可行性。研究人員在GEO數據集中研究了人類和小鼠H19的表達，發(fā)現H19僅在人類和小鼠胎盤中高表達，而在其他器官中相對低水平表達，這表明H19在一般人群的體細胞中呈低水平表達。對GBM腫瘤組織和正常組織的免疫印跡也一致表明，H19-Irp在腫瘤組織中特別高表達，而不是其他健康器官組織。研究人員接下來研究了H19-IRP是否可以通過主要組織相容性復合體I類（MHC-I）呈現。研究人員在MES28中進行了人類白細胞抗原(HLA)-I免疫沉淀，然后進行了MS。將質譜結果與H19-IRP序列進行匹配后，研究人員鑒定出了兩個來源于H19-IRP的HLA - I結合肽。研究人員接下來研究了H19 - IRP來源的肽是否可以有效地激活CD8+T細胞。H19 - IRP來源的多肽與PBMCs共培養(yǎng)后，外周血T細胞釋放大量的IFN-γ。綜上所述，這些結果表明H19-IRP在腫瘤中特異性表達，并表現出相當的抗原免疫原性，提示其可能是一個有希望的腫瘤疫苗的靶點。
H19-IRP是一種腫瘤相關抗原，具有作為疫苗靶點的潛在價值
為了制備靶向H19-IRP的環(huán)狀RNA疫苗，研究人員將H19-ORF線性合成circH19，并將circH19包被脂質納米顆粒（LNPs），制備環(huán)狀RNA疫苗（circH19-vac）。熒光素酶活性和H19-Irp水平發(fā)生顯著變化，表明circH19在體外成功表達。接下來，研究人員通過肌肉注射給小鼠circH19-vac。與空載體組相比，circH19-vac組小鼠表現出更強的發(fā)光活性。這些數據表明，circH19-vac在體外和體內都能高效表達H19-IRP抗原。
研究人員將免疫小鼠脾細胞與轉染circH19的骨髓來源樹突狀細胞（BMDCs）共培養(yǎng)24 h，采用IFN-γ酶聯(lián)免疫斑點法（ELISpot）檢測CD8+T細胞的活化情況。circH19疫苗接種小鼠的脾T細胞在體外被轉染circH19的BMDCs攻擊后釋放大量的IFN-γ。為了進一步評估circH19-vac的治療潛力，研究人員通過疫苗接種策略免疫了攜帶GL261原位腫瘤的C57BL/6小鼠。CircH19-vac顯著降低腫瘤體積，延長生存期。研究人員發(fā)現circH19-vac組小鼠的TME發(fā)生重塑，M-MDSCs和TAMs減少，CD8+和CD4+T細胞增多，T細胞殺傷能力增強，耗竭程度降低。
為探索靶向人H19-IRP的疫苗的臨床應用潛力，研究人員進一步設計了靶向人H19-IRP的疫苗。為了保護這些免疫原性序列并避免潛在的促腫瘤作用，研究人員選擇H19-IRP的1 ~ 188個氨基酸序列構建了人circH19 (homo-circH19)，并在其表面涂以LNPs制備了環(huán)狀RNA疫苗（homo-circH19-vac）。為了評估homo-circH19-vac的治療效果，研究人員通過疫苗策略免疫了帶有MES28原位腫瘤的人源化小鼠模型huHSC-NCG小鼠。與circH19-vac觀察到的效果一致，homo-circH19-vac顯著縮小了腫瘤體積，延長了小鼠生存期。此外，研究人員觀察到homo-circH19-vac組的TME發(fā)生重塑，M-MDSCs和TAMs減少，CD8+T細胞和CD4+T細胞增加，T細胞毒性增強，T細胞耗竭水平降低。這些數據表明，利用LncRNA衍生的抗原肽的腫瘤疫苗可能是一種有效的腫瘤免疫治療策略。
結論
綜上所述，研究人員鑒定了一個之前未檢測到的蛋白，H19-IRP，它在形成GBM的免疫抑制性TME中起著重要的作用。環(huán)狀RNA疫苗circH19-vac的制備及其在臨床前模型中的療效強調了本研究的治療價值。因此，H19-IRP是增強GBM免疫治療療效的一個安全且有前景的免疫治療靶點。
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