首页 ACIR文献速递 Cancer Cell. 20220525:清除IL-6可减弱免疫检查点阻断剂的毒副作用并提高其抗肿瘤疗效

Cancer Cell. 20220525:清除IL-6可减弱免疫检查点阻断剂的毒副作用并提高其抗肿瘤疗效

免疫检查点阻断剂(ICB)有两个主要局限性:患者亚群之间的反应差异以及与免疫相关的不良事件(irAEs)。为了评估诱导这种反应及其可变性背后的作用机制,Hailemichael、J…

免疫检查点阻断剂(ICB)有两个主要局限性:患者亚群之间的反应差异以及与免疫相关的不良事件(irAEs)。为了评估诱导这种反应及其可变性背后的作用机制,Hailemichael、Johnson和Abdel-Wahab等人对ICB治疗的患者和动物模型的肿瘤和与免疫相关的肠炎组织进行了深入的免疫分析。他们的结果最近发表在Cancer Cell上。

研究人员在接受ICB(单独使用抗PD-1、单独使用抗CTLA-4或两者结合)治疗的患者的相匹配的免疫相关肠炎(irEC)和正常结肠组织中分析了免疫相关基因表达。这揭示了irEC组织中52个上调的基因,其中IL6的表达倍数最高。其他上调的基因包括由IL6诱导的急性期反应物,如IL11,以及编码中性粒细胞和单核细胞趋化因子的基因。基于基因表达谱计算的细胞评分显示,Th17、Th1和中性粒细胞在irEC中的细胞表达基因评分上调。多重免疫组化证实了irEC组织中Th17、Th1和Th1/Th17杂交细胞的比例较高。

在接受抗CTLA-4治疗的患者与接受抗PD-1治疗的患者进行比较时,发现IL6以及编码中性粒细胞和单核细胞趋化因子的基因的上调相似。然而,只有在抗CTLA-4组的irEC中Th17细胞评分较高,而在抗PD-1组中并未出现这种情况。多重免疫组化证实了在抗CTLA-4治疗的irEC样本中Th17记忆细胞较多。

在一个黑色素瘤患者队列中,研究人员在开始抗CTLA-4治疗前和6周后对患者进行了肿瘤活检,并将结果与上述基因表达谱进行了比较。研究人员分析了反应者与非反应者之间,以及肿瘤组织、免疫相关不良事件(irEC)组织和正常组织之间的免疫特征。在irEC组织与反应者肿瘤之间,有343/770个基因差异表达;而在irEC与非应答肿瘤之间,只有70个基因差异表达,这表明irEC与非应答肿瘤组织更相似。在这343个基因中,IL-6和中性粒细胞及单核细胞趋化因子基因的差异最大;而在irEC和非应答肿瘤组织之间,这些基因没有显著差异。通过将irEC的基因表达与反应性肿瘤进行比较,研究人员发现多种Th17和Th1分化细胞因子存在差异表达。在irEC分析中,Th17细胞评分高于Th1,中性粒细胞评分高于CD8+ T细胞评分。这些差异在irEC和非应答肿瘤之间并未发现。

研究人员随后转向动物模型,以研究这些发现背后的机制。为了评估irEC和非应答肿瘤中IL-6表达增加是否与肿瘤对免疫检查点阻断(ICB)的抗性有机制上的关联,研究人员在侵袭性的B16黑色素瘤模型中测试了抗CTLA-4。小鼠接受GVAX和抗CTLA-4或IgG对照。在接受抗CTLA-4治疗的小鼠肿瘤中,IL-6、IL-1β和TNFα表达增加。接下来,研究人员测试了添加IL-6阻断剂的影响。单独接受IL-6阻断治疗的小鼠肿瘤负担减轻,但没有一只小鼠被治愈。抗CTLA-4治疗使20%的小鼠在第60天时仍然存活,而联合阻断CTLA-4和IL-6使58%的小鼠存活。在携带免疫原性CT26肿瘤的Balb/c小鼠中,将IL-6阻断剂添加到抗CTLA-4治疗中,肿瘤减少得更明显,48%的小鼠被治愈,而单独使用抗CTLA-4治疗,治愈率为32%。虽然单独使用IL-6阻断剂并没有使任何小鼠治愈,但它确实降低了肿瘤负担并提高了生存率。

研究人员通过评估肿瘤免疫浸润来探讨协同抗肿瘤反应背后的机制。IL-6阻断剂的添加导致了抗CTLA-4诱导的CD44hiCD11ahiCD8+和CD4+效应T细胞(Teff)数量增加。B16黑色素瘤抗原特异性(p15和TRP-2)的CD8+ Teff数量也有所增加。多克隆CD4+和CD8+ Teff表达了更高的激活(PD-1,Tim-3,Lag-3,ICOS)、生存(Bcl-2)和细胞毒性标记物(颗粒酶B,IFNγ,TNFα,T-bet)。同时,Th1细胞因子和IFNγ诱导的趋化因子水平也有所增加,而Th17细胞因子水平则降低。CyTOF分析揭示了10个CD8+ T细胞群簇,这些群簇可被归类为具有细胞毒性和/或耗竭的细胞,其中大多数与抗肿瘤反应相关。与此同时,在8个CD4+ T细胞群簇中,有三个类似于Th1/Th17的群簇,它们与抗肿瘤反应无关。还有两个CD4+调节性T细胞(Treg)群簇,其中一个(ICOS-CD62L+)与抗肿瘤反应呈负相关。因此,IL-6阻断剂可增加CD8和CD4区域内的Teff/Treg比例。

IL-6阻断剂降低了IL-17+类似Th17的CD4+ T细胞水平以及CXCL1的表达。较低水平的趋化因子CXCL1可能与IL-6阻断剂治疗的肿瘤中粒细胞和单核细胞髓样抑制细胞(MDSCs)水平降低有关。治疗还减少了M1和M2表型的肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的数量,这可能与CCL2水平降低有关。

接下来,通过用MOG免疫诱导C57BL/6小鼠的实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE),评估了抗CTLA-4和抗IL-6对EAE严重程度和发病率的影响。与接受IL-6阻断剂或联合治疗的小鼠相比,接受抗CTLA-4治疗的小鼠EAE病程加重。EAE诱导的瘫痪在抗CTLA-4组更常见(100%),而在联合治疗组中有50%,在抗IL-6单药治疗组中仅有20%发生瘫痪。在Balb/c模型中,这种模型仅通过MOG免疫就能抵抗EAE的发展,接受抗CTLA-4治疗的免疫小鼠疾病严重程度比未治疗小鼠高出4倍,而在接受IL-6阻断剂或联合治疗的免疫小鼠中没有观察到这些症状。

为了评估IL-6阻断是否可以在不增加EAE严重程度的情况下改善癌症治疗,EAE在C57/BL6小鼠接种B16.BL6肿瘤后三天内诱导。单独使用抗CTLA-4治疗的小鼠EAE症状加速,而联合治疗则使EAE症状较轻且肿瘤控制改善。当抗CTLA-4替换为抗PD-1时,也是如此。

最后,研究人员回顾了接受ICB治疗的患者的IL-6阻断治疗经验。在13,735例接受ICB治疗的黑色素瘤患者中,31例接受了IL-6阻断治疗。这些患者在IL-6阻断开始后,irAEs减少了74%。在这个小患者亚组中,在IL-6阻断前,这些患者对ICB的最佳客观反应率为57.7%,在治疗后为65.4%,表明阻断IL-6活性对ICB治疗没有负面影响。

因此,人类基因表达分析和小鼠机制研究确定IL-6和类似Th17的细胞是irAE发展的关键组成部分,并表明在ICB治疗期间靶向IL-6不仅可以减轻irAEs的严重程度,而且可以改善肿瘤反应。这可能是降低irAEs并提高ICB治疗反应率的一种策略,临床研究正在进行中以评估这种联合治疗。


作者面对面

本周,第一共同作者Hailemichael、Johnson、Abdel-Wahab和通讯作者Diab回答了我们的问题。

从左到右:第一共同作者Hailemichael、Johnson、Abdel-Wahab和通讯作者Diab

是什么促使您研究这个问题?

目前,使用免疫检查点抑制剂(ICIs)的免疫治疗是治疗多种癌症的最佳治疗策略。然而,ICI单药治疗的持久缓解率仍然很低,因此,我们需要ICI的联合策略来克服治疗耐药性。然而,免疫相关不良事件(irAEs)的高发生率限制了联合ICI的使用,首先,这可能增加患者的症状负担,并且可能,尽管罕见,但会是致命的。此外,这些irAEs与较高的治疗中止率相关。例如,接受联合ipilimumab和nivolumab治疗的黑色素瘤患者中,超过50%的患者可能出现高度毒性,超过三分之一的患者需要停止治疗(CheckMate 067)。因此,我们认识到在不牺牲ICI治疗的抗肿瘤免疫力的前提下,找到治疗这些毒性的策略是一个关键的未满足需求。众所周知,白细胞介素-6(IL-6)/辅助性T细胞17(Th17)通路在几种自身免疫性疾病的发病机制中起着重要作用,这些疾病可能在irAEs的临床表现中表现出来。因此,我们考虑研究其在ICI相关免疫毒性中的作用,然后评估IL-6阻断如何影响ICI肿瘤免疫。

在这项研究中,您认为最令人惊讶的发现是什么?

我们采用临床、临床前和转化分析的多学科方法,揭示了IL-6/Th17途径在ICI相关的自身免疫性和耐药性中的作用。简言之,我们的数据显示,在结肠炎与非炎症肠组织中,IL-6以及中性粒细胞和趋化性标志物的表达较高,这表明IL-6/Th17途径参与了irAEs的发展。我们还发现,在结肠炎中上调的基因在应答肿瘤中没有上调,这暗示自身免疫和肿瘤免疫之间可能存在潜在的机制差异。此外,在使用抗CTLA-4基础治疗与抗PD-1单药治疗的患者的免疫相关结肠炎中进行比较时,我们发现CD4+ Th17细胞在抗CTLA-4组中更富集。此外,这两组中的Th17记忆细胞都倾向于高表达CTLA-4。在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠模型中,我们证明了ICI诱导的毒性恶化可以通过添加IL-6阻断剂来缓解。有趣的是,这些小鼠同时接受了B16黑色素瘤或CT26结肠癌肿瘤的移植,我们发现添加IL-6阻断剂增强了ICI诱导的肿瘤缩小,这表明IL-6抑制可以同时减轻自身免疫性和促进抗肿瘤免疫。然后,我们通过回顾性审查德克萨斯州大学MD安德森癌症中心接受Tocilizumab或Sarilumab(IL-6受体阻断抗体)治疗irAEs的所有黑色素瘤患者,验证了我们的发现,并发现ICI治疗的最佳总体应答率在开始IL-6阻断前后没有差异。总的来说,我们的数据表明,IL-6阻断可能是一种有效的针对irAEs的靶向治疗,而不会削弱肿瘤对ICI治疗的反应。然而,需要进行前瞻性临床试验以进一步验证这些发现。

在工作之外,您最近了解到的最酷的事情是什么?

人类在计划,而上帝在笑!快乐的巅峰不仅在于实现自己的目标,更在于给予他人以及帮助他们在生活中实现他们的目标!!!

— THE  END —
来源 | ACIR.ORG & Cancer Cell
翻译整理 | 王坤
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作者: oncolab

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