遺傳藥物增強PD-1抑制劑抗腫瘤作用機制

腫瘤微環(huán)境中，持續(xù)抗原刺激引起T細胞耗竭，高表達多種抑制性受體、增殖受損、代謝異常，盡管PD-1阻斷療法表現(xiàn)出一定抑瘤效應，但在多數(shù)實體瘤中療效欠佳。耗竭T細胞具有漸進分化和異質性的特征，耗竭前體T細胞可自我更新，有更強的重編程性，PD-1阻斷治療后擴增，并分化為終末耗竭T細胞，喪失對PD-1抑制劑響應性。

基于DNA去甲基化藥物地西他濱能夠增強T細胞殺傷活性，該團隊在復發(fā)難治性霍奇金淋巴瘤中開展系列臨床試驗，觀察到地西他濱與PD-1抑制劑聯(lián)合治療能夠提升腫瘤完全清除率，此創(chuàng)新療法已寫入中國淋巴瘤診療指南。然而，表觀遺傳途徑干預增強PD-1抑制劑抗瘤療效的具體細胞學與分子調控機制依然不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)低劑量DNA去甲基化藥物地西他濱聯(lián)合PD-1抑制劑通過維持AP-1家族轉錄因子JunD表達與活性而促進CD8+耗竭前體T細胞擴增，從而獲得更強效且持久抗腫瘤活性。

為探討表觀遺傳藥物干預能否增強PD-1抑制劑的抗腫瘤效能，首先，研究團隊將低劑量地西他濱預處理的OT-I小鼠來源CD8+ T細胞在體外與MC38-OVA腫瘤細胞共培養(yǎng)，或將T細胞輸注同源的MC38-OVA荷瘤小鼠，均發(fā)現(xiàn)地西他濱與PD-1抑制劑聯(lián)合處理組，CD8+ T細胞對腫瘤的特異性殺傷活力增強。

隨后，為闡明地西他濱介導的增效作用是否通過對CD8+耗竭前體T細胞調控而實現(xiàn)的，研究團隊分別分選了地西他濱處理后的CD8+耗竭前體T細胞與終末耗竭T細胞，再給予PD-1抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)，地西他濱修飾后的CD8+耗竭前體T細胞聯(lián)合PD-1抑制劑后擴增能力與效應功能明顯增強，而地西他濱并不能重塑終末耗竭T細胞使產生免疫治療響應性。進一步，在多種移植瘤小鼠模型中，研究團隊觀察到地西他濱與PD-1抑制劑聯(lián)合治療抗瘤作用增強，并證實體內亦通過激活腫瘤浸潤CD8+耗竭前體T細胞而獲得更強更持久的抑瘤作用。

為了進一步探究DNA去甲基化藥物地西他濱干預增強PD-1抑制劑抗瘤作用分子機制，研究團隊分選了各實驗組小鼠腫瘤浸潤T細胞，進行染色質可及性測序 (ATAC-seq) 、單細胞轉錄組測序（scRNA-seq）和匹配的單細胞T細胞受體測序（scTCR-seq）。多組學數(shù)據(jù)證實了地西他濱與PD-1抑制劑聯(lián)合治療增強CD8+耗竭前體T細胞的克隆擴增，且TCR多樣性增加。聯(lián)合用藥組CD8+耗竭前體T細胞，染色質開放性和轉錄層面都表現(xiàn)出與T細胞效應、記憶功能相關特征的上調，而與耗竭相關特征的下調。 值得注意的是，與PD-1抑制劑單一療法相比，聯(lián)合用藥組CD8+ T細胞中AP-1轉錄因子家族成員JunD表達水平增加，而且AP-1家族的基序（motif）在聯(lián)合治療后新開放的染色質區(qū)域中高度富集。

通過結合公共數(shù)據(jù)、構建轉錄調控網絡和實驗驗證，研究團隊發(fā)現(xiàn)PD-1抑制劑處理后，CD8+ T細胞中JunD及其靶基因含量降低，而聯(lián)合治療可以維持其表達水平。 接下來，研究團隊證實了AP-1/JunD信號通路在聯(lián)合治療提高抗瘤效應中的重要作用。首先，小鼠體內實驗和回輸實驗的單細胞數(shù)據(jù)一致顯示，JunD表達水平較高的細胞也表現(xiàn)出較高的T細胞激活特征。此外，當CD8+ T細胞中JNK/AP-1信號通路活性被抑制時，聯(lián)合治療誘導的T細胞殺瘤效能降低；而使用JNK激活劑，同樣觀察到PD-1抑制劑增敏效應。

研究團隊采用CRISPR-Cas9技術構建JunD敲除的CD8+ T細胞，發(fā)現(xiàn)細胞增殖活力減低，且對聯(lián)合用藥的響應性下降。由此證明，PD-1阻斷治療后JunD下調可損害T細胞的長期抗瘤活性，而地西他濱聯(lián)合方案通過維持AP-1/JunD通路的活性而增強CD8+ 耗竭前體T細胞的擴增與效應功能，進而產生高效、持久抗腫瘤免疫反應性 ，提示對于臨床實踐中PD-1抑制劑單藥治療抵抗，尤其是治療后JunD表達降低的腫瘤患者，使用該聯(lián)合療法有望臨床獲益。