调节性T细胞转录重编程刻画实体肿瘤中检查点抑制剂的不良反应

导语：

免疫检查点抑制剂(ICI)以免疫调节途径为靶点，增加抗肿瘤反应，使癌症免疫治疗发生了革命性的变化。尽管ICI免疫治疗取得了显著的成功，但有一部分患者出现了类似于自身免疫性疾病的免疫相关不良事件(irAEs)。虽然irAEs的临床特征很明显，但irAEs的致病机制仍然不清楚。

文章简介：

在这里，作者重点关注irAEs患者的调节性T细胞(Treg)，因为这些细胞在维持外周免疫耐受中至关重要，Treg在癌症患者的外周血中出现扩张，并大量表达检查点分子，因此是ICI免疫治疗的直接靶点。作者在发生irAEs的黑色素瘤患者血液中发现CD4+CD25+CD127-Tregs以炎症、凋亡和代谢特征的转录重编程。来自不同癌症患者（发生irAEs）和患有自身免疫性疾病患者的Tregs都有这种炎性信号。作者的发现表明，炎性Treg重编程是发生irAEs的一个特征，这可能有助于未来在不干扰外周耐受的情况下诱导抗肿瘤免疫。

结果解读：

irAEs发生的分子机制仍然不清楚，对机制的描述将有助于设计出诱导强大的抗肿瘤免疫的转化方法（在不干扰外周免疫耐受的情况下）。从接受抗PD1治疗的晚期黑色素瘤患者的血液中分离出CD4+CD25+CD127-Tregs，并进行转录分析。其中11名患者出现了irAEs，如低葡萄牙炎、甲状腺炎、牛皮癣和结肠炎，以下称为Mel-irAEs，15例没有出现(称为为Mel-ctrl)虽然作者没有观察到Mel-irAEs和Mel-ctrl之间的CD4+CD25+CD127-Tregs的频率有显著差异，但是全基因组RNA-seq分析显示，两组间存在252个差异表达基因。聚焦Treg生物学和免疫相关基因，作者确定了Mel-irAEs上调转录的核心特征（与Mel-ctrl相比）(A)。这些基因包括与炎症和白细胞移动有关的编码趋化因子和趋化因子受体的基因，如CXCL2、CXCL16、CXCL10和CCR1；以及分解ARG1的氨基酸和抗氧化剂SOD2等酶。相反，与激活Treg的功能相关的基因，如CCR3和SERPINE2，或代谢过程中的基因，如ADAM12和ATP6AP11，在Mel-irAE Tregs中显著下调(A)。DEGs的通路分析表明，与Mel-ctrl Tregs相比， Mel-irAEs Tregs呈现炎症性表型，包括白细胞激活、炎症反应、细胞因子产生、氧化应激反应、I型干扰素信号和干扰素γ信号(B)。详细地来讲，GSEA证明MEL-irAEs Tregs在促炎过程（如“IFNγ response”、“TNF-α signaling via NFKb”和“IL-6/JAK/STAT3 signaling”）中被富集， (C)。

Treg代谢在稳定状态驱动增殖和免疫抑制特性，不稳定的代谢会导致自身免疫疾病的出现。在此背景下，作者利用GSEA进行分析，结果显示与Mel-ctrl Tregs相比，Mel-irAEs Tregs发生代谢重排。Mel-irAEs Tregs的代谢重排以“MTORC1 signaling”、“reactive oxygen species pathway”和“Fatty acid metabolism”为特征 (C)。这些数据为晚期黑色素瘤患者中CD4+CD25+CD127-Tregs重编程的信号提供了新的见解，这些患者在ICI免疫治疗后出现irAEs，转向促炎表型，并伴有代谢的变化。

尽管irAEs具有广泛的临床特征，但目前尚不清楚它们与自身免疫综合征有共同的致病特征。与健康个体的Treg相比，自身免疫性疾病的Treg显示了与Mel-irAEs Treg表型相似的失调的转录程序(A)。GSEA分析表明， Mel-irAEs Treg的DEGs在自身免疫性疾病Treg中过表达，包括与IFNγ信号(CXCL10, IFNGR2, BCL3和CD63)、白细胞活化(IRF1, ARG1, NLRP3,IFNGR1和 STAT3)、自噬调节(MAP1LC3B,BNIP3L,FOXO3,LAMTOR5和RAB5A)、细胞凋亡(MAP1LC3B,BNIP3L,FOXO3,LAMTOR5和RAB5A)和代谢过程调节(Ldlr、ATF3、MAP3K8、有关的基因(A及2B)。总之，作者的发现表明，自身免疫性疾病患者和irAEs患者的Treg具有共同的转录图谱。这一图谱丰富于炎症、凋亡和代谢途径，是不稳定Tregs的特征。

为了检验Tregs的炎性重编程是否是黑色素瘤患者在抗pd1免疫治疗后经历irAEs的特异性，作者分别对出现和未出现irAEs的患者（肾癌、肝癌、膀胱癌和非小细胞肺癌在抗pd1免疫治疗后）的Tregs进行了转录分析(分别表示为CA-irAEs或CA-ctrl)。与CA-ctrl Tregs相比，CA-irAEs Tregs具有明显的转录差异，一共具有225 DEGs。通路分析显示，CA-irAEs Tregs的炎症特征与Mel-irAEs Tregs非常相似，白细胞激活、细胞因子产生、免疫效应过程和应激反应是富集最显著的途径之一(B)。GSEA分析进一步证实了CA-irAEsTregs的不稳定炎症表型，与Mel-irAEsTregs相似。详细地说，IFNγ response (通过IRF1、IRF2、IRF7、IRF9、STAT1、STAT2、CCL5、CXCL9、CXCL10和CD274基因)、IFNα response (具有最高丰度的基因，如IRF1、IRF2、IRF7、IRF9、STAT2、CXCL10、IFITs和IFI)和IL2-STAT5信号(IL1R2、EOMS、BCL2L1、SOCS1、CXCL10、CS2和TNFSF10)是最丰富的途径(C)。值得注意的是，在CA-irAEs中被激活的Tregs上游调节因子包括：IFNγ、IFNα、IL-17A、TBX、NFkB、HIF1A、IRF1、RUNX1、IL-1B、TNFSF10、STAT1、STAT3和STAT6(D)。综上所述，这些发现确定了从irAEs的患者中分离出来的Treg具有独特的促炎转录特征，这种情况在不同类型的癌症中是常见的。

由于外周血仍然是最容易获得的组织，irAEs的发展遍及全身，作者推断，识别循环Treg中的特征可以表征irAEs的发展，而与癌症类型无关。为此，作者比较了Mel-irAEs、CA-irAEs、自身免疫性疾病和健康Treg中的基因表达(A)。对三种疾病环境中的基因组进行比较，发现93个共同的DEG(1.8%重叠)，由参与Treg免疫相关过程和炎症反应调节(包括SOCS1、SOCS3、IFNG、RORC、IL17RE、ARG1、AREG和SEMA6B)的19个基因的突出核心特征组成(A)。通路分析表明，93个共同的DEGs主要参与炎症过程，IFNγ介导的反应、免疫激活和应激反应高度富集(B)。总而言之，作者的发现揭示了在不同癌症类型的irAE中普遍存在的Treg炎症信号，这与自身免疫疾病的Treg相同，这表明以这些特征为靶点可能有助于设计新的治疗方法来管理irAE以及为开发液体“活检”带来希望。

全文总结：

TME中Treg的增加是肿瘤的一个标志，这与肿瘤细胞的侵袭性和免疫治疗反应受损有关，但irAEs的发展可能是通过外周淋巴室中失调的免疫反应来调节的。因此，对血液的分析可以揭示irAEs的致病机制。由于ICI免疫治疗是静脉给药，大量表达检查点分子(即PD1和CTLA4)的Tregs将作会为靶向，这可能导致外周耐受性的失调。而作者的发现强调了在ICI免疫治疗中，irAEs患者的外周Tregs重新编程为炎性信号，填补了这方面的空白。综上所述，作者的数据表明，我们应进一步探讨外周免疫反应，以确定irAEs发生的机制。明确ICI治疗所致患者耐受性下降和irAEs发生的机制将加深我们对癌症免疫失调的理解，并有助于管理irAEs。

参考文献

1. Grigoriou M, Banos A, Hatzioannou A, et al. Regulatory T-cell Transcriptomic Reprogramming Characterizes Adverse Events by Checkpoint Inhibitors in Solid Tumors. Cancer Immunol Res Jul 2021;9(7):726-734.doi:10.1158/2326-6066.CIR-20-0969 .