肝癌关键靶点、新型肿瘤疫苗、胶原蛋白免疫疗法……| 4月十大抗癌突破（上）
系列：每月抗癌突破一览
亮点：
1）胶原蛋白竟能让免疫疗法更有效、更安全
2）肿瘤免疫逃逸与想象大不同，或带来新一代免疫疗法
3）美科学家发现免疫疗法新策略——将肿瘤变成疫苗工厂
4）Nature、Cell分别揭示肝癌、胰腺癌新靶点
5）肺癌耐药竟与microRNA有关
1
Nature子刊惊人发现：肿瘤免疫逃逸机制与想象大不同
4月1日，发表在Nature Immunology上[1]的1篇论文揭示了肿瘤是如何利用机体的免疫调节因子为自身谋利的。
领导该研究的Dario Vignali博士团队专注于研究被称为调节性T细胞（Tregs）的免疫细胞。这类细胞有助于维持免疫系统的微妙平衡。它们通过抑制免疫反应来做到这一点，使免疫系统保持足够的敏感度来捕捉威胁，但又不至于敏感到导致自体免疫——攻击正常细胞。为了实现这种控制，Tregs会释放一种叫做细胞因子的小蛋白。
先前已有研究表明，肿瘤巧妙利用微环境中的Tregs来关闭杀伤性T细胞，以躲避机体的免疫防御。在这项新研究中，Vignali博士等试图查明，Tregs是如何利用白介素-10 (IL-10)和白介素-35 (IL-35)这两种抑制性细胞因子来关闭杀伤性T细胞的。
他们获得的第一个令人惊讶的发现是，在小鼠和人类肿瘤中，Tregs要么只产生IL-10，要么只产生IL-35，但不能同时产生这两种细胞因子。这令科学家们感到意外，因为他们原以为，Tregs为了抑制免疫反应会用上所有可用的“道具”，但事实并非如此。它们只能选择分泌其中一种抑制性细胞因子。
接着，研究小组利用小鼠癌症模型证明，肿瘤为了有效抑制免疫系统，同时需要两种Treg细胞，即分泌IL-10的Treg以及分泌IL-35的Treg。进一步的研究显示，IL-10和IL-35共同作用，激活一种叫做BLIMP1的蛋白质。该蛋白通过使杀伤性T细胞表达大量的抑制性细胞表面蛋白（如PD1、LAG3、TIM3 和TIGIT）来使它们失去抗癌功能。
科学家们认为，这一发现可能会被用于开发新一代癌症免疫疗法。因为，目前成功的免疫疗法只通过阻断杀伤性T细胞表达的一到两种抑制性细胞表面蛋白来发挥作用，但如果开发阻断IL-10或IL-35的药物，则可能会同时阻断多个抑制性蛋白（即免疫检查点）的表达，进而产生更好的抗癌效果。
作者们还指出，由于已经有临床试验在测试靶向Tregs的药物，因此，弄清Tregs的工作机制有望为开发更精准的药物以及设计结合现有免疫疗法的联合疗法提供理论基础。
2
Nature：破译抗癌靶点的三维结构
4月3日，发表在Nature上[2]的1篇论文中，哥伦比亚大学的科学家们揭开了一种代谢酶的神秘面纱。具体来说，研究团队借助冷冻电镜首次成功确定了人类ATP-柠檬酸裂解酶(ACLY)的三维结构，该酶在癌细胞增殖和其它细胞过程中发挥着关键作用，可能成为癌症治疗的下一个主要分子靶点。
ACLY被发现在几种癌症中过度表达。实验表明，关闭ACLY会导致癌细胞停止生长和分裂。因此，了解ACLY复杂的分子结构有望帮助开发更有效的靶向抑制剂。这项新研究揭示了一种意想不到的有效抑制ACLY的机制：抑制剂想要结合ACLY，ACLY的结构需要发生显著变化。而这种结构的变化随后会间接阻断底物与ACLY的结合，从而抑制该酶的活性。
领导该研究的Liang Tong教授说：“ACLY控制着细胞中的许多过程，包括癌细胞中的脂肪酸合成。通过抑制这种酶，我们有望控制癌症生长。此外，该酶还有其它作用，包括调节胆固醇的生物合成，因此，ACLY抑制剂也可能有助于控制胆固醇水平。”
3
Cell：胰腺癌新靶点——RORγ
胰腺癌因存活率低、生存期极短被称为“癌症之王”。目前针对胰腺癌的多药化疗方案通常不能完全根除所有癌细胞。具有耐药性的癌细胞有着异常的干细胞特性，能够驱动肿瘤再生和转移。
4月4日，发表在Cell杂志上[3]的一项研究中，由加州大学圣地亚哥分校的科学家领导的国际研究小组利用了一系列下一代测序技术（NGS）和基因编辑工具（如CRISPR）绘制了胰腺癌干细胞的分子依赖性图谱，以揭示这些细胞的弱点。
最引人注意的是，研究发现，一个被称为RORγ（etinoic acid receptor-related orphan receptor gamma）的关键激素受体在胰腺癌进展期间尤为活跃。阻断RORγ可显著减缓小鼠来源于患者的肿瘤的生长，并改善生存。
先前的研究表明，RORγ与炎症以及T细胞分化相关。而这项研究显示，RORγ的水平会随着癌症进展而提高，且通过基因或药理学途径抑制RORγ能够有效阻碍胰腺癌生长。这表明，ROR有望成为用于治疗胰腺癌的新靶点。
事实上，已经有许多制药公司在开发靶向RORγ的药物，以用于治疗自身免疫性疾病。基于这项新发现，这些药物可能也是胰腺癌的一种有价值的治疗策略。
4
Nature医学：免疫疗法新策略——将肿瘤变成疫苗工厂
4月8日，发表在Nature Medicine 上[4]的一项研究中，美国Icahn医学院的科学家们描述了一种新型免疫疗法，可将免疫刺激物直接注射到肿瘤中。这种原位疫苗接种在晚期淋巴瘤患者中效果非常好。
具体来说，这种新型疗法包括将一系列免疫刺激物直接注射到1个肿瘤位点。第一个刺激物负责招募巨噬细胞，这种免疫细胞就像免疫大军的将军；第二个刺激物激活树突状细胞，这种免疫细胞然后指挥T细胞（免疫细胞的士兵）来杀伤癌细胞。研究发现，这支免疫大军能够学习识别肿瘤细胞的特征，使它们可找到和破坏全身的癌细胞。本质上说，这使得肿瘤变成了癌症疫苗工厂。
包含11例淋巴瘤患者的临床试验显示，一些患者在接受疫苗治疗后病情完全缓解达数月到数年。今年3月开始的一项临床试验正在淋巴瘤、乳腺癌和头颈癌患者中测试原位疫苗+检查点阻断药物的联合疗法。科学家们也正在实验室中调查该原位疫苗治疗肝癌和卵巢癌的疗效。
领导该研究的Joshua Brody博士表示，原位疫苗疗法对治疗癌症将具有广泛的意义。
5
Nature Metabolism：肺癌耐药竟与microRNA有关
肺癌是最常见的癌症，也是导致癌症相关死亡的首要原因。非小细胞肺癌（NSCLC）约占肺癌总数的85%，其中，约十分之一的NSCLC携带EGFR突变。目前，已有多个靶向EGFR的药物（这类药物被称为酪氨酸激酶抑制剂）被批准用于治疗EGFR阳性肺癌。然而，尽管患者最初对这类药物响应非常强烈，但之后许多人的癌症会因耐压性而复发。
4月8日，发表在Nature Metabolism上[5]的一项研究中，哈佛医学院的科学家们发现，microRNA（调控基因表达的一小片段非编码遗传物质）miR-147b通过一种特定的突变介导了肺癌的耐药性。
领导该研究的Frank J. Slack博士说：“这些研究结果是一个惊喜，代表了该领域一个全新的发现。我们鉴定出了耐药所需的由microRNA调控的新途径。靶向miR-147b降低了耐药性，表明这可能是治疗肺癌耐药的新策略。”
6
Nature重要发现：肝癌新靶点——p38γ
目前，肝癌的治疗选择很少。4月10日，发表在Nature上[6]的一项研究发现，参与细胞应激反应的酶p38γ可能成为治疗肝癌的一个新靶点。
p38γ是p38激酶的4种类型之一。领导该研究的Guadalupe Sabio长期研究p38激酶。她说：“p38激酶家族的4个成员非常相似，起初，它们好像具有重叠的功能，但通过对三维结构的详细分析，我们发现，p38γ与CDKs蛋白家族密切相似。”
众所周知，CDKs是细胞分裂和细胞周期的调节因子，在癌症的发展中扮演着重要角色。研究随后发现，一种CDK2抑制剂能够降低p38γ的活性。p38γ和CDK2都作用于在调节细胞周期中扮演重要角色的肿瘤抑制蛋白。为了测试p38γ是否参与细胞分裂，科学家们使肝癌小鼠缺乏这种酶。结果显示，在缺乏p38γ或活性被抑制剂阻断的小鼠中，肝细胞癌的发展都减慢了。
接着，研究还显示，p38γ的数量随着肝纤维化而增加，而肝纤维化在肝癌患者中要高得多。这些结果表明，未来或许可以用靶向p38γ的药物（如p38γ抑制剂）来治疗肝癌。
7
Science子刊：胶原蛋白竟能让免疫疗法更有效、更安全
癌症之所以难治，部分是因为它们能够躲避人体免疫系统的天然防御。近几年，免疫疗法革新了很多癌症的治疗，但只有小部分患者能够响应这类疗法，且许多患者由于免疫系统被过度激活产生了严重的不良反应。
4月10日，发表在Science Translational Medicine上[7]的一项研究中，来自芝加哥大学的科学家们开发了一种基于胶原蛋白的递送策略，不仅可降低免疫疗法的副作用，还能提高治疗的有效性。
胶原蛋白是人体中最丰富的蛋白质之一，在肿瘤中尤其丰富。研究人员假设，如果他们能找到一种方法，将免疫疗法直接递送到肿瘤的胶原蛋白中，将会改善治疗结果，并减少副作用。
为了实现这一靶向递送，科学家们将两种免疫疗法——免疫检查点抑制剂（CPIs，CTLA-4抗体+PD-L1抗体）和 白介素-2（IL-2，由白细胞产生的一种蛋白质，能促进免疫细胞的生长）分别与一种名为VWF（von Willebrand factor，）的血液蛋白结合或重组融合。
VWF原本的作用是在血管损伤部位循环并与胶原蛋白结合，导致血液凝固并封闭损伤。由于VWF的A3域即胶原蛋白结合域(CBD)，因此论文中将结合VWF的CPI简称为CBD-CPI；将融合VWF的IL-2简称为CBD–IL-2。
由于肿瘤中充满了渗漏的血管，而VWF会将渗漏视为损伤，因此，借助VWF可将CPI和IL-2直接递送到肿瘤的胶原蛋白中。
在13个原位乳腺癌模型中，通过VWF递送CPIs与IL-2联合疗法（CBD-CPI联合CBD–IL-2）根除了9个模型中的乳腺肿瘤。相比之下，当不借助VWF给药时，仅1个乳腺肿瘤被根除了。
CBD-CPI和CBD–IL-2还减缓了黑色素瘤和结肠肿瘤的生长，且消除了CPIs的肝脏毒性，改善了IL-2引发的肺水肿。通过静脉注射，这种基于胶原蛋白的免疫疗法还具有发现和治疗全身转移瘤的优势。
领导该研究的Jeffrey A. Hubbell表示，他们的成果可能与多种实体瘤有关，因此，希望将这一技术向临床试验推进，最终改善免疫疗法的疗效和安全性。
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Cell颠覆认知：肿瘤越“恶”，癌细胞越多样？并不是
4月11日，发表在Cell杂志上[8]的一项研究中，来自苏黎世大学等机构的科学家们调查了100多个乳腺肿瘤中癌细胞和免疫细胞（肿瘤相关巨噬细胞和T细胞）的组成。结果发现，侵袭性肿瘤通常由单一类型的肿瘤细胞所控制。
具体来说，利用质谱流式细胞技术，研究人员分析了144例人类乳腺肿瘤样本和50例非肿瘤组织样本，并发现，肿瘤越具侵袭性，其肿瘤细胞的多样性越高这一假设是错误的。更具侵袭性的肿瘤在大多数情况下由单一类型的肿瘤细胞所控制。研究还显示，被调查的每个肿瘤的细胞组成都是独一无二的。这也可能是乳腺癌如此难治的原因之一。
此外，科学家们还在一组乳腺癌患者中发现了大量失活的免疫细胞。其中一些是以前被认为不适合用免疫疗法治疗的患者。
领导该研究的Bernd Bodenmiller教授表示，对肿瘤中肿瘤细胞和免疫细胞的全面分析可以为精确医学治疗提供良好的基础。该研究表明，免疫疗法可能对乳腺癌有效。接下来，团队将对此做进一步研究。如果结果顺利，他们将开展临床试验。
9
Cell Stem Cell：致命脑癌早治疗有了新希望
4月11日，发表在Cell Stem Cell上[9]的一项研究中，通过对新生小鼠和脑癌小鼠模型脑组织逐个细胞的遗传分析，美国辛辛那提儿童医院医疗中心的科学家们发现了高度侵袭、致命难治性脑癌——胶质母细胞瘤——的一个名为Zfp36l1的分子驱动因子。
研究发现，Zfp36l1启动的生物程序有助于促进脑癌的生长。具体来说，Zfp36l1的失调会导致神经谱系祖细胞生长过快，当这类细胞癌变时，会呈现出快速生长的干细胞样细胞特征。
当研究人员使用小RNA干扰分子抑制小鼠和人类胶质瘤肿瘤细胞中Zfp36l1基因的表达后，胶质瘤细胞的生长和扩散速度显著降低。在胶质母细胞瘤小鼠中，Zpf36l1基因敲除显著延长了动物的生存时间。
领导该研究的Q. Richard Lu博士认为，这一发现为开发用于胶质母细胞瘤早期治疗的药物带来了希望。
10
Nature Genetics ：PARP抑制剂可治疗多种癌症，新算法扩大受益人群
PARP抑制剂是一种可治疗多种癌症（如乳腺癌、卵巢癌等）的抗癌药。这些癌症的发生都与细胞DNA同源重组（HR）修复机制缺陷有关。不过，许多可能获益于PARP抑制剂、癌症由HR缺陷导致的患者并没有被鉴定出来，因为，临床上使用的标准基因panels并不能可靠地检测出致癌的HR缺陷。举例来说，PARP抑制剂最常用于治疗携带BRCA突变的乳腺癌患者，因为该基因突变会干扰细胞的HR机制。然而，事实上，并不是所有具有HR缺陷的患者都携带BRCA突变。
4月15日，发表在Nature Genetics上[10]的1篇论文中，来自哈佛医学院的科学家们设计出了一种能够成功读取HR缺陷分子特征的新算法SigMA (Signature Mutational Analysis)。仅就乳腺癌而言，融合该算法到目前的正在使用的基因panels中将使可能获益于PARP抑制剂的患者数量增加一倍。
目前，大多数标准的基因panels只能分析200到400个基因。新算法的优点是，即使在只分析一部分基因的标准临床测试中，也能看到HR缺陷的分子足迹。之所以能够更好地检测HR缺陷的存在，是因为新算法是基于数以千计被完整测序的肿瘤基因组训练出来的。
为了测试新算法的准确性，研究人员将其与全基因组测序（突变检测的金标准）进行了对比。尽管SigMA读取的基因和突变要少得多，但它正确识别出了163个具有HR缺陷的样本（全基因组测序检测出221个），准确率高达74%。与目前只能检测出30%-40%HR缺陷癌细胞的算法相比，这是一个显著的进步。
为了评估SigMA用于真实基因panel的表现，研究人员分析了878个先前已经标准基因测试分析过的乳腺肿瘤样本。最终，该算法鉴定出23%的肿瘤样本具有HR缺陷的特征。此外，SigMA还在其它类型的癌症中鉴定出了以前未被识别的HR缺陷，从食管癌的5%到卵巢癌的38%不等。
为了确定该算法是否能够准确预测肿瘤对PARP抑制剂的响应，科学家们分析了基于383个患者肿瘤细胞系（这些细胞系来自接受4种PARP抑制剂治疗的14种癌症患者）的实验结果。结果显示，与经SigMA鉴定不含HR缺陷分子特征的乳腺癌细胞系相比，经SigMA鉴定携带HR缺陷分子特征的乳腺癌细胞系能够更好地响应PARP抑制剂奥拉帕尼。在使用另外3种PARP抑制剂治疗的乳腺癌细胞系中也观察到了类似的效果。经SigMA鉴定携带HR缺陷的其它肿瘤细胞系也能够更好地响应PARP抑制剂。这些结果表明，该算法能够可靠地识别出哪些患者可以从PARP抑制剂中获益。
科学家们表示，如果将该算法与标准基因panels结合，将大大增加有望受益于PARP抑制剂的患者范围。领导该研究的 Peter Park教授说：“我们怀疑有更多不含BRCA突变的患者也能从PARP抑制剂中获益，但医生不知道哪些患者属于这一群体，而我们的算法能够帮助找到这一群体。在过去的几个月里，我们与许多临床医生进行了交谈，并开始了多项合作。我们认为，这种算法会对癌症治疗产生真正的影响。”
考虑到HR缺陷是多种癌症的基础，研究人员表示，他们希望新算法能够尽快被用于已经在医院使用的基因测试中。不过，研究人员警告，SigMA不能检测某些只含很少突变的癌症（如髓母细胞瘤、尤文氏肉瘤）的HR缺陷。
其它抗癌突破
抗癌月报系列
饿死癌细胞、二甲双胍、自噬抑制剂……| 3月十大抗癌突破（上）
p53重要发现、CAR-T自相残杀、前列腺癌新药……| 3月十大抗癌突破（下）
相关论文：
[1] Deepali V. Sawant et al. Adaptive plasticity of IL-10+ and IL-35+Treg cells cooperatively promotes tumor T cell exhaustion. Nature Immunology(2019).
[2] Jia Wei et al. An allosteric mechanism for potent inhibition of human ATP-citrate lyase. Nature（2019）
[3] Nikki K. Lytle et al. A Multiscale Mapof the Stem Cell State in Pancreatic Adenocarcinoma. Cell（2019）.
[4] Linda Hammerich et al. Systemic clinical tumor regressions and potentiation of PD1 blockade with in situ vaccination. Nature Medicine (2019).
[5]Wen Cai Zhang et al. miR-147b-mediated TCA cycle dysfunction and pseudohypoxia initiate drug tolerance to EGFR inhibitors in lung adenocarcinoma. Nature Metabolism(2019).
[6] Antonia Tomás-Loba et al. p38γ is essential for cell cycle progression and liver tumorigenesis. Nature(2019).
[7]Jun Ishihara et al. Targeted antibody and cytokine cancer immunotherapies through collagen affinity. ScienceTranslational Medicine(2019).
[8] Johanna Wagner et al. A Single-Cell Atlas of the Tumor and Immune Ecosystem of Human Breast Cancer. Cell(2019).
[9] Qinjie Weng et al. Single-Cell Transcriptomics Uncovers Glial Progenitor Diversity and Cell Fate Determinants during Development and Gliomagenesis. Cell Stem Cell(2019).
[10] Doga C. Gulhan et al. Detecting the mutational signature of homologous recombination deficiency in clinical samples.Nature Genetics(2019).
参考资料：
1# How immune cells help tumors escape body'sdefenses
2# Scientists decipher 3D structure of apromising molecular target for cancer treatment
3# Genome-wide analysis reveals new strategies to target pancreatic cancer
4# Researchers develop treatment that turnstumors into cancer vaccine factories
5# Quashing the resistance: MicroRNA regulates drug tolerance in subset of lung cancers
6# The protein p38-gamma identified as a new therapeutic target in liver cancer
7# Innovative drug delivery improves effectiveness of cancer immunotherapy
8# Precise decoding of breast cancer cellscreates new option for treatment
9# Shutting down deadly pediatric brain cancer at its earliest moments
10# New algorithm identifies patientsharboring tumor-causing defect found in multiple cancers