Cancer Cell丨巨噬细胞削弱CD8 T细胞的抗肿瘤功能
本研究表明，胸膜腔和腹膜腔的转移性疾病与 ICB 治疗后的不良临床结果相关；腔内巨噬细胞上Tim-4（磷脂酰丝氨酸受体）的高水平表达与癌症患者胸腔积液和腹腔腹水中具有肿瘤反应特征的 CD8 T 细胞数量的减少有关；具有活性和细胞毒性的抗肿瘤 CD8 T 细胞表面PS水平上调会导致肿瘤靶标隔离并抑制Tim-4 巨噬细胞的增殖； Tim-4 阻断可消除隔离和增殖抑制，并增强小鼠抗PD-1治疗和过继性 T 细胞治疗模型中的抗肿瘤功效。
组织驻留巨噬细胞起源于胚胎前体，这些前体细胞在发育过程中提供种子细胞并在生命进程中自我维持。除了浸润性髓细胞群的免疫抑制活性外，已有先前研究表明实体器官中的组织驻留巨噬细胞可以促进癌症的肿瘤进展，但有关损害抗肿瘤免疫的机制仍有待进一步阐明。2021年6月10日，一篇名为“Tim-4 cavity-resident macrophages impair anti- tumor CD8 T cell immunity”的研究性论文发表于《Cancer Cell》杂志。本研究证明了胸膜腔和腹膜腔的转移性疾病与 ICB 治疗后的不良临床结果相关，Tim-4 腔内巨噬细胞限制了免疫疗法在该微环境中的有效性。
鼠腹膜和胸膜巨噬细胞表达高水平的磷脂酰丝氨酸（PS）受体Tim-4，Tim-4 标志着浆液体腔中的组织驻留细胞群体，其中包括胚胎来源和骨髓前体来源的细胞群体。小鼠体内 Tim-4 的消除与自身抗体的产生和抗肿瘤活性的增强有关。通过免疫组化和流式细胞技术，他们发现Tim-4 在腹腔和胸膜腔的巨噬细胞上表达，但不在肾上腺或肺的良性或恶性组织上表达；且Tim-4 在常驻巨噬细胞上特异性表达，但不在单核细胞、肿瘤相关巨噬细胞或肿瘤细胞表达。首先，为了评估浆液性体腔的恶性转移是否与免疫检查点阻断（ICB）治疗效果较差的临床结果相关，研究人员对 500 名接受了抗PD(L)-1 或抗PD-1 和抗 CTLA-4 联合阻断治疗的转移性非小细胞癌症（NSCLC）患者进行了回顾性分析。放射学结果表明，在接受ICB治疗后，患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）均下降。在多变量分析中，他们又证实胸膜腔和腹膜腔的转移性参与与 PFS 和 OS 的降低相关。这些临床结果数据结果意味着浆液性体腔可作为一种免疫抑制微环境。
为了表征人类腔内Tim-4 巨噬细胞的表达特征，他们使用流式细胞技术对肺癌患者的浆液性体腔液样本进行了检测，并在CD3- CD14 腔内巨噬细胞上观察到了 VSIG4 和 CD102 的蛋白表达。这些巨噬细胞的 Tim-4 染色强度存在显着的患者间差异，近一半的肺癌队列样本在巨噬细胞上高表达Tim-4。此外，尽管总CD8 T 细胞数无显著变化，但在含有高水平 Tim-4 巨噬细胞的液体样本中，CD39 （富含肿瘤抗原反应性细胞毒性 T 细胞）在总CD8 T所占百分比降低。
基于大量临床观察和 Tim-4 的表达模式，研究者推断 Tim-4 巨噬细胞可能会促进免疫抑制，并且阻断Tim-4 可能会增强ICB在这些微环境下的功效。因此，他们使用了表达荧光素酶和GFP 的 MC38 结肠癌细胞系（MC38-LG）建立了腹膜癌病模型，通过生物发光成像检测小鼠的腹膜肿瘤负荷。在肿瘤接种1 周后，使用PD-1单抗的小鼠肿瘤负荷降低且存活率升高。与此同时，使用 Tim-4 抗体对肿瘤负荷及存活率没有持续性影响，但增强了对PD-1抗体的保护作用。这与腹腔中总 CD8 和 CD8 CD39 T 细胞的增加有关。为了进一步阐明这种保护机制，他们使用了RNA测序技术并发现： T 细胞与腔内巨噬细胞的 Tim-4 依赖性相互作用（吞噬或粘附）阻碍了肿瘤细胞溶解性 T 细胞的功能，并降低了抗PD-1 治疗的功效。
为了进一步确定 T 细胞与 Tim-4 巨噬细胞相互作用，他们评估了 CD8 T 细胞上 Tim-4 配体PS 的磷脂水平，观察到在各种抗原非依赖性和抗原依赖性激活刺激后，CD8 T 细胞PS水平上调（以下称为PShigh细胞）的同时caspase-3/7仍然保持在低水平。为了评估 PSlow 和 PShigh CD8 T 细胞的抗肿瘤特性，他们将接受抗 Tim-4 和抗PD-1 治疗的细胞群从 MC38-LG 肿瘤小鼠分选出来并进行了评估，其中PShigh细胞对亲本MC38和MC38-LG 细胞均表现出更强的细胞毒性，且单细胞RNA 测序结果表明表达高水平PS 的CD8 T 细胞与细胞毒性相关基因的表达增强有关。
接下来，他们进一步探究了阻断Tim-4对小鼠腹膜PShigh CD8 T细胞的数量的影响，并发现在双重抗Tim-4抗PD-1处理的小鼠及抗PD-1处理的Tim-4 敲除小鼠中，具有细胞毒性的PShigh CD8 T细胞数量增加。在过去的报道中，Tim-4 淋巴结巨噬细胞会清除抗原特异性 T 细胞，这有助于 T 细胞在感染攻击和呼吸耐受后的清除。因此，他们提出 Tim-4-PS 的相互粘附作用或许将有助于浆液性体腔中的免疫抑制。为了验证该假设，他们激活了 UBC-GFP 小鼠的 DAPI CD8 T 细胞并与腹腔巨噬细胞共培养，发现活化的人类 CD8 T 细胞与高水平表达Tim-4 的巨噬细胞标本共培养时会产生隔离。由此证明，Tim-4 巨噬细胞对细胞毒性PShigh CD8 T 细胞的功能性隔离是浆液性体腔中的一种可靶向抑制机制。
教授介绍：
Charles M. Rudin，芝加哥大学普利兹克医学院医学博士，胸腔肿瘤科主任、医师兼科学家，其研究内容包括了肺癌新治疗方法的实验室基础研究、相关早期临床试验，以及新方法有效性的后期研究。他所带领的研究团队主要侧重于小细胞和非小细胞肺癌，治疗策略包括癌症中沉默基因的恢复，癌细胞死亡途径的重新激活，以及使用癌症特异性病毒的肺癌治疗方法。
参考文献：
Chow A, Schad S, Green MD,Hellmann MD, Allaj V, Ceglia N, Zago G, Shah NS, Sharma SK, Mattar M, Chan J,Rizvi H, Zhong H, Liu C, Bykov Y, Zamarin D, Shi H, Budhu S, Wohlhieter C,Uddin F, Gupta A, Khodos I, Waninger JJ, Qin A, Markowitz GJ, Mittal V,Balachandran V, Durham JN, Le DT, Zou W, Shah SP, McPherson A, Panageas K,Lewis JS, Perry JSA, de Stanchina E, Sen T, Poirier JT, Wolchok JD, Rudin CM,Merghoub T. Tim-4 cavity-resident macrophages impair anti-tumorCD8 T cell immunity. Cancer Cell. 2021 May 29:S1535-6108(21)00272-5.doi: 10.1016/j.ccell.2021.05.006. Epub ahead of print. PMID: 34115989.