APP下载

细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4的生物学功能及其在头颈部鳞状细胞癌治疗中的应用

2019-01-04胡晨张明

中国眼耳鼻喉科杂志 2019年5期
关键词:免疫抑制外显子抗原

胡晨 张明

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科 上海 200031)

头颈鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)作为一种免疫抑制类疾病,肿瘤细胞能通过免疫检查位点抑制效应T细胞活化进而诱导免疫抵抗,人类细胞毒性T淋巴细胞(T细胞)相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)便是其中一类。CTLA-4抑制效应T细胞的功能是通过与CD28竞争性结合B细胞激活抗原(B7)分子,同时向胞内功能区传递阻滞信号实现的。并且CTLA-4在T细胞上表达程度的高低对评价预后有着重要意义。本文就CTLA-4的生物学特性,在HNSCC中的表达与作用、抗CTLA-4受体治疗以及联合治疗做一综述。

1 CTLA-4的生物学特征

1.1 结构CTLA-4基因位于第2号染色体长臂33区(2q33),包含4个外显子和3个内含子。其2号外显子编码CTLA-4V区116个氨基酸,为B7分子的配体;3号外显子编码穿膜区,包括胞质内功能区起始的数个氨基酸、胞外部分氨基酸以及跨膜区的疏水氨基酸;4号外显子编码CTLA-4胞质内功能区的大部分氨基酸[1]。活化的T细胞表面短暂表达CTLA-4,它是B7分子的受体之一,二聚体为T细胞表面完整的CTLA-4主要存在形式,其余存在形式为单体分子,膜外区、跨膜区以及胞内区为单体分子的构成组分[2]。有3个多态位点存在于CTLA-4基因中:①启动子第2 318位点的C/T 二态性;②1号外显子第17密码子第49位点的A/G 二态性;③4号外显子的3号非翻译区第642位点的(A T )可变重复序列[3]。CTLA-4分子的功能水平被CTLA-4启动子与外显子1的多态性调控:CTLA-4的表达在1号外显子第49位点为A,启动子第2 318位点为T时增强[4];而CTLA-4的抑制作用随着G等位基因在1号外显子中的频率增加而降低[5]。

1.2 功能 有2种刺激信号在参与T细胞活化的免疫应答中不可或缺。第1种信号是经特殊的T细胞(抗原)受体(T cell receptor, TCR )识别后由抗原呈递细胞(antigen-presenting cells, APCs )呈递的人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA )复合物传递给T 细胞的信号。这种信号对于T细胞的活化是必要的,但T细胞的增殖以及相关细胞因子的分泌并未受到影响。第2种信号是协同刺激信号,由配体即APC表面的B7分子与受体即T细胞表面的CD28结合并相互作用而产生,该信号为非抗原依赖性信号。CTLA-4与CD28为同源分子,二者具有相似的整体结构,并且拥有部分相同的氨基酸序列,但二者生物学功能迥异。激活或静止的T细胞均可表达CD28,T细胞的活化在其与B7分子结合后协同刺激发生,促进免疫应答。CTLA-4仅仅表达于激活的T 细胞,阻滞信号在其传递之后,导致T细胞活化终止[2, 6]。通过与CD28竞争性结合APC上的B7分子,中断CD28信号,并向胞内功能区输送阻滞信号抑制T 细胞的活化,CTLA-4的T细胞抑制作用得以实现,从而导致肿瘤细胞免疫抵抗。

淋巴细胞过度增殖所导致的各种全身免疫过度活跃的疾病,如脾大、淋巴结病等,在敲除CTLA-4基因的小鼠身上屡见不鲜,自身免疫性疾病常于3~4周后导致其死亡[7];实验鼠变应性脑炎的病情在应用CTLA-4抗体后明显加重[8];实验鼠的自身免疫紊乱情况在使用CTLA-4的可溶性蛋白以及CTLA-4Ig(CTLA-4与IgG的融合蛋白)后均有不同程度的缓解[9]。IL-22的产生在CTLA-4与配体的结合后受到阻碍,进而对T细胞的活化产生抑制,最终导致T细胞凋亡的发生[10]。上述实验表明,在抑制T细胞增殖并维持免疫稳态中,CTLA-4起了重要作用,证明CTLA-4能够负性调节T细胞免疫反应,进而介导免疫耐受;然而T细胞活化受CTLA-4抑制的具体机制尚在探索中。

2 CTLA-4在HNSCC中的表达与作用

肿瘤细胞表达的特异性抗原被免疫系统准确识别以及功能正常的APCS,有助于形成针对肿瘤细胞抗原并裂解肿瘤细胞的效应细胞,这对于清除机体肿瘤细胞至关重要。在抗肿瘤的免疫过程中,肿瘤细胞特异性抗原的表达、免疫系统识别肿瘤细胞表面的特异性抗原以及机体形成抗肿瘤效应细胞三者缺一不可。生理状态下,自身免疫性疾病以及变态反应等过度炎症可以通过免疫检查点来避免发生。有研究[11-12]发现,在免疫检查点通路抑制免疫系统的作用下, HNSCC患者的肿瘤细胞逃脱免疫系统监视得以实现,肿瘤微环境从而得以发展,因此将HNSCC视为免疫抑制性疾病。T细胞表面表达的CTLA-4介导的抑制效应T细胞激活是通过与CD28竞争性结合B7分子(CD80和CD86)而导致的,同时CTLA-4能进行胞内抑制信号的传递,下调对肿瘤细胞等变异细胞的免疫应答[13]。在HNSCC中,表达CTLA-4的调节性T细胞(T regulatory cell,Treg)能够下调细胞毒性T细胞的增殖,从而降低对肿瘤细胞的杀伤作用;相反,有研究观察到对Treg上CTLA-4表达的阻滞可以降低细胞毒性T细胞所受抑制作用[14-15]。并且,在HNSCC 患者中发现在肿瘤组织效应性T细胞中表达的CTLA-4和细胞程序性死亡受体-1(programmed cell death protein 1, PD-1)高于外周血中的效应性淋巴细胞[16]。效应T细胞以及树突细胞的功能活跃与否是评价HNSCC患者预后情况的重要参数, CTLA-4高表达的HNSCC患者往往预后不佳[17]。

3 抗CTLA-4受体治疗

近年来,在癌症领域免疫治疗正迅速发展成为一种有效的疗法。HNSCC是研究较为广泛的癌症之一,表现明显的免疫抑制。热门的抗肿瘤免疫途径是阻断免疫检查点。免疫检查点是机体维持正常的重要抑制途径,它作为免疫反应的调制器以避免自身免疫和维持体内平衡。HNSCC患者体内微环境中,CTLA-4与CD28的同源性使其能够与CD28竞争性结合B7配体,阻止APC与T细胞的协同刺激,并传递免疫抑制信号。髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)和M2巨噬细胞是肿瘤环境中重要的免疫抑制细胞。CTLA-4是影响T细胞功能的关键抑制性受体。Yu等[18]研究发现,部分MDSC和M2巨噬细胞表达CTLA-4,CTLA-4可能调节肿瘤微环境中MDSC和M2巨噬细胞的活性。其研究结果表明,T细胞耗竭与MDSC中CTLA-4表达增加有关,并且在小鼠模型中,发现阻滞CTLA-4能通过减少MDSC和M2巨噬细胞阻碍HNSCC肿瘤细胞的免疫逃逸,促进肿瘤抗原呈递并且激活T细胞,从而抑制肿瘤生长。同时,抗CTLA-4治疗通过抑制T细胞表面CTLA-4受体的表达,间接促进APC表面的B7分子与T细胞表面的CD28结合,协同刺激诱导T细胞活化;并且CTLA-4靶向治疗也阻断了其受体向T细胞胞内功能域传递免疫抑制信号,进而解除CTLA-4的免疫抑制效应。

世界上第1个抗CTLA-4受体的单克隆抗体(伊匹单抗)——ipilimumab,细胞毒性T细胞和Treg上活化的CTLA-4受体在其应用后功能受到抑制。对CTLA-4信号的阻断可以减少其与CD28对于APCs表面配体B7分子的竞争性结合,从而引导肿瘤抗原特异性TCR所需要的B7-CD28信号通路的激活,进而增强肿瘤抗原特异性细胞毒性T细胞的肿瘤免疫反应。在一项Ⅲ期临床试验中, Hodi等[19]发现晚期黑色素瘤患者接受伊匹单抗治疗的总生存期(10.1个月)比接受gp-100疫苗治疗的患者更长(6.4个月,P=0.003)。尽管研究例数较少,在1项22 例HNSCC患者的研究中,Treg上CTLA-4受体在HNSCC患者肿瘤组织内的表达因 cetuximab(西妥昔单抗)治疗后有增加趋势,Treg表达的CTLA-4数量随伊匹单抗的应用而减少,自然杀伤细胞受Treg的抑制作用也明显减弱[20]。

4 联合治疗

联合免疫治疗作用范围较单一治疗广,疗效更好。在免疫原性差的小鼠肿瘤模型中,CTLA-4阻断作为单一药物不能显示疗效;然而,与传统治疗方法(放疗和化疗)联合应用产生了显著的协同作用:CTLA-4抗体能有效减少Treg数量,放疗能增加TCR多样性[21]。癌症经常发生对化疗和靶向抗体抵抗的体细胞突变,使肿瘤细胞避免被免疫系统识别, 然而免疫疗法针对这一点起效,因为免疫系统具有潜力识别所有外来抗原。靶向CTLA-4治疗凭借其针对特定受体作用的特异性,相对于传统治疗方法,在尽量不影响正常组织细胞的前提下作用于靶细胞。FDA认证的联合免疫疗法中疗效最好的一组即尼鲁单抗(nivolumba)与伊匹单抗的联合应用。这与效应T细胞免疫抑制被尼鲁单抗解除,同时效应T细胞在肿瘤组织以及淋巴器官中的含量因伊匹单抗而增加有关;对比尼鲁单抗,伊匹单抗具有更严重的潜在毒性,例如结肠炎等副作用,甚至危及生命[22]。CTLA-4与PD-1均为T细胞表面的抑制性受体,但二者在免疫反应过程中作用不同:CTLA-4在APC与T细胞接触时与CD28竞争性结合B7分子从而减少协同刺激,同时介导免疫抑制信号的传递,抑制T细胞的活化;而PD-1在与肿瘤细胞表面的配体PD-L1结合时介导效应T细胞程序性死亡。伊匹单抗与尼鲁单抗在免疫反应过程中的不同阶段发挥效用,在难治性HNSCC患者中,有伊匹单抗与尼鲁单抗联合应用的成功治疗案例[23]。相对于单用伊匹单抗,二者在恶性黑色素瘤中联合使用有效率为61%,疗效显著增高[24]。对比单用西妥昔单抗,在联合应用伊匹单抗时能恢复HNSCC患者对于西妥昔单抗的敏感度[20]。

5 结语

CTLA-4是一种白细胞分化抗原,是T细胞上的一种跨膜受体,与CD28竞争性结合B7分子配体,CTLA-4与B7分子结合后发生T细胞无反应性,参与免疫反应的负调节,HMSCC可通过CTLA-4等免疫检查点下调T细胞免疫应答来实现免疫逃逸。抗CTLA-4的免疫疗法有协同放化疗等传统疗法的优势,有关CTLA-4在肿瘤治疗方面的应用已成为热点,相关联合治疗方案也在临床试验中。随着对CTLA-4作用机制的深入研究,有望对肿瘤临床治疗提供更多的启发。

猜你喜欢

免疫抑制外显子抗原
免疫抑制儿童感染新型冠状病毒Omicron变异株病毒清除时间的回顾性队列研究
外显子跳跃模式中组蛋白修饰的组合模式分析
厚壳贻贝低分子质量肽对免疫抑制小鼠免疫调节作用
桂附地黄丸对环磷酰胺致免疫抑制小鼠血常规和血清生化指标影响
负载抗原DC联合CIK对肝癌免疫微环境的影响
外显子组测序助力产前诊断胎儿骨骼发育不良
非小细胞肺癌EGFR- TK非经典突变临床研究进展*
植物增殖细胞核抗原的结构与功能
关于血型问题的释疑
APOBEC-3F和APOBEC-3G与乙肝核心抗原的相互作用研究