撰文 | 易

责编 | 翊竑

PD-1阻断疗法通过重新激活肿瘤抗原特异性CD8+ T细胞来发挥抗肿瘤作用。具有大量肿瘤突变负荷（TMB）的非小细胞肺癌（NSCLC）子集在肿瘤微环境（TME）中缺乏CD8+ T细胞，导致对PD-1阻断疗法产生耐药性。为了克服这种耐药性，在高TMB的NSCLC中阐明造成“冷”肿瘤的机制是一个紧迫的问题。

2021年11月12日，日本国家癌症中心Hiroyoshi Nishikawa团队在Science Immunology期刊发表题为 Highly immunogenic cancer cells require activation of the WNT pathway for immunological escape 文章，使用TCGA、转录组学和小鼠模型来揭示高肿瘤突变负荷（TMB）的NSCLC肿瘤中免疫反应较差的机制。与低TMB肿瘤相比，具有高TMB的NSCLC患者对抗PD-1疗法的反应较差。高TMB肿瘤具有高水平WNT/β-catenin信号，下调CCL4表达从而抑制了免疫细胞浸润。抑制WNT/β-catenin信号可以增强PD-1疗法在高TMB肿瘤中的作用，促进肿瘤消除。研究结果揭示了NSCLC患者中高TMB肿瘤中免疫细胞浸润受阻的机制，为抗PD-1疗法耐药性提供了解决方案。

作者首先对230个肺腺瘤的癌症基因组图谱（TCGA）数据集进行了转录组学分析，对肿瘤突变负荷（TMB）最高的子集中CD274（编码PD-L1）高表达和低表达样本的转录组数据进行差异表达基因分析，发现CD274的基因表达水平与TMB无关。基因集富集分析（GSEA）显示，与CD274high组相比，CD274low组表现出15个β-catenin靶基因（BCTG）的富集。作者接下来通过评估CD8A表达或综合免疫评分来评估TME中的免疫反应程度，综合免疫评分反映了68个完善的免疫相关基因的表达，包括T细胞特征、共抑制基因、共刺激基因、CD4+ Treg基因、浆细胞样DC基因和细胞毒性基因。CD8A和免疫评分与BCTG评分的负相关仅在TMB前25%的患者中观察到，表明在TMB水平最高的NSCLC病例中，优先观察到WNT/β-catenin信号激活对T细胞的排斥。

图1 各组中WNT/β-catenin信号通路相关基因的表达水平

作者进一步对22名NSCLC患者的肿瘤样本进行了RNA测序和全外显子组测序，检查了TMB背景下15个BCTGs和68个免疫相关基因的表达（即WNT/β-catenin特征、免疫特征）。基于这些基因表达的无监督层次聚类将患者分为三组：A组中高TMB、WNT/β-catenin信号激活和缺乏免疫细胞；B组中低TMB、低水平WNT/β-catenin信号和少量免疫细胞浸润；C组中等TMB、低水平WNT/β-catenin信号和大量免疫细胞浸润。免疫组化结果也证实β-catenin高表达的肿瘤中不存在免疫细胞。这些结果表明WNT/β-catenin信号激活与携带非炎症TME的高度突变的NSCLC相关。然而，作者进一步发现A组NSCLC患者外周血中存在识别肿瘤新抗原的CD8+ T细胞，但在肿瘤中几乎检测不到，说明T细胞浸润到肿瘤的障碍是A组缺乏免疫细胞的主要原因。

图2 高TMB的A组缺乏免疫细胞浸润

鉴于具有高TMB的NSCLC在TME中只有有限的CD8+ T细胞浸润，作者以化学诱导基因突变的肿瘤细胞构建小鼠肿瘤模型，检查了抗肿瘤免疫反应的动力学变化，发现过量的体细胞突变会导致WNT/β-catenin信号通路的上调，从而抑制小鼠模型肿瘤中的抗肿瘤免疫反应，这与TME中CCL4的减少有关。为了解决WNT/β-catenin信号通路与模型小鼠的抗肿瘤免疫力降低之间的直接联系，作者使用成熟的WNT/β-catenin信号抑制剂LGK974和ICG-001处理模型小鼠，发现两种抑制剂显著延迟了野生型小鼠中肿瘤生长，但在裸鼠中效果不明显，并且作者排除了两种抑制剂的效果不是因为对肿瘤细胞的直接细胞毒性，也不是因为直接增强T细胞功能，而是由于抑制肿瘤细胞中的WNT/β-catenin信号通路，间接增强T细胞反应来增强抗肿瘤功效。

此外，为了进一步研究肿瘤细胞中的WNT/β-catenin信号激活抑制CD8+T细胞浸润到TME的机制，作者采用证实WNT/β-catenin信号传导诱导激活转录因子3（ATF3），而ATF3抑制CCL4的表达，排除了cDC1浸润，从而减少了CD8+ T细胞浸润到高度突变肿瘤的TME，导致抗肿瘤免疫反应受损。最后作者证实双重抑制WNT/β-catenin和PD-1通路，具有更强的抗肿瘤功效，可以克服高TMB肿瘤对PD-1阻断的耐药性。

综上所述，本研究探讨了非炎症TME的高TMB（无致癌驱动突变）的NSCLC中抗肿瘤免疫被抑制的机制。激活的WNT/β-catenin信号通路通过下调CCL4来抑制cDCs向TMB高的NSCLC的TME浸润，从而减少CD8+T细胞浸润。在动物模型中PD-1阻断与WNT/β-catenin通路的抑制相结合，产生了比单独任何一种治疗更有效的抗肿瘤作用。因此，作者提出WNT/β-catenin通路驱动的免疫逃避有助于高免疫原性细胞的肿瘤进展，这为将WNT/β-catenin 通路抑制剂与PD-1阻断疗法相结合提供了机制基础。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciimmunol.abc6424

制版人：十一

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