檢查點(diǎn)抑制劑（checkpoint inhibitors,?CPIs）通過阻斷檢查點(diǎn)分子介導(dǎo)的調(diào)節(jié)性免疫信號，重建T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞清除，進(jìn)而徹底改變了癌癥的治療。不過，這些治療策略也會導(dǎo)致一系列免疫相關(guān)的不良事件（immune-related adverse events,?irAEs），比如胃腸道炎癥，進(jìn)而影響超過60%的病人。盡管在病人腸道、皮膚和關(guān)節(jié)處的irAEs與提高癌癥生存率有關(guān)，但它們致殘的副作用導(dǎo)致了日益增加的醫(yī)療負(fù)擔(dān)【1】。目前對于irAEs發(fā)生的免疫病理機(jī)制尚未完全闡釋清楚，只是推測與T細(xì)胞的失調(diào)激活有關(guān)【2】。
CTLA-4和PD-1分別與其配體的結(jié)合促進(jìn)了T細(xì)胞耗竭，從而抑制了T細(xì)胞介導(dǎo)的對癌細(xì)胞的殺傷作用。CTAL-4和PD-1的抗體通過逆轉(zhuǎn)上述效應(yīng)恢復(fù)了T細(xì)胞對腫瘤抗原的反應(yīng)能力，而CPI介導(dǎo)的irAEs被認(rèn)為也是通過類似的機(jī)理來實(shí)現(xiàn)的。之前研究通過單細(xì)胞測序?qū)PI介導(dǎo)的結(jié)腸炎病發(fā)原因進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)CD8+?T細(xì)胞、CD4+?T細(xì)胞以及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）浸潤增加【3,4】，但這些現(xiàn)象發(fā)生的分子機(jī)制還未研究清楚。
近日，來自牛津大學(xué)的Alison Simmons和Hashem Koohy帶領(lǐng)團(tuán)隊在Cancer Cell發(fā)表了文章Tracking in situ checkpoint inhibitor-bound target T cells in patients with checkpoint-induced colitis，研究人員通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及單細(xì)胞測序技術(shù)分析了CPI結(jié)合的T細(xì)胞，并對這些T細(xì)胞介導(dǎo)結(jié)腸炎的深入機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的探索和分析。
研究人員首先對來自CPI治療的病人結(jié)腸組織和外周血單核細(xì)胞（PBMC）進(jìn)行了多組學(xué)分析，包括scRNA-seq，VDJ-seq和CITE-seq，樣本來自不同種類的病人，包括CPI治療后出現(xiàn)結(jié)腸炎的病人，CPI治療后沒有出現(xiàn)結(jié)腸炎的病人，正常人組織以及非CPI治療的炎癥對照。單細(xì)胞分析鑒定出了一些CPI-結(jié)腸炎特異性的細(xì)胞類型，包括CPI特異性活化的成纖維細(xì)胞亞群，另外，上皮細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等也發(fā)生了表型變化。
之后，研究人員通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)的探究，結(jié)果顯示短暫擴(kuò)增細(xì)胞（transit amplifying cell）位于腸隱窩深處，分泌細(xì)胞較為分散，二分化程度較高的腸上皮細(xì)胞則向隱窩頂部集中。同時還觀察到一些免疫細(xì)胞浸潤，包括CPI-結(jié)腸炎特有的T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等，而在潰瘍性結(jié)腸炎（UC）中，浸潤的免疫細(xì)胞主要來自血漿。
CITE-seq分析發(fā)現(xiàn)在CPI結(jié)腸炎樣本中，PD-1抗體的結(jié)合率下降，PDCD1的mRNA水平和蛋白水平的對應(yīng)關(guān)系減弱，進(jìn)一步的檢測發(fā)現(xiàn)，這是由于nivolumab等藥物持續(xù)與PD-1結(jié)合引起的。臨床數(shù)據(jù)也支持了這一結(jié)果，臨床1期數(shù)據(jù)表明，nivolumab能夠與T細(xì)胞持續(xù)結(jié)合超過200天，本篇研究中所選用的臨床樣本距離最后一次PD-1抗體用藥時間在113天之內(nèi)。
研究人員通過分析PD-1預(yù)期表達(dá)水平與真實(shí)CIPE檢測水平之間的差異之處，確認(rèn)了CPI-結(jié)腸炎中與CPI結(jié)合T細(xì)胞，其中與CPI結(jié)合的T細(xì)胞主要是Tfh, Th17, Tc17，循環(huán)以及CD103-/+和HAVCR2+細(xì)胞，還有少部分Treg細(xì)胞。效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合CPI的置信度較低，而靜息細(xì)胞、IELs以及TRM細(xì)胞則不與CPI結(jié)合。
之后，研究人員對引發(fā)CPI結(jié)腸炎的T細(xì)胞亞型進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)表達(dá)“耗竭”標(biāo)記基因的CD103+HAVCR2+?T細(xì)胞亞群在CPI結(jié)合的細(xì)胞中有較高富集，這群細(xì)胞促進(jìn)了CPI介導(dǎo)的結(jié)腸炎進(jìn)展。除此之外，另外一群細(xì)胞毒性T細(xì)胞亞群（CD103-HAVCR2+）數(shù)量也增加，這個細(xì)胞亞群也表達(dá)類似“耗竭”標(biāo)記基因表達(dá)譜，這群細(xì)胞可能來源于外周循環(huán)系統(tǒng)，盡管細(xì)胞毒性T細(xì)胞是CPI結(jié)腸炎中促炎細(xì)胞因子的主要來源，但這些細(xì)胞亞群可能是CPI結(jié)合的次要事件。另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，除了表達(dá)HAVCR2+的細(xì)胞亞群外，其他CD8+?T細(xì)胞并不與CPI結(jié)合，相反，在CPI-結(jié)腸炎組織中CD4+?T細(xì)胞更多與CPI結(jié)合。
研究人員進(jìn)一步檢測了CPI結(jié)合的T細(xì)胞在組織里的分布情況，發(fā)現(xiàn)這些T細(xì)胞通常聚集在特定的固有層區(qū)域內(nèi)，通?？拷渌唇Y(jié)合CPI的T細(xì)胞，但不在上皮細(xì)胞之間。一些CPI結(jié)合的T細(xì)胞定位在淋巴濾泡內(nèi)，位于結(jié)構(gòu)的外緣附近，不過在組織的其它位置，有的濾泡內(nèi)完全沒有CPI結(jié)合的T細(xì)胞存在，說明存在CPI結(jié)合T細(xì)胞的濾泡可能是CPI處理后才形成的。研究人員還發(fā)現(xiàn)在最后一次CPI處理不到50天的病人樣本中，相比CPI處理的對照組，發(fā)展為結(jié)腸炎的組織中CPI結(jié)合的T細(xì)胞數(shù)目是增加的，但在距離最后一次CPI處理超過50天的病人樣本中，CPI結(jié)合的T細(xì)胞數(shù)目下降了，這表明CPI結(jié)合的T細(xì)胞也存在于未發(fā)展為結(jié)腸炎的組織中，CPI結(jié)合T細(xì)胞不是結(jié)腸炎發(fā)生的必要條件。
研究人員還對CPI結(jié)腸炎組織中CD8+?T細(xì)胞的促炎作用機(jī)制進(jìn)行了探索，個體隱窩和其附近細(xì)胞通過增強(qiáng)Treg極化和招募抑制了CD8+ T細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，然而，CPI與Tregs的結(jié)合導(dǎo)致了這種抑制效應(yīng)的不足。
總之，本研究通過單細(xì)胞組學(xué)和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)詳細(xì)分析了CPI介導(dǎo)的結(jié)腸炎發(fā)病過程中，結(jié)腸組織的T細(xì)胞調(diào)控炎癥的分子機(jī)制，為理解和靶向治療CPI介導(dǎo)的結(jié)腸炎副作用提供了深入的理論基礎(chǔ)。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.04.010
參考文獻(xiàn)
1. Williams, K.C., Gault, A., Anderson, A.E., Stewart, C.J., Lamb, C.A., Speight, R.A., Rajan, N., Plummer, R., and Pratt, A.G. (2023). Immunerelatedadverse events in checkpoint blockade: Observations from human tissue and therapeutic considerations.?Front. Immunol.?14, 1122430.
2. Morad, G., Helmink, B.A., Sharma, P., and Wargo, J.A. (2021). Hallmarks of response, resistance, and toxicity to immune checkpoint blockade.?Cell?184, 5309–5337.
3. Luoma, A.M., Suo, S., Williams, H.L., Sharova, T., Sullivan, K., Manos, M., Bowling, P., Hodi, F.S., Rahma, O., Sullivan, R.J., et al. (2020). Molecular Pathways of Colon Inflammation Induced by Cancer Immunotherapy.?Cell?182, 655–671.e22.
4. Sasson, S.C., Slevin, S.M., Cheung, V.T.F., Nassiri, I., Olsson-Brown, A., Fryer, E., Ferreira, R.C., Trzupek, D., Gupta, T., Al-Hillawi, L., et al. (2021). Interferon-Gamma–Producing CD8+ Tissue Resident Memory T Cells Are a Targetable Hallmark of Immune Checkpoint Inhibitor–Colitis.?Gastroenterology?161, 1229–1244.e9.
