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CANCER CELL | 中山六院邓艳红教授团队揭示PD-1治疗免疫微环境重塑及潜在耐药机制

2023年06月13日

来源：中山六院

6月12日，我院邓艳红教授团队在结直肠癌免疫治疗领域的最新研究成果“Remodeling of the immune and stromal cell compartment by PD-1 blockade in mismatch repair-deficient colorectal cancer”（PD-1单抗对错配修复缺陷结直肠癌的免疫和基质细胞重塑）以原创论著的形式在国际顶级肿瘤学期刊Cancer Cell（IF=38.58）正式发表。

该研究已获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。论文第一作者为我院在读博士黎健霞，我院胡华斌副主任医师、秦歌助理研究员，中山大学中山眼科中心吴成博士为该文的共同第一作者。

这项研究中，邓艳红教授团队基于前瞻性临床试验PICC研究（Lancet Gastroenterol Hepatol. 2022,7(1):38-48）的单细胞转录组测序数据，建立了关于PD-1单抗免疫治疗错配修复蛋白缺陷或微卫星不稳定型（dMMR/MSI-H）肠癌肿瘤微环境改变的动态图谱，阐释了PD-1单抗治疗dMMR/MSI-H结直肠癌的细胞分子机制，并揭示了dMMR/MSI-H肠癌对PD-1治疗耐药的潜在机制是IL-1B主导的炎性环境及Tregs残留，为dMMR/MSI-H结直肠癌提供了新的免疫治疗靶点。

结直肠癌是全球第三位恶性肿瘤。2020年新发病例高达193万，其相关死亡人数超过90万。近年来，以PD-1单抗为代表的免疫检查点抑制剂已经在多种癌症的治疗中取得突破性进展。在结直肠癌领域，对dMMR/MSI-H亚型的患者施行PD-1单抗治疗，可显著提高有效率和预后，目前，PD-1单抗治疗已取代化疗成为新的标准治疗。然而，即使是dMMR/MSI-H亚型，仍有50%的晚期肠癌患者会出现PD-1单抗的原发或继发耐药等情况。

既往研究表明，PD-1单抗的疗效在很大程度上取决于肿瘤免疫微环境。在肺癌、肾癌等领域研究发现肿瘤内CD8 T细胞状态具有巨大异质性，而这些异质性与免疫治疗的疗效相关。此外，免疫治疗不仅能引起CD8 T细胞的状态改变，还能引起免疫微环境中的其他免疫细胞及非免疫的基质细胞改变。然而，肠癌免疫治疗前后的免疫微环境重塑及其对免疫治疗疗效的影响仍不明确。

考虑到上述问题，邓艳红教授团队基于PICC临床队列，通过单细胞测序技术进一步探究PD-1单抗治疗dMMR/MSI-H结直肠癌的细胞分子机制，寻找更为精准的治疗策略。通过对研究中19例接受PD-1单抗新辅助免疫治疗的d-MMR/MSI-H肠癌患者的肿瘤和正常组织标本进行单细胞测序，构建单细胞转录图谱。研究团队鉴定出肿瘤微环境中41种免疫基质细胞亚群。通过对比治疗前及治疗后细胞亚群的比例变化，发现PD-1单抗治疗通过调节CD8+ Trm细胞等免疫细胞群来介导抗肿瘤反应，为进一步提高PD-1疗效提供新思路，具有可观的转化前景。

研究团队首次报道了PD-1单抗诱导的肿瘤完全缓解的过程，在肠癌免疫治疗肿瘤完全缓解的应答过程中，PD-1单抗能够减少促炎因子分泌细胞（IL1B+单核细胞和CCL2+成纤维细胞），促进CD8+ Trm向CD8+ Tem转换，减少其向耗竭程度更高的CD8+ Trm-mitotic分化；同时减少表达多种免疫共抑制受体的CD4+ Treg细胞，增强CD4-B细胞间CD40LG-CD40辅助信号，促进CD8+ T细胞效应功能。经过对基质细胞亚群的分析，团队研究发现，HLA-DRA+内皮细胞及CXCL12+成纤维细胞亚群在治疗后显著增加，这两类细胞在辅助淋巴细胞趋化及激活中发挥着重要作用。

研究团队进一步发现，上述免疫和基质细胞的重塑过程与慢性炎症消退介导的免疫抑制消除密切相关。PD-1单抗诱导的病理完全缓解反应中，显著减少了上述促炎因子分泌细胞及多种炎症因子，并促进T细胞和B细胞向炎症消退表型转化，从而削弱促肿瘤炎症，减少炎症环境对CD8细胞功能的抑制作用，进而达到肿瘤完全缓解的最佳疗效。然而，在未能达到完全缓解的标本中，促炎型细胞（IL1B+Mono，CCL2+Fibro）及多种促炎因子（IL1A、IL1B等）无明显消退，炎症相关Ig B细胞，CD4+Treg细胞，CD8+Trm-mitotic细胞富集，体内实验证明，炎症因子IL1β减少完全缓解相关CD8+ T细胞及CD40+ B细胞，增加非完全缓解相关的Treg细胞及耗竭PD-1+CD8 T细胞。对于非完全缓解的耐药患者，通过联合靶向炎症因子和Tregs细胞可能是进一步提高dMMR/MSI-H肠癌患者治疗获益的可行策略。

综上，研究首次通过单细胞测序技术，阐明了PD-1免疫治疗诱导的病理完全缓解反应的免疫基质细胞重塑过程，揭示PD-1单抗诱导dMMR肠癌完全消退的细胞机制。创新性地提出了炎症消退与抗PD-1免疫应答的关系，并提出促炎型单核细胞IL1B+Mono及促炎因子IL1β、Tregs等可作为潜在联合靶点，为肿瘤免疫治疗机制研究及转化研究领域提供了丰富的资源，为进一步探索更有效的肿瘤免疫联合治疗策略提供了新方向。