全面免疫表型分析揭示抗 PD-1 敏感和耐药同基因小鼠模型中肿瘤微环境的差异改变

为探究抗 PD-1 单抗治疗的免疫机制，研究人员对比敏感和耐药小鼠模型，发现关键免疫变化及潜在标志物。

　　免疫疗法近年来成为癌症治疗领域的热门话题，其中免疫检查点抑制剂，尤其是针对程序性死亡蛋白 1（PD-1）/ 程序性死亡配体 1（PD-L1）通路的药物，给癌症患者带来了新的希望。它们就像一把神奇的钥匙，能够打开人体免疫系统对抗肿瘤的大门，让免疫细胞重新识别并攻击癌细胞，许多患者因此获得了更好的临床疗效。然而，现实并非一帆风顺，部分患者对这些药物存在耐药性，这就好比在钥匙和锁之间设置了一道屏障，使得免疫治疗的效果大打折扣。这一问题严重限制了免疫检查点抑制剂的广泛应用，也让众多科研人员和医生们头疼不已。为了攻克这一难题，深入了解抗 PD-1 单抗治疗过程中的免疫机制，来自日本的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Scientific Reports》杂志上。

在这项研究中，研究人员主要采用了两种技术方法。一是构建动物模型，选用 4 周龄雌性 C57BL/6J 小鼠，分别接种 MC-38 结肠腺癌细胞和 LLC1 肺癌细胞，建立对抗 PD-1 单抗治疗反应不同的同基因小鼠肿瘤模型。二是运用流式细胞术，在肿瘤接种、药物处理后的不同时间点，收集小鼠的肿瘤引流淋巴结（TdLNs）和肿瘤组织，制备单细胞悬液，用多种荧光标记抗体染色，通过流式细胞仪检测各类免疫细胞的表型和功能相关指标。

研究结果如下：

1. 抗 PD-1 单抗对肿瘤生长的影响：在 MC-38 模型中，抗 PD-1 单抗治疗显著抑制了肿瘤生长，而在 LLC1 模型中，抗 PD-1 单抗治疗对肿瘤生长的抑制作用微乎其微。同时，体重测量结果显示，治疗过程中未出现明显的与治疗相关的毒性，表明小鼠未受到严重的副作用影响。
2. 抗 PD-1 单抗对单核细胞 / 粒细胞群体的影响：在 TdLNs 中，两种小鼠模型经抗 PD-1 单抗治疗后，树突状细胞（DCs）、髓源性抑制细胞（MDSCs）和巨噬细胞（MΦ）的比例均有轻微增加。在肿瘤微环境中，对抗 PD-1 单抗敏感的 MC-38 模型中 DCs 和 MΦ 的比例显著增加，MDSCs 的比例则下降；而对治疗耐药的 LLC1 模型中，这些细胞群体的比例变化极小。此外，在功能状态和激活状态方面，MC-38 模型经抗 PD-1 单抗治疗后，肿瘤相关 DCs、MΦ 和 MDSCs 上的抗原呈递分子（MHC I 和 MHC II）和免疫检查点分子（CD80、CD86、CD197 和 PD-L1）的表达水平显著上调，且 M1 表型巨噬细胞比例增加；LLC1 模型则无明显变化。
3. 抗 PD-1 单抗对淋巴细胞群体的影响：在 TdLNs 中，两种小鼠模型经抗 PD-1 单抗治疗后，CD4⁺T 细胞和 CD8⁺T 细胞的比例略有下降，B 细胞比例略有上升，但差异均无统计学意义，NK 细胞比例有轻微增加。在肿瘤微环境中，MC-38 模型中 CD4⁺T 细胞、CD8⁺T 细胞、调节性 T 细胞（Tregs）、NK 细胞和 NKT 细胞的比例显著增加，而 LLC1 模型中这些细胞群体的比例变化不明显。在记忆表型方面，在肿瘤微环境中，MC-38 模型中 CD8⁺T_CM细胞和 CD8⁺T_EM细胞的比例显著增加，而 LLC1 模型中变化极小。
4. 抗 PD-1 单抗对免疫细胞细胞毒性的影响：在 MC-38 模型的肿瘤中，抗 PD-1 单抗治疗后，表达穿孔素的 CD4⁺T 细胞、CD8⁺T 细胞、Tregs、B 细胞和 NK 细胞显著增加。相关性分析表明，在 MC-38 模型中，表达颗粒酶 B 和穿孔素的细胞毒性 CD4⁺T 细胞以及表达穿孔素的 NKT 细胞与肿瘤体积呈显著负相关，穿孔素可能是评估抗 PD-1 单抗治疗效果的可靠标志物。在 TdLNs 中，MC-38 模型经抗 PD-1 单抗治疗后，表达颗粒酶 B 和穿孔素的 CD8⁺T 细胞、Tregs 和 NKT 细胞显著减少。

研究结论和讨论部分指出，通过对两种同基因小鼠模型的全面免疫表型分析，揭示了抗 PD-1 单抗治疗反应相关的独特免疫变化。在敏感的 MC-38 模型中，抗 PD-1 单抗治疗导致肿瘤浸润髓系细胞群体显著改变，DCs 和 MΦ 增加，MDSCs 减少，同时增强了抗原呈递和 T 细胞刺激，多种淋巴细胞浸润增加，且穿孔素表达与治疗效果密切相关。这些发现为预测抗 PD-1 治疗反应提供了潜在的生物标志物，如 DCs 与 MDSCs 的比例、TAMs 的极化状态和穿孔素表达淋巴细胞的频率等。此外，研究还针对 LLC1 模型对抗 PD-1 治疗无反应的现象，探讨了潜在的耐药机制，为克服耐药性提供了方向。同时，基于这些发现，研究人员提出了多种联合治疗策略，如联合使用消耗 MDSCs 或使 TAMs 重极化的药物、增强 DC 功能的药物、激活 NK 和 NKT 细胞的药物，以及针对其他抑制性受体或共刺激分子的药物等，有望提高抗 PD-1 治疗的疗效。不过，研究也存在一定的局限性，未来可进一步拓展到基因工程人源化小鼠模型，在多个时间点评估免疫变化，并运用空间转录组学或多重免疫组化技术深入研究肿瘤微环境中免疫细胞的空间关系和功能状态。总之，这项研究为癌症免疫治疗提供了重要的理论依据和潜在的治疗策略，有助于推动癌症免疫治疗领域的发展。