靶向肿瘤内源性 S100A1：增强抗肿瘤免疫与免疫治疗效果的新策略

在癌症治疗的领域中，免疫检查点阻断（ICB）疗法宛如一颗璀璨的新星，为众多癌症患者带来了新的希望。它通过阻断免疫检查点蛋白，重新激活 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应，在非小细胞肺癌、黑色素瘤和乳腺癌等多种癌症治疗中取得了显著成效。然而，这一疗法并非完美无缺，如同在平静的湖面投入巨石，激起层层涟漪，治疗响应的高度异质性成为了它前进道路上的一大阻碍。只有一小部分患者能够实现长期、持续的缓解，晚期癌症患者的响应率通常仅在 10% 至 25% 之间。为了攻克这些难题，中国医学科学院肿瘤医院（National Cancer Center/National Clinical Research Center for Cancer/Cancer Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences）等机构的研究人员展开了一项深入的研究。他们将目光聚焦在 S100 钙结合蛋白 A1（S100A1）上，试图揭开它在肿瘤免疫和免疫治疗中的神秘面纱。研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上。

　　

在癌症治疗的领域中，免疫检查点阻断（ICB）疗法宛如一颗璀璨的新星，为众多癌症患者带来了新的希望。它通过阻断免疫检查点蛋白，重新激活 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应，在非小细胞肺癌、黑色素瘤和乳腺癌等多种癌症治疗中取得了显著成效。然而，这一疗法并非完美无缺，如同在平静的湖面投入巨石，激起层层涟漪，治疗响应的高度异质性成为了它前进道路上的一大阻碍。只有一小部分患者能够实现长期、持续的缓解，晚期癌症患者的响应率通常仅在 10% 至 25% 之间。

与此同时，免疫抑制性肿瘤微环境（TME），这个隐藏在黑暗中的 “敌人”，也在悄然阻碍着 ICB 疗法发挥其最大功效。在这种免疫抑制性的 TME 中，免疫效应细胞如 CD8⁺细胞毒性 T 淋巴细胞、1 型辅助性 T 细胞等的浸润不足，而免疫抑制性细胞如调节性 T 细胞（Tregs）、耗竭的 CD8⁺ T 细胞等却大量存在，使得肿瘤细胞能够轻松逃脱免疫系统的监视和攻击。此外，目前临床上缺乏有效的生物标志物来预测 ICB 疗法的疗效，这无疑给医生制定精准的治疗方案带来了巨大的挑战。就像在茫茫大海中航行却没有指南针，难以找到正确的方向。

为了攻克这些难题，中国医学科学院肿瘤医院（National Cancer Center/National Clinical Research Center for Cancer/Cancer Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences）等机构的研究人员展开了一项深入的研究。他们将目光聚焦在 S100 钙结合蛋白 A1（S100A1）上，试图揭开它在肿瘤免疫和免疫治疗中的神秘面纱。研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在样本获取方面，收集了肺癌患者的血浆、组织样本及相关临床数据，建立了样本队列。通过生物信息学分析，整合已发表的 RNA 测序数据，筛选与 ICB 响应相关的基因。同时，采用细胞实验和动物模型实验，如构建 S100A1 基因敲低细胞系和小鼠模型，利用流式细胞术、单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、免疫组化（IHC）等技术，从多个层面探究 S100A1 的功能和作用机制。

研究结果如下：

• S100A1 表达与免疫治疗疗效相关：研究人员整合了黑色素瘤免疫治疗队列和乳腺癌抗 PD-1 治疗的单细胞 RNA 测序数据集，发现 S100A1 的表达与 ICB 响应存在关联。肿瘤细胞内源性 S100A1 mRNA 表达在 ICB 治疗后会被诱导，且在无响应者组中表达更高。对多个免疫治疗队列的分析显示，S100A1 高表达组患者的总生存期（OS）和无进展生存期（PFS）更短。此外，血浆 S100A1 水平与组织 S100A1 表达呈正相关，血浆 S100A1 水平较高的肺癌患者接受 ICIs 治疗后，疾病稳定（SD）或疾病进展（PD）的比例更高，其在预测免疫治疗响应方面具有一定价值。

• S100A1 调节肿瘤免疫逃逸和免疫治疗响应：利用 LLC 细胞系构建内源性 S100A1 敲低模型，研究发现 S100A1 缺失抑制了肿瘤在免疫健全小鼠中的生长，延长了小鼠生存期，但对免疫缺陷小鼠的肿瘤生长无明显影响。将 S100A1 敲低与抗 PD-1 疗法联合，能有效抑制肿瘤生长，增加 CD8⁺ T 细胞浸润，表明 S100A1 在调节肿瘤免疫逃逸和免疫治疗响应中发挥着重要作用。

• S100A1 缺失重塑免疫抑制性 TME：通过对 LLC 肺癌模型的研究发现，S100A1 缺失减少了肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的募集，增加了 T 细胞在 TME 中的浸润比例和数量。巨噬细胞表型分析显示，S100A1 缺失促进了 M1 样巨噬细胞极化，肿瘤浸润的 CD8⁺ T 细胞效应活性增强。对非小细胞肺癌（NSCLC）患者组织样本的分析也证实，高 S100A1 表达的肿瘤具有免疫抑制性 TME 特征，而 S100A1 缺失可重塑 TME，使其更具免疫活性。

• S100A1 敲低促进 M1 样巨噬细胞极化和 T 细胞介导的抗肿瘤免疫：scRNA-seq 分析发现，S100A1 敲低显著改变了 TAMs 和 T 细胞的浸润情况。对 TAMs 进行二次聚类分析，发现 S100A1 敲低促进了 TAMs 向 M1 样表型重编程。对肿瘤浸润 CD8⁺ T 细胞的分析显示，S100A1 敲低增加了效应 CD8⁺ T 细胞的数量和活性。空间转录组分析也表明，S100A1 敲低促进了 T 细胞浸润和 M1 样巨噬细胞极化，诱导了炎症性 TME。

• 肿瘤内源性 S100A1 通过 GM-CSF 调节 TAMs：研究发现肿瘤内源性 S100A1 通过影响巨噬细胞极化来抑制肿瘤特异性 CD8⁺ T 细胞浸润和功能。机制研究表明，S100A1 敲低导致 LLC 细胞上清液中 GM-CSF 水平升高，GM-CSF 是驱动髓细胞发育、成熟和分化的炎症细胞因子，可促进单核细胞分化为免疫刺激的 M1 巨噬细胞。添加 GM-CSF 中和抗体可减弱 S100A1 敲低对 M1 样巨噬细胞极化的诱导作用和对肿瘤生长的抑制作用。

• S100A1/USP7/p65 轴转录调节 GM-CSF 表达：通过免疫沉淀和液相色谱 - 串联质谱分析，发现 S100A1 与泛素特异性蛋白酶 7（USP7）相互作用。CoIP 实验和免疫荧光验证了两者的相互作用和共定位。研究表明，S100A1 缺失通过与 USP7 的 C 末端 Ubl 结构域相互作用，增强 USP7 的活性，进而增加 p65 的稳定性和核定位，促进 p65 与 GM-CSF 基因启动子的结合，上调 GM-CSF 表达，最终促进 M1 样巨噬细胞极化和 T 细胞介导的抗肿瘤免疫。

• GM-CSF 预刺激增强高 S100A1 表达肿瘤的抗 PD-1 疗效：整合多个免疫治疗队列分析发现，S100A1 可用于预测免疫治疗结果，且其作用独立于 PD-L1 表达。在高 S100A1 表达的肿瘤小鼠模型中，GM-CSF 预刺激可增强抗 PD-1 疗法的敏感性，逆转免疫抑制性 TME，提高免疫治疗疗效。

研究结论和讨论部分指出，抑制肿瘤内源性 S100A1 可通过激活 GM-CSF 信号，使巨噬细胞和 T 细胞获得抗肿瘤特性，从而重塑免疫抑制性 TME，增强抗肿瘤免疫和免疫治疗疗效。GM-CSF 与 ICB 联合可能有利于 T 细胞介导的抗肿瘤反应，S100A1 作为 GM-CSF 信号的关键上游调节因子，在免疫治疗中具有重要作用。然而，该研究也存在一些局限性，如血浆 S100A1 水平用于评估免疫治疗疗效的特异性和可靠性有待提高，需要开发更有效的 S100A1 抑制剂，S100A1 与 ICIs 获得性耐药的关系以及其在肿瘤细胞钙调节中的作用等也有待进一步研究。尽管如此，这项研究为癌症免疫治疗提供了新的思路和潜在的生物标志物及治疗靶点，有望推动个性化免疫治疗的发展，为癌症患者带来更多的希望。