生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的小伙伴想必近期對(duì)免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）這個(gè)詞都不陌生，作為大熱的研究方向，ICB在治療癌癥方面取得了很大進(jìn)展，其基本原理是基于免疫細(xì)胞T細(xì)胞的激活機(jī)制，但具體的生物學(xué)決定因素仍不完全清楚，ICB治療僅對(duì)部分患者有效。由于無(wú)法頻繁地對(duì)腫瘤患者進(jìn)行采樣，目前對(duì)支持治療效果的動(dòng)態(tài)治療發(fā)生過(guò)程知之甚少。

這塊“有待開(kāi)礦的黃金研究地”，也逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者攻關(guān)克難的目標(biāo)，本期小編帶來(lái)了西澳大學(xué)W. Joost Lesterhuis教授團(tuán)隊(duì)的ICB研究文章解讀，幫助大家梳理實(shí)驗(yàn)及分析思路。

論著題目：Temporally restricted activation of IFNβ signaling underlies response to immune checkpoint therapy in mice

發(fā)表期刊：Nature Communications

影響因子：17.694

應(yīng)用技術(shù)及主要結(jié)論：應(yīng)用單細(xì)胞測(cè)序等技術(shù)揭示了針對(duì)ICB治療有響應(yīng)的腫瘤中I型干擾素（IFN）信號(hào)的開(kāi)啟/關(guān)閉的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

模型：小鼠雙側(cè)腫瘤模型（AB1、Renca）

實(shí)驗(yàn)處理：給予抗CTLA4/抗PD-L1治療后，分別在1小時(shí)、2、4、6天后切除反應(yīng)性和非反應(yīng)性腫瘤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)分組：有反應(yīng)組（RS），無(wú)反應(yīng)組（NR）

主要實(shí)驗(yàn)技術(shù)：scRNA-seq，CIBERSORTx analysis，RNA-seq，TCseq等

實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析

01 免疫檢查點(diǎn)治療的細(xì)胞表達(dá)差異

為了探究對(duì)阻斷免疫檢查點(diǎn)治療RS組與NR組的細(xì)胞組成是否有差異，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)兩種腫瘤小鼠模型樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在RS組中CD8⁺T細(xì)胞浸潤(rùn)更為明顯。此外分析大量的RNA-seq數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)檢查點(diǎn)標(biāo)記Tim3、Lag3、Ox40、Lcos、Ctla4、Pd1、Pdl1和Pdl2基因（參與癌癥的免疫耐受和 T 細(xì)胞衰竭）在應(yīng)答者中表達(dá)較高，特別是在接受ICB治療后升高，表明T細(xì)胞激活狀態(tài)而不是其數(shù)量更能預(yù)測(cè)應(yīng)答反應(yīng)。

圖1.雙腫瘤模型RS組和NR組的腫瘤時(shí)間過(guò)程分析

02 IFN信號(hào)相關(guān)的基因在兩組中表達(dá)差異顯著

為了探究ICB治療過(guò)程中基因表達(dá)的變化，研究團(tuán)隊(duì)基于TCseq對(duì)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)及信號(hào)通路進(jìn)行了分析，結(jié)果可分為四個(gè)基因表達(dá)類(lèi)群并在兩個(gè)腫瘤模型中表現(xiàn)出了一致的時(shí)間依賴(lài)性。其中Cluster 4（包含與IFN信號(hào)相關(guān)的基因）在RS組和NR組之間表現(xiàn)出了顯著不同的表達(dá)曲線，在NR組中表達(dá)隨著時(shí)間的推移逐漸增加。而在RS組中Cluster 4最初是高表達(dá)的，隨后在腫瘤模型中的表達(dá)迅速下降。

圖2.兩種腫瘤模型中RS組與NR組的信號(hào)表達(dá)差異

03 IFN調(diào)控因子的表達(dá)幫助區(qū)分ICB應(yīng)答者

為了探究這些基因在腫瘤治療中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控的變化，研究團(tuán)隊(duì)使用GENIE3算法在AB1和Renca兩種腫瘤模型的RS組中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)包含IFN相關(guān)基因的模塊，該模塊隨著時(shí)間的推移表現(xiàn)出信號(hào)通路啟動(dòng)/關(guān)閉的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。干擾素刺激基因IRF1, STAT1, STAT2, IRF7和IRF9在ICB的響應(yīng)過(guò)程中占主導(dǎo)地位，表明IFN信號(hào)通路的啟動(dòng)/關(guān)閉與ICB的響應(yīng)相關(guān)，且受不同腫瘤模型的共同轉(zhuǎn)錄因子驅(qū)動(dòng)。

圖3.RS組和NR組中 IFN調(diào)控因子的表達(dá)隨時(shí)間的變化差異

04 靶向IFNβ的動(dòng)態(tài)平衡可以改善對(duì)ICB的反應(yīng)

為了模擬IFN信號(hào)通路的啟動(dòng)/關(guān)閉動(dòng)態(tài)過(guò)程，研究團(tuán)隊(duì)使用抗IFNα/β受體（IFNAR1）、IFNγ和兩者的抗體，阻斷I型或II型IFN信號(hào)，三天后進(jìn)行ICB治療，結(jié)果顯示I型IFN信號(hào)傳導(dǎo)中啟動(dòng)/關(guān)閉動(dòng)力學(xué)的有效性完全取決于抑制IFNβ的表達(dá)。I型IFN的時(shí)間交錯(cuò)阻斷再次提高了ICB在AB1模型小鼠中的療效。且IFNβ的激活上調(diào)CD8⁺T細(xì)胞的PD-1表達(dá)，并提示T細(xì)胞的激活。因此，IFN-β信號(hào)的動(dòng)力學(xué)在ICB治療初期影響T細(xì)胞的招募和激活。

圖4. 時(shí)間依賴(lài)的方式抑制IFNβ信號(hào)改善對(duì)ICB的反應(yīng)

05 炎性單核細(xì)胞是ICB應(yīng)答者中IFNβ的主要來(lái)源

為了進(jìn)一步了解干擾素信號(hào)的來(lái)源，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了scRNA-seq，發(fā)現(xiàn)在RS組中，單核細(xì)胞Ⅰ型干擾素信號(hào)表達(dá)升高，且CD11b⁺單核細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中產(chǎn)生IFN-β的關(guān)鍵細(xì)胞。此外，為了驗(yàn)證臨床的結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)使用了來(lái)自未治療的乳腺癌患者的scRNA-seq數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有反應(yīng)的樣本中的CCR2⁺亞群高度表達(dá)IFN信號(hào)，這與此前在小鼠模型中的發(fā)現(xiàn)一致。因此腫瘤浸潤(rùn)性炎癥單核細(xì)胞是I型IFN活性的主要來(lái)源，特別是IFNβ。

圖5. CB患者單核細(xì)胞中IFN的啟動(dòng)/快速關(guān)閉信號(hào)與T細(xì)胞應(yīng)答相關(guān)

全文總結(jié)

該研究結(jié)果表明，IFNβ信號(hào)的啟動(dòng)/關(guān)閉調(diào)節(jié)對(duì)ICB的治療反應(yīng)至關(guān)重要，可以利用此靶向信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)臨床結(jié)果的響應(yīng)。

    本研究詳細(xì)信息參見(jiàn)原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-32567-8

烈冰支持每位科研和醫(yī)務(wù)工作者，致力于研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品、結(jié)合現(xiàn)有一流高通量測(cè)序技術(shù)平臺(tái)，為用戶提供一流服務(wù)和解決方案，目前已發(fā)表Nature，Nature Cell Biology，Immunity等國(guó)際前沿期刊單細(xì)胞測(cè)序文章40+篇，助力多種腫瘤、腦神經(jīng)、白血病、Covid-19、植物研究等等高分文獻(xiàn)發(fā)表。