宮頸癌 (Cervical cancer，CC) 是全球女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤之一，約85%發(fā)生在發(fā)展中國家。CC的主要治療方法有手術(shù)、放療和化療，除了這些常見手段以外，免疫治療能通過激發(fā)或重建機體的免疫系統(tǒng)，從而控制和殺傷腫瘤細胞因而也成為復發(fā)或轉(zhuǎn)移性CC患者一種新的治療選擇，然而其療效上仍有很大的提高空間。
2023年10月4日，復旦大學附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院華克勤、邱君君、郭晨妍團隊在Cancer Communications期刊上在線發(fā)表了題為“Interactions of Indoleamine 2,3-dioxygenase-expressing LAMP3+ dendritic cells with CD4+ regulatory T cells and CD8+ exhausted T cells: synergistically remodeling of the immunosuppressive microenvironment in cervical cancer and therapeutic implications"的研究結(jié)果，該研究確定了特定細胞間的相互作用，并闡明介導CC免疫逃逸的潛在機制。通過scRNA-seq不僅對宮頸惡性上皮細胞進行了全面的研究，而且還對包括樹突狀細胞 (DC) 和T細胞在內(nèi)的免疫群體進行了研究，并為設(shè)計藥物和進行未來的CC臨床試驗提供了新的見解。
主要研究結(jié)果 (Results) ：
1、惡性宮頸上皮細胞沒有明顯的腫瘤逃逸跡象
研究團隊運用單細胞測序 (scRNA-seq) 對正常宮頸組織、高級別宮頸上皮內(nèi)病變 (HSIL) 病灶和宮頸癌組織進行檢測，通過非監(jiān)督聚類識別了32個細胞亞群，并進一步將它們分類為11種細胞類型。
研究團隊首先關(guān)注了CC的主要組成部分之一，即上皮細胞。通過非監(jiān)督聚類，發(fā)現(xiàn)了24個上皮細胞簇。通過對每個臨床樣本上皮細胞中的染色體核型 (CNV) 進行infoCNV分析，發(fā)現(xiàn)CC來源的上皮細胞相比于正常宮頸組織或HSIL病灶的上皮細胞有大量實質(zhì)性DNA片段擴增和缺失，代表更高的新抗原負荷和更高的惡性程度；對惡性和非惡性宮頸上皮細胞的比較表明，惡性宮頸上皮細胞在抗原調(diào)節(jié)、抗原處理機制、主要組織相容性復合體 (MHC-I) 分子下調(diào)或免疫檢查點的配體上調(diào)等機制方面逃避免疫系統(tǒng)的識別和去除。具體而言，腫瘤相關(guān)抗原相關(guān)黏附分子在惡性宮頸細胞中表達較高，抗原處理基因表達增強，MHC-I及其相關(guān)成分在惡性上皮細胞中表達上調(diào)。然而，總體而言，惡性宮頸上皮細胞沒有明顯的免疫逃逸跡象。
圖 宮頸惡性上皮細胞沒有明顯的腫瘤逃逸跡象
2、DC_LAMP3細胞協(xié)同反應性CD8_Tex細胞和CD4_Tregs細胞介導CC免疫逃逸
研究團隊通過重新聚類獲得的宮頸癌 (CC) 中樹突狀細胞 (DC) 的9個亞群，并詳細描述了其中6個亞集的特征。其中，DC_LAMP3細胞被發(fā)現(xiàn)具有遷移能力，并表現(xiàn)出免疫抑制作用，高水平表達IDO1參與色氨酸代謝。DC_LAMP3細胞在宮頸癌組織中的高表達提示其可能與癌變密切相關(guān)。進一步研究了DC_LAMP3細胞的分子功能，包括遷移能力、Toll樣受體及其適配器的表達水平、免疫調(diào)節(jié)標志物的表達以及IDO1的參與。這些發(fā)現(xiàn)揭示了DC_LAMP3細胞在抗原處理和提呈功能上的受損，可能有助于CC的免疫逃逸。對惡性上皮細胞與DC_LAMP3細胞之間的相互作用進行了研究，發(fā)現(xiàn)成熟DC_LAMP3細胞的抗原提呈受損，可能促使CC的免疫逃逸。此外，發(fā)現(xiàn)了惡性宮頸上皮細胞與DC_LAMP3細胞之間的VEGFA/SEMA3F/SEMA3C/PGF-NRP2相互作用，可能協(xié)同刺激血管生成和腫瘤形成?？傮w而言，這些發(fā)現(xiàn)揭示了DC_LAMP3細胞的免疫調(diào)節(jié)作用、成熟狀態(tài)以及在宮頸癌發(fā)展中的重要角色。
在研究DC_LAMP3和T細胞之間的細胞關(guān)系之前，團隊先研究了T細胞在宮頸免疫微環(huán)境中的分子特征和生物學功能。研究團隊通過重新聚類對CD8+T細胞進行分類，在CC組織中，CD8_Tex細胞豐富，而CD8_Trm細胞在正常宮頸和HSIL組織中廣泛分布。通過免疫學篩選和單細胞測序，發(fā)現(xiàn)CD8+T細胞可分為免疫耗竭和新抗原無反應性、免疫非耗竭和新抗原反應性等亞型。大多數(shù)新抗原反應性CD8+T細胞在CC時期功能失調(diào)，只有少數(shù)細胞具有有效的免疫功能。對CD4+T細胞的研究中，團隊發(fā)現(xiàn)在宮頸組織中CD4_Tregs和CD4_Th細胞的平衡關(guān)系可能與病變發(fā)展和宮頸癌形成相關(guān)。研究結(jié)果顯示，免疫耗竭和新抗原反應性的CD4_TEM/Th1樣細胞在免疫功能上表現(xiàn)更差，而CD4_Tregs在T細胞分化和激活中發(fā)揮關(guān)鍵作用。綜上研究，激發(fā)新的抗原反應性和恢復CD8+T細胞的抗腫瘤細胞毒作用，調(diào)節(jié)CD4+T輔助細胞的免疫狀態(tài)以及抑制CD4+T調(diào)節(jié)因子可能對宮頸癌治療具有重要價值。
隨后研究團隊發(fā)現(xiàn)DC_LAMP3細胞、CD8_TeX細胞和CD4_Tregs之間存在正相關(guān)的細胞豐度。DC_LAMP3細胞通過免疫檢查點參與調(diào)節(jié)作用，尤其在CD80/CD86-CTLA4、LGALS9-HAVCR2、PVR/NECTIN2-TIGIT和CD274/PDCD1LG2-PDCD1等免疫抑制檢查點中的表達較高。在不同疾病階段的組織中，免疫抑制檢查點的相互作用在正常宮頸組織中保持較低水平，HSIL中發(fā)生免疫陽性反應，而在CC組織中免疫抑制更為顯著，表明可能存在免疫耐受、監(jiān)測和免疫逃逸的轉(zhuǎn)變。此外，DC_LAMP3細胞與CD4_Tregs之間的相互作用通過趨化因子和共刺激信號調(diào)節(jié)，特別在CC組織中，CD4_Tregs廣泛激活，免疫抑制檢查點的相互作用增強，削弱了其他效應T細胞的抗腫瘤作用，從而協(xié)同介導CC免疫逃逸。
圖 DC_LAMP3細胞與反應性CD8_Tex細胞和CD4_Tregs細胞相互作用
3、抑制IDO1進一步增強ICB對CC動物模型的治療效果
對CC樣本進行多重熒光免疫組化染色驗證了DC_LAMP3細胞與新抗原反應性T細胞（包括CD8_TeX和CD4_Treg細胞）之間的關(guān)聯(lián)和相互作用。結(jié)果顯示，在CC微環(huán)境中，新抗原反應性T細胞和DC_LAMP3細胞在物理上共表達。DC_LAMP3細胞具有特異性地表達IDO1，積極參與色氨酸代謝，并與新抗原反應性T細胞通信，參與CC免疫抑制和疾病進展。研究假設(shè)DC_LAMP3細胞和反應性T細胞之間的相互作用重塑了CC的免疫抑制環(huán)境，而IDO1可能在這一過程中發(fā)揮重要作用。此外，通過小鼠實驗建立了C57BL/6小鼠皮下腫瘤形成模型，證實IDO1抑制劑和免疫檢查點抑制劑 (ICB) 聯(lián)合治療對減緩腫瘤生長具有顯著效果。聯(lián)合治療可以有效降低IDO1的酶活性，進而導致腫瘤體積和重量的減少。尤其是抗CTLA4和IDO1抑制劑組合治療效果很好。在治療后觀察到CD8+T細胞的增殖、細胞毒性和免疫反應的提高，進一步加強了聯(lián)合治療的療效。這些結(jié)果為將IDO1抑制劑與ICB聯(lián)合應用于CC的免疫治療提供了有益的線索。
圖 宮頸癌樣本多重熒光免疫組化染色結(jié)果
結(jié)語：
通過研究DC_LAMP3、CD_4_Treg和CD8_Tex細胞等免疫亞群的重要作用，研究團隊揭示了宮頸疾病從正常宮頸組織到癌前病變和癌癥進展過程中免疫微環(huán)境的動態(tài)變化。結(jié)合scRNA-seq數(shù)據(jù)、多色免疫組化染色結(jié)果和動物實驗，研究團隊認為表達IDO1的DC_LAMP3細胞和反應性T細胞之間的相互作用協(xié)同重塑了CC的免疫抑制微環(huán)境。提示針對IDO1和ICB的聯(lián)合治療（如抗PD1/抗CTLA4藥物）可以提高目前免疫療法對IDO1表達陽性的CC患者的治療效果，為設(shè)計和進行未來CC患者的臨床試驗提供了新的見解和關(guān)鍵線索。
圖 CC腫瘤微環(huán)境中DC_LAMP3細胞和反應性T細胞形成的惡性免疫抑制循環(huán)示意圖和潛在的治療策略
參考文獻
Qu X, Wang Y, Jiang Q, Ren T, Guo C, Hua K, Qiu J. Interactions of Indoleamine 2,3-dioxygenase-expressing LAMP3+ dendritic cells with CD4+ regulatory T cells and CD8+ exhausted T cells: synergistically remodeling of the immunosuppressive microenvironment in cervical cancer and therapeutic implications. Cancer Commun (Lond). 2023 Nov;43(11):1207-1228. doi: 10.1002/cac2.12486. Epub 2023 Oct 4. PMID: 37794698; PMCID: PMC10631485.
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