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(guó)家。CC的主要治療方法有手術(shù)、放療和化療，除了這些常見(jiàn)手段以外，免疫治療能通過(guò)激發(fā)或重建機(jī)體的免疫系統(tǒng)，從而控制和殺傷腫瘤細(xì)胞因而也成為復(fù)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(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院華克勤、邱君君、郭晨妍團(tuán)隊(duì)在Cancer Communications期刊上在線(xiàn)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(xì)胞間的相互作用，并闡明介導(dǎo)CC免疫逃逸的潛在機(jī)制。通過(guò)scRNA-seq不僅對(duì)宮頸惡性上皮細(xì)胞進(jìn)行了全面的研究，而且還對(duì)包括樹(shù)突狀細(xì)胞 (DC) 和T細(xì)胞在內(nèi)的免疫群體進(jìn)行了研究，并為設(shè)計(jì)藥物和進(jìn)行未來(lái)的CC臨床試驗(yàn)提供了新的見(jiàn)解。

主要研究結(jié)果 (Results) ：

1、惡性宮頸上皮細(xì)胞沒(méi)有明顯的腫瘤逃逸跡象

研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用單細(xì)胞測(cè)序 (scRNA-seq) 對(duì)正常宮頸組織、高級(jí)別宮頸上皮內(nèi)病變 (HSIL) 病灶和宮頸癌組織進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)非監(jiān)督聚類(lèi)識(shí)別了32個(gè)細(xì)胞亞群，并進(jìn)一步將它們分類(lèi)為11種細(xì)胞類(lèi)型。

研究團(tuán)隊(duì)首先關(guān)注了CC的主要組成部分之一，即上皮細(xì)胞。通過(guò)非監(jiān)督聚類(lèi)，發(fā)現(xiàn)了24個(gè)上皮細(xì)胞簇。通過(guò)對(duì)每個(gè)臨床樣本上皮細(xì)胞中的染色體核型 (CNV) 進(jìn)行infoCNV分析，發(fā)現(xiàn)CC來(lái)源的上皮細(xì)胞相比于正常宮頸組織或HSIL病灶的上皮細(xì)胞有大量實(shí)質(zhì)性DNA片段擴(kuò)增和缺失，代表更高的新抗原負(fù)荷和更高的惡性程度；對(duì)惡性和非惡性宮頸上皮細(xì)胞的比較表明，惡性宮頸上皮細(xì)胞在抗原調(diào)節(jié)、抗原處理機(jī)制、主要組織相容性復(fù)合體 (MHC-I) 分子下調(diào)或免疫檢查點(diǎn)的配體上調(diào)等機(jī)制方面逃避免疫系統(tǒng)的識(shí)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(xì)胞中表達(dá)較高，抗原處理基因表達(dá)增強(qiáng)，MHC-I及其相關(guān)成分在惡性上皮細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。然而，總體而言，惡性宮頸上皮細(xì)胞沒(méi)有明顯的免疫逃逸跡象。

圖 宮頸惡性上皮細(xì)胞沒(méi)有明顯的腫瘤逃逸跡象

2、DC_LAMP3細(xì)胞協(xié)同反應(yīng)性CD8_Tex細(xì)胞和CD4_Tregs細(xì)胞介導(dǎo)CC免疫逃逸

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重新聚類(lèi)獲得的宮頸癌 (CC) 中樹(shù)突狀細(xì)胞 (DC) 的9個(gè)亞群，并詳細(xì)描述了其中6個(gè)亞集的特征。其中，DC_LAMP3細(xì)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(dá)IDO1參與色氨酸代謝。DC_LAMP3細(xì)胞在宮頸癌組織中的高表達(dá)提示其可能與癌變密切相關(guān)。進(jìn)一步研究了DC_LAMP3細(xì)胞的分子功能，包括遷移能力、Toll樣受體及其適配器的表達(dá)水平、免疫調(diào)節(jié)標(biāo)志物的表達(dá)以及IDO1的參與。這些發(fā)現(xiàn)揭示了DC_LAMP3細(xì)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(duì)惡性上皮細(xì)胞與DC_LAMP3細(xì)胞之間的相互作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成熟DC_LAMP3細(xì)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(xì)胞與DC_LAMP3細(xì)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。總體而言，這些發(fā)現(xiàn)揭示了DC_LAMP3細(xì)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(xì)胞之間的細(xì)胞關(guān)系之前，團(tuán)隊(duì)先研究了T細(xì)胞在宮頸免疫微環(huán)境中的分子特征和生物學(xué)功能。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重新聚類(lèi)對(duì)CD8⁺T細(xì)胞進(jìn)行分類(lèi)，在CC組織中，CD8_Tex細(xì)胞豐富，而CD8_Trm細(xì)胞在正常宮頸和HSIL組織中廣泛分布。通過(guò)免疫學(xué)篩選和單細(xì)胞測(cè)序，發(fā)現(xiàn)CD8⁺T細(xì)胞可分為免疫耗竭和新抗原無(wú)反應(yīng)性、免疫非耗竭和新抗原反應(yīng)性等亞型。大多數(shù)新抗原反應(yīng)性CD8⁺T細(xì)胞在CC時(shí)期功能失調(diào)，只有少數(shù)細(xì)胞具有有效的免疫功能。對(duì)CD4⁺T細(xì)胞的研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在宮頸組織中CD4_Tregs和CD4_Th細(xì)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(yīng)性的CD4_TEM/Th1樣細(xì)胞在免疫功能上表現(xiàn)更差，而CD4_Tregs在T細(xì)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(yīng)性和恢復(fù)CD8⁺T細(xì)胞的抗腫瘤細(xì)胞毒作用，調(diào)節(jié)CD4⁺T輔助細(xì)胞的免疫狀態(tài)以及抑制CD4⁺T調(diào)節(jié)因子可能對(duì)宮頸癌治療具有重要價(jià)值。

隨后研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)DC_LAMP3細(xì)胞、CD8_TeX細(xì)胞和CD4_Tregs之間存在正相關(guān)的細(xì)胞豐度。DC_LAMP3細(xì)胞通過(guò)免疫檢查點(diǎn)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(diǎn)中的表達(dá)較高。在不同疾病階段的組織中，免疫抑制檢查點(diǎn)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(yáng)性反應(yīng)，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(cè)和免疫逃逸的轉(zhuǎn)變。此外，DC_LAMP3細(xì)胞與CD4_Tregs之間的相互作用通過(guò)趨化因子和共刺激信號(hào)調(diào)節(jié)，特別在CC組織中，CD4_Tregs廣泛激活，免疫抑制檢查點(diǎn)的相互作用增強(qiáng)，削弱了其他效應(yīng)T細(xì)胞的抗腫瘤作用，從而協(xié)同介導(dǎo)CC免疫逃逸。

圖 DC_LAMP3細(xì)胞與反應(yīng)性CD8_Tex細(xì)胞和CD4_Tregs細(xì)胞相互作用

3、抑制IDO1進(jìn)一步增強(qiáng)ICB對(duì)CC動(dòng)物模型的治療效果

對(duì)CC樣本進(jìn)行多重?zé)晒饷庖呓M化染色驗(yàn)證了DC_LAMP3細(xì)胞與新抗原反應(yīng)性T細(xì)胞（包括CD8_TeX和CD4_Treg細(xì)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(yīng)性T細(xì)胞和DC_LAMP3細(xì)胞在物理上共表達(dá)。DC_LAMP3細(xì)胞具有特異性地表達(dá)IDO1，積極參與色氨酸代謝，并與新抗原反應(yīng)性T細(xì)胞通信，參與CC免疫抑制和疾病進(jìn)展。研究假設(shè)DC_LAMP3細(xì)胞和反應(yīng)性T細(xì)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(guò)程中發(fā)揮重要作用。此外，通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)建立了C57BL/6小鼠皮下腫瘤形成模型，證實(shí)IDO1抑制劑和免疫檢查點(diǎn)抑制劑 (ICB) 聯(lián)合治療對(duì)減緩腫瘤生長(zhǎng)具有顯著效果。聯(lián)合治療可以有效降低IDO1的酶活性，進(jìn)而導(dǎo)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(guān)察到CD8⁺T細(xì)胞的增殖、細(xì)胞毒性和免疫反應(yīng)的提高，進(jìn)一步加強(qiáng)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(yīng)用于CC的免疫治療提供了有益的線(xiàn)索。

圖 宮頸癌樣本多重?zé)晒饷庖呓M化染色結(jié)果

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)研究DC_LAMP3、CD_4_Treg和CD8_Tex細(xì)胞等免疫亞群的重要作用，研究團(tuán)隊(duì)揭示了宮頸疾病從正常宮頸組織到癌前病變和癌癥進(jìn)展過(guò)程中免疫微環(huán)境的動(dòng)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為表達(dá)IDO1的DC_LAMP3細(xì)胞和反應(yīng)性T細(xì)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(duì)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(duì)IDO1表達(dá)陽(yáng)性的CC患者的治療效果，為設(shè)計(jì)和進(jìn)行未來(lái)CC患者的臨床試驗(yàn)提供了新的見(jiàn)解和關(guān)鍵線(xiàn)索。

圖 CC腫瘤微環(huán)境中DC_LAMP3細(xì)胞和反應(yīng)性T細(xì)胞形成的惡性免疫抑制循環(huán)示意圖和潛在的治療策略

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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