2018-07-10
前言
近幾年來，免疫治療迎來了空前盛世，不可否認(rèn)的是，在已過去一半的2018年里，它依然是大家關(guān)注的焦點(diǎn)，層出不窮的報(bào)道相繼而來，讓更多的腫瘤患者看到了治愈的希望！然而，在風(fēng)光無限好的背后，不少科學(xué)家也洞悉到：目前的大多數(shù)免疫療法的臨床響應(yīng)率還停留在20%左右的低水平。究其根源，原來在于腫瘤建立的免疫抑制微環(huán)境。近日，來自華東師范大學(xué)、邦耀實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：GPCR家族成員--Lgr4在腫瘤免疫調(diào)節(jié)中扮演著關(guān)鍵作用，以其作為治療靶點(diǎn)將為腫瘤免疫治療提供一個(gè)新的視角。
2018年7月2日，國際著名腫瘤學(xué)期刊Cancer Research 在線發(fā)表了題為“Inhibition of Rspo-Lgr4 facilitates checkpoint blockade therapy by switching macrophage polarization”的研究成果[1]。華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、邦耀生物首席科學(xué)家劉明耀教授及杜冰教授為該文共同通訊作者，華東師大博士后譚炳合為該文第一作者。
研究背景
GPCR（G protein-coupled receptors）為G蛋白偶聯(lián)受體，它在人體內(nèi)分布廣泛，功能復(fù)雜，參與調(diào)控眾多生理過程如心血管、神經(jīng)、免疫、代謝和內(nèi)分泌系統(tǒng)等。Lgr4是富含亮氨酸基序的GPCR家族成員，多年來被認(rèn)為是通過結(jié)合R-spondin分泌蛋白，促進(jìn)和放大經(jīng)典的wnt/β-catenin 信號通路[2,3]，廣泛在個(gè)體和器官發(fā)育[4,5]乃至腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[6]方面發(fā)揮重要調(diào)控作用。然而關(guān)于Lgr4對于腫瘤免疫微環(huán)境的調(diào)控作用仍是個(gè)未解之謎。
劉明耀教授團(tuán)隊(duì)長期以來專注于GPCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究與新藥研發(fā)工作，先后發(fā)現(xiàn)了GPR54、GPR116以及LGR4等一系列GPCR家族重要成員在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的重要調(diào)控作用，尤其是對于Lgr4的研究在國際上取得了十分重要的影響。
如2016年發(fā)表在Nature medicine雜志上[7]，首次揭示Lgr4作為RANKL蛋白的受體在哺乳動(dòng)物的噬骨/成骨平衡過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，以此為基礎(chǔ)開發(fā)了基于Lgr4受體封閉的骨質(zhì)疏松治療手段；而在2013年發(fā)表在JBC雜志上的研究發(fā)現(xiàn)Lgr4可以通過cAMP/PKA/CREB信號通路調(diào)控固有免疫系統(tǒng)中TLR2/4介導(dǎo)的模式識別功能[8]。
在2018年5月，最新發(fā)表在FASEB J.上的文章也表明，Lgr4在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移及干細(xì)胞分化上具有重要的調(diào)控作用[9]。而這些工作均提示我們Lgr4與腫瘤及免疫微環(huán)境之間重要聯(lián)系。
雖然近年來腫瘤免疫療法取得了突破性的進(jìn)展，然而無論是對于免疫檢查點(diǎn)阻斷療法還是CAR-T細(xì)胞療法，實(shí)體瘤內(nèi)部免疫抑制的腫瘤微環(huán)境Tumor immune microenvironment (TIME)始終是難以逾越的障礙。如腫瘤微環(huán)境中PD-L1等T細(xì)胞抑制信號的大量表達(dá)，抑制性細(xì)胞如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）、髓系來源抑制細(xì)胞（MDSC）、M2型巨噬細(xì)胞以及IL-10、TGF-β等免疫抑制分子在腫瘤微環(huán)境中也發(fā)揮著獨(dú)特的免疫抑制作用。此外，復(fù)雜的免疫細(xì)胞互作網(wǎng)絡(luò)也使腫瘤微環(huán)境成為限制免疫療法效果發(fā)揮的一道堅(jiān)硬壁壘。
腫瘤微環(huán)境TIME的分類，來自nature medicine[10]
正是基于對腫瘤免疫抑制微環(huán)境調(diào)控的關(guān)注以及對于GPCR功能和信號通路研究堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，劉明耀團(tuán)隊(duì)利用高通量測序技術(shù)對與腫瘤免疫抑制微環(huán)境相關(guān)的GPCR開展了大規(guī)模篩選，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了與腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞功能密切相關(guān)的受體Lgr4，并對其在腫瘤微環(huán)境的重塑和抗腫瘤免疫應(yīng)答中的重要作用開展了深入的研究。
研究成果
1. 首先在細(xì)胞水平證明，Lgr4是維持巨噬細(xì)胞促腫瘤狀態(tài)的“穩(wěn)定器”；在Lgr4敲除的骨髓來源巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，Lgr4的敲除引起巨噬細(xì)胞中M2（促腫瘤）相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)；與此同時(shí)，M1（促炎型）相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為典型的促炎表型；
2. 在Lgr4條件敲除的小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)腫瘤生長被抑制；鑒于巨噬細(xì)胞功能性極化與腫瘤發(fā)生的密切關(guān)系，通過在Lgr4條件敲除（巨噬細(xì)胞特異性）的小鼠中建立腫瘤模型，發(fā)現(xiàn)小鼠中腫瘤的生長被強(qiáng)烈地抑制，且存活時(shí)間也顯著延長；并且在Lgr4條件敲除小鼠的腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)存在大量M1型巨噬細(xì)胞和活化的CD8+ T細(xì)胞浸潤。而在B16F10黑色素瘤小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了非常一致的現(xiàn)象。這就證實(shí)了Lgr4的存在有利于M2型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞功能和表型的維持，并且這種調(diào)控作用對于獲得性免疫系統(tǒng)中CD8+ T細(xì)胞的募集以及腫瘤微環(huán)境的維持是至關(guān)重要的。
3. Lgr4與巨噬細(xì)胞表型調(diào)控在腫瘤治療中的具有很大應(yīng)用潛力；通過將Lgr4的胞外段蛋白以及Rspondin1（Lgr4配體）抗體注射到荷瘤小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)Lgr4胞外段蛋白和Rspondin1（Lgr4配體）抗體均能顯著抑制了鼠LLC肺癌以及B16F10黑色素瘤的生長；并顯著提高腫瘤微環(huán)境中M1型巨噬細(xì)胞的比例以及CD8+ T細(xì)胞的浸潤和激活水平，證明Lgr4的阻斷有效改變了腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞構(gòu)成，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展，具有廣泛的抗腫瘤作用。
4. Lgr4阻斷劑與PD-1抗體聯(lián)用，治療腫瘤效果顯著；分別對LLC和B16F10腫瘤模型小鼠進(jìn)行單藥和聯(lián)藥治療實(shí)驗(yàn)。與已報(bào)道的臨床結(jié)果相似，無論是對于LLC肺癌模型還是B16F10黑色素瘤模型，單獨(dú)使用PD-1抗體的療效非常有限，而一旦與Lgr4胞外段蛋白聯(lián)用，則表現(xiàn)出顯著的腫瘤抑制效果；進(jìn)一步的腫瘤內(nèi)分析也顯示Lgr4阻斷劑與PD-1抗體聯(lián)用明顯促進(jìn)了抗腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤，甚至使原先屬于“冷”腫瘤的LLC肺癌變?yōu)椤盁帷蹦[瘤，增強(qiáng)了其對免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的敏感性。
Lgr4通過激活ERK/STAT3信號通路對巨噬細(xì)胞M2方向分化的正調(diào)控作用[1]
結(jié)論：該論文首次揭示G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族成員Lgr4在腫瘤免疫調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用，提出并驗(yàn)證了以Lgr4為作用靶點(diǎn)的腫瘤免疫治療策略。該工作的一大亮點(diǎn)是創(chuàng)造性地將Lgr4阻斷劑與PD-1抗體聯(lián)用，有效地遏制了腫瘤細(xì)胞對于單純免疫檢查點(diǎn)封閉療法的耐受，在小鼠LLC肺癌和B16F10黑色素瘤模型中取得了讓人欣喜的治療效果。
成果轉(zhuǎn)化
綜上所述，邦耀科學(xué)家劉明耀教授和杜冰教授團(tuán)隊(duì)揭示了Lgr4在腫瘤免疫及腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)中的作用機(jī)制，擴(kuò)展了人們對Lgr4生理功能調(diào)控作用的認(rèn)識，同時(shí)為當(dāng)前炙手可熱的腫瘤免疫療法提供了又一行之有效的作用靶點(diǎn)和治療策略，具有很大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。
邦耀生物有幸和華師大的科學(xué)家們一起參與腫瘤免疫療法的研發(fā)，目前，上海邦耀生物也已于與華師大共建了“上?；蚓庉嬇c細(xì)胞治療研究中心”，正在積極開展腫瘤免疫療法的基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化研究，針對這一重大突破，邦耀和華師大已聯(lián)合申請多項(xiàng)專利。相信Lgr4在腫瘤免疫微環(huán)境中調(diào)控功能的發(fā)現(xiàn)，會(huì)為腫瘤免疫療法在實(shí)體瘤上的應(yīng)用提供新的思路，未來邦耀公司將結(jié)合自己強(qiáng)大的CART細(xì)胞治療和基因編輯技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)一步擴(kuò)展Lgr4在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
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