7月22日，蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院沈明敬研究團隊在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上發(fā)表了題為“CXCL5 impedes CD8+ T cell immunity by upregulating PD-L1 expression in lung cancer via PXN/AKT signaling phosphorylation and neutrophil chemotaxis”的研究論文，本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)CXCL5在肺癌細胞中顯著高表達，并與肺癌患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)。機制上，CXCL5激活Paxillin/AKT信號級聯(lián)的磷酸化，導(dǎo)致PD-L1表達上調(diào)并形成正反饋回路。此外，CXCL5還能吸引中性粒細胞，削弱CD8+ T細胞依賴的抗腫瘤免疫。這些PD-L1+中性粒細胞在肺癌馴化后加重CD8+ T細胞耗竭?？笴XCL5抗體和抗PD-L1抗體聯(lián)合治療顯著抑制體內(nèi)腫瘤生長。CXCL5可能與ICBs協(xié)同作用，成為肺癌免疫治療的潛在治療靶點。
背景知識
肺癌仍然是全球常見的癌癥，也是癌癥相關(guān)死亡的主要原因。據(jù)報告，每年有200多萬例新診斷和170多萬例死亡，而且這一數(shù)字還在繼續(xù)上升。約85%的肺癌為非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)，其中腺癌和鱗癌分別占50%和30%。近年來，以程序性細胞死亡蛋白1 (PD-1)及其配體1 (PD-L1)為靶點的免疫檢查點阻斷(ICB)療法在臨床中顯示出可觀的療效。值得注意的是，PD-1/PD-L1阻斷抗體增強了內(nèi)源性抗腫瘤免疫，通過ICB極大地使一部分肺癌患者獲益。然而，由于在治療過程中出現(xiàn)不同的原發(fā)性或適應(yīng)性耐藥，大多數(shù)患者對ICBs反應(yīng)不佳。因此，進一步了解肺癌中PD-L1表達的分子機制對于提高PD-L1/PD-1治療的臨床效果是必要的。
趨化因子是通過細胞表面G蛋白偶聯(lián)的趨化因子受體發(fā)出信號的小的分泌性蛋白質(zhì)。它們以促進細胞遷移(尤其是白細胞)的能力而聞名。因此，趨化因子在免疫系統(tǒng)的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮核心作用，影響保護性或破壞性免疫應(yīng)答。越來越多的證據(jù)證實了趨化因子對肺癌腫瘤免疫周期的調(diào)節(jié)作用。例如，C-C基序配體7 (CCL7)通過招募樹突狀細胞促進抗腫瘤免疫，并通過促進T細胞擴增促進抗pd -1免疫治療。相反，CCL5的高表達與肺腺癌患者的不良預(yù)后、免疫抑制性調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)的聚集和CD8效應(yīng)功能受損相關(guān)。此外，CXCL9和CXCL10對于CD8+ T細胞浸潤到腫瘤部位以促進產(chǎn)生抗腫瘤反應(yīng)至關(guān)重要。
在所有趨化因子中，CXCL5是腫瘤微環(huán)境(TME)中重要的因子之一。事實上，各種惡性腫瘤類型，包括NSCLC，與癌旁組織或正常組織相比，CXCL5表達水平高。CXCL5與其受體C-X-C趨化因子受體2 (CXCR2)結(jié)合，CXCL5/CXCR2軸通過ERK/Snail通路或AKT/GSK3β/β-catenin通路直接促進血管生成、腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。重要的是，CXCL5已被證明對多種免疫亞群發(fā)揮趨化作用，如中性粒細胞、髓源性抑制細胞(MDSCs)和巨噬細胞。阻斷CXCL5/CXCR2信號軸可增加免疫治療的敏感性，延緩腫瘤進展。然而，CXCL5在調(diào)節(jié)PD-1/PD-L1信號通路和肺癌抗腫瘤免疫中的生物學(xué)意義尚不清楚。
肺癌細胞培養(yǎng)的PD-L1+中性粒細胞促進CD8+ T細胞耗竭
肺癌環(huán)境可能促進了中性粒細胞活化的免疫抑制表型。與非共培養(yǎng)的中性粒細胞相比，中性粒細胞顯著上調(diào)PD-L1的表達，這與假設(shè)一致。為了進一步闡明這一作用，研究人員從新鮮肺癌組織中分離出TIN。與來自PBMCs的肺癌中性粒細胞相比，TIN表達更高的PD-L1水平。除了PD-L1，肺癌細胞顯著上調(diào)另一種粒細胞活化標(biāo)志物CD54。隨后，研究人員研究了募集的中性粒細胞對CD8+ T細胞功能的潛在影響。腫瘤相關(guān)中性粒細胞的存在顯著促進了CD8+ T細胞的凋亡，而阻斷PD-L1可以部分挽救這種凋亡。研究人員檢測到CD8+ T細胞的增殖。正如預(yù)期的那樣，CD8+ T細胞的增殖被受癌癥影響的中性粒細胞嚴(yán)重抑制。中性粒細胞還抑制多種效應(yīng)細胞因子的表達，包括TNF-α、IFN-γ、顆粒酶-β和穿孔素。阻斷PD-L1至少可以部分挽救效應(yīng)性細胞因子釋放減少的情況。作為對照，CD8+ T細胞與"未受教育"的中性粒細胞共培養(yǎng)后，其增殖、凋亡和腫瘤壞死因子-α (TNF-α)和干擾素-γ (IFN-γ)的釋放均無變化?？傊@些觀察結(jié)果提示，中性粒細胞上的PD-L1表達可能觸發(fā)了CD8+ T細胞功能的顯著下降。在PD-L1+中性粒細胞存在的情況下，經(jīng)典耗竭標(biāo)志物PD-1和TIM-3的表達也增加，當(dāng)PD-L1信號被阻斷時，這一表達降低。此外，在趨化實驗中，抑制PD-L1信號恢復(fù)了由PD-L1+中性粒細胞觸發(fā)的CD8+ T細胞趨化性下降。
圖1：肺癌細胞培養(yǎng)的PD-L1+中性粒細胞促進CD8+ T細胞耗竭
CXCL5和PD-L1雙重阻斷可抑制肺癌進展，且具有良好的體內(nèi)生物安全性
研究人員在體內(nèi)評估了雙重阻斷CXCL5和PD-L1的潛在治療效果。為此，研究人員采用SCID/NOD小鼠荷瘤模型來評估CXCL5和PD-L1中和抗體對CD8+ T細胞依賴性的抗腫瘤作用。SCID/NOD小鼠通過尾靜脈注射中性粒細胞和CD8+ T細胞，然后在A549細胞系腫瘤形成后的3周內(nèi)每周注射抗cxcl5抗體或抗pd - l1抗體注射。各組的代表性腫瘤如圖2B所示。正如預(yù)期的那樣，T細胞的過繼性轉(zhuǎn)移顯著延緩了腫瘤的生長，而中性粒細胞的施用大大降低了T細胞對腫瘤的控制。值得注意的是，針對CXCL5或PD-L1的阻斷抗體的施用提高了治療效果，CXCL5和PD-L1阻斷抗體的組合顯示出更好的腫瘤控制。此外，在不同的腫瘤重量方面也觀察到類似的結(jié)果。CXCL5或PD-L1雙阻斷后，CXCL5、p-PXN和PD-L1的表達均下降，而CD8+ T細胞的浸潤增強。重要的是，CXCL5或PD-L1阻斷抗體的使用顯示出良好的安全性，心臟、肝臟、肺、腎和腸道組織的H&E染色顯示，由于治療方式的原因，這些組織沒有明顯的損傷。
圖2：CXCL5和PD-L1雙重阻斷可抑制肺癌進展，且具有良好的體內(nèi)生物安全性
研究小結(jié)
在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)肺癌自分泌CXCL5可提高其PD-L1的表達。此外，旁分泌CXCL5可吸引中性粒細胞進入肺癌微環(huán)境。機制上，CXCL5激活Paxillin/AKT信號級聯(lián)的磷酸化，導(dǎo)致PD-L1表達上調(diào)，形成正反饋環(huán)路。另外，PD-L1+中性粒細胞促進了CD8+ T細胞耗竭的進展。抑制CXCL5-Paxillin/AKT-PD-L1軸可在體內(nèi)外逆轉(zhuǎn)CD8+ T細胞依賴的免疫反應(yīng)。在肺癌免疫治療中，CXCL5可能與ICBs協(xié)同成為潛在的治療靶點。
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