肿瘤免疫治疗获得18年诺贝尔医学奖，是目前发展最快的肿瘤治疗之一。但目前只有大约20-30%患者获益，因此寻找新的免疫治疗靶点有重要意义。抗肿瘤特异免疫反应大致可以分7个步骤：1）肿瘤抗原释放；2）抗原提呈；3）T细胞在引流淋巴结的教育和激活；4）T细胞迁移至肿瘤；5）T细胞穿过血管进入肿瘤；6）T细胞识别肿瘤细胞；7）T细胞杀伤肿瘤细胞（图1）。目前肿瘤免疫治疗的靶点都是针对不同的步骤，例如PD-1/PD-L1抗体针对7）；CTLA-4抗体针对3）；CAR-T针对6）；肿瘤疫苗针对2）等（图1）。但是，抗肿瘤特异免疫反应中唯一没有效药物覆盖的就是步骤4）促进T细胞迁移（图1）。
然而，肿瘤组织极少有抗肿瘤T细胞存在又是一个非常普遍的临床现象。大量研究报道，实体肿瘤免疫抑制的重要原因是无或极少T细胞浸润（例如“免疫沙漠”）。即便有T细胞浸润也是以促肿瘤的Th2或者Tregs为主。对于其潜在机制，既然研究主要认为幼稚T细胞更多地被诱导分化为免疫抑制的T细胞（Treg, Th2），细胞毒性T淋巴细胞CTL（cytotoxic T lymphocytes ）和Th 1更易被诱导凋亡等。除此之外，是否还存在着其他调控肿瘤T细胞亚群数量尚不清楚，特别是抗癌/促癌T细胞亚群迁移到肿瘤能力是否有差异目前缺乏报道。
图1 肿瘤免疫治疗的原理（图来自于Immunity 39(1):1-10, 2013，添加了问号）
2021年6月17日，中山大学孙逸仙纪念医院宋尔卫/苏士成课题组在Nature Immunology上在线发表了题为Targeting Regulator of G-protein Signaling 1 in Tumor-specific T cells Enhances Their Trafficking to Breast Cancer的研究论文，发现抗肿瘤的CTL和Th1细胞的迁移至肿瘤的能力明显弱于免疫抑制的Th2和Tregs细胞。机制是CTL和Th1细胞中IFN-STAT1通路转录上调了RGS1（regulator of G protein signaling），RGS1抑制CTL和Th1迁移到肿瘤局部的能力。靶向RGS1可增加抗肿瘤T细胞的浸润，并增强免疫治疗的效果。
该研究发现肿瘤微环境中，抗肿瘤淋巴细胞（Th1和CTL）浸润少、免疫抑制型淋巴细胞（Th2）浸润多的患者预后明显较差，而造成这一现象的原因之一，是Th1和CTL迁移到肿瘤局部的能力明显弱于Th2细胞，且不依赖于趋化因子及其受体的表达水平。这提示是T细胞中趋化因子受体的功能受损而不是受体的表达水平。
趋化因子受体多为G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR），趋化因子与GPCR结合后，Gα亚基核苷酸结合位点的GDP转换为GTP，激活异源三聚体G蛋白使之分离成Gα和Gβγ，进而调节胞内的信号通路。而RGS（Regulator of G-protein Signaling）家族蛋白属于GTP酶激活蛋白 (GTPase accelerating proteins, GAPs)，通过加速Gα亚基上的GTP水解成为GDP使下游通路的进入失活状态。在乳腺癌患者的外周血中发现Th1和CTL高表达RGS1，且与其在肿瘤局部的浸润呈负相关，与患者的不良预后相关。进一步机理研究发现，RGS1通过与趋化因子受体CXCR3，CXCR4以及CCR4结合，抑制了这些GPCR下游的钙离子通路的激活，从而抑制了ERK和AKT信号通路，使CTL和TH1的迁移能力受损。沉默RGS1后，可恢复GPCR下游通路的激活，促进CXCL9，CXCL10，CXCL11，CXCL12等趋化因子对CTL和Th1细胞的募集。
进一步探索其机制，该课题组发现RGS1的转录受IFNγ-STAT1通路调控。既往研究报道，在肿瘤及其微环境中，IFNγ-STAT1通路的激活可引起大量趋化因子的表达，如CXCL9, CXCL10, CXCL11等，这些趋化因子可募集CTL和Th1细胞到肿瘤局部。但是，在免疫细胞中，IFNγ-STAT1通路的激活除了放大肿瘤局部的炎症反应，还会转录出许多免疫检查点分子的表达，如PD-L1, IDO等，作为负反馈方式抑制T细胞活性。而在本研究中，本研究还发现CTL和TH1细胞的IFNγ-STAT1通路被激活，RGS1被大量转录，抑制了CTL和TH1细胞通过循环系统向肿瘤迁移的能力。而TH2细胞中，STAT1活性低，RGS1转录少，TH2细胞的迁移能力未受影响，此消彼长，是乳腺癌形成抗肿瘤T细胞浸润少、促肿瘤T细胞浸润多这一免疫“冷”表型的重要原因之一（图2）。
图2 RGS1抑制抗肿瘤淋巴细胞（CTL, Th1）迁移至肿瘤局部的机制示意图
进一步本研究通过构建小鼠乳腺癌、肺癌模型，并回输沉默RGS1的肿瘤特异CTL，本研究发现回输沉默RGS1的CTL可有效增加CTL在肿瘤局部的浸润，从而增强其杀伤功能，肿瘤明显缩小。另一方面，为了最大程度的模拟病人的肿瘤微环境以及避免同种异体反应，该研究选用了人源肿瘤异种移植（Patient-derived xenograft, PDX）模型，单独或联合运用免疫检查点抑制剂PD-L1单抗及过继性细胞治疗，模拟病人免疫治疗的过程。本研究发现单用PD-L1抑制剂效果欠佳，而回输沉默RGS1的T细胞治疗可使肿瘤浸润的T细胞明显增多，使“冷肿瘤”变为“热肿瘤”，再联合PD-L1抑制剂可获得更好的治疗效果。
据悉，宋尔卫院士、苏士成研究员是本论文的共同通讯作者，黄迪医师、陈雪曼博士后、曾欣博士是本文的共同第一作者。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41590-021-00939-9