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临床前模型中STING激动剂对淋巴瘤的强化免疫治疗

 生物_医药_科研 2019-07-19

瘤内注射STING激动剂能直接激活肿瘤浸润抗原递呈细胞(APCs) ,可使治疗后的淋巴瘤消退。由于STINGa激活在体外诱导淋巴瘤细胞凋亡,研究人员将STINGa(STING激动剂)在体内的直接治疗和间接免疫治疗特性进行了区分。采用携带野生型或STING敲除肿瘤细胞的野生型或STING敲除宿主,团队证明局部肿瘤消退完全依赖于宿主的STING表达,由免疫介导。然而,在将STINGa注射到单个肿瘤部位后,远处未治疗的肿瘤仅受到轻微影响。据此,利用目前正在进行临床试验的STINGa,我们筛选了能够与STING通路协同作用的免疫调节剂,诱导全身抗肿瘤免疫反应,使远处肿瘤消退。研究人员将STINGa与改善APC或T细胞功能的药物联合使用,发现APCs和T细胞的调节都可以通过STINGa增强对远处淋巴瘤的控制,特别是,添加抗GITR抗体可导致淋巴细胞在引流治疗部位的淋巴结内扩张,然后在远处肿瘤中增加T细胞浸润。此外,更多的CD8 T细胞在远处表达PD-1。因此,阻断PD-1可进一步增强肿瘤远端控制,使50%的小鼠治愈。这些临床前数据为局部注射STINGa、随后使用激动剂抗GITR和抗PD-1抗体作为人类淋巴瘤的免疫治疗提供了依据。

Figure 1. STING toxicity on lymphoma vs immunotherapeutic effect.

图1 STING对淋巴瘤的毒性与免疫治疗效果对比

图1A:我们使用CRISPR Cas9敲除了BL3750 B细胞淋巴瘤系中的STING。

图1B:正如所料,STING KO克隆在体外对STINGa(20 mg/mL)刺激具有抗性。

图1C:为了评估STINGa作为原位疫苗的直接毒性作用,研究人员将WT或STING KO淋巴瘤细胞植入WT或STING KO小鼠中。每只小鼠植入两个肿瘤,腹部每侧1个。在肿瘤植入后第6,8和10天,将20mg STINGa或NS注入1个肿瘤并监测两个部位以评估局部和远处的影响(每组5-10只小鼠) 。

 1、STINGa治疗对携带STING KO肿瘤的STING KO小鼠没有影响。

2、在携带WT肿瘤的STING KO小鼠中,我们观察到与载体处理的小鼠相比,注射的肿瘤的生长暂时受损并且在远处位点延迟肿瘤生长。

3、在携带STING KO肿瘤的WT小鼠中,治疗侧肿瘤消失,引起坏死的黑色瘢痕。此外,该疗法延缓了远处肿瘤的生长。

总结:这些数据显示注射的肿瘤的清除和WT小鼠中的全身抗肿瘤作用独立于肿瘤上的STING表达,但需要宿主中的STING表达。

Figure 2. STING in situ vaccination is improved when combined with CpG, anti-OX40, or anti-GITR.

图2当与CpG,抗OX40或抗GITR组合时,STING原位疫苗接种得到改善。

图2A:每只小鼠植入两个肿瘤(5*106),腹部每侧1个。在肿瘤植入后第6,8和10天,将5mg STINGa瘤内注射(IT)和其他联合药物注入1个肿瘤并监测两个部位以评估局部和远处的影响。

图2B: 5 mg STINGa、5 mg CpG 瘤内组合干预,能引起远隔效应,增强STING原位疫苗接种。

图2C: 5 mg STINGa瘤内注射、 8 mg anti-OX40抗体远处皮下注射,能引起远隔效应,增强STING原位疫苗接种。

图2D: 5 mg STINGa瘤内注射、50 mg anti-GITR抗体远处皮下注射,能引起远隔效应,增强STING原位疫苗接种。

图2E: 5 mg STINGa、5 mg Resiquimod 瘤内组合干预,能引起远隔效应,增强STING原位疫苗接种。

总结: anti-OX40, anti-GITR, CpG, and Resiquimod:协同

         anti-CD47, anti-TIGIT, IDO inhibitors:无或者抑制

      因为STINGa和anti-GITR都是在临床试验中单独测试的,研究人员认为这两种药物的组合最终在临床测试中是合乎逻辑的。因此,决定进一步研究这种特殊的组合。

         为了优化治疗,研究人员测试了不同的注射途径《IT、肿瘤周围(PT)、远处部位皮下注射(SC)》,也评估了其他肿瘤模型的治疗。(图3)

附图3:治疗的局部或全身递送以及治疗在其他肿瘤模型中的效果。

如图所示:STINGa必须局部注射,但不一定注入肿瘤以诱导全身效应。

1、 IT和PT注射STINGa引起的全身效应相似,而当在远处皮下施用STINGa时,主要效果丧失。然而,IT和PT注射的局部效应是不同的; PT注射显着减少了局部肿瘤的生长,但没有清除它,而IT注射使肿瘤变成瘢痕并清除它。

2、当STINGa PT或远处部位SC时未观察到瘢痕。

3、PT注射也起作用的事实表明STINGa靶向局部引流淋巴结中的APC以诱导全身性抗肿瘤作用。

图3.全身性抗肿瘤反应是T细胞介导的。

图3A: 为了评估T细胞及其亚组在组合中的作用,研究人员使用合适的单克隆抗体从宿主中去除CD4 +,CD8 +或两个亚组。在不同组中比较注射部位和远处部位的肿瘤生长。消除CD8+T细胞的消耗损害了组合在治疗和远处部位的治疗效果。然而,CD4  +细胞的消耗不影响局部和全身抗肿瘤作用。

图3B-3D: 在第6天,第8天和第10天,用瘤内注射STINGa和/或皮下注射抗GITR处理小鼠。在第17天,收获脾脏。在用肿瘤细胞(A20)或不相关的肿瘤细胞(4T1)再刺激后监测产生INF-g的细胞。用A20细胞再次刺激仍可诱导CD4 +,CD8+ T细胞扩增,而4T1则无反应。

图3E:在瘤内注射STINGa或NS后2和4小时收获经处理的肿瘤。发现与NS治疗的肿瘤相比,CD8+和CD4 +T细胞的总百分比没有变化。然而,注意到STINGa处理的肿瘤中CD4+FoxP3+Tregs细胞的百分比较低。

小结:局部和全身抗肿瘤反应需要CD8+T细胞,且 T细胞应答具有特异性,另外,肿瘤浸润性Treg可能在STINGa处理后失去FoxP3表达。

为了了解STINGa和抗GITR之间治疗协同作用的免疫机制,研究人员通过流式细胞术分析了治疗肿瘤的引流淋巴结和远处肿瘤浸润细胞。如图4A所示,我们将分析重点放在2点上: 在最后一次注射后1天,就在远处肿瘤开始响应之前,并且在最后一次注射后1周,当远处肿瘤已经退化时。

Figure 4. Dissection of the immune response in the nontreated tumor.

图4.未治疗肿瘤中免疫应答的剖析。

图4B: 在远处肿瘤中,T细胞浸润在治疗后1周增加。

图4E-I:在远处肿瘤中,组合治疗早在治疗后1天就增加CD8 T细胞活化,如CD8 T细胞中ICOS 1,Ki67 1和CD69 1细胞的百分比更高所示。此外,表达低水平PD-1的细胞百分比在处理后1周更高。

Figure 5. Dissection of the immune response in the draining lymph node of the treated tumor.

图5.处理的肿瘤的引流淋巴结中的免疫应答的解剖。

图5A-5B:在治疗后一天,治疗组中的引流淋巴结的大小更加突出,并且含有比对照组多3至5倍的细胞。抗GITR治疗诱导更大百分比的APC(CD11b),而STINGa增加活化的APC的比例(CD86)。联合治疗增加T细胞活化和增殖。

图5C-5E:治疗组:联合治疗增加T细胞活化和增殖。治疗后一天组合治疗的淋巴结在CD3 细胞中具有增加的CD8 T细胞比例,这导致CD8 / Treg比率增加。

图5F-I:,联合治疗与CD8 T细胞活化增加相关,如表达CD69,Ki67和ICOS的细胞百分比较高,PD-1表达上调。

总结图4图5:根据结果所示,似乎在治疗的肿瘤的引流淋巴结中开始免疫应答。然后,它扩散到远处的肿瘤。在淋巴结中,治疗后1天比治疗后1周有更多活化细胞,而远端肿瘤则观察到相反的情况,并且远处免疫细胞PD-1表达的增加也为了免疫治疗造势。总之,这些数据表明,联合治疗可诱导T细胞活化和扩张,这是由治疗肿瘤引流淋巴结中活化的APCs数量较多引起的。

肿瘤引流淋巴结流式细胞术分析显示,治疗后1周免疫反应减弱。因此,团队研究延长治疗时间是否能延长抗肿瘤反应,从而增强全身效果。

Figure 6. Expending in situ vaccination in a second treated site improve the treatment.

图6.在第二个处理部位进行延长原位接种疫苗疗程可改善治疗效果。

图6A-6B:双瘤建模同fig 1C。分为两组,一组为一轮疗程组(3针),另一组为三轮疗程组(9针)。结果发现将治疗延长到3个周期并没有改善远处的结果。

针对此结果,研究人员分析:在第一轮治疗后,注射的肿瘤消失并变成瘢痕。因此,对于第二轮STING疫苗接种,在治疗部位没有更多的肿瘤抗原可用。据此研究人员假设在第二周期期间具有用于注射STINGa的额外肿瘤部位将改善结果。

为了验证这一假设,我研究人员在小鼠腹部植入了3个A20肿瘤(具体方法同前)。分为两组,一组为一个肿瘤干预组,另一组为两个肿瘤干预组。

图6C-6D:在该方案中,与仅接受1个治疗周期的小鼠相比,第三个位点的肿瘤生长在接受2个连续治疗周期的小鼠中显示出更高的生长延迟。此外,处理2个周期的小鼠比仅处理1个周期的小鼠存活显着更长。

结论:从这些数据中,我们可以得出结论,STINGa的抗肿瘤作用可以通过重复循环(即IT注射不同部位)来延长。

在STINGa和抗GITR治疗后,可以观察到局部淋巴结和远处肿瘤中PD-1表达细胞的增加。因此,研究人员继续评估了PD-1阻断的加入是否可以增强我们的治疗效果。

Figure 7. PD-1 blockade improve STING 1 anti-GITR therapy.

图7. PD-1阻断改善了STINGa联合抗GITR的治疗效果。

结论:如图所示,与任何双重组合相比,三联组合显示远处位点的肿瘤控制得到改善,三疗法的存活率也有所改善。

讨论:该研究团队已经证明注射肿瘤的清除完全取决于宿主细胞中的STING活化,并且STINGa对淋巴瘤细胞的直接毒性仅具有较小的影响,而且治疗部位的肿瘤消退是T细胞介导的,其与治疗肿瘤中CD4 +  FoxP3 + T细胞的早期减少有关。

  在筛选可以增强STING原位疫苗接种的化合物时,团队测试了APC刺激剂(抗CD47,CpG和Resiquimod)和T细胞调节剂(anti-OX40,抗GITR,抗TIGIT和IDO抑制剂)。其中,CpG,Resiquimod,抗OX40和抗GITR显示出功效,表明调节APC或T细胞可以增强STING原位疫苗接种(治疗过的和远处的肿瘤以及引流淋巴结。

  STINGa和GITR调节的组合刺激了局部和全身T细胞反应。文章数据表明,STINGa在治疗部位的引流淋巴结中激活了APC,与GITR共刺激一起诱导了该淋巴结中T细胞和B细胞的活化和增殖。然后,活化的T细胞从该淋巴结迁移到远处的肿瘤并攻击肿瘤细胞,导致肿瘤消退。然而,在远处肿瘤部位,这些活化的T细胞很快被T细胞上表达的PD-1和肿瘤细胞上表达的PD-L1之间的相互作用所抑制。用STINGa和抗GITR的组合治疗的小鼠具有较高比例的PD-1low CD8  T细胞。该细胞亚群显示为对PD-1阻断有反应的。使用抗PD-1抗体阻断PD-1 / PD-L1相互作用能够增强STINGa和抗GITR组合的治疗效果,并治愈一半的老鼠。

  因此, STING原位疫苗联合GITR和PD-1调节是一种很有前景的淋巴瘤治疗方法。肿瘤内注射STINGa会引起局部毒性,但这可以通过肿瘤周围注射来避免。

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格源致善是一家以个性化肿瘤疫苗的研究和应用为核心的生物医学科研公司,始终聚焦于个性化肿瘤疫苗的临床治疗研究、新抗原预测和标准化评估体系的建立。

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