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重大发现!肝转移导致免疫治疗失效,逆转方法竟如此简单!

 妙音禅韵 2021-01-30

PD-1/PD-L1免疫治疗是近年来在肿瘤领域中的重大突破之一,但医学科学家从经验中发现,肿瘤患者一旦出现肝转移,就会对免疫治疗产生抗药性。为什么偏偏是肝转移影响了免疫疗效呢?出现了肝转移就不能选择免疫治疗了吗?别急,科学家已经找到了原因,也找到了对策。

我们知道,癌症被称为“众病之王”的原因之一就是它具有转移性,癌细胞会从原发病灶,通过血液、淋巴液等方式,像蒲公英一样被吹散到身体各处,再找到一个条件适宜的地方扎根、生长。

通常,对付肿瘤的方式,在早期首选手术切除,对于出现了转移或不适合手术的情况,可以选择基因检测,使用对应的靶向药,或PD-L1检测,使用免疫药物。但有时天不遂人愿,癌症出现转移,无法手术、没有基因突变、没有免疫指标,眼下真是束手无策!

在医学科学推进新药研发的时候,也有科研人员注意到,我们需要“开源节流”,也就是既探究新方法,同时也回顾为何已有的治疗方法不尽人意。来自美国密歇根大学罗杰尔癌症中心的医学博士Michael Green注意到,当癌症患者的肿瘤细胞扩散到肝脏时,他们对免疫治疗的响应,要比其他部位的转移的患者差得多!

DOI:10.1038/s41591-020-1131-x

因此,科研团队对“为何出现肝转移的患者的免疫疗效更差,以及如何逆转这种情况”做了一项回顾性分析+动物实验研究。他们先收集了出现肝转移,且接受了免疫治疗的不同癌种的患者数据,看看是否只有肝转移影响了免疫疗效;进一步地,他们在小鼠身上模拟了多种类型的肿瘤以及转移与否,对免疫治疗的响应,以及采用什么方案扭转逆局,增强肝转移情况下的肿瘤免疫治疗效果。

我们知道,肿瘤转移是导致癌症患者死亡的重要原因之一,不幸地是,癌症通常都会发生转移,尤其是转移至肝脏(因为肝脏是人体过滤血液中有毒物质的器官之一,血液中的癌细胞很有可能被肝脏截获,并且在此滋生)。而T细胞是一种奔赴在“抗癌前线”的免疫细胞,它的变化,对免疫治疗会产生极大的影响。

如出一辙,肝转移降低多癌种免疫治疗功效
 
黑色素瘤患者的转移情况及生存曲线


非小细胞肺癌患者的转移情况及生存曲线

上图是研究中所有患者的转移情况,可以看出,黑色素瘤患者最常见的转移部位为肺、肝脏和脑部,非小细胞肺癌患者最常见的转移部位为肺、肝脏和肾上腺。相同的是,出现肝转移的患者,对免疫治疗的响应更差,同时,生存率也更低。

癌症转移部位对原发肿瘤大小的影响

不同癌种的患者出现肝转移的免疫治疗获益情况

从统计图上看,与其他部位转移的患者相比,肝转移患者的肿瘤缩小情况更不乐观,并且,不论何种癌症,肝转移患者的免疫治疗临床获益都明显更低。这充分说明,出现肝转移的患者在肿瘤治疗过程中,面临着更棘手的问题。

动物实验再一次证实肝转移影响免疫治疗

确定了问题的存在,科研人员就要追根溯源,以确保这样的现象不是巧合。

不同接种部位的小鼠,免疫治疗后的肿瘤体积

不同接种部位的小鼠肿瘤大小

他们给小鼠接种了①皮下肿瘤、②皮下+肝脏肿瘤,并对他们进行相同的免疫治疗。经过一段时间观察发现,①肝脏没有肿瘤的小鼠在免疫治疗后肿瘤缩小,②肝脏有肿瘤的小鼠在免疫治疗后肿瘤没有明显变化。

 
接种一个或两个皮下肿瘤小鼠,免疫治疗后的肿瘤体积变化

为了排除②组小鼠是因为既有皮下肿瘤,又有肝脏肿瘤而导致的肿瘤负荷过大,进而导致免疫治疗效果差的因素,研究人员对比了③接种一个皮下肿瘤、④接种两个皮下肿瘤的小鼠,对免疫治疗的反应。结果发现,不论是几处皮下肿瘤,只要肝脏上没有发生转移,小鼠对免疫治疗的响应都很好。

实验到此,科研人员不禁反问:真的只有肝转移会对免疫治疗造成如此之大的影响吗?常见的肺部转移是否也会影响免疫治疗的疗效呢?他们进行了进一步的实验论证:

皮下肿瘤+肝/肺肿瘤小鼠,免疫治疗后的肿瘤体积

科研人员给小鼠同时接种了⑤皮下肿瘤+肝部肿瘤、⑥皮下肿瘤+肺部肿瘤,以模拟患者在出现不同部位转移时的情况。他们惊讶地发现,对比肺部肿瘤的小鼠,肝部长了肿瘤的小鼠,在经过免疫治疗后,甚至相当于没有治疗!

惊讶之余,研究人员又开始思考:相同类型的癌细胞出现在肝脏上会对原发肿瘤造成这么大的影响,那不同类型的癌细胞出现在肝脏上,是否也会影响到原发肿瘤呢?他们马不停蹄地开始了下一项实验:

肝脏上不同的癌细胞对免疫治疗原发肿瘤的影响

研究人员在小鼠身上接种了⑦只有皮下肿瘤、⑧相同的皮下肿瘤和肝部肿瘤、⑨不同的皮下肿瘤和肝部肿瘤,经过一段时间的免疫治疗,统计发现,对比相同类型的肝部肿瘤,不同于原发肿瘤类型的肝部肿瘤,对免疫治疗的影响几乎可以忽略不计。也就是说,并不是肝部有肿瘤就会影响原发肿瘤的免疫治疗效果,而是与原发肿瘤相同的癌细胞(即通过转移到达肝部的肿瘤)才会影响免疫疗效。

原来是它弄丢了T细胞,怎么办?

直到此刻,研究人员才终于相信,肿瘤转移到肝脏上,确实对免疫治疗产生了巨大的影响。所谓“擒贼先擒王”,导致这种现象的原因到底在哪里,究竟是什么因素影响了肝转移情况下的免疫疗效呢?

我们知道,免疫治疗对抗肿瘤最重要的一环,就是使T细胞恢复杀伤肿瘤的功能。使用PD-1/PD-L1单抗封锁免疫检查点,就可以达到这样的目的。

肿瘤中的T细胞数量(红色标记为T细胞)

所以,科研人员第一时间观察了肿瘤内部的情况,看看是不是T细胞受到了影响。果不其然,他们发现没有肝肿瘤的小鼠,接受免疫治疗后,T细胞数量可以恢复正常;而肝部肿瘤的小鼠,即使接受了免疫治疗,T细胞也没有明显增多。

T细胞一定是被什么限制了!要找到罪魁祸首,必须查看所有的免疫细胞有什么变化,只要发现异常,就能进一步确定今后的治疗方案。

肝脏免疫细胞群落分析

通过技术手段,科研人员看到在肝转移的小鼠体内,巨噬细胞明显地增多了,同时,T细胞数量明显下降。这说明,肝脏中的巨噬细胞“坑害”了本应该发挥抗癌作用的T细胞,因此影响了免疫疗效。

这下一切都说得通了,癌症出现肝转移,导致肝内巨噬细胞大量增殖,而一些巨噬细胞(CD11b+F4 / 80+型)会募集全身的T细胞来到肝脏,并诱导它们死亡,进而降低T细胞的数量和功能,导致免疫治疗的效果下降。换句话说,肝转移导致T细胞被“引诱”到肝内,然后被“销毁”,失去了抗癌“原材料”,免疫治疗就达不到预期的疗效。

放射治疗+免疫治疗,老树开新花

找到了原因,就可以对症下药。研究人员开始集中火力消灭肝脏转移灶,以便解除对T细胞的牵制。所以,定向放疗被选择为联合免疫治疗的帮手。

放疗联合免疫治疗对T细胞的影响

从图中可以看出,在肝转移的情况下,PD-L1单抗联合定向放疗,比单纯免疫治疗或放射治疗,都能更大程度地“解放”T细胞,使它们的数量明显增加。

 
免疫治疗联合放疗对肝转移小鼠原发肿瘤的影响

我们可以看到,免疫治疗加上定向放疗,对付肝转移情况下的肿瘤,原发灶缩小效果媲美没有肝转移时单纯应用免疫治疗;并且这种联合疗法也使肝转移小鼠的生存期得到显著地延长

肝转移小鼠体内的肿瘤变化情况

除了统计图,从照片上可以更直观地看到,对比单纯的免疫治疗或放射疗法,肝转移小鼠接受定向放疗+PD-L1免疫治疗后,不仅肝部癌细胞都消失了,原发灶也显著地缩小。

解除免疫抑制,释放机体免疫力才是王道

这一项发表在顶级期刊《自然医学》上的研究,不仅揭示了肝转移导致免疫治疗失效的原因,同时也找到了扭转这种逆境的方法。总的来说,转移到肝脏的肿瘤会促使免疫细胞群落发生改变,进而使免疫治疗失效;利用放疗消除肝部肿瘤后,可以使免疫细胞恢复正常,在PD-1/PD-L1的药物治疗后,发挥出原本的抗癌效果,使肿瘤缩小甚至消失。

虽然免疫疗法已经改变了许多癌症,但出现肝转移的肿瘤患者患者几乎无法从免疫疗法中受益。我们的研究表明,使用放射疗法逆转这种耐药性可以增强免疫治疗的效果。这有可能真正改变这些患者的预后。
——密歇根医学大学放射肿瘤学
Michael Green教授

对比没有发生癌症转移,或至少没有转移至肝脏的人群,出现肝转移的患者对免疫疗法的反应较差,是因为肿瘤在肝脏中启动了全身性的免疫抑制机制,这导致机体变成“免疫沙漠”,PD-1/PD-L1等免疫治疗失去效果。所幸的是,通过在动物身上的研究找到了相应的对策,使用放疗消除肝部肿瘤就可以使免疫系统变得正常,至少可以对免疫治疗产生应有的反应。

这一研究不仅给临床治疗带来启发,对医生的用药策略给出更科学的建议,对肝转移的癌症患者,也有了逆境中改变治疗方案的依据。我们希望,有更多更高效的治疗方式或组合用药,能使抗癌过程变得更加顺利,这也是科研人员、医务人员和肿瘤患者共同的期盼。

责任编辑:卵巢癌互助君

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