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免疫系统相当于人体中“清道夫”，正常情况下，免疫系统可识别并清除肿瘤微环境中的肿瘤细胞。然而，“狡猾”的肿瘤细胞可在免疫系统的监察下，发展出多种逃脱免疫杀伤的机制，从而在抗肿瘤免疫应答的各阶段得以幸存。 近期，来自美国Genentech Inc.（基因泰克公司）的Suchit Jhunjhunwala教授以通讯作者身份在国际著名杂志Nature Reviews Cancer（影响因子=53.030）上发表了题为《Antigen presentation in cancer: insights into tumour immunogenicity and immune evasion》的重磅综述，系统阐明了肿瘤中的抗原呈递与免疫逃逸的相关信息。为了帮助大家学习和工作，笔者最近通读了全文，将其翻译成了中文，方便大家学习参考，希望大家都能有所收获！ 摘要 免疫检查点抑制剂可以阻断T细胞激活的抑制信号，在治疗癌症方面显示出巨大的成功，尽管成功仍然局限于一小部分患者。迄今为止，临床有效的CD8+T细胞反应似乎主要针对肿瘤特异性突变（也称新抗原）而产生的抗原。肿瘤抗原通过人类白细胞Ⅰ类抗原（HLA-I）显示在细胞表面。 为了获得有效的抗肿瘤反应，抗原的表达必须在两个不同的事件中获得成功： 首先，肿瘤抗原必须由树突状细胞（DC）摄取，交叉呈现以进行CD8+T细胞启动。 第二，抗原必须由肿瘤直接呈现，以便被启动的CD8+T细胞识别和杀伤。 肿瘤利用多种逃避机制，在这两个步骤中都逃避免疫识别。本文回顾了肿瘤衍生因子对DC功能的调节作用，并通过对肿瘤抗原库的定量调节或定性改变，总结了免疫逃避的证据。这些机制包括抗原表达的调节、HLA-I表面水平的改变、肿瘤细胞抗原处理和表达机制的改变。最后，由于抗原表达的完全废除会导致自然杀伤细胞介导的肿瘤杀伤，我们还讨论了肿瘤如何能隐藏抗原表达缺陷，并避免NK细胞的识别。 引言 CD8+T细胞是抗肿瘤免疫的主要介质，调节CD8+T细胞的反应一直是癌症免疫治疗的焦点。当CD8+T细胞特异性识别主要组织相容性复合体（MHC，在脊椎动物）或人类白细胞抗原（HLA，在人类）呈现的抗原肽时，它们被激活并杀死肿瘤细胞。由于肿瘤部位存在抑制性信号，肿瘤特异性T细胞常常功能失调。通过免疫检查点抑制（ICI）去除这些信号，可以使T细胞恢复活力，提高临床疗效。其他免疫抑制因子的存在和肿瘤细胞抗原呈递的减少可以解释这种有限的活性。事实上，研究表明肿瘤已经发展出各种方法来限制抗原的HLA-I表达和逃避免疫识别。 肿瘤排斥抗原是抗肿瘤T细胞的靶点。这种排斥反应的候选抗原包括肿瘤相关抗原（TAA），病毒抗原和肿瘤特异性抗原（TSA）（方框1）。这些类别中的每一个都对抗原靶向肿瘤免疫疗法的发展产生了兴趣。  中文翻译见文末补充信息 随着ICI的出现，TAA中的兴趣已经通过与ICI联合使用有效的疫苗，或使用罕见的高亲和力T细胞受体（TCR）进行过继性T细胞治疗或T细胞重新定向双特异性分子而重新获得活力。针对人乳头瘤病毒（HPV）的治疗性疫苗接种方法在HPV诱导的癌症中显示出一些有希望的结果。 大多数TSA是新抗原，可由肿瘤中几种类型的基因组畸变引起。新抗原存在于大多数肿瘤中，并与ICI和过继性T细胞治疗的临床反应相关。新抗原特异性癌症疫苗的早期临床试验结果表明，新抗原特异性T细胞反应是诱发的，但尚不清楚这些反应是否能在临床上有效。这是一个挑战新抗原的靶向性是因为它们对每个患者都是独特的，需要发展个体化的方法，称为个体化新抗原特异性免疫治疗（iNeST）。 HLA-I对肿瘤排斥抗原的呈递对于刺激抗肿瘤CD8+T细胞应答的免疫治疗的成功至关重要，包括ICI和iNeST，了解HLA-I呈递在肿瘤中的缺陷程度非常重要。 为了诱导有效的抗肿瘤反应，抗原呈递必须在两个不同的事件中成功： 首先，癌症新抗原必须被专业的抗原呈递细胞（PAPC）吸收，主要是树突状细胞（DC），并且交叉呈递以启动幼稚的CD8+T细胞21。 第二，新抗原必须由肿瘤细胞直接呈现，以便被启动的CD8+T细胞识别和杀死。 肿瘤在这两个步骤中产生多种机制来减少抗原呈递并逃避免疫识别，包括抑制DC功能和通过干扰抗原处理和呈递机制（APM）下调肿瘤细胞HLA-I的表达（图1）。 图1 抗原处理和呈递机制 尽管HLA-I表达的完全下调可以作为肿瘤逃避免疫识别的一种有吸引力的机制，但是免疫系统有一个重要的检查点来监测HLA-I表达的丢失。自然杀伤（NK）细胞检测HLA-I表面表达的缺失作为应激信号，并针对应激细胞（“缺失自我”识别）。因此，在没有完全消除HLA-I表面表达的情况下，肿瘤也进化出了更微妙的免疫逃避策略。更好地理解肿瘤如何减少排斥抗原的HLA-I呈递，将有助于深入了解克服抗原呈递缺陷的新方法的设计，并确保依赖抗原呈递的免疫治疗的成功。肿瘤也可以在HLA-II上呈现抗原以供CD4+T细胞识别，并且这一途径也可能受到免疫逃避的调控。关于这部分本文并未进行论述，但在方框2中进行了简介。  中文翻译见文末补充信息 在这篇综述中，我们简要地讨论了DC功能障碍导致CD8+T细胞应答缺陷的证据。接下来，我们回顾了在人类癌症中观察到的抗原呈递缺陷的证据，重点是了解肿瘤在多大程度上消除、调节或改变HLA-I呈递，以及NK细胞在监测和对抗抗原呈递减少方面的重要性。最后，我们讨论了这些耐药机制如何指导有效的免疫治疗的设计。 DC缺陷 DC在抗肿瘤T细胞免疫的启动和维持中起中心作用。当接受死亡的肿瘤细胞释放危险信号时，包括被称为损伤相关分子模式（DAMP）的分子，DC经历成熟，迁移到引流淋巴结，并处理和装载癌症抗原到HLA-I上，呈现给CD8+T细胞。DC还上调共刺激分子并产生促炎细胞因子，这些细胞因子是充分启动原始T细胞所必需的。 在各种DC亚群中（方框3），1型常规DC（CDC1）在抗肿瘤免疫中起着关键作用。缺乏CDC1的Batf3基因敲除小鼠不能产生抗肿瘤CD8+T细胞反应并对ICI产生反应。肿瘤微环境（TME）中CDC1的丰度与T细胞浸润、癌症患者的总生存率和对ICI的反应有关。  中文翻译见文末补充信息 CDC1除了在引流淋巴结中启动原始肿瘤特异性CD8+T细胞的作用外，对于循环中枢记忆T细胞的重新激活和在小鼠肿瘤中向组织驻留记忆CD8+T细胞的分化以及对ICI29的反应也是必不可少的。肿瘤内CDC1也需要通过在携带肿瘤的小鼠中通过干扰素基因刺激因子（STING）途径激活产生CXC趋化因子配体9（CXCL9）和CXCL10，从而将过继转移或记忆性CD8+T细胞募集到肿瘤中。对小鼠肿瘤的活体成像研究显示，肿瘤中的树突状细胞和T细胞之间有密切接触，提示T细胞与CDC1在TME27中有串扰。IL-12反过来增强CD8+T细胞的活化和功能，可能是在CDC1交叉表达的情况下。 另一项研究表明，组织驻留记忆CD8+T细胞通过诱导树突状细胞的成熟和向引流淋巴结的迁移增强小鼠的抗肿瘤免疫。此外，最近发现CDC1对表达卵清蛋白模型抗原的小鼠纤维肉瘤中的CD4+T细胞启动是必需的。CDC1通过在MHC-II上呈递肿瘤抗原来启动原始CD4+T细胞。反过来，CD4+T细胞通过CD40信号途径许可CDC1产生有效的抗肿瘤CD8+T细胞应答。这些结果与CDC2激发CD4+T细胞的传统模型截然不同。 由于CDC在启动抗肿瘤T细胞反应中起主要作用，它们是肿瘤的反式靶点，以逃避适应性免疫系统的启动（图2）。 图2 树突状细胞在抗肿瘤免疫中的作用 根据肿瘤模型，CDC1被来自不同细胞源的各种趋化因子招募到肿瘤部位，例如肿瘤细胞分泌的CC趋化因子配体CCL435和CCL5，以及肿瘤内NK细胞分泌的CCL5和XC趋化因子配体1（XCL1，也称为淋巴趋化素）。有趣的是，与邻近的正常组织相比，早期肿瘤的TME中cDC1非常稀少，这表明抑制CDC1或CDC1前体在肿瘤部位的募集可能是限制抗肿瘤免疫发展的早期机制。 CDC1向肿瘤的募集可以通过多种机制被抑制。激活β-肿瘤中的连环蛋白信号通路通过抑制肿瘤细胞分泌CCL4或CCL5阻止CDC1向肿瘤床的募集，并抑制对ICI的抵抗，这取决于小鼠肿瘤模型。缺氧小鼠肿瘤细胞以环氧酶2（COX2）依赖性方式分泌前列腺素E2（PGE2），通过损害NK细胞的生存能力和功能阻止CDC1在肿瘤部位的积聚。 同样在人类癌症中，COX2的表达与肿瘤内NK细胞和T细胞呈负相关。PGE2可能通过靶向NK细胞降低CDC1的活性，因为NK细胞也被证明通过产生Fms样酪氨酸激酶3配体（FLT3L）41促进肿瘤内CDC1的存活。此外，DC在Cox2敲除肿瘤中表现出更成熟的表型，表明PGE2抑制DC成熟。 在吸收死亡的肿瘤细胞并感受到相关的DAMP后，不成熟的CDC1经历了一个成熟过程。它们迁移到引流淋巴结，同时将肿瘤抗原传递到交叉呈递途径 （方框3），以启动原始CD8+T细胞。诱导DC成熟的肿瘤抑制因子的确切性质仍未完全阐明，并且似乎因肿瘤细胞死亡的机制而异。肿瘤已经发展出多种抑制DC成熟和功能的途径。 中文翻译见文末补充信息 坏死的肿瘤细胞释放高水平的PGE2，抑制DAMP对巨噬细胞和DC的免疫刺激活性。肿瘤细胞释放血管内皮生长因子（VEGF）影响DC的分化和成熟。TME还积极产生干扰DC成熟的细胞因子，如IL-6、转化生长因子-β(转化生长因子β)从而促进树突状细胞转化为耐受表型。 最近在人类和小鼠肿瘤中发现了一种新的具有免疫调节基因特征的树突状细胞群，称为富含免疫调节分子的成熟树突状细胞（mregDC）。这种免疫调节程序与死亡肿瘤细胞的摄取有关，并且似乎抑制CDC1免疫刺激功能并限制引流淋巴结中的T细胞活化。这种调节程序似乎也存在于正常组织中，表明这是一种调节T细胞反应强度的稳态机制。TME中的分泌因子可以劫持这一调控程序以促进肿瘤逃逸。 除了成熟缺陷外，研究表明肿瘤内CDC1可以表现出交叉表达受损。树突状细胞氧化脂质水平升高与交叉表达缺陷有关。这种现象似乎至少部分由肿瘤内树突状细胞清道夫受体MSR1蛋白表达上调引起的脂质摄取增加介导。 另一项研究发现，在卵巢癌模型中，活性氧（ROS）激活后，DC产生氧化脂质。氧化脂质激活内质网应激反应因子X-box结合蛋白1（XBP1），诱导脂质合成和脂滴异常聚集。导致CDC1活性氧活化的环境信号尚待鉴定。最近的数据表明，在小鼠中，氧化脂质通过隔离分子伴侣HSP70和阻止MHCI-肽复合物转移到细胞表面来阻断交叉呈递。 因此，肿瘤通过改变肿瘤相关的DC功能，可以调节其反式抗原性。肿瘤中的DC不允许成熟和DC介导的抗肿瘤反应，而是可以转向功能失调、致细胞性甚至免疫抑制表型。通过将DC靶向免疫抑制肿瘤环境，癌疫苗可以帮助克服其中的一些缺陷，促进有效的T细胞启动。 在临床前癌症模型中，提供有效的佐剂或一种能克服肿瘤部位的某些免疫抑制信号并诱导DC成熟的激动剂已显示出益处。在DC浸润较低的肿瘤中，此治疗可能必须与FLT3L治疗结合，以增加肿瘤内CDC1的数量，并与放射治疗、化疗或甚至采用T细胞疗法相结合，以增强肿瘤细胞死亡，并向CDC1提供肿瘤抗原，以取得疗效。作为增加肿瘤内CDC1的另一种途径，CCL4被发现可以招募CDC1，并在临床前模型中改善对ICI的反应。 肿瘤中HLA-I表达缺陷 CDC1启动后，CD8+T细胞从引流淋巴结迁移到肿瘤，识别肿瘤细胞直接呈现在HLA-I上的抗原进行杀伤。除了DC功能的改变限制T细胞启动外，肿瘤中还存在抗原提呈途径的改变有时导致CD8+T细胞无法识别。 HLA-I对肽的呈现涉及到许多过程和参与者。显示在细胞表面的HLA-I复合物由三部分组成：HLA-I重链，β2-微球蛋白(β2m）和来源于内源性蛋白质的8–12氨基酸肽。 图1 抗原处理和呈递机制 HLA-I复合体本身是APM的一个组成部分，参与HLA-i64的肽呈递过程（图1）。蛋白酶体是主要的酶复合物，将细胞蛋白质加工成肽，然后由ATP结合盒转运蛋白TAP1和TAP2（或统称为TAP）转运到内质网。肽在HLA-I上的负载发生在内质网中，并由肽负载复合物（PLC）中的一些辅助蛋白和伴侣辅助。一旦形成稳定的肽-HLA-I复合物，它就会被反式定位到细胞表面。 尽管所有有核细胞表面都组成性地显示肽-HLA-I复合物，但在炎症环境中抗原呈递可上调，主要通过细胞因子IFNγ由活化的淋巴细胞产生。干扰素γ通过JAK–STAT信号通路的受体信号导致几个APM成分的诱导，包括HLA-I重链和β2m，顺式或横式（图3a）。这种反馈回路可以放大免疫反应，增强对靶细胞的识别和杀灭。 图3 肿瘤中抗原递呈的调节 当人类癌症在具有免疫活性的宿主中发展时，肿瘤的发展是由宿主的免疫系统通过一个称为癌症免疫编辑的过程形成的，最终肿瘤发展出逃避抗肿瘤免疫应答的能力。肿瘤减少其表面抗原呈递的机制有多种，包括抗原耗竭、通过基因改变减少HLA-I的表面表达、转录调节以及通过突变HLA-I基因和APM的其他成分改变HLA-I肽组库。 1 抗原耗竭 肿瘤排斥抗原的耗竭可能是肿瘤的一种有吸引力的免疫逃逸机制，特别是如果抗原是肿瘤发生的副产品，并且在功能上对肿瘤细胞的存活不是关键的。一些TAA是编码基因表达失调的副产品，大多数新抗原来自乘客突变，而乘客突变对肿瘤来说也是可有可无的。肿瘤中的抗原缺失可通过基因组水平的拷贝数丢失、通过表观遗传机制或通过翻译后机制的RNA表达下调而发生（图3a）。  对于仅存在于肿瘤细胞亚群中的亚克隆新抗原，抗原丢失可通过CD8+T细胞杀死整个亚克隆细胞群介导。在同一患者的不同病变之间也观察到TAA丢失。有新的证据表明，在免疫压力下，肿瘤可以在DNA水平和RNA水平上丢失新抗原。与其他纯度和倍体匹配肿瘤中相同基因的野生型形式相比，未经治疗的非小细胞肺癌（NSCLC）患者的肿瘤在编码未表达新抗原的基因启动子处表现出丰富的高甲基化。 此外，新抗原编码基因不太可能在这些患者免疫浸润程度高的肿瘤中表达。在88例未经治疗的早期非小细胞肺癌患者中，43例（48.9%）显示克隆性新抗原的拷贝数丢失。在另一项研究中，4例NSCLC患者的新抗原丢失与获得性抗ICI相关。亚克隆突变的消失，以及克隆突变的丢失，这是肿瘤进化的早期突变，存在于大多数肿瘤细胞中，是由染色体缺失和杂合性丢失（LOH）介导的。许多被消除的突变被患者的T细胞识别，进一步表明免疫压力塑造了肿瘤新抗原的格局。 除了调节基因表达外，肿瘤还可以通过调节蛋白质周转来调节新抗原的呈递。突变蛋白容易发生错误折叠，从而通过蛋白酶体进行更高的转换，导致抗原呈现增加。最近，Jaeger等人做了一个有趣的发现，肿瘤可以通过用HSP90稳定突变蛋白，从抗原递呈途径中“隐藏”突变蛋白。 由于有效的新抗原对肿瘤的功能不一定重要，因此这种抗原的丢失可能是抗肿瘤免疫的一种难治机制，对iNeST提出了挑战。ICI对一些具有高肿瘤突变负担的患者有效的事实表明，作为免疫逃避机制的新抗原耗竭可能并不全面，这可能是因为免疫逃避机制（如免疫检查点的上调）可能消除了全面新抗原耗竭的必要性。重要的是，iNeST应通过同时靶向各种克隆分布的新抗原，预先瞄准“致命一击”，以避免落入靶向更有可能耗尽的亚克隆新抗原的陷阱。 2 HLA-I和B2M的基因改变 HLA-I重链和β2m是HLA-I复合物肽的核心成分。细胞可以从三个基因（HLA-A、HLA-B和HLA-C）表达多达6个不同的HLA-I等位基因，每个基因都呈现出一组独特的肽。编码基因中描述了导致肽表达减少或完全丢失的突变和拷贝数的丢失。这些遗传事件对HLA-I表达的程度和多样性有不同的影响。 因为β2m是HLA-I同型的组成部分，杂合子的有害突变或B2M处的LOH可导致HLA-I表面表达水平降低。表面HLA-I完全丢失需要一个等位基因的有害突变，或B2M的完全拷贝数丢失。 另一方面，由于不同的HLA-I同型体呈现不同的序列，HLA-I同型的缺失可能会降低所呈现肽序列的多样性。了解这些事件的流行程度对于估计不同癌症适应症中抗原表达的频率有多高，以及在对当前免疫疗法没有反应或对其产生耐药性的癌症中设计适当的免疫治疗策略非常重要。 由于HLA位点的高度多态性，HLA位点的突变鉴定具有挑战性。通过对TCGA数据集中HLA-I基因突变进行仔细分析，在7500多个与相应正常组织配对的肿瘤组织样本中，发现3.3–4%的非同义突变，尽管这种频率因癌症类型而异，可能高达14%，如胃癌。 另一方面，B2M非沉默突变在同一样本集中出现的频率较低（0.86%），在胃癌中出现的频率最高（5.7%）。B2M基因突变较HLA-I基因突变频率低的部分原因可能是由于与HLA-I重链（362-366个氨基酸）相比，β2m蛋白更小（119个氨基酸）。大多数B2M突变是杂合的。有趣的是，HLA-I和B2M突变在显示高T细胞溶细胞活性的肿瘤中富集，表明存在选择压力。此外，功能缺失突变（无义、移码和剪接位点突变）在HLA-I和B2M突变中富集，与HLA-I和β2m的肿瘤抑制类型作用一致。 值得注意的是，一些癌症表现出异常高的B2M突变率。在淋巴瘤中，包括弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）和霍奇金淋巴瘤，超过25%的患者发生B2M突变或缺失，突变丰富用于失活移码或截断，大约一半的患者携带β2m畸变表现为双等位失活畸变。由于这些癌症起源于B细胞，即pAPCs，免疫监视可能在肿瘤的早期发展过程中发挥重要作用，因此消除抗原呈递可能是推动肿瘤生长的必要条件。 有趣的是，这些癌症也下调了CD58，它参与了T细胞和NK细胞的活化，这表明需要逃避T细胞和NK细胞的识别。微卫星不稳定性高（MSI-H）结直肠癌（CRC）也携带频繁的B2M突变（182例患者中的24%），其中大多数是截断突变，这将导致功能丧失。HLA-I和B2M突变在MSI-H癌症中普遍高度富集。这些癌症具有极高的突变率，因此具有较高的新抗原负荷，因此抗原呈递的下调可能是逃避免疫系统的一个重要而频繁的机制。或者，在这些癌症中，B2M突变的高频率是B2M中发现的编码微卫星的副产品，这是合理的。 除了非沉默突变外，HLA-I和B2M位点也可能发生遗传损失。在一些研究中，B2M丢失的临床影响主要是在黑色素瘤对ICI治疗的反应的背景下进行的。在17例非应答者或ICI治疗进展的黑色素瘤患者中，有5例患者在B2M处发现体细胞突变或LOH，并证实蛋白表达丢失。在黑色素瘤患者的其他ICI组中，B2M LOH在30%频率的非应答者中得到丰富，与生存率较差83–85相关。B2M仅在非应答者中发现完全丢失。 最近的研究也开始研究HLA-I-LOH在癌症中的作用及其对肿瘤免疫的影响。对小组癌症患者的研究表明，HLA-I位点LOH的患病率较高，NSCLC66的LOH在40%（90例中36例）和胸腺上皮肿瘤87例中83%（36例）。Montesion等人在83644例患者样本的大型泛癌临床基因组数据集中评估HLA-I LOH。他们发现HLA-I LOH在17%的患者中是常见的，尽管HLA-I LOH在肿瘤类型（2-42%）之间存在差异。 我们对HLA-I患者LOH的流行的理解仍在发展，部分原因是缺乏可靠的计算工具，以及HLA-I位点的多态性。因此，癌患者B2M和HLA-I的LOH似乎是常见的。B2M和/或HLA-I LOH的频率高于完全丢失，虽然自然预期（完全丢失需要两个遗传事件，而LOH需要一个），但也符合这样的观点：肿瘤可能不需要完全下调抗原表达以逃避免疫识别。此外，在HLA-I位点，部分遗传损失可能会降低所呈现的肽的多样性。 总之，由于B2M或HLA-I重链的基因丢失和/或突变导致的表面HLA-I表达的完全下调是罕见的，但由于其是不可逆的，因此在这些情况下需要HLA-I非依赖性治疗，除非HLA-I表达可以通过工程化肿瘤细胞恢复。这些方法包括基于NK细胞的治疗、将肿瘤相关巨噬细胞重新定向为肿瘤细胞以及合成免疫学策略，例如CD3双特异性抗体或嵌合抗原受体（CAR）的T细胞工程，使T细胞独立于HLA-I识别表面肿瘤抗原，这一发现显示出了很好的临床疗效，尤其是在血液恶性肿瘤的治疗中。最近发现，通过不变的MR1（一种HLA-I样分子）显示出泛癌细胞识别的TCR，也有可能提供额外的治疗机会。 3 其他APM的缺陷 编码除HLA-I和β2m外的其他APM组分的基因畸变在疾病并不普遍。针对可能的功能改变，包括纯合缺失和截断突变，我们对TCGA数据库的分析表明，在10967例被分析的癌症患者中，约3%有这些改变（PLC的畸变；图3B）。  骨髓增生性肿瘤（MPNs）为APM的突变提供了一个特别有趣的视角。它们与JAK2中的复发性激活突变（151例患者中的110例）和编码钙网蛋白（CALR）的基因中的移码突变（151例中的26例）94以相互排斥的方式相关。由于这些CALR突变导致的功能性钙网蛋白的潜在丢失将阻碍HLA-I向PLC的募集，并降低HLA-I95的表面表达。 在TCGA队列中也发现了CALR的截断突变，尽管频率较低，但不包括MPN。这些突变大多是杂合的，可能只会降低HLA-I的表面表达。此外，具有CALR移码突变的癌症对ICI敏感，这表明这些肿瘤中的免疫逃避可能归因于检查点上调和T细胞衰竭。尽管如此，这些改变的频率很高，并且与淋巴瘤一样，NK细胞活性调节在MPNs中可能很重要。事实上，MPNs显示NK细胞的活性和数量减少。 4 HLA-I表达的可逆调节 虽然APM的基因改变可导致抗原呈递的不可逆丧失或调节，但在肿瘤中观察到表面HLA-I表达丧失的几种非遗传方式，包括细胞因子信号介导的HLA-I上调的调节，APM的基线转录，HLA-I的表观遗传调控和表面HLA-I的翻译后调控。 1. 干扰素γ-介导的HLA-I表达调控 在发炎的TME中，活化的免疫细胞释放干扰素γ，一种具有多效性功能的细胞因子。干扰素γ信号传导是调节HLA-I呈现（图3A）和HLA-II呈现的关键途径（方框2），其破坏是肿瘤免疫逃逸的机制。在小鼠肿瘤模型和人类黑色素瘤细胞系中进行的CRISPR筛选表明，编码干扰素γ信号传导成分的基因敲除与抗ICI或T细胞对肿瘤细胞的识别受损有关。具体来说，免疫监测所必需的信号成分是STAT1、JAK1、IFNγR2，FNγR1和JAK2，均直接参与干扰素γ信号（图3A）。与这些结果一致，干扰素γ肿瘤中的通路成分被发现与黑色素瘤患者对抗CTLA4治疗的耐药性有关。 中文翻译见文末补充信息 JAK1和JAK2功能缺失突变在癌症患者中已有报道，尤其是JAK1功能缺失突变频繁发生，在子宫内膜癌中观察到的最高频率约为8%。JAK1的复发性功能丧失突变也与干扰素γ减少有关签名。然而，在一些肿瘤有JAK1复发突变的患者中，没有观察到这种信号的表达降低，这可能是由于杂合突变而不是JAK1的纯合缺失。 关于JAK1或JAK2突变的临床相关性的进一步见解可以从ICI临床试验中获得。对4例获得ICI耐药性的黑色素瘤患者的分析显示，其中2例在治疗后获得JAK1和/或JAK2突变。另一项研究检测干扰素γ的体细胞突变对PD1阻断无效的癌症患者的通路基因鉴定出一个高等位基因频率JAK1突变，在23例黑色素瘤患者中检测到1例，在16例结肠癌患者中检测到另一个纯合JAK1突变。 尽管在其他基因如JAK2、IFNGR1、IFNGR2和STAT1中也发现了低等位基因频率突变，但携带这些杂合（或亚克隆）突变的患者的疾病对治疗并不难治。这一观察结果进一步加强了一个论点，即抗原呈递相关基因的杂合突变可导致肿瘤中抗原表达的降低，而不是抗原呈递的完全丧失。 有趣的是，虽然干扰素γ肿瘤中的信号可以潜在地使免疫识别，干扰素γ信号还具有促肿瘤效应，并可增强肿瘤细胞在炎症微环境中的适应性。据推测，在肿瘤中干扰素γ信号功能在这种方式下，APM可能是完整的，但免疫识别可能是通过其他手段逃避，包括PDL1上调。 2. HLA-I表达的转录和翻译后下调 HLA-I基因的直接转录调节器在肿瘤中经常受到影响。对膀胱癌（特别是移行细胞癌）肿瘤标本的分析表明，72例（15.3%）患者中11例患者的HLA-I总丢失率为，且大部分HLA-I基因表达缺失。除HLA-I外，其他APM组分基因也以协同方式下调，提示APM基因表达的主调控因子可能在各自的样本107中被调控。 NLRC5是一种干扰素γ-参与HLA-I抗原呈递途径的多个基因的可诱导核转录激活子，其编码基因是拷贝数丢失的主要靶点，在TCGA中，7730名癌症患者中有28.6%的患者合并了多种癌症类型，而在9061名癌症患者中，约2%的患者有NLRC5的体细胞突变。此外，转录因子DUX4通常在胚胎发育中表达，在许多癌症中被激活并阻断IFNγ介导HLA-I基因表达。这一机制也被发现与转移性黑色素瘤患者抗CTLA4免疫治疗的抵抗有关。 HLA-I基因表达的降低也可以通过表观遗传学手段，通过HLA-I基因的高甲基化来实现（图3A）。在胃癌患者中，至少一个HLA-I基因启动子的肿瘤特异性高甲基化在87.23%的患者中被发现，并且在大多数患者中，高甲基化与相应基因的表达降低相关。同样，在87例食管癌患者中，70.1%的患者至少有一种HLA-I基因的启动子高度甲基化。 最近的全基因组CRISPR筛查发现，PRC2抑制了编码APM组分和NLRC5的几个基因，无论是在基础水平上还是在对IFNγ的反应中。这是干细胞和神经祖细胞的正常发育过程，这些细胞系产生的肿瘤可以利用这种机制调节抗原呈递。例如，DLBCL中HLA-I和HLA-II下调的发生率通过表观遗传下调进一步扩展到基于突变的机制之外，其中DLBCL生发中心B细胞样亚型中的EZH2突变与HLA-I和HLA-II下调相关。 除了HLA-I的转录下调外，肿瘤还通过翻译后机制抑制HLA-I的表面表达。大自噬是调节HLA-I表面表达水平的机制之一。在最近的一项发现中，发现胰腺导管腺癌（PDAC）细胞通过NBR1选择性自噬HLA-I复合物来降低HLA-I表面表达（图3A）。HLA-I在人PDAC细胞系的溶酶体和患者的PDAC肿瘤中富集（在所有9名接受评估的患者中）。小鼠肿瘤模型中的自噬抑制与肿瘤的T细胞浸润和ICI致敏性增加有关，否则对单剂ICI不敏感。 因此，肿瘤可以利用多种机制在多个水平上调节HLA-I表达，包括在信号通路水平、转录水平和转录后水平。可能还有其他机制有待发现。其中一些HLA-I的下调机制是可逆的，可以接受治疗干预。导致HLA-I表达上调的联合策略对患者具有潜在的益处。靶向干扰素γ尽管它在癌症中具有双重作用，但它仍然是一个有希望的选择。 早期使用干扰素γ的癌症试验虽然没有成功，但目前正与ICI联合进行研究。在小鼠胰腺癌细胞系模型中，辐射可能通过NLRC5诱导HLA-I表达，而NLRC5在辐射后也会上调。在体内，这些通常对ICI有抵抗力的模型显示，与辐射联合使用时，对ICI的易感性增加。在PRC2对APM基因表达的表观遗传调控起作用的细胞系中，使用EZH2抑制剂等策略可以恢复HLA-I的表达。 总之，编码APM成分的基因的体细胞突变和拷贝数丢失事件加上非遗传机制的总和，虽然没有在所有癌症类型中进行全面研究，但证实了HLA-I表达缺失作为肿瘤免疫逃避策略在一部分患者中的重要作用。TCGA中约9%的患者在PLC和IFNγ中有纯合缺失或截短。但这并不是抗原呈递调节的全貌。它不能解释LOH，后者在较高比例的患者中存在，或错义突变，后者可能是功能丧失或获得突变的混合物，不一定调节抗原呈递。MSI-H癌在一些PLC和IFNγ中携带截短突变，提示在这些高突变负荷的肿瘤中抗原呈递减弱。 尽管这些截断突变可能是微卫星不稳定性的机械后果，但编码APM成分的一些基因似乎对这些突变特别敏感。例如，B2M比JAK1短10倍，但比JAK1更常携带截短突变，编码蛋白酶体和免疫蛋白酶体催化单元的基因不太可能携带截短突变。与APM基因杂合缺陷相比，APM缺陷的组合可诱导抗原呈递的更明显衰减。抗原呈递的不可逆性丧失似乎很少见，而由非遗传机制和杂合遗传缺陷介导的复合性丧失可能更为普遍。需要对这一假设进行更多的研究。 HLA-I肽库的变化 肿瘤中APM成分的改变可能会改变某些HLA-I复合物所呈现的肽库，而不是减少HLA-I表面表达。尽管改变的肽库可能增加免疫原性，但具有未改变APM的DC不一定呈现这种改变的肽库。因此，T细胞可能无法对抗这种改变的免疫系统，肿瘤免疫逃逸可能发生。据我们所知，这个问题尚未正式解决。 肽或抗原库的质的变化可以由HLA-I的肽加工或肽偏好的改变引起。蛋白酶体和相关复合物，如免疫蛋白酶体和中间蛋白酶体，是负责肽加工的主要酶复合物（方框4）。免疫蛋白酶体的主要功能是通过产生具有疏水性C末端残基的肽来提高蛋白质加工成HLA-I兼容肽的效率，这些肽优先通过TAP进入内质网并装载到HLA-I上。 中文翻译见文末补充信息 与这一观点一致的是，在黑色素瘤患者的肿瘤样本中发现两种免疫蛋白酶体亚单位的表达（来自TCGA数据的472名患者）与更好的生存率相关。与未改变的细胞系相比，在来自患者的黑色素瘤细胞系中过度表达这些亚单位诱导来自这些患者的自体肿瘤浸润淋巴细胞产生更好的T细胞反应。 肿瘤能否通过减少肿瘤排斥抗原的呈递来改变组成性蛋白酶体和免疫蛋白酶体或改变它们的相对表达并潜在地逃避免疫应答？ 目前缺乏证据表明蛋白酶体复合体中的肿瘤特异性改变导致了大规模的肽库改变。研究表明，某些肿瘤表位可以被组成性蛋白酶体和免疫蛋白酶体区别处理，包括一些被免疫蛋白酶体破坏的表位。肽库的这种质的变化是一个问题，特别是针对单个表位的T细胞治疗，这些方法在正常和炎症条件下确认候选表位的表达是至关重要的。 ERAP1和ERAP2是ER中的氨基肽酶，参与将肽切至HLA-I结合的最佳长度。ERAP基因缺失对HLA-I表面表达的影响有限，但通过改变肽长度谱，导致肽库发生质的变化。在ERAAP足够的和来自小鼠ERAAP缺乏的树突状细胞之间，相当一部分肽保留不变，因为在HLA-I洗脱的肽上使用质谱法检测到的总肽中，约75%是共享的（由于质谱灵敏度限制，实际重叠可能更高）。 尽管ERAP基因多态性与多种疾病有关，而且还易患严重癌症，但ERAP1和ERAP2在癌症患者中很少发生突变（TCGA中0.6-0.8%的肿瘤）。此外，研究ERAP基因在癌症患者中的表达表明，它们在所有被检查的肿瘤样本中都有表达，但它们的表达水平可能存在很大差异。因此，由于ERAP基因畸变而导致的肽库的定性改变是可能的，但很少。这可能是由于ERAP酶的复杂作用，因为它们也可能过度修饰和破坏肿瘤排斥反应表位，而ERAP的调节可能有利于患者。事实上，在某些癌症中，如膀胱癌的腔型，ERAP2的低表达与ICI治疗的患者的整体生存率有关。 令人惊讶的是，临床前研究表明，由于ERAAP或TAP缺乏导致HLA-I基因库改变的细胞仍然会引起强烈的T细胞反应。ERAAP充足的野生型小鼠可以对ERAAP缺乏的细胞产生强烈的T细胞反应。用广泛作用于DC和肿瘤细胞的ERAP抑制剂治疗荷瘤小鼠，诱导CT26结直肠癌小鼠模型的保护性抗肿瘤免疫。在黑色素瘤细胞系中，ERAP1抑制增加了肿瘤抗原MART1的可用性，导致使用MART1特异性T细胞产生更高水平的T细胞应答。 类似地，肿瘤中的TAP基因沉默虽然部分降低了HLA-I表面的表达，但也可以通过允许隐匿抗原的呈现而改变呈现抗原的库，并且已经在4T1乳腺癌小鼠模型中显示出增加肿瘤免疫原性。当缺陷是肿瘤特异性的时，理论上仅由肿瘤细胞产生的抗原如何产生免疫应答尚不完全清楚，因为不携带缺陷的APC可能不会以与肿瘤相同的方式处理抗原。解释这一现象的一个可能机制是交叉修饰，即完整的HLA-I-肽复合物从肿瘤细胞转移到DC。这种途径的存在还有待于在人类中验证。 肿瘤所显示的抗原库的定性改变对依赖计算性新抗原预测的iNeSTs提出了挑战，因为预测这种定性改变目前是不可行的，也很难实现。我们对肿瘤中抗原呈递的质性改变的理解是有限的，这方面的进一步探索性研究肯定是必要的。 肿瘤的NK细胞识别 NK细胞虽然是先天免疫系统的一部分，但它有许多让人联想到适应性免疫的特征，例如教育、许可和激活的微调过程，以及记忆表型的产生。以NK细胞为中心的癌症治疗的潜力，其激活和抑制受体库，以及NK细胞记忆形成的概念已经在别处讨论过了，超出了本综述的范围。在这里，我们重点讨论NK细胞在监测和对抗抗原呈递减少方面的重要性，或者它们在调节肿瘤免疫原性中的作用。 原则上，HLA-I缺失表型应导致NK细胞介导的肿瘤细胞杀伤，但有几个因素可能共同决定这一过程的效率：首先，NK细胞亚群在不同组织类型中的差异分布；第二，它们在肿瘤中的丰度；第三，肿瘤免疫逃避策略调节NK细胞的有效性，激活或缺失自我识别（图4）；第四，病人基因组的免疫遗传组成。所有这些都与NK细胞在特定组织的肿瘤上能表现出多大的选择性压力有关，理想的结果是保留功能性抗原呈递。
图4 HLa-I缺失对自然杀伤细胞活性的影响及肿瘤免疫逃逸 Dogra等人最近对NK细胞亚群在多种健康组织中的分布进行了全面综述。除了总丰度的显著差异外，他们还证明具有强细胞溶解效应功能的CD56dimCD16+NK细胞在骨髓或血液中相对常见，但在扁桃体、肠道和淋巴结中不太常见。癌症患者的实体瘤中NK细胞浸润也存在显著的变异性。肿瘤内NK细胞的丰度被证明是多种癌症类型患者的预后指标。在黑色素瘤患者中，NK细胞频率可预测抗PD1治疗的疗效和总生存率，而一个特异的基因特征可预测NK细胞浸润和更好的预后。 如图4所示，已经描述了几种干扰NK细胞在癌症中有效性的肿瘤逃逸策略。此外，TME中的抑制性免疫细胞有助于耗尽表型。HLA-E是一种非经典的HLA基因，其蛋白产物含有来自其他HLA-I分子前导序列的肽，是HLA-I表达的传感器，它向NK细胞上的NKG2A和CD8+T细胞提供抑制信号。这种抑制信号在各种类型的癌症中被证实是增强的。HLA-E的高水平已经在多种癌症类型中得到证实，对早期乳腺癌患者的研究表明，其表达可以与肿瘤细胞中HLA-I的表达解耦。其受体NKG2A在大部分细胞毒性淋巴细胞上表达。此外，还描述了其他抑制因子，包括外显体、缺氧和抑制性胞质素，以及用于激活受体和检查点的配体的脱落（图4）。
图4 HLa-I缺失对自然杀伤细胞活性的影响及肿瘤免疫逃逸 最后，越来越多的证据表明，患者生殖系HLA-I的遗传结构和杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR）基因的变异可能是HLA-I下调后抗肿瘤活性的修饰因子。各种非肿瘤组织中的巨细胞病毒（CMV）反应性记忆样NK细胞（CD57+NKG2C+）在HLA-Bw4、HLA-C1和HLA-C2同种异型携带者中更为普遍，它们与NK细胞上的抑制性KIR相互作用，并对其训化有重要贡献。HLA-C1和HLA-C2杂合的NSCLC患者KIR特异性不同，与纯合等位基因携带者相比NK细胞浸润增加。 总之，成功下调抗原呈递的肿瘤可能已经设计了几种策略来克服NK细胞的“缺失自我”监视。我们相信，更好地了解肿瘤的这些特征将有助于开发更好的治疗方法，利用NK细胞未开发的潜力和更好的生物标志物策略。目前以NK细胞为中心的治疗方法尚处于探索阶段，主要采用异体NK细胞输注或以NK细胞增强剂为中心，其他更广泛的方法包括激活受体、检测点抑制剂和靶向TME。 结论 癌症免疫治疗已经显示出很有希望的成功，但许多病人仍然对这种治疗没有反应。了解与癌症免疫治疗药物的疗效或逃逸相关的生物学机制将有助于设计新的免疫治疗方法、联合治疗和识别用于患者选择的生物标志物。许多免疫治疗依赖于CD8+T细胞识别和杀伤肿瘤细胞。这些免疫治疗依赖于肿瘤内DC的内源性T细胞启动和肿瘤细胞表面HLA-I抗原的表达。尽管尚未对所有癌症类型进行全面研究，但迄今为止发表的报告表明，HLA-I表面表达通过广泛的机制得到广泛的调节。 此外，早期证据表明肿瘤可能结合多种机制来减少HLA-I的表达。它们在免疫治疗抵抗中的确切作用仍有待仔细分析。在对ICI无反应的患者中，HLA-I和B2M-LOH的富集和其他改变提示HLA-I在抵抗中的作用。 然而，ICI仍能在具有某些相同改变的患者中发挥作用这一事实表明，尤其是对于具有高突变负担的肿瘤，肿瘤对抗原呈递的这种操纵可能并不完全，抗原呈递是肿瘤的致命弱点。对于抗原呈递完全和不可逆损伤的患者，尽管相对罕见但仍有必要解决。 CD8+T细胞依赖性免疫治疗可能不是一个可行的选择。这些患者可能被引导到其他独立于HLA-I表达的肿瘤免疫治疗，如NK细胞或杀瘤巨噬细胞的激活，合成免疫，如CAR-T细胞治疗和CD3双特异性抗体，或其他传统的癌症治疗。对于其他抗原递呈可逆性下调的患者，需要设计旨在恢复肿瘤细胞抗原递呈的策略，这些策略可能有助于ICI的联合治疗。 补充信息 Box 1 肿瘤排斥抗原 肿瘤相关抗原 肿瘤相关抗原 (TAA) 是优先在肿瘤中表达的编码位于种系基因组的自身抗原。由于中枢耐受和外周耐受，它们通常具有弱免疫原性。常见TAA 如下： · 癌症睾丸抗原，例如 NY-ESO1、MAGE、GAGE、XAGE、BAGE 和 PAGE 系列、SSX1、SSX2 等。 · 分化抗原，例如gp100、酪氨酸酶、melan-A/MART1、PSA。 · 过度表达的抗原，例如HER2、hTERT、CEA。 · 癌胎抗原，例如 PSA、AFP、WT1。 · 内源性转座因子，例如人类内源性逆转录病毒。 最近这些人类内源性逆转录病毒引起了人们的兴趣。因为它们可以在癌症中重新激活，并且与对免疫检查点抑制 (ICI) 的反应有关。它们可以触发先天抗病毒反应，并有可能产生激活适应性免疫的抗原。 病毒抗原 由于外源性病毒抗原具有高度免疫原性。几种病毒与致癌作用有关。然而，这些病毒不一定是肿瘤特异性的，肿瘤可能不一定在肿瘤发展的后期表达它们，例如人乳头瘤病毒 (HPV)、爱泼斯坦-巴尔病毒 (EBV) 和默克尔细胞多瘤病毒 (MCV)。 肿瘤特异性抗原 肿瘤特异性抗原 (TSA) 具有高度的肿瘤特异性。它是由于肿瘤特有不规则性产生。 · 表征最好的 TSA 是由多种类型的肿瘤特异性基因组畸变引起的新抗原。肿瘤特异性基因组畸变包含单核苷酸变异、插入缺失、基因融合、异常剪接事件，甚至可能是由引入新嵌合转录物的致癌病毒的整合导致的基因畸变。它们可以被免疫系统识别为外来物并且具有高度免疫原性。它们是 ICI 和肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL) 治疗中保护性 CD8+ T 细胞反应的主要驱动因素。它们通常对每个患者都是独一无二的，需要开发个性化的治疗方法。 · TSA 可由正常基因翻译后修饰产生，例如糖基化或磷酸化，产生新的 T 细胞和 B 细胞表位。它们对抗肿瘤免疫的贡献尚未得到证实，预测这些改变具有挑战性。 Box 2 肿瘤中的 HLa-II 抗原呈递调节 尽管越来越多的证据表明II 类人类白细胞抗原 (HLA-II) 在抗肿瘤免疫中起着重要作用，但它的表达对肿瘤的作用在很大程度上仍然未知。最近的一项研究发现，具有细胞毒性特征的 CD4+ T 细胞的存在与膀胱癌中对 PDL1 阻断的反应有关，并且这些细胞能够直接杀死肿瘤细胞。科学家们已在肿瘤中观察到 HLA-II 抗原加工和呈递机制中的缺陷，且 Seliger 等人对其进行了综述。此外，HLA-II 表达可以在转录水平进行调节。IFNγ通过在许多肿瘤类型中上调HLA-II反式激活因子(CIITA)来诱导HLA-II表达。 Box 3 树突细胞亚群和功能 树突状细胞 (DC) 是高度异质的细胞群。 · 浆细胞样DC (pDC) 源自髓样DC 祖细胞和淋巴样祖细胞。它们内化和呈递外源性抗原的能力较差，但具有产生大量 I 型干扰素的独特能力。它们在抗肿瘤免疫中的作用尚未得到充分探索，但瘤内 pDC 似乎表现出 I 型干扰素产生和免疫抑制特性受损。 · 传统的 DC1 和 DC2 子集（cDC1 和 cDC2）源自髓系祖细胞。它们具有不同的表型和功能。 —— cDC1s 专门用于在 I 类人类白细胞抗原 (HLA-I) 上交叉呈递外源性抗原，用于 CD8+ T 细胞启动。cDC1 已开发出独特的生物学特性，以促进细胞相关抗原的吸收，并有利于抗原加工以进行交叉呈递，包括使用凝集素 CLEC9A（也称为 DNGR1）将材料从死细胞穿梭到专门用于交叉呈递的内吞隔室中。最近，WDFY4 在 CRISPR 筛选中被鉴定为对死细胞相关抗原的交叉呈递至关重要。WDFY4 的确切功能仍有待确定，尽管初步研究表明它可能促进抗原运输到交叉呈递途径。 —— cDC2s 专门用于在 HLA-II I 上呈递外源性抗原，用于 CD4+ T 细胞启动。反过来，CD4+ T 细胞通过 CD40 信号与 cDC1 结合，以“许可”它们交叉启动 CD8+ T 细胞，尽管最近的一项研究挑战了这一观点。在黑色素瘤患者中，肿瘤内 cDC2 特征与肿瘤浸润 CD4+ T 细胞和对免疫检查点抑制的反应有关，临床前研究表明 cDC2 驱动保护性抗肿瘤 CD4 免疫。 Box 4 蛋白酶体和它的兄弟姐妹 肽加工主要由蛋白酶体复合物进行，蛋白酶体复合物负责细胞蛋白质的更新，产生最终呈递在 I 类人类白细胞抗原 (HLA-I) 上的肽片段。蛋白酶体有多种类型，最常见的一种是组成型蛋白酶体，在正常条件下，它在绝大多数组织中表达。另一种主要类型的蛋白酶体是免疫蛋白酶体，它主要在炎症条件下表达，以响应肿瘤中的 IFNγ，但在专业抗原呈递细胞中组成型表达。免疫蛋白酶体用具有不同切割特异性的 IFNγ 诱导的替代催化单位（β1i、β2i 和 β5i）替换组成型蛋白酶体的三个催化亚单位（β1、β2 和 β5）。在一些组织和肿瘤细胞系中也发现了蛋白酶体的杂交形式，称为中间蛋白酶体（参见 Morozov 和 Karpov 的综合评论）。中间蛋白酶体产生的所有成分与免疫蛋白酶体的成分基本一致。 端午节巨献！来自两位专栏作者的热门SCI期刊影响因子预测大pk！ 医学生究竟有多硬核？ |
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