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顶刊Cancer Cell IF 38.58 ,阻断IL-6可实现ICI增效减毒,如何破IO治疗魔咒!

NO.2

2022-11-03   来源 : vip说

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近年来,免疫治疗发展迅速,但免疫检查点抑制剂单药治疗疗效有限,需要联合治疗克服耐药,而免疫检查点抑制剂(ICB)治疗经常会诱发免疫相关的不良事件,目前其毒性仍然是一个重大挑战。

因此,如何提高免疫检查点抑制剂的疗效,同时减轻毒副作用,是肿瘤免疫研究的一大挑战。近期,发表于“Cancer Cell”(IF=38.585)的一篇文章报道了一项重要发现:阻断IL-6与ICI联用可以增强抗肿瘤效力,同时还能够降低ICIs带来的副作用


对免疫检查点抑制剂应答的肿瘤中IL-6不上调
肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的主要原因之一。晚期 HCC 患者亟需新的为了阐明irAE潜在的免疫生物学原理,研究人员对ICB治疗患者的健康肠道、结肠炎和肿瘤组织进行了深度免疫分析,并在临床前模型中进行了平行研究。
鉴于对irAE发病机制的理解有限:
一种机制是irAEs主要是由ICB诱导的广泛性免疫激活和诱导促炎细胞因子释放导致的。而白细胞介素-6(IL-6)是一个重要的细胞因子,在先天性免疫和适应性免疫中均会发挥重要的作用,刺激多种疾病的炎症和自身免疫过程。
因此,猜测IL-6的高表达是否会与irAE的发生有关,那么就需要对炎症组织和肿瘤进行进一步的全面研究,以确定涉及irAE的免疫途径。为了研究irAEs的致病机制,需要检测免相关小肠结肠炎(irEC组织,对接受ICB治疗的患者的irEC行了基因表达和多重免疫组化(IHC)分析。
IL6-Th17通路可能是一些irAEs的潜在介质。但这些基因表达特征在应答的肿瘤中没有被发现。这一观察结果为在小鼠模型中评估IL-6阻断对自身免疫和ICB治疗活性的影响提供了理论依据。同时,也发现了发生irEC患者中的Th1/Tn17杂交细胞显著高于正常肠道,irEC中的Th17细胞显著高于Th1细胞。
综合结果发现,白细胞介素-6(IL-6)、中性粒细胞和趋化标志物在结肠炎组织中的表达高于正常肠组织;与健康肠组织样本相比,irEC组织样本中Th17细胞的相关基因表达上调以及在总T细胞中的比例升高。另外,和irEC样本类似的是,对免疫检查点抑制剂无反应的肿瘤中,IL-6和Th17细胞相关的基因表达也增加了。相反,IL-6在对免疫检查点抑制剂应答的肿瘤中不上调。这些结果提示,IL-6和Th17在免疫检查点抑制剂的耐药以及免疫相关不良反应中都可能起到了重要作用。

阻断IL-6可以通过改善肿瘤免疫微环境
提高ICI疗效
考虑到CTLA-4单抗治疗增加了肿瘤微环境中Th17-IL-6的表达,因此我们想要检测阻断IL-6对CTLA-4单抗治疗活性的影响。
在B16小鼠模型中使用CTLA-4单抗、IL-6抑制剂、CTLA-4单抗联合IL-6抑制剂治疗或单纯不进行治疗(对照)。与未接受治疗的小鼠相比,接受IL-6抑制剂的小鼠显示出肿瘤负荷降低,这表明单独使用IL-6抑制剂可能具有单药活性。对照组小鼠和单独接受IL-6抑制剂的小鼠在60天内都没有存活,而接受CTLA-4单抗治疗的小鼠有20%存活,接受联合IL-6抑制剂与CTLA-4单抗治疗的小鼠有58%存活。为了扩展和验证这些发现,我们在携带CT26小鼠结肠癌细胞的Balb/c小鼠中进一步验证。
结果发现,在CTLA-4单抗治疗中加入IL-6抑制剂会导致肿瘤萎缩显著增加,单独接受CTLA-4单抗治疗的小鼠治愈率为32%,而接受IL-6抑制剂和CTLA-4单抗联合治疗的小鼠治愈率为48%。这些结果显示了阻断IL-6作为单一治疗和联合CTLA-4单抗治疗的治疗益处。
为了深入了解单独阻断IL-6或联合CTLA-4单抗治疗增加抗肿瘤反应的机制,研究人员密切探究了CTLA-4单抗治疗诱导的肿瘤浸润性T细胞免疫微环境。结果发现阻断IL-6显著增加了CTLA-4单抗治疗诱导的CD44、CD11a、CD8+和CD4+在B16小鼠中的表达。
对CD8+或CD4+细胞(Teff)和Treg肿瘤浸润的分析表明,阻断IL-6增加了CD8和CD4细胞中的Teff:Treg比值。因为IL-6和其他细胞因子控制着初始的CD4T细胞向Th17细胞的分化,因此试图确定阻断IL-6是否也会降低B16中的Th17水平。结果发现在阻断IL-6的小鼠肿瘤中,IL-17+th17样CD4T细胞水平显著降低。
与此同时,观察到关键的多形核细胞引诱剂趋化因子CXCL1在肿瘤中的表达也显著降低。作为阻断IL-6可能增强CTLA-4单抗治疗反应的另一种机制可能性,研究人员探索了CXCL1水平的降低是否与肿瘤中髓系源性抑制细胞(MDSCs)的减少相关。结果发现在单独使用IL-6抑制剂或联合CTLA-4单抗治疗的小鼠肿瘤中粒细胞型MDSCs和单核细胞型MDSCs均显著减少,同时MI和M2型巨噬细胞也显著减少,并且巨噬细胞中CCL20和CXCL9表达也同样减少。
综上所述,在小鼠模型中,阻断IL-6与改善肿瘤控制和更高的CD4以及CD8效应T细胞密度相关,阻断IL-6和CTLA-4单抗联合治疗能够促进CD8T细胞的肿瘤浸润增加,而相反地减少treg、Th17、MDSCs和巨噬细胞,导致CD8:Treg和CD8:MDSC比值增加。因此,阻断IL-6可以通过改善肿瘤免疫微环境,来增强免疫检查点抑制剂的治疗效果。


阻断IL-6能够改善irAE
研究人员发现,使用CTLA-4单抗治疗的小鼠显示免疫性脑脊髓炎EAE疾病的严重程度显著增加。而在IL-6抑制剂单用或CTLA-4单抗联合IL-6抑制剂治疗的小鼠中,没有观察到EAE症状。
为了测试阻断IL-6在不增加EAE严重程度的前提下观察抗肿瘤效能,研究人员在进行BL6肿瘤注射后3天在C57BL76小鼠中诱导EAE,与单独接受IL-6抑制剂和CTLA-4单抗联合IL-6抑制剂或单纯对照组的小鼠相比,接受CTLA-4单抗治疗的小鼠EAE的临床症状加重。IL-6抑制剂和抗CTLA-4单抗联合治疗导致较轻的EAE临床症状和更好的肿瘤控制。
研究人员还证实,与单独使用CTLA-4单抗治疗的小鼠相比,使用IL-6抑制剂和CTLA-4单抗诱导治疗的EAE小鼠显示出明显的肿瘤收缩。
综上所述,研究结果表明,阻断IL-6可消除ICB诱导的EAE疾病的严重程度,并促进抗肿瘤免疫。

ICI联合IL-6抑制剂疗效更佳
研究人员对31例激素难治性irAE的患者进行了回顾性研究,发现在IL-6阻断开始的2个月(中位数)后,74%的患者irAE得到了改善。在26名可评估的患者中,在IL-6阻断治疗开始前,免疫检查点抑制剂的最佳总有效率为57.7%,而在治疗后为65.4%(P=0.500)。
因此,研究人员认为这些临床数据支持以IL-6为靶点可以缓解irAE,而不会影响肿瘤对检查点抑制剂的整体反应。
综上所述,作者发现,对于接受IO治疗的病人样本,与正常肠道组织相比,炎症病灶组织IL-6水平明显升高,Th17细胞也明显富集。在小鼠肠道肿瘤模型上,阻断IL-6可以增强免疫疗法的治疗效果,在肿瘤微环境中诱导和募集更高水平CD4+/CD8+效应性T细胞,和更低水平Th17和巨噬细胞等。在肠道肿瘤与EAE模型小鼠中,同时进行免疫疗法与阻断IL-6后,免疫疗法疗效更好,而EAE病情减轻[1]。

淫羊藿素软胶囊抑癌机制
能否作为IL-6抑制剂
基于以上研究结果,我们发现阻断IL-6对于发挥抗肿瘤效力方面可能具有关键作用,也对我们有了很大的启发。根据既往文献报道,IL-6主要通过STAT3信号通路在肿瘤生成、肿瘤转移、肿瘤微环境和癌症炎症过程中发挥重要作用。而肝癌作为高度炎性肿瘤,伴随着持续的炎症反应,其发生和发展与炎症息息相关。其中IL-6是HCC生成过程中主要驱动因子,会促进肝癌发生发展与转移的多个步骤。
受损的肝细胞以TLR和EGFR依赖性方式激活Kupffer细胞,并分泌IL-6,导致代偿性肝细胞增殖;在肿瘤生长微环境中,肝细胞转化为HCC祖细胞 (HcPC),其通过上调 LIN28B 获得自分泌 IL-6 环。并且IL-6会促进M1巨噬细胞向M2表型极化。HcPCs 从肿瘤生长微环境中排出,形成 HCC 结节并最终转移到远处器官[2-3]。因此,这也提示我们抑制IL-6可能会有利于肝癌的治疗!
淫羊藿素软胶囊作为全球首个中药创新的小分子免疫调节剂,具有独特的免疫调节机制,目前已获批用于肝细胞癌患者的一线治疗。而肝癌由于本身具有高度异质性,无明确驱动基因,因此炎症和免疫对于肝癌来说是非常重要的两个维度。而淫羊藿素的作用机制正是从这两个维度出发,通过直接结合于MyD88和IKKa,抑制癌症发生机理中起着重要作用的IL-6/JAK/STAT3信号通路,并且减少下游炎性细胞因子IL-6、TNF-a的释放,下调炎症和免疫调节信号通路,以此调节肿瘤微环境,通过以上的路径促进肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤细胞生长。淫羊藿素不仅能够抑制肿瘤生长,又因其免疫调节作用能使患者的免疫功能逐渐恢复,改善肿瘤的免疫微环境[4-12]。

基于这样的炎症下调和肿瘤微环境调节作用机制,我们思考对于淫羊藿素和免疫治疗的联合是否也会通过增加肿瘤浸润性T细胞,同时降低免疫抑制性细胞的表达有望起到协同增效的效果?
既往研究表明,在原位Hepa小鼠中,淫羊藿素治疗可增加肿瘤浸润CTL细胞比例,尤其可以增加肿瘤组织中CD3+CD8+T细胞比例。并且也可以提高肿瘤组织中CTL表达IFN-γ的能力,IFN- γ+ CD3+CD8+ CTLs细胞数量近乎对照组的3倍。这些数据表明,淫羊藿素可通过选择性增加CTLs的数量和活性状态发挥抗肿瘤作用[13]。


另一方面,在Hepa小鼠模型中,淫羊藿素治疗后,肿瘤组织中PMN-MDSCs的细胞数量及在CD45+细胞中的百分比均显著下降;淫羊藿素使PMN-MDSCs中未分裂细胞比例显著下降,其免疫抑制活性降低。因此,说明淫羊藿素不仅可减少肿瘤浸润MDSC的数量,并可降低其免疫抑制活性, 改变免疫抑制微环境[13-14]。同时,在骨髓来源的巨噬细胞中,淫羊藿素可增强M1型、减弱M2型巨噬细胞的基因表达。这些结果都表明增强淫羊藿素可增强免疫杀伤能力,减弱免疫抑制作用[14]。


也有文献结果显示,在原位Hepa小鼠中,抗PD-1单药治疗对肿瘤生长的影响不大。而淫羊藿素联合抗PD-1可以协同增强抗PD-1的疗效,肿瘤体积显著缩小。因此,综合这些结果表明,在HCC治疗中,淫羊藿素可与免疫检查点抑制剂联合应用,有望起到协同增效的作用[13]。

与此同时,在免疫荒漠型肿瘤中,淫羊藿素可针对IL-6、TNF-α、NK-κB等发挥作用;在免疫浸润型肿瘤中,淫羊藿素可作用于JAK-STAT通路,调节PD-L1的表达。
总结来看,淫羊藿素可在肿瘤免疫循环中多个位点发挥作用,或可促使荒漠型、排除型肿瘤转化[15]。因此,采取淫羊藿素软胶囊和免疫检查点抑制剂的联合可以在解除T细胞抑制的同时调节免疫微环境,使免疫抑制VS抗肿瘤的天平向抗肿瘤倾斜。
而既往也有文献表明,IL-6/JAK1通过磷酸化PD-L1的112号位酪氨酸,增加其与糖基化转移酶STT3A的结合,使PD-L1糖基化程度和稳定性升高,增强了肿瘤微环境中T细胞的癌症免疫逃逸,也就是说IL-6的高表达会促进免疫治疗耐耐药[16]。因此,淫羊藿素作为IL-6的抑制剂,同时能够作用于肿瘤微环境,有望能延缓免疫耐药的情况发生。

淫羊藿素软胶囊III期临床试验结果表明对于晚期肝细胞癌患者疗效确切,生存获益显著,富集人群中位总生存期为13.54个月,对照组为6.87个月,较对照组有显著优势。
安全性方面,其不良反应发生率极低,3级以上总不良反应发生率仅为12.1%,并且与华蟾素相比显著减轻患者胃肠道毒副作用[17]。
因此,淫羊藿素软胶囊疗效显著,安全性优势明显,联合免疫治疗并不会增加毒副反应,反而可能会为肝癌患者提供一种更为安全有效的治疗方式。
针对ICI治疗肝癌面临的挑战,我们也逐渐认识到,免疫治疗应不局限于单一靶点,还需要克服异质性和耐药性的肿瘤微环境。虽然既往成功的ICB 抗肿瘤活性被证明与更高的频率和更严重的irAEs 相关,但是未来可能通过炎性因子对于免疫微环境的调节发现新的方向,靶向于IL-6可能指示着更好的免疫治疗效果!
而淫羊藿素主要通过抑制IL-6/JAK/STAT3等炎症信号通路调节免疫微环境,减少抑制性免疫细胞(MDSCs、TAMs、Tregs),增加抗肿瘤效应细胞(T细胞),存在相应的优势互补。
因此,在未来临床实践中,淫羊藿素联合免疫检查点抑制剂有望达到协同增效的效果,成为肝癌患者治疗的一个新型选择,并且可以有效改善免疫疗法带来的副作用,值得期待!

参考文献

1.Yared Hailemichael,et al. Interleukin-6 blockade abrogates immunotherapy toxicity and promotes tumor immunity. Cancer Cell. 2022 May 9;40(5):509-523.e6.
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3.Schmidt-Arras D, et al. J Hepatol. 2016 Jun;64(6):1403-15.
4.Mo D, et al. Icaritin inhibits PD-L1 expression by Targeting Protein IκB Kinase α.
5.Eur J Immunol. 2021 Apr;51(4):978-988.
6.Zhao H, et al. A novel anti-cancer agent Icaritin suppresses hepatocellular carcinoma initiation and malignant growth through the IL-6/Jak2/Stat3 pathway. Oncotarget. 2015 Oct 13;6(31):31927-43.
7.Hao H. et al. Icaritin promotes tumor T-cell infiltration and induces antitumor immunity in mice. Eur J Immunol, 2019, 49(12):2235-44.
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11.Christian Bailly. Molecular and cellular basis of the anticancer activity of the prenylated flavonoid icaritin in hepatocellular carcinoma. Chem Biol Interact. 2020 Jul 1;325:109124.
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13.Tao et al. Front Immunol  2021 26;12:609295
14.Fan et al. BMC Cancer (2019) 19:279
15.Daniel S. Chen et al. NATURE; 2017, 541(19):321-330
16.Chan LC, et al. J Clin Invest. 2019 Jul 15;129(8):3324-3338.
17.Yan Sun, Shukui Qin, Wei Li, et al.A randomized, double-blinded, phase III study of icaritin versus huachashu as the first-line therapy in biomarker-enriched HBV-related advanced hepatocellular carcinoma with poor conditions: Interim analysis result. Journal of Clinical Oncology 39, no. 15_suppl (May 20, 2021) 4077-4077.

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