去除实体瘤周围的屏障为T细胞扫清了路径

虽然免疫疗法在治疗血癌方面显示出巨大的前景，但大多数旨在治疗实体瘤（如胰腺癌或肺癌）的临床试验都失败了。长期以来，研究人员一直认为实体瘤对治疗的抵抗是由于肿瘤微环境 – 围绕实体瘤的细胞和基质 – 但这种封锁背后的确切机制尚不清楚，直到现在。

在一项新的研究中，宾夕法尼亚大学的研究人员揭示了肿瘤微环境如何阻止T细胞攻击肿瘤。使用小鼠模型，他们表明癌症相关成纤维细胞以及肿瘤微环境中的细胞外基质为T细胞进入创造了物理屏障，并且这些细胞也积极抑制T细胞功能。当研究人员使用CAR-T细胞靶向和去除这些成纤维细胞，而不是靶向肿瘤细胞本身时，T细胞能够浸润并攻击肿瘤。

“来自癌症相关成纤维细胞的物理屏障和免疫抑制环境限制或捕获T细胞并阻止它们进入肿瘤，”第一作者，兽医学院的医生和博士后研究员Zebin Xiao说。“我们发现，靶向这些成纤维细胞可以破坏该屏障，并具有非常大的肿瘤抑制作用。

这项研究是兽医学院，佩雷尔曼医学院和艺术与科学学院的研究人员之间的合作，发表在 《自然通讯》杂志上。

研究人员说，使用双重方法 – 首先靶向癌症相关成纤维细胞，然后发送肿瘤靶向CAR T细胞 – 可能是治疗耐药实体瘤的治疗突破。“这有点像派出一个领导团队来炸毁挡路的东西，”资深作者Ellen Puré说。

实体瘤被称为“基质”的细胞和纤维结缔组织基质包围。以前的研究表明，基质在阻止T细胞攻击实体瘤方面发挥作用，但目前尚不清楚如何。基质的重要性似乎也因癌症类型而异，在胰腺导管腺癌中尤其引人注目，胰腺导管腺癌是一种胰腺癌，其中基质可以占肿瘤体积的90%以上。

了解基质在阻断抗肿瘤免疫功能中的作用是克服这一障碍的重要一步。为了试图查明所涉及的机制，研究小组设计了CAR-T细胞，以归零并去除癌症相关的成纤维细胞，即基质内产生结缔组织基质的细胞。具体来说，他们专注于癌症相关成纤维细胞的子集，这些成纤维细胞产生一种调节成纤维细胞生长的酶 – 成纤维细胞活化蛋白（FAP）。然后，他们使用实时成像来观察胰腺癌小鼠模型中CAR-T细胞，基质和肿瘤细胞之间的相互作用。

肖完善的成像技术对于使研究人员能够识别基质屏障功能背后的机制至关重要。

他们发现，去除这些与癌症相关的成纤维细胞有效地打破了胰腺癌细胞周围的物理屏障，使T细胞可以浸润肿瘤。这种治疗还破坏了免疫抑制环境，因此，一旦它们浸润，T细胞和其他免疫细胞就可以有效地攻击肿瘤细胞。
“这是第一个证明这些基质细胞在形成物理屏障以使T细胞无法进入以及创造免疫抑制环境方面发挥关键作用的第一个证据，”Puré说，“我们可以逆转所有这些。

在一些实验中，在用成纤维细胞靶向CAR-T细胞治疗小鼠的实体瘤后，研究人员随后用另一组CAR T细胞治疗肿瘤，这些细胞已被设计成靶向一种叫做间皮素的肿瘤抗原。虽然靶向中皮素的CAR-T细胞在体外靶向癌细胞方面有效，但先前的人体临床试验表明，它们在治疗患者的实体瘤方面无效。研究人员想看看去除基质是否会让这些T细胞发挥作用，他们表明，确实如此。当用基质靶向CAR-T细胞治疗后给药时，间皮素靶向CAR-T细胞能够进入肿瘤并执行其功能。这种双重方法导致肿瘤消退并防止转移。

虽然该研究的主要重点是胰腺癌，但研究人员还成功地在其他类型的实体瘤上测试了该方法，包括肺癌和间皮瘤。“它可能对相当广泛的实体瘤有影响，”Puré说。

然而，迄今为止对胰腺癌的影响最强。“破坏基质对胰腺癌的影响最大，因为基质越多，肿瘤对它的依赖性就越大，因此它就越容易受到这种治疗的影响，”Puré说。

现在，该团队正在努力将这种方法转化为人类和兽医诊所。“我们正在慢慢走向诊所，”Puré说。“这是一个广泛的计划，涉及宾夕法尼亚大学的很多人。
 
肖泽斌，美国宾夕法尼亚大学兽医学院博士后研究员。

Ellen Puré是兽医学院的Grace Lansing Lambert生物医学科学教授，也是Penn Vet Cancer Center的主任。

除了Puré和Zhao之外，研究作者还有：Penn Vet的Leslie Todd，Li Huang，Zhen Lu，Meghan Kopp，Yue Li，Nimisha Pattada和Charles-Antoine Assenmacher;佩雷尔曼医学院的埃斯特拉·诺格拉-奥尔特加、黄莉莉、约翰·肖勒、卡尔·H·琼和史蒂文·阿尔贝尔达;以及文理学院的钟文群和郭伟。

这项工作得到了TMUNITY Therapeutics，NIH / NCI P01，癌症研究所和CRI Irvington奖学金Grant#：CRI4168的支持。进行组织病理学分析的兽医病理学家是宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学兽医比较病理学核心设施（RRID：SCR_022438）的一部分，并得到艾布拉姆森癌症中心支持补助金（P30 CA016520）的支持。