苏州大学沈明敬团队：发现肺癌免疫治疗潜在靶点

7月22日，苏州大学附属第二医院沈明敬研究团队在期刊《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》上发表了题为“CXCL5 impedes CD8+ T cell immunity by upregulating PD-L1 expression in lung cancer via PXN/AKT signaling phosphorylation and neutrophil chemotaxis”的研究论文，本研究中，研究人员发现CXCL5在肺癌细胞中显著高表达，并与肺癌患者的不良预后呈正相关。机制上，CXCL5激活Paxillin/AKT信号级联的磷酸化，导致PD-L1表达上调并形成正反馈回路。此外，CXCL5还能吸引中性粒细胞，削弱CD8+ T细胞依赖的抗肿瘤免疫。这些PD-L1+中性粒细胞在肺癌驯化后加重CD8+ T细胞耗竭。抗CXCL5抗体和抗PD-L1抗体联合治疗显著抑制体内肿瘤生长。CXCL5可能与ICBs协同作用，成为肺癌免疫治疗的潜在治疗靶点。

背景知识

肺癌仍然是全球常见的癌症，也是癌症相关死亡的主要原因。据报告，每年有200多万例新诊断和170多万例死亡，而且这一数字还在继续上升。约85%的肺癌为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)，其中腺癌和鳞癌分别占50%和30%。近年来，以程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1)及其配体1 (PD-L1)为靶点的免疫检查点阻断(ICB)疗法在临床中显示出可观的疗效。值得注意的是，PD-1/PD-L1阻断抗体增强了内源性抗肿瘤免疫，通过ICB极大地使一部分肺癌患者获益。然而，由于在治疗过程中出现不同的原发性或适应性耐药，大多数患者对ICBs反应不佳。因此，进一步了解肺癌中PD-L1表达的分子机制对于提高PD-L1/PD-1治疗的临床效果是必要的。

趋化因子是通过细胞表面G蛋白偶联的趋化因子受体发出信号的小的分泌性蛋白质。它们以促进细胞迁移(尤其是白细胞)的能力而闻名。因此，趋化因子在免疫系统的发育和稳态中发挥核心作用，影响保护性或破坏性免疫应答。越来越多的证据证实了趋化因子对肺癌肿瘤免疫周期的调节作用。例如，C-C基序配体7 (CCL7)通过招募树突状细胞促进抗肿瘤免疫，并通过促进T细胞扩增促进抗pd -1免疫治疗。相反，CCL5的高表达与肺腺癌患者的不良预后、免疫抑制性调节性T细胞(Tregs)的聚集和CD8效应功能受损相关。此外，CXCL9和CXCL10对于CD8+ T细胞浸润到肿瘤部位以促进产生抗肿瘤反应至关重要。

在所有趋化因子中，CXCL5是肿瘤微环境(TME)中重要的因子之一。事实上，各种恶性肿瘤类型，包括NSCLC，与癌旁组织或正常组织相比，CXCL5表达水平高。CXCL5与其受体C-X-C趋化因子受体2 (CXCR2)结合，CXCL5/CXCR2轴通过ERK/Snail通路或AKT/GSK3β/β-catenin通路直接促进血管生成、肿瘤生长和转移。重要的是，CXCL5已被证明对多种免疫亚群发挥趋化作用，如中性粒细胞、髓源性抑制细胞(MDSCs)和巨噬细胞。阻断CXCL5/CXCR2信号轴可增加免疫治疗的敏感性，延缓肿瘤进展。然而，CXCL5在调节PD-1/PD-L1信号通路和肺癌抗肿瘤免疫中的生物学意义尚不清楚。

肺癌细胞培养的PD-L1+中性粒细胞促进CD8+ T细胞耗竭

肺癌环境可能促进了中性粒细胞活化的免疫抑制表型。与非共培养的中性粒细胞相比，中性粒细胞显著上调PD-L1的表达，这与假设一致。为了进一步阐明这一作用，研究人员从新鲜肺癌组织中分离出TIN。与来自PBMCs的肺癌中性粒细胞相比，TIN表达更高的PD-L1水平。除了PD-L1，肺癌细胞显著上调另一种粒细胞活化标志物CD54。随后，研究人员研究了募集的中性粒细胞对CD8+ T细胞功能的潜在影响。肿瘤相关中性粒细胞的存在显著促进了CD8+ T细胞的凋亡，而阻断PD-L1可以部分挽救这种凋亡。研究人员检测到CD8+ T细胞的增殖。正如预期的那样，CD8+ T细胞的增殖被受癌症影响的中性粒细胞严重抑制。中性粒细胞还抑制多种效应细胞因子的表达，包括TNF-α、IFN-γ、颗粒酶-β和穿孔素。阻断PD-L1至少可以部分挽救效应性细胞因子释放减少的情况。作为对照，CD8+ T细胞与"未受教育"的中性粒细胞共培养后，其增殖、凋亡和肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和干扰素-γ (IFN-γ)的释放均无变化。总之，这些观察结果提示，中性粒细胞上的PD-L1表达可能触发了CD8+ T细胞功能的显著下降。在PD-L1+中性粒细胞存在的情况下，经典耗竭标志物PD-1和TIM-3的表达也增加，当PD-L1信号被阻断时，这一表达降低。此外，在趋化实验中，抑制PD-L1信号恢复了由PD-L1+中性粒细胞触发的CD8+ T细胞趋化性下降。

图1：肺癌细胞培养的PD-L1+中性粒细胞促进CD8+ T细胞耗竭

CXCL5和PD-L1双重阻断可抑制肺癌进展，且具有良好的体内生物安全性

研究人员在体内评估了双重阻断CXCL5和PD-L1的潜在治疗效果。为此，研究人员采用SCID/NOD小鼠荷瘤模型来评估CXCL5和PD-L1中和抗体对CD8+ T细胞依赖性的抗肿瘤作用。SCID/NOD小鼠通过尾静脉注射中性粒细胞和CD8+ T细胞，然后在A549细胞系肿瘤形成后的3周内每周注射抗cxcl5抗体或抗pd - l1抗体注射。各组的代表性肿瘤如图2B所示。正如预期的那样，T细胞的过继性转移显著延缓了肿瘤的生长，而中性粒细胞的施用大大降低了T细胞对肿瘤的控制。值得注意的是，针对CXCL5或PD-L1的阻断抗体的施用提高了治疗效果，CXCL5和PD-L1阻断抗体的组合显示出更好的肿瘤控制。此外，在不同的肿瘤重量方面也观察到类似的结果。CXCL5或PD-L1双阻断后，CXCL5、p-PXN和PD-L1的表达均下降，而CD8+ T细胞的浸润增强。重要的是，CXCL5或PD-L1阻断抗体的使用显示出良好的安全性，心脏、肝脏、肺、肾和肠道组织的H&E染色显示，由于治疗方式的原因，这些组织没有明显的损伤。

图2：CXCL5和PD-L1双重阻断可抑制肺癌进展，且具有良好的体内生物安全性

研究小结

在本研究中，研究人员发现肺癌自分泌CXCL5可提高其PD-L1的表达。此外，旁分泌CXCL5可吸引中性粒细胞进入肺癌微环境。机制上，CXCL5激活Paxillin/AKT信号级联的磷酸化，导致PD-L1表达上调，形成正反馈环路。另外，PD-L1+中性粒细胞促进了CD8+ T细胞耗竭的进展。抑制CXCL5-Paxillin/AKT-PD-L1轴可在体内外逆转CD8+ T细胞依赖的免疫反应。在肺癌免疫治疗中，CXCL5可能与ICBs协同成为潜在的治疗靶点。