文献分享 | 宫颈癌免疫抑制微环境的协同重建及其治疗意义

宫颈癌 (Cervical cancer，CC) 是全球女性发病率最高的恶性肿瘤之一，约85%发生在发展中国家。CC的主要治疗方法有手术、放疗和化疗，除了这些常见手段以外，免疫治疗能通过激发或重建机体的免疫系统，从而控制和杀伤肿瘤细胞因而也成为复发或转移性CC患者一种新的治疗选择，然而其疗效上仍有很大的提高空间。

2023年10月4日，复旦大学附属妇产科医院华克勤、邱君君、郭晨妍团队在Cancer Communications期刊上在线发表了题为“Interactions of Indoleamine 2,3-dioxygenase-expressing LAMP3+ dendritic cells with CD4+ regulatory T cells and CD8+ exhausted T cells: synergistically remodeling of the immunosuppressive microenvironment in cervical cancer and therapeutic implications”的研究结果，该研究确定了特定细胞间的相互作用，并阐明介导CC免疫逃逸的潜在机制。通过scRNA-seq不仅对宫颈恶性上皮细胞进行了全面的研究，而且还对包括树突状细胞 (DC) 和T细胞在内的免疫群体进行了研究，并为设计药物和进行未来的CC临床试验提供了新的见解。

主要研究结果 (Results) ：

1、恶性宫颈上皮细胞没有明显的肿瘤逃逸迹象

研究团队运用单细胞测序 (scRNA-seq) 对正常宫颈组织、高级别宫颈上皮内病变 (HSIL) 病灶和宫颈癌组织进行检测，通过非监督聚类识别了32个细胞亚群，并进一步将它们分类为11种细胞类型。

研究团队首先关注了CC的主要组成部分之一，即上皮细胞。通过非监督聚类，发现了24个上皮细胞簇。通过对每个临床样本上皮细胞中的染色体核型 (CNV) 进行infoCNV分析，发现CC来源的上皮细胞相比于正常宫颈组织或HSIL病灶的上皮细胞有大量实质性DNA片段扩增和缺失，代表更高的新抗原负荷和更高的恶性程度；对恶性和非恶性宫颈上皮细胞的比较表明，恶性宫颈上皮细胞在抗原调节、抗原处理机制、主要组织相容性复合体 (MHC-I) 分子下调或免疫检查点的配体上调等机制方面逃避免疫系统的识别和根除。具体而言，肿瘤相关抗原相关黏附分子在恶性宫颈细胞中表达较高，抗原处理基因表达增强，MHC-I及其相关成分在恶性上皮细胞中表达上调。然而，总体而言，恶性宫颈上皮细胞没有明显的免疫逃逸迹象。

图 宫颈恶性上皮细胞没有明显的肿瘤逃逸迹象

2、DC_LAMP3细胞协同反应性CD8_Tex细胞和CD4_Tregs细胞介导CC免疫逃逸

研究团队通过重新聚类获得的宫颈癌 (CC) 中树突状细胞 (DC) 的9个亚群，并详细描述了其中6个亚集的特征。其中，DC_LAMP3细胞被发现具有迁移能力，并表现出免疫抑制作用，高水平表达IDO1参与色氨酸代谢。DC_LAMP3细胞在宫颈癌组织中的高表达提示其可能与癌变密切相关。进一步研究了DC_LAMP3细胞的分子功能，包括迁移能力、Toll样受体及其适配器的表达水平、免疫调节标志物的表达以及IDO1的参与。这些发现揭示了DC_LAMP3细胞在抗原处理和提呈功能上的受损，可能有助于CC的免疫逃逸。对恶性上皮细胞与DC_LAMP3细胞之间的相互作用进行了研究，发现成熟DC_LAMP3细胞的抗原提呈受损，可能促使CC的免疫逃逸。此外，发现了恶性宫颈上皮细胞与DC_LAMP3细胞之间的VEGFA/SEMA3F/SEMA3C/PGF-NRP2相互作用，可能协同刺激血管生成和肿瘤形成。总体而言，这些发现揭示了DC_LAMP3细胞的免疫调节作用、成熟状态以及在宫颈癌发展中的重要角色。

在研究DC_LAMP3和T细胞之间的细胞关系之前，团队先研究了T细胞在宫颈免疫微环境中的分子特征和生物学功能。研究团队通过重新聚类对CD8+T细胞进行分类，在CC组织中，CD8_Tex细胞丰富，而CD8_Trm细胞在正常宫颈和HSIL组织中广泛分布。通过免疫学筛选和单细胞测序，发现CD8+T细胞可分为免疫耗竭和新抗原无反应性、免疫非耗竭和新抗原反应性等亚型。大多数新抗原反应性CD8+T细胞在CC时期功能失调，只有少数细胞具有有效的免疫功能。对CD4+T细胞的研究中，团队发现在宫颈组织中CD4_Tregs和CD4_Th细胞的平衡关系可能与病变发展和宫颈癌形成相关。研究结果显示，免疫耗竭和新抗原反应性的CD4_TEM/Th1样细胞在免疫功能上表现更差，而CD4_Tregs在T细胞分化和激活中发挥关键作用。综上研究，激发新的抗原反应性和恢复CD8+T细胞的抗肿瘤细胞毒作用，调节CD4+T辅助细胞的免疫状态以及抑制CD4+T调节因子可能对宫颈癌治疗具有重要价值。

随后研究团队发现DC_LAMP3细胞、CD8_TeX细胞和CD4_Tregs之间存在正相关的细胞丰度。DC_LAMP3细胞通过免疫检查点参与调节作用，尤其在CD80/CD86-CTLA4、LGALS9-HAVCR2、PVR/NECTIN2-TIGIT和CD274/PDCD1LG2-PDCD1等免疫抑制检查点中的表达较高。在不同疾病阶段的组织中，免疫抑制检查点的相互作用在正常宫颈组织中保持较低水平，HSIL中发生免疫阳性反应，而在CC组织中免疫抑制更为显著，表明可能存在免疫耐受、监测和免疫逃逸的转变。此外，DC_LAMP3细胞与CD4_Tregs之间的相互作用通过趋化因子和共刺激信号调节，特别在CC组织中，CD4_Tregs广泛激活，免疫抑制检查点的相互作用增强，削弱了其他效应T细胞的抗肿瘤作用，从而协同介导CC免疫逃逸。

图 DC_LAMP3细胞与反应性CD8_Tex细胞和CD4_Tregs细胞相互作用

3、抑制IDO1进一步增强ICB对CC动物模型的治疗效果

对CC样本进行多重荧光免疫组化染色验证了DC_LAMP3细胞与新抗原反应性T细胞（包括CD8_TeX和CD4_Treg细胞）之间的关联和相互作用。结果显示，在CC微环境中，新抗原反应性T细胞和DC_LAMP3细胞在物理上共表达。DC_LAMP3细胞具有特异性地表达IDO1，积极参与色氨酸代谢，并与新抗原反应性T细胞通信，参与CC免疫抑制和疾病进展。研究假设DC_LAMP3细胞和反应性T细胞之间的相互作用重塑了CC的免疫抑制环境，而IDO1可能在这一过程中发挥重要作用。此外，通过小鼠实验建立了C57BL/6小鼠皮下肿瘤形成模型，证实IDO1抑制剂和免疫检查点抑制剂 (ICB) 联合治疗对减缓肿瘤生长具有显著效果。联合治疗可以有效降低IDO1的酶活性，进而导致肿瘤体积和重量的减少。尤其是抗CTLA4和IDO1抑制剂组合治疗效果显著。在治疗后观察到CD8+T细胞的增殖、细胞毒性和免疫反应的提高，进一步加强了联合治疗的疗效。这些结果为将IDO1抑制剂与ICB联合应用于CC的免疫治疗提供了有益的线索。

图 宫颈癌样本多重荧光免疫组化染色结果

结语：

通过研究DC_LAMP3、CD_4_Treg和CD8_Tex细胞等免疫亚群的重要作用，研究团队揭示了宫颈疾病从正常宫颈组织到癌前病变和癌症进展过程中免疫微环境的动态变化。结合scRNA-seq数据、多色免疫组化染色结果和动物实验，研究团队认为表达IDO1的DC_LAMP3细胞和反应性T细胞之间的相互作用协同重塑了CC的免疫抑制微环境。提示针对IDO1和ICB的联合治疗（如抗PD1/抗CTLA4药物）可以提高目前免疫疗法对IDO1表达阳性的CC患者的治疗效果，为设计和进行未来CC患者的临床试验提供了新的见解和关键线索。

图 CC肿瘤微环境中DC_LAMP3细胞和反应性T细胞形成的恶性免疫抑制循环示意图和潜在的治疗策略

Qu X, Wang Y, Jiang Q, Ren T, Guo C, Hua K, Qiu J. Interactions of Indoleamine 2,3-dioxygenase-expressing LAMP3+ dendritic cells with CD4+ regulatory T cells and CD8+ exhausted T cells: synergistically remodeling of the immunosuppressive microenvironment in cervical cancer and therapeutic implications. Cancer Commun (Lond). 2023 Nov;43(11):1207-1228. doi: 10.1002/cac2.12486. Epub 2023 Oct 4. PMID: 37794698; PMCID: PMC10631485.

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