生命醫學領域的小伙伴想必近期對免疫檢查點阻斷（ICB）這個詞都不陌生，作為大熱的研究方向，ICB在治療癌癥方面取得了很大進展，其基本原理是基于免疫細胞T細胞的激活機制，但具體的生物學決定因素仍不完全清楚，ICB治療僅對部分患者有效。由于無法頻繁地對腫瘤患者進行采樣，目前對支持治療效果的動態治療發生過程知之甚少。

這塊“有待開礦的黃金研究地”，也逐漸成為國內外研究學者攻關克難的目標，本期小編帶來了西澳大學W. Joost Lesterhuis教授團隊的ICB研究文章解讀，幫助大家梳理實驗及分析思路。

論著題目：Temporally restricted activation of IFNβ signaling underlies response to immune checkpoint therapy in mice

發表期刊：Nature Communications

影響因子：17.694

應用技術及主要結論：應用單細胞測序等技術揭示了針對ICB治療有響應的腫瘤中I型干擾素（IFN）信號的開啟/關閉的動力學過程。

實驗設計

模型：小鼠雙側腫瘤模型（AB1、Renca）

實驗處理：給予抗CTLA4/抗PD-L1治療后，分別在1小時、2、4、6天后切除反應性和非反應性腫瘤進行實驗

實驗分組：有反應組（RS），無反應組（NR）

主要實驗技術：scRNA-seq，CIBERSORTx analysis，RNA-seq，TCseq等

實驗結果解析

01 免疫檢查點治療的細胞表達差異

為了探究對阻斷免疫檢查點治療RS組與NR組的細胞組成是否有差異，研究團隊對兩種腫瘤小鼠模型樣本進行分析，發現在RS組中CD8⁺T細胞浸潤更為明顯。此外分析大量的RNA-seq數據后發現檢查點標記Tim3、Lag3、Ox40、Lcos、Ctla4、Pd1、Pdl1和Pdl2基因（參與癌癥的免疫耐受和 T 細胞衰竭）在應答者中表達較高，特別是在接受ICB治療后升高，表明T細胞激活狀態而不是其數量更能預測應答反應。

圖1.雙腫瘤模型RS組和NR組的腫瘤時間過程分析

02 IFN信號相關的基因在兩組中表達差異顯著

為了探究ICB治療過程中基因表達的變化，研究團隊基于TCseq對基因的動態表達及信號通路進行了分析，結果可分為四個基因表達類群并在兩個腫瘤模型中表現出了一致的時間依賴性。其中Cluster 4（包含與IFN信號相關的基因）在RS組和NR組之間表現出了顯著不同的表達曲線，在NR組中表達隨著時間的推移逐漸增加。而在RS組中Cluster 4最初是高表達的，隨后在腫瘤模型中的表達迅速下降。

圖2.兩種腫瘤模型中RS組與NR組的信號表達差異

03 IFN調控因子的表達幫助區分ICB應答者

為了探究這些基因在腫瘤治療中的轉錄調控的變化，研究團隊使用GENIE3算法在AB1和Renca兩種腫瘤模型的RS組中發現了一個包含IFN相關基因的模塊，該模塊隨著時間的推移表現出信號通路啟動/關閉的動態反應。干擾素刺激基因IRF1, STAT1, STAT2, IRF7和IRF9在ICB的響應過程中占主導地位，表明IFN信號通路的啟動/關閉與ICB的響應相關，且受不同腫瘤模型的共同轉錄因子驅動。

圖3.RS組和NR組中 IFN調控因子的表達隨時間的變化差異

04 靶向IFNβ的動態平衡可以改善對ICB的反應

為了模擬IFN信號通路的啟動/關閉動態過程，研究團隊使用抗IFNα/β受體（IFNAR1）、IFNγ和兩者的抗體，阻斷I型或II型IFN信號，三天后進行ICB治療，結果顯示I型IFN信號傳導中啟動/關閉動力學的有效性完全取決于抑制IFNβ的表達。I型IFN的時間交錯阻斷再次提高了ICB在AB1模型小鼠中的療效。且IFNβ的激活上調CD8⁺T細胞的PD-1表達，并提示T細胞的激活。因此，IFN-β信號的動力學在ICB治療初期影響T細胞的招募和激活。

圖4. 時間依賴的方式抑制IFNβ信號改善對ICB的反應

05 炎性單核細胞是ICB應答者中IFNβ的主要來源

為了進一步了解干擾素信號的來源，研究團隊進行了scRNA-seq，發現在RS組中，單核細胞Ⅰ型干擾素信號表達升高，且CD11b⁺單核細胞是腫瘤微環境中產生IFN-β的關鍵細胞。此外，為了驗證臨床的結果，研究團隊使用了來自未治療的乳腺癌患者的scRNA-seq數據，結果發現有反應的樣本中的CCR2⁺亞群高度表達IFN信號，這與此前在小鼠模型中的發現一致。因此腫瘤浸潤性炎癥單核細胞是I型IFN活性的主要來源，特別是IFNβ。

圖5. CB患者單核細胞中IFN的啟動/快速關閉信號與T細胞應答相關

全文總結

該研究結果表明，IFNβ信號的啟動/關閉調節對ICB的治療反應至關重要，可以利用此靶向信號來驅動臨床結果的響應。

    本研究詳細信息參見原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-32567-8

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