一種針對EAG2-Kvβ2鉀通道的設(shè)計肽靶向癌細胞和神經(jīng)元的相互作用來治療膠質(zhì)母細胞瘤

        樹突狀細胞（DCs）是一種抗原呈遞骨髓細胞，調(diào)節(jié)T細胞的活化、運輸和功能。單核細胞來源的DCs與腫瘤抗原脈沖已廣泛用于癌癥治療性疫苗接種試驗，臨床結(jié)果好壞參半。在這篇研究中，作者提出了一個基于小鼠或人類DC祖細胞（DCPs）的細胞治療平臺，該平臺可以產(chǎn)生兩種免疫刺激細胞因子，IL-12和FLT3L。攜帶細胞因子的DCPs分化為傳統(tǒng)的i型DCs （cDC1）并抑制腫瘤生長，包括黑色素瘤和原位肝模型，而不需要抗原負載或清骨髓宿主調(diào)節(jié)。腫瘤反應(yīng)涉及IL-12和FLT3L的協(xié)同作用，并與自然殺傷細胞和T細胞浸潤活化、M1巨噬細胞編程和缺血性腫瘤壞死有關(guān)?？鼓[瘤免疫依賴于內(nèi)源性cDC1擴增和干擾素γ信號，但不需要CD8+ T細胞毒性。細胞因子武裝的DCPs與抗GD2嵌合抗原受體（CAR） T細胞有效協(xié)同根除小鼠顱內(nèi)膠質(zhì)瘤，說明了它們在聯(lián)合治療中的潛力。本文于2023年9月發(fā)表在《Nature Cancer》，IF：22.7。

技術(shù)路線：

主要實驗結(jié)果

1. DCPs在小鼠中產(chǎn)生cDC1

        在小鼠和人類系統(tǒng)中，駐留在腦內(nèi)的常見DC祖細胞（CDPs）是罕見的、有前景的cDC1前體。為了獲得能夠產(chǎn)生cDC1的細胞群，作者開發(fā)了一種從小鼠BM中體外生產(chǎn)cdp樣細胞的方案（圖1a）。這兩步過程包括造血干細胞和祖細胞（HSPCs）的短期擴增，然后在促進cDC1譜系承諾的條件下進行部分分化。BM細胞在含有干細胞因子（SCF）、血小板生成素（TPO）、FMS相關(guān)酪氨酸激酶3配體（FLT3L）、IL-3、IL-6和IL-1β（擴增期）的HSPC培養(yǎng)基中培養(yǎng)2-3天。然后將漂浮細胞在含有粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF/CSF2）和FLT3L（分化期）的cDC1培養(yǎng)基中再培養(yǎng)4 - 5天。所得到的細胞培養(yǎng)含有類似于CDPs的細胞（CD115+、CD11b?、CD11c?、CD103?、MHCII?、CD45R/B220?、CD117/KIT?/low和CLEEC9a?），在去除譜系陽性細胞后，這些細胞的富集率約為30%至70%（圖1b）。與BM駐留的CDPs不同，培養(yǎng)的CDPs樣細胞不表達CLE9a；此外，它們?nèi)狈?span>CD11c和CD103，這兩種蛋白在預(yù)cDC1和成熟cDC1中表達。由于它們與自然發(fā)生的CDPs相似但不相同，作者將這些細胞稱為DCPs。

        然后作者探索DCPs是否可以在小鼠中產(chǎn)生cDC1。作者使用CD45.1小鼠的BM細胞產(chǎn)生上述DCPs，或moDCs和成熟的cDC1樣細胞，使用既定的方案。作者在沒有事先骨髓消融的情況下，在基因CD45.2小鼠中靜脈注射每一種DC類型（2 × 106個細胞，間隔3天），并在第二次DC劑量4天后分析受體小鼠的脾臟（圖1c）。在本實驗和后續(xù)實驗中，流式細胞術(shù)用于識別細胞群的門控策略如圖1-6所示。與接受moDCs或cDC1樣細胞的小鼠相比，接受DCPs的小鼠脾細胞中供體來源的CD45.1+細胞的頻率更高（圖1d）。然后，作者根據(jù)早期的工作檢查了脾cDC1，發(fā)現(xiàn)cDC1內(nèi)存在大量的供體嵌合，并且在較小程度上，在接受DCPs的小鼠中，cDC2 （CD11c+CD11b+MHCII+CD8a?）（圖1e）。相反，在接受moDCs或成熟cDC1樣細胞的小鼠中，供體cDC1嵌合現(xiàn)象可以忽略不計（<0.2%）。大多數(shù)DCPs來源的細胞是cDC1， cDC2和雙陰性（CD11b - CD8a -） cDCs（圖1f）。作者還研究了BATF3（一種對cDC1發(fā)育至關(guān)重要的轉(zhuǎn)錄因子）是否在體外產(chǎn)生DCPs，以及它們在轉(zhuǎn)移到受體小鼠后的植入和分化所必需的。從CD45.2 Batf3?/?小鼠的骨髓中可以成功建立DCPs，但在轉(zhuǎn)移到CD45.1小鼠時不能移。

        接下來，作者研究了皮下MC38結(jié)直腸腫瘤小鼠中供體DCPs、moDCs和cDC1樣細胞的命運（圖1g）。CD45.1+ DCPs來源的細胞比其他DC群體更有效地植入腫瘤和其他器官（圖1）。在腫瘤中，作者在Ly6C- F4/80- CD11c+MHCII+群體中鑒定出cDC1為CD103+CD11b-細胞，cDC2為CD103- CD11b+細胞。在獨立實驗中，DCPs衍生的細胞分別約占腫瘤相關(guān)cDC1和cDC2的35-45%和10%（圖1i）。DCPs對巨噬細胞等非cDC群體的貢獻很小（<1%），并且在脾臟、肺和肝臟中也能向cDC分化，而moDCs的cDC分化能力較低。綜上所述，在不需要事先的宿主調(diào)節(jié)的情況下，過繼性轉(zhuǎn)移的DCPs在腫瘤小鼠中有效地重建了cDC1，并在較小程度上重建了cDC2。

圖1 DCPs能在小鼠體內(nèi)高效生成cDCs

2. IL-12促進DCPs分化為共刺激cDC1

        FLT3L是cDC1誘導(dǎo)和擴增的關(guān)鍵細胞因子。作者推斷，在DCPs來源的細胞中強制表達FLT3L會增加腫瘤中的內(nèi)源性cDC1。為此，作者構(gòu)建了一個慢病毒載體（LV），表達小鼠FLT3L和綠色熒光蛋白（GFP）；作為對照，作者使用僅表達GFP的LV。作者在第2天轉(zhuǎn)導(dǎo)BM來源的HSPCs，然后測量GFP表達和FLT3L分泌。轉(zhuǎn)導(dǎo)后的細胞在轉(zhuǎn)導(dǎo)后第6天有效表達GF，并強烈分泌FLT3L，這是在沒有外源FLT3L的情況下再培養(yǎng)7天的細胞條件下的酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）所顯示。

圖2 攜帶細胞因子的DCPs激活免疫并抑制黑色素瘤生長

        然后，作者使用圖1a所示的方案，從CD45.1小鼠的BM中制備了對照DCPs （表達GFP的DCPs）和表達FLT3L和GFP的DCPs （以下簡稱DCP-FLT3L）。在本實驗和隨后的DCPS轉(zhuǎn)移實驗中，DCPS富集2小時后進行LV轉(zhuǎn)導(dǎo)。作者在攜帶皮下B16F10黑色素瘤的CD45.2小鼠中接種富集的DCPs或DCP-FLT3L。與對照DCPs相比，DCP-FLT3L有效地擴大了腫瘤和脾臟中的內(nèi)源性cDC。此外，DCP-FLT3L增加了CD8+和CD4+ T效應(yīng)細胞（CD44+CD62L?）。因此，FLT3l武裝的DCPs可能通過擴增內(nèi)源性cDCs和T效應(yīng)細胞啟動小鼠抗腫瘤免疫。

        IL-12是T細胞活化的關(guān)鍵細胞因子。鑒于IL-12提高了DCPs衍生的cDC1的T細胞共刺激能力，作者推斷DCPs轉(zhuǎn)基因表達IL-12將增強DPC-FLT3L引發(fā)的抗腫瘤免疫。作者在第2天轉(zhuǎn)導(dǎo)腦源性HSPCs生成DCP-IL-12（表達IL-12和GFP的DCPs）和對照DCPs（僅表達GFP的DCPs）。轉(zhuǎn)導(dǎo)后的細胞在轉(zhuǎn)導(dǎo)后第6天穩(wěn)定表達GFP， ELISA檢測顯示分泌IL-12。為了研究移植，作者轉(zhuǎn)導(dǎo)了富集的CD45.1 DCPs，并在無腫瘤的CD45.2小鼠中接種了2×106個細胞。DCP-IL-12沒有被反選擇，保留了轉(zhuǎn)基因表達，并在受體小鼠的脾臟中以預(yù)期的頻率產(chǎn)生成熟的cDCs。

        接下來，作者通過將DCPs與IL-12或FLT3L轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)合，在荷瘤小鼠中進行了DCPs轉(zhuǎn)移研究。在這些實驗中，IL-12與中性標記物dLNGFR（一種截斷的低親和力人神經(jīng)生長因子受體）21偶聯(lián)，而FLT3L與GFP偶聯(lián)。作者在腫瘤攻擊后的第3天和第5天給B16F10腫瘤小鼠注射了1×106 DCP-IL-12和2×106 DCP-FLT3L的混合物（圖2a）。為了檢驗表達IL-12或FLT3L的DCPs的效果，作者將它們分別與表達GFP或dLNGFR的DCPs結(jié)合。對照小鼠接受磷酸緩沖鹽水（PBS）或表達GFP或dLNGFR的DCPs。在獨立實驗中，與單獨表達任一細胞因子的DCPs相比，DCP-IL-12和DCP-FLT3L（以下簡稱DCP-IL-12/FLT3L）的組合取得了更好的腫瘤控制效果（圖2b），包括隨訪時間較長的研。在最后一次DCPS輸注后的第1天至第8天，血清IL-12和FLT3L水平均急劇下降（圖2c），這表明受體小鼠體內(nèi)無法穩(wěn)定植入產(chǎn)生細胞因子的DCPS。

3. 細胞因子武裝的DCPs激活抗腫瘤免疫

        B16F10腫瘤（包括作者研究中使用的表達OVA的變體）含有很少的T細胞浸潤，并且對免疫檢查點阻斷反應(yīng)較差。腫瘤內(nèi)免疫細胞的流式細胞術(shù)分析揭示了DCPs衍生的IL-12和FLT3L之間的協(xié)同作用。與單獨表達任一細胞因子的DCPs相比，DCP-IL-12/FLT3L顯著增加了造血細胞、CD8+和CD4+ T細胞的腫瘤浸潤（圖2d）。此外，體外再刺激實驗顯示，DCP-IL-12/ FLT3L處理小鼠的一些腫瘤中活化的IFNγ+ T細胞比例更高（圖2e）。腫瘤切片免疫熒光染色和定量分析證實了這些結(jié)果（圖2f）。DCP-IL-12/FLT3L和DCP-IL-12均能增強腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAM） MHCII的表達（>90%；圖2g和擴展數(shù)據(jù)圖5d），表明獲得免疫刺激表型。最后，在DCP-IL-12/ FLT3L處理的小鼠中，腫瘤引流淋巴結(jié)（tdLNs）中CD44+CD62L?T效應(yīng)細胞的相對豐度更高，表明激活了全身T細胞反應(yīng)。這些結(jié)果表明，IL-12/ FLT3L武裝DCPs在T細胞貧乏的黑色素瘤模型中促進廣泛的免疫反應(yīng)。

4. 細胞因子武裝的DCPs通過IFNγ重編程腫瘤微環(huán)境

        然后，作者對整個B16F10腫瘤進行了單細胞RNA測序（scRNA-seq）分析，作者在第二次DCPs給藥后6天進行了分析。由于黑素小體在黑色素瘤制備中大量存，作者只能準確地識別主要的細胞簇（圖2h）。盡管如此，作者觀察到與載體治療的腫瘤相比，DCP-IL-12/ FLT3L治療的腫瘤的癌癥和髓細胞中IFNγ和i型IFN信號通路以及其他免疫反應(yīng)途徑（例如抗原遞呈）的激活，如根據(jù)Reactome和Hallmark對最不受管制的生物過程的無監(jiān)督排名所示（圖2i，j）。正如預(yù)期的那樣，IFNγ僅在淋巴細胞簇中可檢測到表達。結(jié)合上述基于流量的數(shù)據(jù)，scRNA-seq分析強烈表明，DCP-IL-12/FLT3L激發(fā)了IFNγ反應(yīng)，至少部分地通過對黑色素瘤和骨髓細胞的影響，有助于限制腫瘤生長。此外，在DCP-IL-12/FLT3L治療的黑色素瘤中存在抗血管生成反應(yīng)（圖2k），這可能涉及IFN-γ27的直接血管修剪作用和間接機制；例如，通過m1編程（血管靜壓）TAMs28。

5. DCPs提供了一個替代moDCs的細胞治療平臺

        大多數(shù)載抗原DC的臨床前和臨床實驗使用的是moDCs。然后，作者研究了IL-12和FLT3L的轉(zhuǎn)基因表達是否會賦予moDCs在缺乏體外抗原負載的情況下擴增T細胞和控制腫瘤生長的能力。作者將1 × 106 DCP-IL-12或moDC-IL-12和2×106 DCP-FLT3L或moDC-FLT3L的混合物給予B16F10腫瘤小鼠，在腫瘤攻擊后的第3天和第5天（圖3a）。DCP-IL-12/FLT3L實現(xiàn)腫瘤穩(wěn)定，而moDC-IL-12/FLT3L僅延緩腫瘤生長（圖3b）。在接受DCP-IL-12/FLT3L的小鼠中，這一結(jié)果與腫瘤中CD8+ T細胞的浸潤和活化顯著增加（圖3c）以及TDLN中cDCs和T效應(yīng)細胞（CD44+CD62L?）的擴增相關(guān)。此外，經(jīng)體外再刺激，DCP-IL-12/ FLT3L處理的小鼠腫瘤中表達IFNγ、顆粒酶B （GZMB）和腫瘤壞死因子（TNF）的CD8+ T細胞比例更高（圖3d）。雖然DCP-IL-12/FLT3L和moDC-IL-12/FLT3L均可適度增加腫瘤中CD4+ T細胞的浸潤和活化，但只有DCP-IL-12/FLT3L可增強tam中MHCII的表達。總體而言，DCP-IL-12/ flt3l處理小鼠的腫瘤細胞組成以T細胞為主，幾乎占活細胞的三分之二（圖3e）。這一結(jié)果可以解釋DCP-IL-12/FLT3L治療后觀察到的普遍IFNγ特征和標記的M1編程。

        上述研究使用了以1:2比例表達IL-12或FLT3L的混合dc。為了探索作者平臺的多功能性，作者從一個雙胞LV中共表達了這兩種細胞因子，即在同一個細胞中，這代表了一種更適合臨床翻譯的策略。DCP-IL-12/FLT3L和moDC-IL-12/FLT3L在體外共表達IL-12和FLT3L，并在B16F10模型中表現(xiàn)出抗腫瘤活性（圖3f、g）。在涉及LV分裂轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究中觀察到，盡管moDC-IL-12/FLT3L劑量加倍可改善腫瘤控制，但DCPs比moDCs更有效?？偟膩碚f，這些臨床前結(jié)果表明，細胞因子武裝的DCPs為抗原不可知的DC治療應(yīng)用提供了一種替代moDCs的策略。

        然后，作者在MC38模型中檢測DCP-IL-12/FLT3L，其特征是免疫抑制TAMS大量浸潤。MC38荷瘤小鼠的處理方法與上面圖3a所示的黑色素瘤研究相同。DCP-IL-12/FLT3L實現(xiàn)了實質(zhì)性的MC38腫瘤控制（圖3h），促進免疫細胞浸潤（圖3i），誘導(dǎo)TAM獲得M1樣表型（圖3j，k）。此外，DCP-IL-12/FLT3L強烈擴增tdLNs中的cDCs和CD44+CD62L?T效應(yīng)細胞（圖31），這與B16F10黑色素瘤模型中的發(fā)現(xiàn)一致。

圖3 DCPs為moDCs提供了一種有效的細胞因子遞送平臺

6. 腫瘤對細胞因子武裝DCPs的反應(yīng)依賴于cDC1

圖4 腫瘤對細胞因子DCPs的反應(yīng)是 cDC1 和 IFNγ 依賴性的，但不需要 CD8+ T 細胞

        為了探索腫瘤對DCP-IL-12/FLT3L反應(yīng)的潛在機制，作者研究了DCPs轉(zhuǎn)移后早期時間點的B16F10腫瘤（第二次DCPs劑量后6天；圖4）。在腫瘤發(fā)展的早期階段，很少有造血細胞和CD8+T細胞浸潤，DCP-IL-12或DCP-IL-12/FLT3L僅適度增加了造血細胞和CD8+T細胞浸潤。然而，后一種治療顯著增加了腫瘤中活化的自然殺傷（NK）細胞的豐度（圖4b）。因此，DCP-IL-12/FLT3L的早期腫瘤反應(yīng)可能主要涉及IL-12對NK細胞的依賴作用。有趣的是，DCP-IL-12和DCP-IL-12/FLT3L表現(xiàn)出雙重作用，減少腫瘤中的cDCs，同時增加tdLNs中的cDCs，包括CD11clow/+MHCII+/高遷移cDCs（圖4c、d）。這種反應(yīng)伴隨著tdLNs中CD44+CD62L?T效應(yīng)細胞的適度增加。相反，與tdln相比，DCP-FLT3L誘導(dǎo)腫瘤內(nèi)cdc的增加更為明顯。這些結(jié)果支持了DCPs衍生的FLT3L直接促進內(nèi)源性cDCs在腫瘤中的初始擴張的假設(shè)，而IL-12通過NK細胞衍生的IFNγ誘導(dǎo)它們從腫瘤微環(huán)境（TME）遷移到tdLN。這種遷移將使cDC能夠啟動tdLN中的T細胞啟動。

        然后，作者探索內(nèi)源性cDC1和T細胞是否需要對DCP-IL-12/FLT3L的腫瘤抑制反應(yīng)。在Batf3?/?受體小鼠中缺乏內(nèi)源性cDC1完全否定了DCP-IL-12/FLT3L的治療活性（圖4e），并且無法在B16F10腫瘤中引起強大的T細胞浸潤和激活（圖4f，g），這表明細胞因子修飾的DCPs通過內(nèi)源性cDC1激活抗腫瘤免疫。令人驚訝的是，DCP-IL-12/FLT3L在缺乏成熟T細胞和B細胞的Rag1?/?小鼠中也有效（圖4h）。在Rag1?/?小鼠的B16F10腫瘤中，作者觀察到活化的PD-1+ NK細胞的比例大大增加，這可能至少部分解釋了抗腫瘤作用的持久性。B16F10腫瘤接種于Batf3?/?、Rag1?/?和野生型小鼠的免疫細胞組成。這些結(jié)果使作者推測，DCP-IL-12/FLT3L的抗腫瘤活性依賴于內(nèi)源性cDC1，而不需要T效應(yīng)細胞的殺腫瘤功能。

7. 腫瘤反應(yīng)依賴于IFN γ，不依賴于CD8+ T細胞

        為了進一步了解T細胞參與腫瘤對DCP-IL-12/FLT3L的反應(yīng)，作者在B16F10腫瘤小鼠中進行了細胞耗盡和細胞因子中和研究（圖4i）。與Rag1?/?小鼠的研究結(jié)果一致，消除CD8+ T細胞并不影響腫瘤對DCP-IL-12/FLT3L的反應(yīng)，值得注意的是，同時消除CD8+ T細胞、CD4+ T細胞和NK1.1+ NK細胞只能適度地挽救腫瘤生長（圖4j）。相比之下，中和IFNγ完全恢復(fù)腫瘤生長，而使用集落刺激因子1受體（CSF1R）抗體消耗TAM部分恢復(fù)腫瘤生長。值得注意的是，CSF1R不影響腫瘤和tdLN中的cDC數(shù)量，這與CSF1R?/?小鼠的研究結(jié)果一致。鑒于流式細胞術(shù)分析捕獲了相對細胞比例，作者使用非競爭抗體對腫瘤切片進行免疫熒光染色以獲得定量數(shù)據(jù)（圖4k， 1）。DCP-IL-12/FLT3L增加F4/80+ TAM，這一反應(yīng)被CSF1R阻斷和IFNγ中和所消除，但不被T細胞和NK細胞消除所消除。此外，DCP-IL-12/FLT3L增加了CD8+和總CD3+ T細胞，但消除CD8+ T細胞并沒有減少總CD3+ T細胞數(shù)量，提示CD3+CD8?T細胞代償性浸潤腫瘤。有趣的是，CD8+T細胞消除增加了NK細胞和tam，即使在CD8+和CD4+ T細胞和NK細胞聯(lián)合消除后，它們?nèi)匀簧?。在一項獨立研究中，單獨消?span>CD4+ T細胞或NK1.1+ NK細胞不會損害腫瘤對DCP-IL-12/FLT3L治療的反應(yīng)，并且破壞CD4+ T細胞與總CD8+ T細胞和活化（IFNγ+或GZMB+） CD8+ T細胞的代償性增加有關(guān)?？偟膩碚f，這些發(fā)現(xiàn)表明B16F10腫瘤對DCP-IL-12/FLT3L的反應(yīng)嚴格依賴于IFN Γ，涉及多種IFN Γ產(chǎn)生細胞，并且可能至少部分依賴于IFN Γ刺激的M1樣TAM的抗腫瘤活性。

圖5 細胞因子武裝DCPs在結(jié)直腸癌模型中提高了順鉑和PD-1阻斷的療效

        最后，為了探索IFNγ對B16F10黑色素瘤細胞的潛在直接影響，作者產(chǎn)生了ifngr1敲除的B16F10細胞。盡管觀察到腫瘤內(nèi)CD8+ T細胞浸潤和活化增強（圖4n，o），但消除癌細胞對IFNγ的反應(yīng)性足以否定DCP-IL-12/FLT3L在小鼠中的治療活性（圖4m）。綜上所述，作者的研究結(jié)果表明IFNγ是腫瘤抑制的關(guān)鍵介質(zhì)，并強烈表明IFNγ的產(chǎn)生，而不是直接的CD8+ T細胞毒性，是DCP-IL-12/FLT3L治療反應(yīng)所必需的。

8. 細胞因子武裝的DCPs提高了化學(xué)免疫治療的療效

        B16F10和MC38腫瘤表現(xiàn)出快速的生長動力學(xué)，這使得晚期腫瘤治療干預(yù)的評估復(fù)雜化。為了減緩MC38腫瘤的生長，作者用單劑量順鉑（一種用于結(jié)直腸癌治療的化療藥物）對MC38荷瘤小鼠進行預(yù)處理。隨后在第11天和第13天注射DCP-IL-12/FLT3L，從第14天開始注射PD-1阻斷抗體，每周兩次（圖5a）。雖然順鉑和抗PD-1聯(lián)合使用延遲了腫瘤生長，但在順鉑中加入DCP-IL-12/FLT3L可改善抗腫瘤反應(yīng)，PD-1阻斷可進一步改善這種反應(yīng)（圖5b）。聯(lián)合治療（順鉑，DCPs，抗PD-1）導(dǎo)致8只小鼠中的3只腫瘤消退或穩(wěn)定（第27天和第11天），而其他組中所有腫瘤進展（圖5c）。DCP-IL-12/FLT3L聯(lián)合順鉑增加了造血細胞、CD8+和CD4+ T細胞在腫瘤內(nèi)的浸潤，不依賴于PD-1阻斷（圖5d和擴展數(shù)據(jù)圖8b）。值得注意的是，大多數(shù)T細胞表現(xiàn)出非耗盡的激活表型。此外，體外再刺激實驗顯示，在接受完整治療方案的小鼠腫瘤中，CD8+ T細胞中IFNγ、GZMB和TNF的表達增強，CD4+ T細胞中IFNγ的表達升高（圖5e），這可能解釋了PD-1阻斷的附加益處。相反，用順鉑和抗PD-1治療的小鼠腫瘤內(nèi)CD8+或CD4+ T細胞未升高，主要表現(xiàn)為衰竭表型。這些數(shù)據(jù)表明，細胞因子武裝的DCPs提高了結(jié)直腸癌模型的化學(xué)免疫治療效果。

9. 細胞因子武裝DCPs增加腫瘤模型中T細胞受體的多樣性

        作者通過T細胞受體β （TCRβ）的批量測序來檢測MC38腫瘤中的T細胞多樣性。作者觀察到接受DCP-IL-12/FLT3L的腫瘤的T細胞庫具有更高多樣性的趨勢，如更多的獨特克隆型所示（圖5f）。有趣的是，如無監(jiān)督k均值聚類所示，接受DCP-IL-12/FLT3L治療的小鼠腫瘤中的T細胞在其TCR中的V基因使用方面具有顯著的相似性（圖5g）。這些發(fā)現(xiàn)表明，DCP-IL-12/FLT3L促進T細胞的擴增，并對MC38腫瘤相關(guān)抗原具有共同的特異性。

圖6 細胞因子武裝的DCP在兩種基因工程肝癌模型中均有效

        作者探索DCPs是否在兩種通過流體動力尾靜脈注射（HDTVi）致癌質(zhì)粒獲得的基因工程肝癌模型中也有效。在第一個模型中，在肝細胞中激活KrasG12D癌基因并缺失Trp53可誘導(dǎo)具有肝細胞癌和膽管癌特征的多灶性肝臟腫瘤。KrasG12D； Trp53?/?腫瘤建立了免疫抑制和幾乎免疫荒漠的TME，并表現(xiàn)出侵襲性生長模式，小鼠中位生存期約為30天。單用抗PD-1、順鉑聯(lián)合抗PD-1或DCP-IL-12/FLT3L聯(lián)合順鉑和抗PD-1治療腫瘤啟動小鼠（圖6a）。與其他治療相比，DCP-IL-12/FLT3L顯著延長了生存期（圖6b）。值得注意的是，盡管從腫瘤誘導(dǎo)到終止的平均時間較長，但這些小鼠的大腫瘤較少（圖6c）。

        在兩項獨立研究中，作者分析了固定時間點（腫瘤發(fā)生后第23天）的肝臟。此時，三聯(lián)組小鼠的宏觀肝臟腫瘤數(shù)量大幅減少，11只小鼠中有4只無腫瘤（圖6d-f），與生存研究結(jié)果一致。肝實質(zhì)免疫熒光染色顯示，與其他治療相比，大多數(shù)接受DCP-IL-12/FLT3L治療的小鼠的CD8+和CD4+ T細胞密度增加。作者還在分析的同一時間點（第23天）用流式細胞術(shù)檢測免疫細胞參數(shù)。DCP-IL-12/FLT3L增加了肝實質(zhì)中的CD8+和CD4+ T細胞，無論是CD45+造血細胞的比例（圖6g）還是絕對細胞計數(shù)（圖6h）。此外，DCP-IL-12/FLT3L增加了CD44+CD62L?CD8+和CD4+ T效應(yīng)細胞（圖6i）和IFNγ+ CD8+ T細胞（圖6j，k）。在肝引流淋巴結(jié)和脾臟中也觀察到更高比例的CD44+CD62L?CD8+ T效應(yīng)細胞（圖6l）。

        然后，作者采用了基于HDTV的Myc驅(qū)動和Trp53缺失肝癌模型，該模型比KrasG12D； Trp53?/?模型發(fā)生的腫瘤更少。Myc； Trp53?/?腫瘤具有肝細胞癌的特征，具有功能失調(diào)的DC，并且對免疫檢查點阻斷具有抗性。單用抗PD-1、順鉑聯(lián)合抗PD-1或DCP-IL-12/FLT3L聯(lián)合順鉑和抗PD-1治療腫瘤啟動小鼠（圖6）。在該模型中，DCP-IL-12/FLT3L達到了100%的生存率，優(yōu)于其他治療組的生存率（圖6n）。此外，在固定時間點（腫瘤發(fā)生后第21天）分析的獨立小鼠隊列顯示，DCP-IL-12/FLT3L組的6只小鼠中有5只沒有宏觀腫瘤的證據(jù)，而其他組中至少有50%的小鼠有腫瘤。流式細胞術(shù)分析顯示，在接受DCP-IL-12/FLT3L治療的小鼠中，CD4+（而非CD8+） T細胞比例增加；這種反應(yīng)與肝引流淋巴結(jié)和脾臟中CD4+和CD8+ T效應(yīng)細胞比例升高有?？傊?，在兩種侵襲性肝癌模型中，細胞因子武裝DCPs通過誘導(dǎo)產(chǎn)生IFN γ的T細胞、降低腫瘤多樣性和延長生存期來改善腫瘤對順鉑和抗PD-1的反應(yīng)。

10. 細胞因子武裝的DCPs在膠質(zhì)瘤模型中與CAR-T協(xié)同作用

        CAR-T是具有工程腫瘤特異性的T細胞。雖然CAR-T可以識別并殺死表達靶向抗原的癌細胞，但其在實體腫瘤中的治療效果受到抗原異質(zhì)性和免疫抑制TME的限制。作者使用了侵襲性SB28小鼠膠質(zhì)瘤模型，它概括了人類膠質(zhì)母細胞瘤的關(guān)鍵特征，免疫沉默，對免疫檢查點阻斷無反應(yīng)。作者使用了針對GD2的CAR-T， GD2是一種在人類膠質(zhì)瘤亞群中表達的雙胞脂苷，也是一種經(jīng)臨床驗證的CAR-T靶標。GD2+ SB28膠質(zhì)瘤細胞是通過用編碼GD2合成酶、GD2S和GD3S的lv轉(zhuǎn)導(dǎo)親本細胞系產(chǎn)生的?？?span>GD2 CAR-T在體外有效殺傷GD2+細胞，但不殺傷GD2 - SB28細胞。

圖7 細胞因子武裝的DCP在兩種基因工程肝癌模型中均有效

        作者在小鼠腦內(nèi)接種SB28-GD2細胞，并用DCP-IL-12/FLT3L、抗GD2 CAR-T或兩者的組合處理它們（圖7a）。通過縱向?qū)崟r成像分析監(jiān)測腫瘤進展。接受DCP-IL-12/FLT3L和CAR-T聯(lián)合治療的小鼠存活時間明顯長于單獨接受任何一種細胞治療的小鼠（圖7b）。雖然DCP-IL-12/FLT3L或CAR-T單藥治療中度延遲腫瘤進展，但CAR-T隊列中除一只小鼠外，所有小鼠均出現(xiàn)進展性疾病（圖7c，d）。相反，聯(lián)合治療在5只小鼠中有4只小鼠腫瘤消退，直到研究結(jié)束（腫瘤接種后第71天）仍無腫瘤。

        上述研究使用了表達IL-12或FLT3L的DCPs混合物。然后，作者使用雙頻IL-12/FLT3L LV單導(dǎo)的DCPs重復(fù)了膠質(zhì)瘤研究。與上述結(jié)果一致，DCP-IL-12/FLT3L + CAR-T在8只小鼠中根除了6只小鼠的腫瘤（1只小鼠在無腫瘤時被殺死），而其他組的所有小鼠都出現(xiàn)了進行性疾?。▓D7e-g）。死后大腦免疫熒光染色顯示，通過活體成像評估為無腫瘤的小鼠中未檢測到膠質(zhì)瘤細胞；有趣的是，大量的CD3+ T細胞浸潤持續(xù)存在于腫瘤完全消退的部位。因此，DCP-IL-12/FLT3L與GD2特異性CAR-T協(xié)同作用可根除小鼠大部分顱內(nèi)膠質(zhì)瘤。

        小鼠DCPs的臨床前療效促使作者測試人類臍帶血CD34+ HSPCs是否支持DCPS分化。在1周內(nèi)，在FLT3L、IL-3、IL-6、TPO和小分子UM729存在下培養(yǎng)的CD34+細胞顯著擴增（圖8 e），并獲得更分化的祖細胞狀態(tài)，包括常見的髓系祖細胞、粒細胞-單核細胞和DC祖細胞、單核細胞-DC祖細胞（MDPs）、CDPs和前DCs。雖然表達CDP標記物的細胞頻率可以忽略不計（<0.1%），但培養(yǎng)的細胞含有相當大比例（約7%）的MDPs。鑒于MDPs是單核抗原呈遞細胞（APCs）的前體，包括CDPs、cDC1和cDC2，作者研究了含有MDPs的細胞群（鑒定為Lin-CD34+CD115+，暫時稱為DCPs）產(chǎn)生cDCs的能力。在第7天，Lin-CD34 +CD115+ DCPs表達了CDPs和MDPs之間共享的標記（例如，CD117/KIT， CD135和CD45RA；圖8 b）。這些細胞可以從臍帶血和動員外周血（MPB）中獲得，MPB是CD34+ HSPCs41的臨床來源。然而，臍帶血比MPB產(chǎn)生更多的DCPs（圖8c，d）。臍帶血和MPB衍生的DCPs都可以被表達dLNGFR的LV有效轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖8e），這表明LV轉(zhuǎn)導(dǎo)在該細胞群中是可行的。

        為了研究Lin-CD34+CD115+ DCPs的APC分化能力，作者從7天臍帶血或MPB培養(yǎng)中分離出Lin-CD34+CD115+ DCPs，并在cDC培養(yǎng)基（含FLT3L、GM-CSF、SCF和IFNα）中培養(yǎng)。作為對照，作者模擬了第7天的細胞，其中大多數(shù)是CD115?。1周后（第14天），Lin-CD34+CD115+細胞有效地分化為APC，包括單核細胞、cDC1、cDC2和未成熟的DC，其他細胞類型的貢獻較小，而是在模擬分類細胞培養(yǎng)中擴增（圖8f）。這些結(jié)果表明Lin-CD34+CD115+細胞可以作為人DCPs發(fā)揮作用。

圖8 人HSPC是具有抗原呈遞能力的DCP的來源

        接下來，作者評估了人類DCPS衍生細胞（稱為DCPs后代）和moDC的抗原呈遞能力。作者使用巨細胞病毒（CMV）蛋白PP65和HLA - A2限制性CMV特異性T細胞。作者研究了三種抗原呈遞途徑:（1）呈遞PP65495-504肽負載的HLA-A2，模擬直接呈遞；（2）交叉呈遞由天然PP65蛋白內(nèi)源性加工而成的PP65495-504肽；（3）細胞外囊泡攜帶PP65495-504 HLA-A2對DC進行抗原交叉修飾。T細胞與先前暴露于PP65495-504肽、PP65蛋白或裝載PP65495-504的細胞外囊泡的DCPS子代或moDCs共培養(yǎng)，分別測定直接呈遞、交叉呈遞和交叉呈遞。對于變裝，作者使用從HLA-A2+或陰性的人類黑色素瘤細胞中分離的細胞外囊泡和從HLA-A2陰性供者獲得的DC，前提是HLA-A2陰性的細胞外囊泡不會通過變裝激活HLA-A2限制性T細胞。在每種情況下，DCPS后代比moDCs更有效地激活cmv特異性T細胞，盡管T細胞的激活程度因供體而異（圖8g – 1）這些結(jié)果表明，人類DCPs，鑒定為Lin-CD34 +CD115+細胞，可以分化為具有抗原呈遞能力的細胞后代。

結(jié)論

        這一發(fā)現(xiàn)表明，DCPs部署IL-12可能直接增強CAR-T細胞。或者，DCPs可能協(xié)調(diào)IFN γ依賴的內(nèi)源性免疫反應(yīng)，消除逃避CAR-T細胞識別和殺死的癌細胞。這些結(jié)果，再加上開發(fā)人類DCPs樣細胞的可行性，激發(fā)了基于抗原不可知的DCPs治療的進一步臨床前研究。

實驗方法：

        逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的設(shè)計和生產(chǎn)，細胞培養(yǎng)，小鼠骨髓細胞的分離，小鼠DCPs的生成， DCPs的分化，小鼠moDCs和CDC1樣細胞的生成，OT-I和OT-II T細胞與載抗原cDC1樣細胞共培養(yǎng)，小鼠DCP和moDCs與LVs的轉(zhuǎn)導(dǎo)，CAR-T細胞產(chǎn)生，CAR-T細胞殺傷試驗，流式細胞術(shù)分析，免疫熒光染色，人T細胞刺激試驗，scRNA-seq，整體TCR測序。

參考文獻：

        Dong, W., Fekete, A., Chen, X., Liu, H., Beilhartz, G. L., Chen, X., Bahrampour, S., Xiong, Y., Yang, Q., Zhao, H., Kong, T., Morioka, M. S., Jung, G., Kim, J. E., Schramek, D., Dirks, P. B., Song, Y., Kim, T. H., He, Y., Wanggou, S., … Huang, X. (2023). A designer peptide against the EAG2-Kvβ2 potassium channel targets the interaction of cancer cells and neurons to treat glioblastoma. Nature cancer, 4(10), 1418–1436. https://doi.org/10.1038/s43018-023-00626-8