免疫学家Samir N. Khleif团队的研究，着实让我大吃一惊。
他们发现[1]，PD-1抗体竟然会对没有被肿瘤相关抗原激活，或者激活不充分的杀伤性T细胞下手，导致这些细胞功能紊乱，最终抑制有抗肿瘤活性T细胞的抗癌能力，甚至杀死这些能抗癌的T细胞。
而之前已经有大量的研究表明，在很多肿瘤患者体内，存在大量没有被肿瘤相关抗原激活，或者激活不充分的杀伤性T细胞[2-4]。
难怪PD-1抗体对那么多癌症患者无效。
Khleif团队的这个重要研究成果发表在著名期刊《自然·免疫学》上。在这个研究中，他们还发现，在PD-1抗体治疗的同时，如果给肿瘤小鼠足够的抗原刺激，例如抗癌疫苗治疗，就可以解除肿瘤对PD-1抗体的耐药性。但是，在PD-1抗体治疗之后再使用抗癌疫苗治疗则无效，甚至连抗癌疫苗的抗癌效果都被消解了。
“这个研究最让我们惊讶的地方在于，抗癌药物PD-1抗体竟然也有可能会耍流氓，并一手造成最终的治疗失败”，Khleif教授在接受采访时说[5]。
Samir N. Khleif教授
Khleif教授是研究抗癌疫苗（肿瘤特异性抗原）的专家。为了解决大部分癌症对PD-1抗体的耐药性，他的团队尝试将抗癌疫苗与PD-1抗体联合使用。
毕竟从理论上讲，抗癌疫苗可以增加杀伤性T细胞的抗原暴露和激活，而PD-1抗体可以解除肿瘤对免疫细胞的抑制[6]。把这两个疗法联合使用，确实是优势互补。
不过，Khleif教授团队的Vivek Verma在做实验的时候，却在对PD-1抗体耐药的肿瘤小鼠模型上发现了一个奇怪的现象。
给小鼠单独注射PD-1抗体，与不治疗的对照组相比，杀伤性T细胞和抗原特异性杀伤性T细胞都没有显著的差异，小鼠的肿瘤也没啥变化。这个挺正常。毕竟耐药了。
给小鼠单独注射抗癌疫苗，小鼠体内的抗原特异性杀伤性T细胞数量增多了。这不难理解，疫苗发挥了自己作用。只不过抗癌效果不明显，而且小鼠的肿瘤没变化。而把疫苗和PD-1抗体同时注射给小鼠，抗原特异性杀伤性T细胞数量就更多了，小鼠的存活率明显提高了。说明二者的联合确实是增效的。
四组小鼠的肿瘤长势以及小鼠的存活率变化
最后一组先注射PD-1抗体，三天后再注射抗癌疫苗的小鼠出问题了。
小鼠的肿瘤生长失控了，PD-1抗体联合抗癌疫苗完全无效，就像没有接受治疗一样。
发现异常的Verma，在其他PD-1抗体耐药的肿瘤小鼠模型上重做了一遍实验，结果一致。
这个意外让他意识到，这些肿瘤对PD-1抗体耐药，很有可能是杀伤性T细胞被抗原刺激不够造成的。这一点在随后的研究中得以证实，确实是PD-1抗体影响了没被抗原充分激活的T细胞，导致了肿瘤对PD-1抗体的耐药性。
这就是个大发现了，毕竟激活不充分的T细胞在各癌种中广泛存在。找出背后原因，就有望解决很大一部分患者的耐药问题。
既然推测问题出在T细胞上，那就得从这类细胞着手。
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Verma先比较了只用抗癌疫苗，抗癌疫苗与PD-1抗体同时使用，以及先用PD-1抗体，再用抗癌疫苗，三种情况下小鼠体内T细胞的差异。他发现，在抗癌疫苗之前使用PD-1抗体，会导致小鼠体内总T细胞和抗原特异性T细胞的凋亡性死亡增加。而且这种凋亡可以持续到 疫苗注射后的13天。在多种肿瘤模型中均可观察到这个现象。
而且Verma还发现，T细胞的凋亡不是PD-1抗体激活活化诱导的细胞死亡（AICD），而极有可能是PD-1信号与TCR信号的串扰[7-9]，导致T细胞功能紊乱，最终走向死亡。
那么PD-1抗体的使用，究竟对T细胞产生了怎样的影响呢？
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Verma注意到，早在两年前，科学家在对PD-1抗体耐药的肿瘤中发现了一类CD38高表达的PD-1阳性杀伤性T细胞[10]。这群细胞会不会跟这个反常现象有关呢？
仔细一分析，Verma发现，疫苗治疗之前接受PD-1抗体治疗的策略，确实会导致T细胞CD38表达的增加，无论是总的T细胞，还是抗原特异性T细胞，CD38的表达都会增加，而且这些T细胞即使在被抗原刺激后，也不能产生INF-γ。
而同时使用疫苗和PD-1抗体，CD38表达水平则会下降，PD-1阳性CD38高表达的抗原特异性T细胞也减少，抗原刺激之后，INF-γ大量产生。
还有个奇怪的现象是，CD38高表达的T细胞在被抗原刺激之后，会凋亡。
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为了进一步证实确实是CD38高表达的T细胞在捣鬼，Verma又做了一个实验。
他先用PD-1抗体处理CD8阳性T细胞，然后用抗原处理，让这些免疫细胞里面出现大量CD38高表达杀伤性T细胞（大约占30%左右）。然后将这些免疫细胞均分两份，其中一份直接注射到肿瘤小鼠体内；另一份先清除里面的CD38高表达杀伤性T细胞，然后在注射到小鼠体内。
你猜猜Verma发现了啥？清除CD38高表达杀伤性T细胞的那份展现出强烈的抗癌效果，活化的CD8阳性T细胞的抗癌活性都增强了。
这就证明CD38高表达杀伤性T细胞确实是内鬼。
那这种细胞的异常是CD38导致的么？还是说CD38只是个表象？
为了搞清楚CD38在其中的作用，Verma用RNA干扰技术消除了这群细胞的CD38，结果发现这些细胞重新获得增殖、激活和表达效应分子的能力。
这就表明这个CD38啊，它不仅仅是个告诉我们细胞废了的摆设，还是调节CD8阳性T细胞功能失调的关键。
证明CD38高表达细胞是捣乱分子的过程
不过，略显遗憾的是，Khleif团队没有深入探讨CD38高表达T细胞是如何影响其他杀伤性T细胞的抗癌活性的。毕竟有它们在的话，即使有更多有抗癌活性的T细胞在场，抗癌效果也消失了。这究竟是怎么回事儿呢？恐怕还需要这个研究团队深入的探索。
对于这个问题，Khleif团队有一些猜想。
他们认为，这可能是由于这些CD38高表达细胞发挥了主导战局的作用。也有可能是这些内鬼细胞通过消耗必需的营养物质，主动抑制了其他的有抗癌活性的T细胞[7]；这又进一步导致大量的杀伤性T细胞因凋亡被激活而死亡[8]。
当然，这些都是根据之前研究成果做的猜测，具体原因还需要进一步探讨。
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最后，Khleif团队在一个小型癌症队列中检验了他们的发现。
他们首先观察到的是，相比于PD-1抗体治疗效果好的患者，那些PD-1抗体治疗无效的患者体内CD38高表达杀伤性T细胞明显高很多。从数量上看，所有PD-1抗体治疗无效的患者肿瘤微环境中CD38高表达杀伤性T细胞都大于4%；而只有25%的PD-1抗体治疗效果好的患者体内有这么多异常T细胞。
如果以这个标准来判断PD-1抗体的疗效的话，灵敏度为100%，特异性为75%，ROC曲线下面积为0.887。这表明CD38高表达杀伤性T细胞，有成为PD-1抗体疗效预后的生物标志物。而且，通过研究血液样本，他们甚至发现可以直接通过血液中单个核细胞（PBMCs）的CD38水平，就可以预测PD-1抗体的治疗效果。
部分机制图（acir.org）
总的来说，Khleif团队认为，他们这个研究结果表明，杀伤性T细胞的初始状态，是影响PD-1抗体治疗效果主要原因。没有被抗原激活，或者激活不充分的CD8阳性T细胞，在接触PD-1抗体之后，会变成CD38高表达的无功能T细胞，使得肿瘤对PD-1抗体产生耐药性。
如果在PD-1抗体治疗前，适当地用抗癌疫苗处理，会解除肿瘤对PD-1抗体的耐药性。这也在一定程度上解释了，肿瘤突变负荷高的癌种，更有可能从PD-1抗体治疗中获益的原因。
这个发现也为PD-1抗体联合抗癌疫苗治疗的临床研究，提供了治疗策略：要首先使用抗癌疫苗，或者至少二者同时使用。
不过，由于疫苗的制备需要较长的时间，临床研究多是先用PD-1抗体治疗，再上抗癌疫苗。现在看来，该等还是得等一等。
最后在啰嗦一句：免疫治疗真是比我们想的要复杂的多得多。
参考资料：
[1].Vivek Verma, Rajeev K Shrimali, Shamim Ahmad, et al. PD-1 blockade in subprimed CD8 cells induces dysfunctional PD-1+CD38hi cells and anti-PD-1 resistance[J]. Nature Immunology, 2019: 1231–1243.
[2].Vonderheide R H. The Immune Revolution: A Case for Priming, Not Checkpoint[J]. Cancer Cell, 2018, 33(4): 563-569.
[3].Vonderheide R H, Domchek S M, Clark A S, et al. Immunotherapy for Breast Cancer: What Are We Missing?[J]. Clinical Cancer Research, 2017, 23(11): 2640-2646.
[4].Rizvi N A, Hellmann M D, Snyder A, et al. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non–small cell lung cancer[J]. Science, 2015, 348(6230): 124-128.
[5].https://acir.org/weekly-digests/2019/august/the-timing-of-priming-and-pd-1-blockade
[6].Kleponis J, Skelton R, Zheng L, et al. Fueling the engine and releasing the break: combinational therapy of cancer vaccines and immune checkpoint inhibitors[J]. Cancer biology and medicine, 2015, 12(3): 201-208.
[7].Boussiotis V A. Molecular and Biochemical Aspects of the PD-1 Checkpoint Pathway[J]. The New England Journal of Medicine, 2016, 375(18): 1767-1778.
[8].Yokosuka T, Takamatsu M, Kobayashiimanishi W, et al. Programmed cell death 1 forms negative costimulatory microclusters that directly inhibit T cell receptor signaling by recruiting phosphatase SHP2[J]. Journal of Experimental Medicine, 2012, 209(6): 1201-1217.
[9].Pageon S V, Tabarin T, Yamamoto Y, et al. Functional role of T-cell receptor nanoclusters in signal initiation and antigen discrimination[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2016, 113(37).
[10].Philip M, Fairchild L, Sun L, et al. Chromatin states define tumour-specific T cell dysfunction and reprogramming[J]. Nature, 2017, 545(7655): 452-456.
本文仅供医学药学专业人士阅读
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