读书报告 | 遗传学和药理学策略调节错配修复基因异质性肿瘤诱导的免疫监视

导读

DNA错配修复缺陷（dMMR）的结直肠癌（CRC）患者通常对免疫检查点阻断疗法有响应，而错配修复完整（MMRp）的患者通常应答欠佳。现有研究表明，部分pMMR型CRC肿瘤组织中可包含不同比例的dMMR细胞，但它们的存在如何影响免疫监视尚不清楚。本研究探索MMR异质性肿瘤中dMMR组分的调节是否通过促进免疫监视而充当内源性癌症疫苗。为了检验这一假设，研究使用基因修饰的pMMR（Mlh1+/+）和dMMR（Mlh1-/-）的小鼠CRC细胞。以不同比例混合的pMMR/ MMRd细胞注射到免疫活性小鼠中，并且在瘤体dMMR细胞占比超过50%时观察到显著的抑瘤效应。为了富集dMMR组分，采用6-硫鸟嘌呤处理pMMR/dMMR肿瘤，从而诱导抑瘤效应。以上结果表明，DNA错配修复机制的遗传和药理学调节增强了MMR异质性肿瘤的免疫原性（Cancer Cell. 2023 Jan 9;41(1):196-209.e5. doi: 10.1016/j.ccell.2022.12.003）。

研究背景

DNA错配修复缺陷（dMMR）的结直肠癌（CRC）的患者通常对免疫检查点阻断（ICB）疗法有应答，而DNA错配修复正常（pMMR）的患者通常没有应答。

基于PCR测定和/或IHC测定的微卫星状态已显示出可能源于技术问题或生物学原因的不一致性。即使在解决了技术问题之后，一些研究仍然证实了包含MSS和MSI的异质性。多项研究描述了在分类为MSS的肿瘤亚组中存在MMR蛋白高表达和MMR蛋白低/无表达的混合区域。

近期病例报道了在原发性肿瘤中检测到MMR异质性模式的mCRC患者，显示出对ICB疗法的显著应答及长时间的疾病稳定。在IHC中，高达50%的肿瘤组织显示MLH 1完全丧失，而其他区域具有显著的MLH 1/PMS 2阳性。在PCR中，进一步证实了MMR异质性。

基于这一证据，研究假设pMMR/MSS肿瘤内存在免疫原性dMMR/MSI细胞可以触发免疫力，这可能会限制肿瘤生长。为了探索肿瘤内MMR异质性与疗效的相关性，本研究开发并分析了不同水平dMMR异质性的小鼠癌症模型。

研究流程

①dMMR细胞组分影响免疫活性小鼠中dMMR/pMMR异质性肿瘤的生长

MMR异质性影响肿瘤生长？

pMMR（Mlh1^+/+）、dMMR（Mlh1^-/-） 

• Fig. A：同基因小鼠接种不同比例的pMMR和dMMR癌细胞群。 

• Fig. B：dMMR（Mlh1^-/-）比例高的瘤体生长延缓。 

• Fig. C：6次生物学重复。

dMMR组分对pMMR瘤体生长的影响？

• Fig. D：引入dMMR组分对pMMR瘤体生长的抑制效应。

• （20%Mlh1^+/+ 80%Mlh1^-/-）组大多数接种无法成瘤。

② MMR异质性肿瘤的生长延缓依赖于免疫系统

MMR异质瘤体生长延缓是否依赖于免疫应答？

• Fig. A：免疫活性小鼠（BALB C）和免疫缺陷（NOD SCID）小鼠接种不同比例的异质性MMR细胞系。

• Fig. B：免疫缺陷小鼠中，所有比例组分的瘤体均快速生长。免疫活性小鼠中，含≥50% dMMR组分部分可完全抑制成瘤。

③ 局部免疫微环境负责MMR异质性肿瘤的免疫监视

局部效应 or 全身效应？

④ MMR异质性肿瘤的免疫逃避由pMMR组分驱动

快速进展瘤体与MMR异质性的关系？

• Fig. A：免疫活性小鼠（BALB C）接种不同比例的异质性MMR细胞系，标记快速生长的瘤体。

• Fig. B：提取快速生长瘤体中的gDNA，进行ddPCR。

⑤ MMR异质性肿瘤微环境的免疫细胞谱分析

dMMR组分对免疫细胞浸润的影响？

Fig. A：小部分dMMR细胞的存在可以影响肿瘤免疫编辑。

• Fig. B：MMR异质性小鼠PBMC与pMMR细胞共培养

• Fig. C：MMR异质性小鼠PBMC与dMMR细胞共培养

CD 8 + T细胞和γδ T 细胞都可以控制MMR异质性肿瘤的生长，但它们可能通过不同的机制来实现。

CD 8 + T细胞应该对dMMR细胞起效，而γδ T 细胞对pMMR细胞起效。

⑥ 6-硫鸟嘌呤和TMZ治疗增加dMMR比例并增强免疫监视

已知烷化剂TMZ可选择性改变携带MMR基因的细胞。dMMRd细胞比pMMR细胞对6-硫鸟嘌呤更具抗药性。

• Fig. A：MMR异质性细胞组加药干预培养

• Fig. B：测定dMMR细胞比例

• Fig. C：测定dMMR细胞比例

• Fig. D：MMR异质性荷瘤小鼠，d5~d12腹腔给药6-TG，第12天安乐死提瘤gDNA。

• Fig. E：测定瘤体MMR异质性比例。

• Fig. A/B：异质性MMR瘤细胞分组加药培养24h后进行小鼠种瘤，d10检测瘤体dMMR比例。

• Fig. C/D：免疫缺陷小鼠和免疫活性小鼠瘤体，各药物干预组瘤体生长对比。

TMZ和6TG抑制肿瘤生长，其疗效在MMR异质性肿瘤小鼠的免疫活性作用下得以增强。

⑦ 6-TG可抑制包含小比例dMMR肿瘤细胞的瘤体生长

讨论

本研究显示：遗传和药理学调节DNA错配修复状态可以加强MMR异构肿瘤的免疫原性，触发肿瘤免疫监视，从而将免疫学上的“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。

ARETHUSA临床试验：在 MGMT-deficient + RAS-mut + pMMR 的 mCRC 患者中使用TMZ后，可在94%（16/17）患者的ctDNA和组织中检测到p.T1219I MSH6突变体以及增加的TMB，且这些患者在pembrolizumab治疗后实现了疾病稳定。

MAYA研究结果表明 TMZ+双ICB 的经验性组合在pMMR mCRC中实现了45%应答率，这些临床研究同样提示MMR异质性可以由药理学诱导。

该研究结果有望增加 ICB 治疗获益人群，并对免疫治疗相关临床试验的合理设计产生重要影响。