嗜酸性粒细胞介导的CTLA4抗体对乳腺癌的抑制作用

Ipilimumab, an anti-cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4 (CTLA4) monoclonal antibody, shows impressive efficacy in the clinic, but most of cancer patients remain resistance to anti-CTLA4 therapy. Activation of T cells has been considered as a major mechanism of CTLA4 blockade, but it can’t fully explain the mechanisms of the efficacy or the resistance of anti-CTLA4 therapy. Our preliminary study found that CTLA4 blockade increased tumor-infiltrating eosinophils (EOS) and induced the morphological normalization of tumor vessels in the sensitive breast cancers, compared to the resistant ones. Recent study also suggested that EOS is able to regulate tumor vessel function. Thus, we hypothesized that EOS mediates the regression of breast cancer induced by anti-CTLA4 therapy via vascular normalization. To test this hypothesis, we will investigate the effect of anti-CTLA4 therapy on the recruitment and function of EOS in breast cancers, determine whether anti-CTLA4 treatment is able to induce vascular normalization through the activation of EOS, and analyze the casual relationship between the efficacy of anti-CTLA4 therapy and the changes of EOS and tumor vessels. The completion of this project will not only uncover a novel mechanism of anti-CTLA4 therapy, but also get insight into the resistant mechanisms of breast cancer to CTLA4 blockade. These findings may lead to develop novel strategies to substantially improve the efficacy of immune checkpoint therapy in clinic.

细胞毒T淋巴细胞相关抗原4 (CTLA4) 的抗体可通过激活 T细胞来抑制肿瘤生长，已取得了较好的临床疗效。但多数癌症病人仍耐受该疗法，其作用机理也不很清楚。我们预实验研究发现：CTLA4抗体治疗增加了肿瘤浸润的嗜酸性粒细胞和诱导了肿瘤血管的形态正常化。这些变化只发生在对其敏感的乳腺癌中。最近的报道表明嗜酸性粒细胞能调控肿瘤血管。据此，我们提出科学假说：嗜酸性粒细胞通过诱导肿瘤血管正常化来介导CTLA4抗体对乳腺癌的抑制作用。为了验证这个假说，本项目将阐明CTLA4抗体对嗜酸性粒细胞功能的影响及机制；研究CTLA4抗体可否诱导肿瘤血管正常化及其机理；和分析嗜酸性粒细胞变化、肿瘤血管正常化与CTLA4抗体疗效之间的相关性。本项目的顺利完成将阐明CTLA4抗体治疗的新机理和揭示乳腺癌对CTLA4抗体治疗的耐受机制。这些工作将为临床上克服CTLA4抗体治疗的耐受和推动乳腺癌免疫治疗奠定理论基础。

免疫检查点抑制剂具有治愈恶性肿瘤的潜力，但目前仅在一小部分癌症病人中显示出持久的疗效。所以，深入研究免疫检查点抑制剂的作用机理和寻找可靠的生物标志物是肿瘤免疫治疗领域亟待解决的核心问题。我们的研究发现免疫检查点抑制剂治疗不仅激活了T淋巴细胞，而且促进了嗜酸性粒细胞的肿瘤浸润和诱导了肿瘤血管正常化。在乳腺肿瘤模型，CTLA4抗体治疗可能通过上调T淋巴细胞表达CCL5来促进其瘤内聚集，而通过上调T淋巴细胞表达IL5和CCL11来增加肿瘤浸润的嗜酸性粒细胞。在乳腺肿瘤中去除嗜酸性粒细胞逆转了CTLA4抗体治疗诱导的肿瘤血管正常化，并削弱了其抗肿瘤作用，但不影响T淋巴细胞的肿瘤浸润。在结肠与乳腺肿瘤模型中，体内去除CD8+T细胞或者阻断IFNγ信号通路可以逆转免疫检查点抑制剂治疗诱导的肿瘤血管正常化。在IFNγR1基因敲除小鼠上，免疫检查点抑制剂治疗也失去了对肿瘤血管的影响。这些结果证明免疫检查点抑制剂治疗通过激活CD8+T细胞分泌IFNγ来诱导肿瘤血管正常化。此外，我们发现CTLA4抗体或PD1抗体治疗诱导的肿瘤血管正常化不仅在不同肿瘤模型中不一样，在同一种肿瘤模型的不同个体也不一样。在对其敏感的肿瘤中，如EO771和MMTV，免疫检查点抑制剂治疗提高了肿瘤血管灌注功能；但在对其耐受的肿瘤中，如MCaP0008和4T1，免疫检查点抑制剂治疗不影响肿瘤血管功能。在敏感的肿瘤中，免疫检查点抑制剂治疗诱导的血管功能增加先于肿瘤体积变化，并与其疗效呈正相关；而且彩超可以在肿瘤变小之前就检测到肿瘤血管灌注功能的增强，并可较准确地预测其最终的疗效。根据这些原创性的研究发现，我们在世界上首次提出肿瘤血管功能指标有望作为一种新型的标志物来评估和预测免疫检查点抑制剂的疗效，这为建立真正的个体化肿瘤精准免疫治疗提供了一种全新的思路；而且提出了免疫检查点抑制剂治疗通过建立T淋巴细胞活化与肿瘤血管正常化的正反馈循环来治愈肿瘤的新机制。