微速讯：《自然·免疫学》：I型干扰素与免疫治疗，竟然还有这样的“爱恨情仇”！

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(资料图)

I型干扰素（IFN-I）作为人体中最大的IFN家族，在调节机体的抗肿瘤免疫反应及免疫治疗应答过程中发挥着重要的作用。7月份一项登上Cancer Discovery期刊的中国科学家最新研究，就发现IFN-α+PD-1抑制剂的联合治疗方案，对肝细胞癌有显著抑癌效果[1]。

不过，一方面机体既需要IFN-I来启动先天免疫和适应性免疫反应，另一方面慢性IFN-I信号也会诱导效应T细胞表达抑制性因子，从而使其功能“耗竭”[2]，因此就出现一个悖论：IFN-I既可以预防，又可以促进肿瘤免疫逃逸。

那么，IFN-I与免疫治疗的关系究竟是怎样的呢？近日，来自加拿大多伦多大学的David G. Brooks教授带领的研究团队，通过对三个不同的研究队列进行分析，发现术前患者外周血中IFN-I的应答特征，可以用来预测PD-1抑制剂的治疗效果，相关研究结果发表在了《自然·免疫学》杂志[3]。

论文首页截图

研究者首先通过质谱流式技术（CyTOF）对13种包含抗原刺激、抑制性细胞因子在内的IFN-I相关刺激蛋白（ISPs）平均信号强度进行定量打分（IS），并通过体外IFN-β刺激健康样本CD45+外周血单个核细胞（PBMCs），来比较不同预后患者来源的外周血中ISP变化情况。

与其他T细胞亚群相比，CD4+Teff和CD8+Teff显著上调表达包括IL-10、IFIT3和BST2在内的多种ISPs，表明它们存在着持续进行的IFN-I信号传导。然而在PD-1抑制剂治疗后，受益患者（CB）与未受益患者（NCB）之间的免疫细胞亚群特异性ISP表达模式或者IS均无显著性差异，这表明患者细胞亚群特异性ISP表达模式与临床预后无关联。

研究者猜想，可能是响应IFN-I的免疫细胞之间的联系存在的差异，导致了患者对PD-1抑制剂治疗的应答不同。

于是研究者对治疗前后每个细胞亚群IS之间的相关性进行评估，发现对于NCB患者，PD-1抑制剂治疗前后免疫细胞亚群之间的IS相关性没有明显变化，相反CB患者在治疗后具有更高的免疫细胞之间的IS相关性。这表明IFN-I信号传导模式，可以划分对PD-1抑制剂治疗应答不同的人群。

CB与NCB患者治疗前后对IFN-I应答模式不同

研究者通过IFN-β刺激与未刺激的患者外周血液免疫细胞之间的ISP表达变化，来量化IFN-I诱导的反应，即较高的IFN-I应答能力（IRC）评分，意味着更多的ISP上调表达。

在治疗后疾病进展（PD）的患者中，多个CD4+T和CD8+T细胞群中具有较高的IRC，而CD4+Teff和CD8+Teff亚群IRC相对较低的患者，却有相对更长的总生存期（OS），这种发现也在黑色素瘤和非小细胞肺癌患者中被验证，也就是说，治疗前患者的IFN-I应答能力越低，就越可能从PD-1抑制剂治疗中获益。

PD-1抑制剂治疗前患者CD4Teff的IRC水平预测患者治疗后应答情况

由于CD4+Teff与患者的整体总生存期表现出最显著的相关性，因此研究者进一步分析了CD4+Teff的IRC在PD-1抑制剂治疗前后的变化情况，结果表明：在治疗前CD4+Teff的IRC较高的患者，治疗后3-6周内IRC显著降低，而治疗前CD4+Teff的IRC较低的患者，治疗后IRC显著增加。

此外，治疗前CD4+Teff的IRC较高与较低的患者，肿瘤炎症得分（TuIS）没有显著差异，但治疗前CD4+Teff的IRC较低的患者，治疗后的TulS会显著上升，因此PD-1抑制剂治疗前，肿瘤内炎症反应与较低CD4+Teff的IRC并无关联，但是较低CD4+Teff的IRC与治疗后IFN-I应答情况呈正相关。

较低的IFN-I应答能力与治疗反应性负相关

为了探究高的IFN-I反应性是否会同时使得抑制性ISP上调表达，研究者在IFN-β刺激的同时也查看了PD-L1，IDO1，IL-10及SOCS1表达情况，结果表明，髓系来源的PD-L1，IL-10，IDO1表达增加，且IDO1与PD-L1表达显著线性相关。此外，治疗前髓系细胞高表达IDO1的患者具有更好的整体生存预后。

为更好的预测使用PD-1抑制剂后患者的生存状况，研究者使用Cox风险模型整合不同患者的生存情况和IRC特征进行训练建模，该模型在预测非小细胞肺癌队列具有很好的预测能力（AUC=0.74）；在整合所有癌症类型的预测分析中，该模型也能准确识别出81.5%（95%CI：65.1-91.6%）生存期>2年的低风险患者。

基于治疗前IRC特征构建的预测治疗后生存模型

研究者还结合单细胞转录组测序（scRNA-seq）和单细胞染色质测序（scATAC-seq），对8例治疗前患者及2例健康对照人群的外周血进行比较，重点分析了CD4+Teff细胞的变化情况，与健康对照的CD4+Teff相比，患者来源的CD4+Teff在基因表达和染色质可及性方面具有显著差异。高IRC患者具有高度相似的染色质可及性，低IRC患者也具有相似的基因表达模式。

这表明治疗前患者对IFN-I的反应，可能是治疗后其生存状况的“指南针”，预测效果优于单独评估基因表达或染色质可及性。

研究者还通过基因集富集分析发现，具有高IRC的CD4+Teff细胞，富含滤泡辅助T细胞和功能障碍CD4+T细胞特征，这两者都与限制免疫治疗的效应相关[4]，而且IRC高的CD4+Teff细胞富集了脂质代谢途径，这可能导致肿瘤中T细胞功能障碍[5]，因此，稳定的表观遗传修饰是IFN-I反应增强的基础。

不同的转录组模式是IFN-I反应状态的基础

本次研究表明，治疗前外周血中CD4+Teff和CD8+Teff细胞对IFN-I的抗性与使用PD-1抑制剂后患者的长期存活积极相关，而术前存在的高IFN-I应答能力，与患者较差的治疗反应和较短的生存期有关，这对临床上判断患者是否能够从PD-1抑制剂中获益，具有十分重要的指导价值。

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参考文献：

[1] HU B, YU M, MA X, et al. IFNalpha Potentiates Anti-PD-1 Efficacy by Remodeling Glucose Metabolism in the Hepatocellular Carcinoma Microenvironment [J]. Cancer Discov, 2022, 12(7): 1718-41.

[2] BOUKHALED G M, HARDING S, BROOKS D G. Opposing Roles of Type I Interferons in Cancer Immunity [J]. Annu Rev Pathol, 2021, 16: 167-98.

[3] BOUKHALED G M, GADALLA R, ELSAESSER H J, et al. Pre-encoded responsiveness to type I interferon in the peripheral immune system defines outcome of PD1 blockade therapy [J]. Nat Immunol, 2022.

[4] SNELL L M, XU W, ABD-RABBO D, et al. Dynamic CD4(+) T cell heterogeneity defines subset-specific suppression and PD-L1-blockade-driven functional restoration in chronic infection [J]. Nat Immunol, 2021, 22(12): 1524-37.

[5] YORK A G, WILLIAMS K J, ARGUS J P, et al. Limiting Cholesterol Biosynthetic Flux Spontaneously Engages Type I IFN Signaling [J]. Cell, 2015, 163(7): 1716-29.

责任编辑丨谭硕