
癌症免疫治疗通常把注意力集中在T细胞上。
PD-1或CTLA-4抗体试图解除T细胞受到的抑制;嵌合抗原受体T细胞(CAR-T cell)和工程化T细胞受体(T-cell receptor,TCR)则直接赋予T细胞新的识别能力。然而,一支武装充分的T细胞队伍,仍然需要知道攻击谁。
这项任务由抗原呈递细胞完成,其中cDC1尤其关键。它们能够吞噬死亡肿瘤细胞的碎片,将其中的肿瘤抗原加工成短肽,再通过主要组织相容性复合体Ⅰ类分子(major histocompatibility complex class I,MHC-I)呈递给CD8 T细胞。这一过程称为抗原交叉呈递(antigen cross-presentation)。
cDC1还会携带肿瘤抗原迁移到肿瘤引流淋巴结(tumor-draining lymph node,tdLN),在那里启动初始CD8 T细胞。回到肿瘤内部,它们又能与T细胞形成局部免疫生态位,支持T细胞扩增、分化和维持记忆状态。
因此,免疫治疗面临的并不只是“T细胞能否解除抑制”这个问题,还包括一个更早的问题:肿瘤抗原是否被充分展示,T细胞是否获得了可靠的攻击目标?
在所谓“冷肿瘤”(cold tumor)中,cDC1数量本就稀少,功能又受到转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGFβ)等免疫抑制信号限制。即使解除PD-1通路,肿瘤中也可能没有足够的肿瘤特异性T细胞可供激活。
CARM1的全称是共激活因子相关精氨酸甲基转移酶1(coactivator-associated arginine methyltransferase 1)。它能对染色质相关蛋白的精氨酸残基进行不对称二甲基化,从而调节转录因子及其下游基因表达。
此前研究已提示,CARM1能够在肿瘤细胞和T细胞中抑制抗肿瘤免疫。但它是否也影响树突状细胞,此前并不清楚。
研究人员首先构建了一个较为严格的交叉呈递体系。他们让缺失β2微球蛋白(β2-microglobulin,B2M)的B16黑色素瘤细胞表达卵清蛋白抗原(ovalbumin,OVA)。由于肿瘤细胞自身无法通过MHC-I呈递OVA,后续CD8 T细胞的激活只能来自cDC1的交叉呈递。
代表性实验中,敲除cDC1内的Carm1后,发生增殖的OT-I CD8 T细胞比例由 12.8% 升至 41.6%。 在来源于小鼠脾脏的原代cDC1中,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)激活条件下,T细胞增殖比例由 22.0% 升至 61.2%; 在肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNFα)条件下,则由 8.2% 升至 42.5%。
药理学抑制也得到相似结果。使用选择性CARM1小分子抑制剂EZM2302处理cDC1后,交叉呈递能力随药物浓度升高而增强。
重要的是,这种效应具有细胞类型选择性。Carm1失活增强了cDC1向CD8 T细胞呈递抗原的能力,却没有明显改变cDC2通过MHC-II向CD4 T细胞呈递可溶性抗原的能力。
这意味着CARM1并不是简单地让所有树突状细胞进入普遍性高活化状态,而是更集中地限制了cDC1特有的功能程序。
交叉呈递能力增强,可能来自两个不同环节:一是摄取了更多肿瘤抗原,二是对相同数量的抗原进行了更高效的加工和呈递。
研究结果支持第二种解释。
研究人员利用表达绿色荧光蛋白ZsGreen和OVA的MC38肿瘤,同时追踪抗原摄取与抗原呈递。Carm1缺失并未显著改变cDC1摄取ZsGreen阳性肿瘤物质的比例,却明显提高了细胞表面SIINFEKL–H-2Kᵇ复合物的水平。换言之,它们吞入的肿瘤材料并没有明显增加,但展示给T细胞的抗原肽更多了。
在肿瘤引流淋巴结中,这种变化迅速转化为T细胞应答。转入抗原特异性OT-I T细胞24小时后,代表性流式结果显示,表达早期激活标志CD69的细胞比例由 3.19% 升至 59.1%。
72小时后,处于激活和增殖状态的CD25⁺CTVlow细胞比例由 2.11% 升至 60.6%。
转录组分析进一步发现,蛋白酶体亚基、抗原加工相关转运体(transporter associated with antigen processing,TAP)和MHC-I等通路整体上调。基因集富集分析中,“抗原加工—交叉呈递”通路的标准化富集分数(normalized enrichment score,NES)达到 1.85,P=0.0004; “MHC-I介导的抗原加工与呈递”通路NES为 1.56,P=0.0005。
CARM1限制的并不是cDC1是否接触肿瘤,而是接触肿瘤之后,能否把抗原高质量地加工并递交给CD8 T细胞。
当研究人员在cDC1中特异性敲除Carm1,MC38结肠癌和B16F10黑色素瘤的生长均受到抑制。前者通常对PD-1阻断较敏感,后者则是常用的免疫治疗抵抗模型。
在MC38模型中,仅敲除cDC1内的Carm1,对肿瘤生长的抑制幅度已接近抗PD-1单药;两者联合后,肿瘤生长进一步减慢,生存期明显延长。在对检查点抑制剂相对不敏感的B16F10模型中,Carm1失活同样提高了抗PD-1治疗效果。
肿瘤内CD8 T细胞的功能状态也发生明显变化。代表性检测中,干扰素γ(interferon-γ,IFNγ)阳性CD8 T细胞由 20.7%增至53.9%, TNFα阳性细胞由 8.78%增至30.3%, 增殖标志Ki67阳性细胞由 19.7%增至51.0%, 颗粒酶B(granzyme B,GZMB)阳性细胞由 6.65%增至29.9%。
更值得注意的是,CARM1可能同时作用于癌症免疫循环中的多个细胞群。
当肿瘤细胞和cDC1均保留Carm1时,活化增殖的抗原特异性T细胞约占 3.9%; 仅敲除cDC1中的Carm1时升至 19.5%; 仅敲除肿瘤细胞中的Carm1时为 16.0%; 两者同时敲除后则达到 45.0%。
这一结果提示,CARM1抑制可能存在多层协同:肿瘤细胞释放更强的免疫刺激信号,cDC1更有效地处理抗原,T细胞则获得更充分的启动。不过,这仍是基于动物和体外模型的机制推断,不能直接等同于患者治疗效果。
为什么CARM1对肿瘤内cDC1的影响格外明显,而在健康小鼠的外周免疫器官中,敲除Carm1并未造成显著的cDC1稳态异常?
答案可能藏在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)的细胞因子网络中。
研究显示,与脾脏cDC1相比,肿瘤浸润cDC1中的Carm1表达明显升高。具有免疫激活作用的Ⅰ型干扰素(type I interferon)和TNFα会降低Carm1表达;相反,免疫抑制性TGFβ可显著提高Carm1转录。
染色质免疫沉淀实验显示,TGFβ激活的SMAD2/3能够占据Carm1启动子区域。功能实验中,TGFβ明显抑制正常cDC1的抗原交叉呈递;敲除Carm1后,这种抑制显著减弱。
但Carm1缺失并不能完全消除高剂量TGFβ的影响。这一点很重要: CARM1是TGFβ抑制cDC1的一条关键支路,而不是全部机制。 肿瘤微环境中的免疫抑制通常由多条通路共同维持,阻断一个节点未必足以逆转整个系统。
CARM1是一种表观遗传酶,因此研究人员进一步分析了它对染色质开放状态的影响。
在Carm1缺失的cDC1中,共有 3127个染色质区域的可及性增加, 只有约 218个区域的可及性下降。 开放程度增加的区域富集了NF-κB家族的REL、RELA,以及BATF3–Jun等转录因子结合基序。
BATF3是维持cDC1分化和功能的核心转录因子,而NF-κB则与树突状细胞激活、炎症反应和存活密切相关。相应地,Carm1缺失后,cDC1中的CD80、CD86、CD40、CCR7、MHC-I、MHC-II及IL-12相关程序均增强。
研究还发现,肿瘤内cDC1数量增加并非主要源于前体细胞快速增殖,而更可能来自成熟、非增殖cDC1存活时间延长。Carm1缺失的非增殖cDC1表达更多抗凋亡分子BCL-2,活化型半胱天冬酶3(cleaved caspase-3)阳性比例下降。
因此,CARM1抑制同时改善了cDC1的三项能力:更好地呈递抗原、更充分地提供共刺激信号,并在肿瘤中存活和迁移更久。
机制成立并不意味着能够转化为治疗。研究人员因此设计了一项更接近药物应用的实验:将单次 0.2毫克 EZM2302装入介孔二氧化硅棒(mesoporous silica rod,MSR)疫苗支架,并加入四种MC38肿瘤新抗原肽、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)和CpG佐剂。
局部释放CARM1抑制剂后,进入疫苗支架的cDC1数量增加,CCR7和CD86表达升高,随后迁移至引流淋巴结的cDC1也更多。新抗原特异性CD8 T细胞在淋巴结、脾脏和肿瘤中的比例随之提高。
在每组8只小鼠的治疗实验中,加入EZM2302的新抗原疫苗显著延缓MC38肿瘤生长并延长生存。肿瘤内表达IFNγ、TNFα和GZMB的CD8 T细胞数量同步增加。
这项设计提供了一个值得关注的转化思路:与其全身性解除CARM1,或许可以把抑制剂限制在疫苗接种部位,让药物主要作用于正在被招募和激活的抗原呈递细胞,从而降低不必要的系统性影响。
但局部材料递送在人体中的药代动力学、剂量控制、可重复给药性和组织反应,仍需独立评估。
为了验证这一机制是否仅存在于小鼠,研究人员从人脐带血CD34⁺造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)诱导获得人源cDC1。
无论使用CRISPR-Cas9敲除CARM1,还是用EZM2302抑制其酶活性,人源cDC1表面的HLA-ABC、HLA-DR、CCR7、CD80和CD86均升高。随后,研究人员让这些cDC1摄取表达NY-ESO-1抗原的凋亡黑色素瘤细胞,再与携带NY-ESO-1特异性TCR的CD8 T细胞共培养。CARM1被敲除或抑制后,T细胞Ki67表达及IFNγ、TNFα分泌均明显增加。
这说明CARM1—cDC1轴在人类细胞中具有一定保守性,也提高了临床转化的可信度。
不过,当前证据仍主要来自小鼠肿瘤、模型抗原以及体外诱导的人源cDC1。它尚未回答几个关键问题:患者肿瘤内天然cDC1是否同样依赖CARM1;不同癌种、不同TGFβ水平和不同免疫表型的患者是否具有一致反应;长期或系统性抑制CARM1是否影响造血、组织稳态及其他表观遗传程序。
这些问题并不会削弱研究价值,反而界定了下一阶段最需要验证的边界。
这项研究带来的核心启示,不只是发现了一个新药靶。
过去的肿瘤免疫治疗常被拆分成几个独立模块:提高肿瘤免疫原性、激活T细胞、解除免疫检查点,或者开发癌症疫苗。而CARM1呈现出一种更具系统性的可能性——同一个靶点可能同时影响肿瘤细胞、cDC1和T细胞,分别改善抗原释放与免疫刺激、交叉呈递以及效应细胞浸润。
这也提出了一个值得关注的问题:部分免疫治疗失败,究竟是T细胞不能杀,还是在更早的环节,肿瘤抗原从未被充分地“讲述”给免疫系统?
若后续临床前研究能够确认安全窗口和适用人群,CARM1抑制剂或许不会作为单独疗法出现,而更可能成为新抗原疫苗、PD-1/PD-L1阻断、放疗或诱导免疫原性细胞死亡疗法的增敏组件。
免疫治疗的下一步,可能不只是继续强化执行杀伤的T细胞,还要恢复那些负责发现肿瘤、加工证据并启动免疫应答的cDC1。
参考文献