自噬促进胰腺癌免疫逃逸的机制

来源：BioArt

撰文 | 章台柳

免疫逃逸是肿瘤治疗的主要难题，常见的逃逸机制包括MHC-I突变或杂合性丢失导致抗原呈递过程受损，导致免疫检查点阻断治疗（ICB）的抵抗性【1】。胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）对ICB等大多数肿瘤治疗具有抵抗性，虽然PDAC中很少发生导致MHC-I丢失的突变，但MHC-I的表达常常被下调【2】。然而，PDAC中MHC-I表达下调的机制目前尚不清楚。

近日，来自加州大学旧金山分校的RushikaM.Perera和来自纽约大学医学院的Alec C. Kimmelman合作在Nature杂志发表文章Autophagy promotes immune evasion of pancreatic cancer by degrading MHC-I，报道了PDAC中，自噬货物受体蛋白NBR1靶向结合并选择细胞表面的MHC-I分子，通过自噬依赖的溶酶体降解通路下调细胞表面MHC-I。且PDAC的MHC-I主要定位在自噬小体和溶酶体上，而细胞表面MHC-I的表达减少。抑制自噬能够恢复细胞表面MHC-I水平，增加抗原呈递增加和抗肿瘤T细胞反应，减少小鼠的肿瘤生长；而且抑制自噬的抗肿瘤效应依赖于CD8+ T细胞和细胞表面的MHC-I表达。抑制自噬和双ICB治疗（anti-PD1+anti-CTLA4）联用导致显著增强的抗肿瘤免疫反应。

研究人员首先发现人PDAC细胞系中总MHC-I蛋白水平具有异质性，并且具有明显的MHC-I与溶酶体共定位的点状细胞质分布。而未转化的人胰腺导管上皮（human pancreatic ductal epithelial，HPDE）细胞中MHC-I分子主要定位在细胞膜。并且，与HPDE的溶酶体相比，MHC-I分子在PDAC溶酶体上高度富集。溶酶体抑制导致MHC-I在溶酶体的累积，这表明MHC-I到达溶酶体进行降解。大部分的MHC-I点状聚集与LC3B标记的自噬小体共定位，这与PDAC中自噬增加相一致。此外，大部分的PDAC细胞系和全部的人PDAC肿瘤中都明显检测到MHC-I分子在细胞内的定位。敲低ATG3和ATF7抑制自噬或者V-ATPase抑制剂BafA1抑制溶酶体都能增加PDAC细胞中总MHC-I和细胞膜的MHC-I水平，且BafA1或chloroquine抑制溶酶体并不影响其他参与抗原处理和呈递的蛋白。

自噬货物受体蛋白结合并招募底物到自噬小体的膜上，从而实现自噬对靶向分子的选择性降解。研究人员对PDAC中介导MHC-I降解的自噬受体蛋白进行筛选，发现只有NBR1与MHC-I相互作用。免疫荧光显示相比HPDE细胞，PDAC中NBR1与MHC-I的共定位更加频繁。NBR1可与泛素化底物互作并介导其降解，而PDAC中MHC-I被多泛素化修饰。并且敲低NBR1导致PDAC中总MHC-I和细胞膜MHC-I的增加，即PDAC细胞表面的MHC-I是通过NBR1介导的自噬-溶酶体降解通路而降低。此外，PDAC细胞中基础自噬水平影响其免疫原性，自噬水平低的PDAC细胞克隆形成能力降低，形成的肿瘤更小，且MHC-I表达较高，肿瘤浸润CD8+ T细胞更多。

CD8+ T细胞通过识别肿瘤细胞MHC-I呈递的抗原而发挥抗肿瘤免疫反应，那么PDAC细胞表面MHC-I降低是否帮助其逃逸CD8+ T细胞的杀伤，从而对大部分肿瘤治疗具有抵抗性？研究人员构建了可诱导性自噬抑制的PDAC细胞系，发现自噬抑制导致细胞表面MHC-I增加，抗原肽呈递增加。PDAC细胞中诱导自噬抑制导致共培养的CD8+ T细胞增殖增加，IFN-γ和TNF表达增加，同时PDAC活性降低。小鼠的原位肿瘤模型和转移性肿瘤模型显示，自噬抑制的细胞形成肿瘤较小，MHC-I表达更高，PD-L1表达没有变化，并且CD8+ T细胞浸润增加，髓系来源异质性细胞减少。CD103+ DC细胞对激活并招募CD8+ T细胞有重要作用，使用抗体去除CD8+ T细胞或缺失CD103+ DC都能恢复自噬抑制肿瘤的生长。同时自噬抑制肿瘤细胞中MHC-I缺失导致CD8+ T细胞数量减少，恢复肿瘤生长。PDAC对肿瘤治疗具有抵抗性，而自噬抑制的PDAC对双ICB治疗（anti-PD1+anti-CTLA4）响应良好，CD8+ T细胞和PD1+TIM3-细胞浸润增加，即肿瘤细胞中抑制自噬能提高PDAC对双ICB的敏感性。那么，抑制自噬和双ICB联用的治疗方法是否具有临床转化潜能？chloroquine能抑制溶酶体酸化过程，是临床可用的系统性抑制自噬的药物。Chloroquine使用能增加小鼠PDAC肿瘤的表面MHC-I水平，但不能控制肿瘤生长，与双ICB联用能诱发强烈的抗肿瘤免疫、自噬降低、CD8+ T细胞浸润增加。即无论是肿瘤细胞单独或全身性自噬抑制都能提高PDAC肿瘤对双ICB治疗的敏感性。

总的来说，研究证明了PDAC中自噬或溶酶体功能增强通过选择性靶向MHC-I分子降解从而实现免疫逃逸，揭示了自噬抑制和双ICB治疗联用或是PDAC的新治疗策略。

参考文献

1. McGranahan, N. et al. Allele-specific HLA loss and immune escape in lung cancer evolution. Cell 171, 1259–1271 (2017).

2. Pandha, H., Rigg, A., John, J. & Lemoine, N. Loss of expression of antigen-presenting molecules in human pancreatic cancer and pancreatic cancer cell lines. Clin. Exp. Immunol. 148, 127–135 (2007).