免疫治疗的曙光：BTN3A1通过协调αβ T和γδ T细胞调控抗肿瘤反应

来源：BioArt

免疫检查点抑制剂的出现彻底改变了临床上对某些癌症的管理方案。但是，大多数实体瘤对现有的免疫疗法无充分应答。目前，现有的大多数免疫治疗方法侧重于增强αβ T细胞反应。但在复杂的肿瘤微环境中其他具有抗肿瘤功能的细胞亚群，如可浸润大多数人类肿瘤局部的γδ T细胞，其抗肿瘤功能未充分利用。根本原因在于目前的免疫疗法未能充分开发γδ T细胞的原位MHC非依赖性的抗癌潜力。与免疫抑制性B7家族成员结构相似的嗜乳脂蛋白（butyrophilin）和类嗜乳脂蛋白分子可以激活 γδ T细胞，但是该家族如何调节和协调αβ和 γδ T细胞的反应仍然未知。

2020年8月21日，美国H. Lee Moffitt癌症中心Jose R. Conejo-Garcia研究组在Science杂志发表了题为BTN3A1 governs antitumor responses by coordinating αβ and γδ T cells 的研究文章。该研究发现：嗜乳脂蛋白BTN3A1通过阻止N-糖基化CD45从免疫突触的分离来抑制肿瘤反应性 αβ T 细胞的激活。值得注意的是，CD277 (BTN3A1-3) 特异性抗体与BTN3A蛋白结合，能够重塑 αβ T细胞的抗肿瘤效应，同时能恢复 γδ T淋巴细胞对表达BTN3A1癌细胞的细胞毒性作用，最终消除肿瘤的恶性进展。因此，靶向BTN3A1的治疗手段不仅能够协同 αβ 和 γδ T细胞来杀伤已确立的肿瘤，同时对抵抗现有免疫疗法的肿瘤提出一个全新的潜在治疗策略。

为了研究BTN3A1在肿瘤中的潜在作用，作者首先分析了42个III / IV期的人类高级浆液性卵巢癌（HGSOC）组织中BTN3A1的蛋白表达水平。与卵巢良性肿瘤和正常组织相比，BTN3A1在恶性组织中过表达。流式细胞分析结果也显示，卵巢组织和乳腺癌组织中，CD277在骨髓来源的细胞和肿瘤细胞中高表达，但是在淋巴细胞中表达较弱。随后作者又对398个HGSOC癌组织进行免疫组化分析，发现BTN3A1普遍表达于卵巢癌的肿瘤床，且通常定位于上皮细胞的细胞膜和细胞质中。与其免疫抑制作用一致，作者发现BTN3A1在200例卵巢癌组织中的平均表达水平与患者存活率明显相关。值得注意的是：γδ T细胞浸润与患者预后的改善相关。

随后作者构建了逆转录病毒介导的过表达BTN3A1的（MHC-I-）CD32+ K562人工抗原提呈细胞（BTN-K32 aAPCs）。体外T细胞-抗原提呈细胞共培养实验发现，BTN3A1过表达的BTN-K32 aAPCs废除了CD4+ 和CD8+ αβ T细胞的体外激活。为了阻断BTN3A1的免疫抑制活性，作者筛选了一系列与BTN3A1反应的全长单克隆抗体，最终确定克隆CTX-2026具有最佳活性。CTX-2026表现出最佳的重塑CD4+ 和CD8+ αβ T细胞的体外激活的能力。CTX-2026以及其他BTN3A1的阻断剂都显著提升了αβ T细胞对靶细胞的特异性杀伤。值得注意的是，CTX-2026能够促进Vγ9Vδ2T细胞对卵巢癌细胞的杀伤。

那么，BTN3A1通过什么机制来抑制 αβ T细胞的活化呢？作者发现，TCR激活后，同型二聚体BTN3A1-Fc结合于活化的原代T细胞表面，并抑制TCR近端信号分子的磷酸化活化。液相色谱-串联质谱光谱法（LC-MS / MS）结果显示BTN3A1蛋白与T细胞表面的跨膜蛋白磷酸酶CD45组成性结合。已知，T细胞在静息状态下（steady state），激酶Lck随机遇到TCR复合物并将其磷酸化，但是这些磷酸化事件被蛋白酪氨酸磷酸酶（例如CD45）的去磷酸化功能所抵消，从而维持T细胞的静息状态。但是，在T细胞与抗原提呈细胞或者靶细胞之间形成免疫突触时，TCR-pMHC的结合将会破坏Lck和CD45之间的稳态平衡，将CD45从免疫突触中分离出去，从而形成稳定的免疫突触，启动TCR信号传导（图1）【1】。作者的研究发现，BTN3A1-CD45的相互作用，阻碍了CD45的与TCR复合物的分离，证明BTN3A1通过阻断CD45从免疫突触的分离，从而有效阻碍免疫突触的形成，最终抑制 αβ T细胞的活化及效应功能。

图1  CD45在T细胞中的重要功能。

那么BTN3A1与CD45的相互作用的具体机制是什么呢？作者将关注点集中在CD45胞外段严重的N-糖基化。作者通过一系列的体外研究表明，BTN3A1可以识别CD45的膜近端结构域中的N-甘露糖基化寡糖，并将CD45二聚体锚定在TCR附近，并可能通过物理方式阻断TCR-pMHC的连接有效抑制了TCR信号激活及T细胞的功能。

接下来，作者利用重度免疫缺陷小鼠（NSG小鼠）构建了人的卵巢癌肿瘤模型，来验证阻断BTN3A1的抑瘤功能。结果显示，CTX-2026抗体阻断最有效的抑制了卵巢癌肿瘤生长，其抑瘤效果甚至优于抗PD-1抗体nivolumab。CTX-2026抗体阻断也增强了γδ T细胞的抗肿瘤效应。CTX-2026抗体阻断也大大促进了αβ T细胞和 γδ T细胞的肿瘤浸润。最终作者发现，对已确立肿瘤的最佳抗肿瘤功效来源于同时回输 γδ T细胞和肿瘤特异性 αβ T细胞并联合CTX-2026给药的组合治疗。这种多手段的治疗引起肿瘤内囊性腔的形成，提示部分肿瘤排斥反应。

最后，作者构建了转基因小鼠（BTN3A1KI小鼠），该小鼠的CD11c+ DCs特异性表达人的BTN3A1蛋白（图2，A和B）。作者验证了人BTN3A1的过表达能够抑制 αβ T细胞的增殖（图2C），但是CTX-2026抗体可挽救BTN3A1的抑制作用（图2D）。体内原位卵巢癌模型结果也证实，与野生对照小鼠相比，BTN3A1KI小鼠体内的肿瘤表现出加速的恶性增长。而CTX-2026抗体能够极大的改善BTN3A1KI小鼠的生存期（图2E），同时促进荷瘤小鼠腹水中CD8+ T细胞（图2F）及 γδ T细胞的聚集（图2H）。最后作者也发现，CTX-2026抗体治疗比中和PD-L1 / PD-1治疗更有效（图2I）。

图2. 靶向BTN3A1可导致BTN3A1TG小鼠自发抗肿瘤免疫。

综上所述，BTN3A1通过与T细胞表面的N-糖基化的CD45分子相互作用，从而物理性的阻断CD45分子从免疫突触的分离，进而阻断TCR信号的传递，抑制T细胞的效应功能。而BTN3A1靶向治疗在重塑 αβ T细胞的抗肿瘤效应功能的同时，能够激活 γδ T细胞对肿瘤细胞的杀伤。因此，靶向BTN3A1的疗法克服了卵巢癌的高度免疫抑制性微环境，为抵抗免疫检查点抑制剂的肿瘤提供了全新的治疗策略。

参考文献