Nat Rev Cancer|肿瘤浸润性B细胞：免疫学机制、临床影响和治疗机遇
原创 huacishu 图灵基因 2022-04-15 09:25
收录于话题#前沿分子生物学机制
撰文：huacishu
IF=60.716
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亮点：
1、从自身免疫的角度出发，作者回顾了与人类癌症中TIL-B相关的分子表型、结构背景、抗原特异性、效应机制和调节途径；
2、作者说明了TIL-B通过其独特的抗原呈递方式促进T细胞的抗肿瘤免疫；它们在聚集和维持涉及T细胞、髓样细胞和自然杀伤细胞的免疫“热”肿瘤微环境中的作用；以及它们通过放松自我耐受机制对抗免疫编辑和肿瘤异质性的潜力。
加拿大不列颠哥伦比亚大学Brad H. Nelson教授课题组在国际知名期刊Nat Rev Cancer在线发表题为“Tumour-infiltrating B cells: immunological mechanisms, clinical impact and therapeutic opportunities”的论文。尽管迄今为止的免疫治疗研究主要集中在T细胞上，但越来越多的证据表明，肿瘤浸润性B细胞和浆细胞（统称为肿瘤浸润性B淋巴细胞（TIL-Bs））在肿瘤控制中具有关键的协同作用。在许多癌症中，TIL-B在标准治疗和免疫检查点阻断的背景下都显示出重要的预测和预后意义，为利用其独特的免疫学特性提供了新的治疗机会。从自身免疫的角度出发，作者回顾了与人类癌症中TIL-B相关的分子表型、结构背景、抗原特异性、效应机制和调节途径。TIL-B通过其独特的抗原呈递方式促进T细胞的抗肿瘤免疫；它们在聚集和维持涉及T细胞、髓样细胞和自然杀伤细胞的免疫“热”肿瘤微环境中的作用；以及它们通过放松自我耐受机制对抗免疫编辑和肿瘤异质性的潜力。最后，讨论了与其他免疫细胞亚群协同增强TIL-B反应的最有希望的方法，以扩大癌症免疫治疗的范围、效力和持久性。
尽管在免疫检查点阻断和过继性T细胞治疗的时代，T细胞在抗肿瘤免疫中的关键作用已变得无可争议，但也揭示了T细胞反应的许多局限性和脆弱性。大量新证据表明，肿瘤浸润性B细胞和浆细胞（PC）（统称为肿瘤浸润性B淋巴细胞（TIL-Bs））是抗肿瘤反应中强有力的参与者。TIL-B很少单独发现，而是与T细胞、髓样细胞和其他免疫细胞密切相关，在免疫性最强的“热”肿瘤中，通常大大超过健康非淋巴组织中B细胞的水平（图1）。事实上，耗尽或功能失调的CD8+和CD4+TIL经常表达B细胞招募的C–X–C基序趋化因子配体13（CXCL13），这一事实表明，它们在面对肿瘤持续存在时会寻求B细胞帮助。这种相互作用可最终形成三级淋巴结构（TLS），即在肿瘤基质中出现的淋巴结样结构，似乎积极参与启动和维持适应性免疫反应。与T细胞类似，在大多数癌症中，TIL-B与积极的预后价值相关（图1）。此外，它们可以强烈增强CD4+和CD8+TIL的预后影响，这种影响在含有TLS的肿瘤中表现得尤为明显。与T细胞类似，TIL-B包括多种表型，包括效应细胞和调节性B细胞（Breg细胞）亚群。TIL-Bs具有抗原识别的特征，包括体细胞超突变等。而肿瘤反应性CD4+和CD8+TIL通常识别突变蛋白质。事实上，B细胞和T细胞使用的正交耐受机制在癌症治疗中提出了引人入胜的免疫学问题和令人信服的治疗机会。除了互补性这一主题之外，TIL-B还具有一系列效应器机制使它们不仅能增强适应性免疫反应，还能增强涉及补体、髓样细胞和自然杀伤细胞的先天性机制。虽然B细胞和PC在癌症免疫治疗领域的研究仍然很少，但它们在自身免疫方面得到了深入的研究，它们利用多管齐下的效应器机制来介导靶组织的有效、持久且通常不可阻挡的破坏，并且有时具有显著的选择性。
B细胞在骨髓中出现并成熟，在那里它们经历V（D）J重组，导致IgM同型B细胞受体（BCR）的细胞表面表达（图2a）。高达75%的未成熟B细胞具有自身反应性，并经历克隆缺失或受体编辑，其中产生第二个免疫球蛋白轻链，从而提供第二次降低自身反应性的机会（图2b）。尽管如此，在健康个体中，有相当一部分自身反应性B细胞进入外周，占成熟B细胞的20%左右。这种自身反应性B细胞库被认为是避免B细胞库中出现巨大“缺口”的关键，否则这些缺口可能成为表达类似宿主蛋白抗原的病原体的避难所。事实上，自身反应性B细胞可以通过克隆过程参与对传染源的反应（图2b）。外周血B细胞耐受性由几种机制维持，主要机制是CD4+调节性T细胞（Treg）的抑制作用与CD4+滤泡辅助性T细胞（TFH细胞）和其他T细胞亚群的刺激作用相平衡。事实上，无论是Treg细胞的减少还是TFH细胞的增加都足以产生自身反应性B细胞。因此，尽管B细胞和T细胞都受到中枢和外周耐受性的影响，但其确切机制和潜在的抗原库是不同的，从而产生了互补的、相互依存的自我定义，这对抗肿瘤免疫具有重要意义。
与肿瘤浸润性T细胞类似，TIL-B至少存在于TME的三个不同结构区：高度组织化的TLS，类似于淋巴结；组织较少的基质浸润，涉及TIL-B、T细胞和巨噬细胞，在这里称之为淋巴髓样聚集（LMA）；上皮内浸润，TIL-B、T细胞和巨噬细胞与肿瘤细胞直接接触（图3）。TLS是一种淋巴结样结构，在“热”肿瘤的基质中对抗原和炎症刺激产生新的反应。尽管有些人使用TLS这个术语来描述任何淋巴聚集，但建议使用更严格的定义，至少包括含有CD21+滤泡树突状细胞（FDC）清晰界定的B细胞滤泡，以及含有常规树突状细胞和高内皮微静脉（HEV）的相邻T细胞区（图3a）。在一些TLS中，B细胞滤泡包含由特征（和标记物）定义的中心，如激活的FDC（CD21、CD23）、正在增殖和体细胞过度突变的B细胞（Ki67、B细胞淋巴瘤6蛋白（BCL6）、激活诱导的胞苷脱氨酶（AICDA））、TFH细胞（CD4、BCL6、诱导性T细胞共刺激物（ICOS）、PD-1）、浆细胞和PCs。在最近的一项乳腺癌研究中，该中心的存在与TLS中TFH细胞与滤泡Treg细胞的平衡有关。与淋巴结类似，无该中心的TLS和有该中心的TLS分别被称为原发性滤泡TLS和继发性滤泡TLS。如前所述，作者提出了“淋巴髓样聚集”这一通用术语来描述肿瘤中发现的TIL-B、T细胞和髓样细胞的各种非滤泡聚集，预计未来的研究将揭示具有不同功能的LMA亚型（图3b，c）。LMA总是在TLS阳性肿瘤中发现，但它们的分布范围更广，几乎包括所有免疫性“热”肿瘤。
该中心除了具有产生针对外来抗原的高亲和力抗体的众所周知的能力外，在减轻体细胞过度突变和亲和力成熟对自身耐受造成的双重风险方面也发挥着重要作用：新的BCR突变可能无意中赋予自身反应性，在基线时具有自身反应性的B细胞在克隆修复过程中会被激活并发生体细胞超突变。为了维持耐受性，健康组织中的淋巴结具有检测、抑制、编辑和删除自身反应性B细胞的精细机制。对减少自身反应性B细胞的存在和活性至关重要的是B细胞、TFH细胞和滤泡Treg细胞之间的紧密调节相互作用，任何一种细胞的破坏都足以促进自身抗体的产生。与癌症患者特别相关的是，PD-1和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA4）通路也参与了这一过程。在积极的一面，TLS可能是一个自我耐受机制充分放松的地方，允许产生自身反应性抗体，抵消新抗原和其他肿瘤特异性抗原的免疫编辑效应（图4）。从负面来看，TLS可能会产生自身反应性B细胞和PC，它们是与免疫检查点阻断相关的自身免疫介导毒性的基础。在开发旨在增强TLS的免疫疗法时，需要考虑这些风险。
可以说，在TME的所有免疫细胞中，TIL-B具有最多样的效应器机制，使它们能够在先天性和适应性反应中发挥核心作用（图5）。与树突状细胞和巨噬细胞一样，B细胞也是专业的APC，可以处理主要的组织相容性复合体（MHC）I类和II类表位，并将其呈现给CD8+和CD4+T细胞，使其能够诱导、塑造和放大T细胞反应（图5b）。树突状细胞和巨噬细胞利用吞噬作用、胞饮作用和Fc受体介导的内吞作用从其周围环境中提取抗原，而B细胞则利用其表面免疫球蛋白分子吸收同源抗原，甚至通过重复拉动进行物理提取，如有必要，还可通过溶酶体介导的酶消化进行。因此，抗原特异性B细胞在向T细胞呈递低丰度抗原方面比树突状细胞和巨噬细胞更有效。此外，B细胞是唯一能够进行克隆扩增的专业APC，使它们能够以其他APC无法实现的方式将免疫反应向特定抗原倾斜。研究表明，自身反应性B细胞足以激发自身反应性CD4+T细胞。同样，B细胞的APC功能在自身免疫性疾病、人类腹腔疾病和多发性硬化的小鼠模型中也至关重要。来自人类肿瘤的TIL-B具有与APC作用一致的表型，包括MHC I类和II类的表达以及共刺激分子，如CD80、CD86和ICOS配体（ICOSL）（图5b）。然而，到目前为止，只有一项研究提供了直接证据，证明TIL-Bs呈现体内获得的肿瘤抗原，其中直接从人类肺癌样本中分离的CD69+CD21+CD27+TIL-Bs显示在体外刺激自体CD4+TIL。最近一项使用模型抗原的小鼠研究显示，肿瘤特异性B细胞呈现抗原的证据，导致TFH细胞和CD8+T细胞对肿瘤的反应增强。人类癌症中最常见的Breg细胞效应器机制是分泌IL-10（图5e）。尽管表达IL-10的Breg细胞在scRNA-seq数据集中很少见或不存在，但通过免疫组织化学或流式细胞术在各种人类癌症中以及在肝细胞癌患者抗PD-1抗体治疗后检测到IL-10+Breg细胞。大多数研究报告了Breg细胞和Treg细胞之间的正相关性，表明这些亚群之间存在相互作用。如小鼠胰腺癌模型所示，IL-35是Breg细胞产生的另一种关键调节性细胞因子，并通过对来自TCGA的人类肿瘤数据进行生物信息学分析得到进一步支持。GZMB+Breg细胞已在多种人类癌症中检测到，并在体外抑制T细胞增殖。然而，矛盾的是，GZMB的表达也与“杀伤性B细胞”有关，后者在体外对肿瘤细胞具有细胞溶解作用。抗体依赖性细胞内中和是抗体诱导细胞内蛋白质蛋白酶体降解的过程。虽然抗体依赖性细胞内中和主要是在病毒感染的情况下进行的研究，但来自肺癌的TIL-B源性IgG通过类似于抗体依赖性细胞内中和的机制促进肿瘤蛋白Ras同源家族成员C的降解（图5d）。很少有癌症疗法被设计成有意诱导TIL-B反应；然而，对TIL-Bs使用的无数基于细胞和抗体的机制的不断发展的理解提供了许多令人兴奋的机会。
现在有大量证据表明，TIL-B及其产生的抗体是人类癌症免疫反应的显著特征。TIL-B与T细胞、自然杀伤细胞、髓样细胞和其他细胞一起出现在“热”肿瘤的TME中，并显示出活性抗原识别和多种效应器功能的特征。它们在许多适应症和治疗方案中具有很强的预后和预测意义，包括CTLA4导向和PD-1导向的免疫检查点阻断。此外，它们的数量和功能属性可以通过标准治疗、免疫检查点阻断、治疗性疫苗和各种其他实验方法进行调节。从20年前的开创性研究开始，TIL-B的靶抗原正在被阐明，迄今为止，揭示了具有不同程度肿瘤特异性特征的自身蛋白的优势。通过这种和其他方式，TIL-B与介导自身免疫反应的致病性B细胞和PC具有许多共同特征。如果TIL-B的特异性确实偏向于自身反应性，那么可以想象，这为免疫系统提供了一种有效的手段，通过识别非突变抗原和肿瘤系统发育中更多的“躯干”表达模式来应对肿瘤内的异质性。大多数TIL-B效应器功能取决于其同源抗原的性质；例如，ADCC需要表面抗原，而信号干扰需要驱动肿瘤细胞适应性的抗原。因此，为了充分理解TIL-B的作用机制，需要对其抗原图谱有一个更广泛、无偏见的理解。scRNA-seq首次将TIL-B克隆型映射到表型，开创了一个新时代，从感兴趣的TIL-B表型中产生重组抗体，并用于以前所未有的规模探测抗原特异性和效应机制。最后，需要设计新一代免疫疗法，旨在利用TIL-B效应器机制与T细胞和其他免疫细胞协同作用。为了开发下一代的免疫疗法，迫切需要新的临床前模型来重现TIL-Bs运作的复杂细胞生态系统，这些疗法可以应对转移性癌症的广泛异质性和持续发展。
教授介绍
Brad H. Nelson博士实验室正在致力于癌症创新免疫疗法的开发。重点领域包括：了解肿瘤反应性T细胞和B细胞如何促进癌症患者的生存；利用基因组学和生物信息学方法破译有效免疫治疗的障碍；利用基因工程的力量创造出更精确、更有效的免疫细胞，用于免疫治疗。他的主要研究领域是免疫学、抗原、卵巢癌、内科学和肿瘤学。他的免疫学研究是多学科的，融合了细胞毒性T细胞和癌症研究的元素，依赖于细胞周期蛋白D2、T细胞、受体、抗体和细胞周期蛋白D。CD8和主要组织相容性复合体是他抗原研究的主要兴趣领域。他的主要组织相容性复合体研究包括错义突变、基因组、CD8A、表位等主题。他的工作涉及癌症预防、FOXP3和CD20等主题，这些主题与卵巢癌有关。
参考文献
Laumont, C.M., Banville, A.C., Gilardi, M. et al. Tumour-infiltrating Bcells: immunological mechanisms, clinical impact and therapeutic opportunities.2022; Nat Rev Cancer. https://doi.org/10.1038/s41568-022-00466-1
