Nat Rev | B细胞和三级淋巴结构作为肿瘤免疫环境和临床结果的决定因素

原创 huacishu 图灵基因 2022-04-07 07:03

收录于话题#前沿分子生物学机制

撰文：huacishu

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亮点：

1、作者回顾了原发性B细胞的表型异质性、TLS在其产生中的重要性，以及B细胞和TLS作为预后和预测性生物标志物的潜力；

2、作者还讨论了正在探索的旨在增加肿瘤内成熟TLS形成、B细胞分化和抗肿瘤抗体产生的新疗法。

法国巴黎大学Mikael J. Pittet教授课题组在国际知名期刊Nat Rev Clin Oncol在线发表题为“B cells and tertiary lymphoid structures as determinants of tumour immune contexture and clinical outcome”的论文。B细胞是肿瘤微环境的主要组成部分，主要与三级淋巴结构（TLS）有关。在成熟TLS中，B细胞克隆被选择性激活和扩增，并经历抗体分类转换和体细胞突变。随后，这些B细胞克隆分化成浆细胞，这些浆细胞可以产生IgG抗体，靶向肿瘤相关抗原。在没有成熟TLS的肿瘤中，B细胞会转化或分化为产生免疫抑制细胞因子的调节细胞。事实上，不同的肿瘤在TLS和B细胞含量上有很大差异。值得注意的是，与缺乏这些特征的肿瘤相比，具有成熟TLS、高密度B细胞和浆细胞以及存在抗体肿瘤相关抗原的肿瘤通常与有利的临床结果和免疫治疗反应相关。然而，多克隆B细胞活化也可导致免疫复合物的形成，从而触发巨噬细胞和中性粒细胞产生促炎细胞因子。作者回顾了原发性B细胞的表型异质性、TLS在其产生中的重要性，以及B细胞和TLS作为预后和预测性生物标志物的潜力。还讨论了正在探索的旨在增加肿瘤内成熟TLS形成、B细胞分化和抗肿瘤抗体产生的新疗法。

单细胞技术以及经典免疫组织化学（IHC）和免疫荧光分析的使用，使人们能够基于已达成普遍共识的表型标记物来识别人类肿瘤中许多不同的B细胞亚群（图1）。事实上，B细胞是大多数癌症TME的一个组成部分。在B细胞亚群中，如NSCLC、黑色素瘤、乳腺癌或肾细胞癌（RCC）患者所示，肿瘤中的原始B细胞很少。据报道，乳腺癌、肾细胞癌或头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者中存在肿瘤浸润性IgM记忆B细胞和开关记忆B细胞（图1）。对三阴性乳腺癌（TNBC）和外周血单个核细胞样本的分析表明，与血液相比，肿瘤含有较高比例的IgG+B细胞和较低比例的原始IgM+IgD+B细胞。在NSCLC、RCC、HNSCC、卵巢癌和前列腺癌中检测到B细胞、浆母细胞和浆细胞（图1）。最后，产生免疫抑制细胞因子的B细胞，如IL-10、IL-35或TGFβ，通常被称为Breg细胞。尽管尚未就这种细胞类型的标记物达成共识，但据报道，在乳腺癌、肝细胞癌（HCC）、舌鳞癌、胃癌或前列腺癌患者的肿瘤TME中发现了Breg细胞（图1）。

与TME中存在的其他免疫细胞相比，肿瘤内B细胞主要与TLS有关。B细胞可能直接被招募到肿瘤上，而不是通过TME内的TLS，尽管在没有TLS的肿瘤中，这些细胞的丰度通常较低（图2）。TLS是一种淋巴聚集体，包含与相邻T细胞区接触的B细胞区，可在不同的成熟阶段进化。在未成熟的TLS中，T细胞和B细胞聚集，但既不存在B细胞滤泡，也不存在滤泡树突状细胞（FDC），其中的记忆性B细胞不会进一步成熟。这些不成熟的TLS被称为早期TLS。TLS中存在的活化B细胞是增殖的，Ki67的表达证明了这一点（图1）。因此，在具有成熟TLS的肿瘤中，B细胞的成熟、选择和扩增可能发生在原位。TME应作为一个整体考虑，不仅要考虑其细胞组成，还要考虑其空间组织。肿瘤可以有一种免疫TME，它是“沙漠化的”（没有T细胞和B细胞免疫浸润），“排除的”（免疫细胞存在于肿瘤边缘，但不能穿透肿瘤），“分散的”（免疫细胞浸润整个肿瘤，但不能形成有组织的网络）或“结构化的”（免疫细胞形成TLS，协调免疫细胞的激活、成熟和肿瘤内分布）（图2）。

B细胞可以促进肿瘤生长的第一个证据来自于B细胞缺陷小鼠的实验。具体而言，Ighm基因（编码IgM重链）的基因失活导致B16黑色素瘤、EL4胸腺瘤和MC38结肠癌的生长减少。同样，在纤维肉瘤和乳腺癌的小鼠模型中，通过注射抗IgM抗体消耗B细胞可以减少转移的数量。缺乏免疫抑制性Breg细胞，导致抗肿瘤T细胞活性增强（图3），被认为是这些发现的关键机制。这些数据显然与使用B16黑色素瘤模型的研究结果相矛盾，该研究表明，使用针对pan-B细胞标记物CD20的抗体消耗B细胞会增加肿瘤生长。Breg细胞在癌症中的作用仍然是一个新兴的研究领域，并且由于没有关于这种细胞类型的特定标记物的共识，因此一直存在争议（图1）。在非癌性疾病的研究中，Breg细胞通常根据其产生的免疫抑制细胞因子在功能上被定义，并可在体内由高水平的炎性细胞因子（如IL-1β、IL-6、IL-21或IL-35）诱导，或通过其典型激活受体（如BCR、CD40或Toll样受体）触发B细胞，这两者都是TME中的相关机制。有趣的是，Ishigami等人报道，在人类乳腺癌中，CD25+IL-10+Breg细胞通常也存在于含有Treg细胞的聚集体中，与不含Breg细胞的Treg细胞相比，这些细胞类型的共存与更短的无转移生存期相关。Wei等人还发现卵巢癌患者腹水中IL-10+Breg细胞和FOXP3+CD4+Treg细胞的丰度呈正相关。此外，他们报告了Breg细胞与IFNγ+CD8+T细胞的反向相关性，并表明B细胞衍生的IL-10在体外共培养实验中抑制了CD8+T细胞产生IFNγ，表明Breg细胞可以抑制抗肿瘤T细胞反应。值得注意的是，在转移性乳腺癌小鼠模型中，Breg细胞产生的TGFβ可使CD4+T细胞向Treg细胞表型分化，TGFβ也可使巨噬细胞向免疫抑制M2表型分化（图3b）。Breg细胞除分泌免疫抑制性细胞因子外，还可能通过多种机制抑制抗肿瘤免疫。例如，有证据表明，表达高水平PD-L1的Breg细胞可能会导致黑色素瘤患者的T细胞衰竭（图3b）。然而，Breg细胞在人类肿瘤中的作用尚不清楚，需要进一步的研究来定义可靠的Breg细胞标记物，以便在大量患者中进行识别和功能表征。B细胞的促肿瘤效应也归因于它们产生的VEGF，促进血管生成（图3b）。在这种肿瘤中，包括缺氧在内的各种因素可能会抑制成熟TLS的形成和完整的B细胞发育。事实上，在大肠癌患者中，不成熟的TLS与肿瘤复发风险增加、OS缩短以及HCC患者的癌症进展相关。研究发现B细胞向产生抗体的细胞成熟，并产生IgG，形成免疫复合物，激活促炎症、表达Fcγ受体（FcγR）的巨噬细胞，从而导致癌前和恶性病变中的慢性炎症（图3b）。这些发现与众所周知的慢性炎症在癌症发展和进展中的作用一致。在肺癌模型中，免疫复合物激活补体也能维持慢性炎症。免疫复合物还可能通过巨噬细胞诱导VEGF生成来增加促肿瘤血管生成（图3b）。这些观察结果支持成熟B细胞和抗体在促进癌症生长中的作用，尽管尚未确定抗体是直接靶向肿瘤细胞，还是通过与TME中的其他靶点结合而形成免疫复合物。B细胞参与免疫反应发展的不同阶段。如果提供所需的共刺激信号，天然（未加工）抗原与BCR的结合可激活B细胞增殖和向浆细胞分化，但也可诱导抗原结合BCR的内化。内化抗原被运输到内体，在那里它们被降解成小肽，随后暴露于MHC II类（MHC II）分子。携带肽的MHC II分子被运输到细胞膜，并将抗原肽呈现给CD4+T细胞，启动其激活（图3a）。因此，B细胞可以是有效的抗原呈递细胞（APC），尤其是当它们与记忆性CD4+T细胞非常接近时，如SLO和TLS。抗原肽呈递给CD8+T细胞需要抗原通过胞浆途径移位。这种现象称为交叉呈递，通常发生在可溶性抗原、免疫复合物或凋亡小体内化后的DC中。在非小细胞肺癌患者中，大多数肿瘤浸润性B细胞被激活，并能够在体外呈现诱导自体肿瘤内CD4+T细胞增殖的抗原。在卵巢癌患者中，肿瘤浸润性B细胞也被发现表达参与抗原呈递的细胞膜蛋白，不仅包括MHC II，还包括MHC I分子以及共刺激分子CD80、CD86和CD40。此外，已经观察到一些B细胞与肿瘤相邻TLS内的CD8+T细胞非常接近，这表明B细胞可以作为APC启动CD4+T辅助细胞和细胞毒性CD8+T细胞的同源免疫激活。总之，这些发现可以被解释为反映了B细胞和CD8+T细胞在抗肿瘤免疫中的直接合作。

越来越多的证据表明，癌症治疗对TME产生了深远的影响，通常会导致淋巴细胞浸润的长期增加，可能是通过诱导TLS来增强T细胞和B细胞对肿瘤的反应。这些治疗包括免疫疗法以及常规疗法，如化疗和放疗。一些标准化疗方案通过诱导ICD促进抗癌免疫反应，最终导致I型干扰素反应。事实上，多篇报道描述了在使用诱导ICD的化疗药物治疗后，免疫细胞向肿瘤的浸润增加。新证据表明，化疗后发生的免疫重建伴随着肿瘤内TLS的形成和B细胞的涌入。从机制上讲，化疗诱导C3裂解和CR2激活，导致CR2+B细胞表达ICOS-L，这些细胞在TLS中积累，有助于激活TH1细胞和细胞毒性T细胞。在138例上皮样间皮瘤患者中，接受新辅助化疗也与TLS的存在显著相关，尽管TLS不能预测预后。尽管对接受化疗的患者和未接受化疗的患者进行了比较，而不是对接受不同方案治疗的组进行比较，但这些发现表明，某些化疗药物可以诱导TLS（图4）。因此，TLS诱导可能是在化疗后重置肿瘤免疫浸润的关键因素之一。局部放疗可诱导MHC I和共刺激分子表达增加，并增加CD8+T细胞向人类肿瘤的浸润。然而，放疗诱导癌症患者肿瘤内TLS形成的证据仍然缺乏，值得进一步研究。肿瘤内TLS的存在已被确定为对各种肿瘤类型的抗PD-1和抗CTLA4抗体反应的一个有希望的预测标志物，其中一些研究还显示，在使用此类药物治疗后，TLS密度增加。因此，TLS可能参与ICI长期反应的启动和维持。在对黑色素瘤患者的NIBIT-M4 I期试验中的肿瘤样本进行纵向分析时，观察到在伊普利单抗与去甲基化剂联合治疗后，B细胞密度更高。此外，对PD-1和CTLA4阻断黑色素瘤或肾细胞癌患者的肿瘤内TLS和CD20+B细胞密度高于无反应者；这种差异在治疗早期样本中比在预处理样本中更为明显，这与ICIs反应的其他相关因素有关。ICI治疗可调节多种癌症类型的免疫TME，肿瘤内B细胞是ICI诱导的重新激活抗肿瘤反应的关键因素（图4）。因此，ICIs是与其他药物结合诱导TLS和B细胞反应的良好候选药物。几项研究的数据表明，对免疫原性差的肿瘤类型患者进行治疗性疫苗接种后，TLS的形成受到诱导。一项针对宫颈上皮内瘤变（CIN2/3）患者的研究表明，使用HPV16和HPV18的E6和E7蛋白肌肉注射治疗性疫苗，可诱导肿瘤病变内克隆性T细胞的局部扩张，同时在基质中形成成熟的TLS。这些基质变化与参与免疫激活（CXCR3）和效应器功能（TBET和IFNB1）的基因表达增加有关。相比之下，未接种疫苗的患者的基质淋巴细胞浸润是弥漫性的，很少组织成TLS。总之，这些研究表明，癌症疫苗可以诱导肿瘤内TLS，同时增加免疫效应器功能和有利的临床结果（图4）。

TLS和B细胞已成为癌症免疫反应中的关键角色，并因此成为免疫治疗和免疫原性化疗反应的生物标志物。这一领域的未来方向涉及两个关键方面。首先，需要改进标准病理学实验室中使用的技术，以便能够简单而可靠地检测手术和活检样本中的肿瘤内TLS和B细胞，从而改进患者选择和反应评估。通过常规HE染色可以检测肿瘤样本中的TLS和GCs。此外，免疫荧光分析能够使用CD20、CD3和CD23标记的组合，对成熟TLS的标志物，即GC内的FDC网络进行检测。在了解成熟TLS发育和功能的调节以及TLS内控制B细胞和T细胞分化的因素（如FOXP3、CXCL13和BCL6）方面取得的进展将完善TLS分类。对与治疗反应有关的B细胞亚群进行更精确的鉴定，将提供高特异性生物标记物和有关预测关联的潜在机制的信息。值得注意的是，12个趋化因子基因评分也被用于使用转录组数据确定肿瘤内TLS的存在。识别成熟TLS的转录组学特征将非常有帮助，尤其是对于TME结构丢失的活检样本的分析。然而，未来几年的一个主要挑战将是使用非侵入性技术评估生物标记物，这对于长期监测患者以检测疾病复发或进展尤其重要。在这方面，多模式技术的出现和B细胞克隆的BCR测序可以识别与临床结果相关的新型血液生物标记物。高通量分析与肿瘤内TLS和B细胞群相关的循环趋化因子和细胞因子，以及它们与治疗反应的相关性，可以补充生物标记物。其次，通过治疗干预诱导TLS是一个令人兴奋的研究领域。这一目标可以通过“经典”疗法或通过肿瘤靶向输送参与TLS形成和B细胞成熟的趋化因子和细胞因子的选择性诱导来实现；LTα、LIGHT和CXCL13是明显的候选者。从长远来看，TLS可能通过生物材料的组织工程在体外构建，并与其他免疫疗法同时植入患者体内（图4）。这是一个全新的研究领域，几乎没有这方面的数据。然而，识别与免疫治疗反应相关的B细胞克隆将为生成内源性抗肿瘤抗体库提供宝贵的信息和材料，这反过来将有助于将这些抗体用作治疗工具。这类研究需要时间，尽管卵巢癌的研究已经取得进展，这可能会开辟一个全新的免疫治疗领域。

教授介绍

Wolf H. Fridman教授是法国巴黎大学医学院的免疫学教授。他获得了巴黎大学的博士学位。他于1976年创建了自己的实验室，然后于1983年搬到居里研究所，目前担任Cordeliers研究中心主任。Wolf H. Fridman博士的研究兴趣一直集中在免疫系统在控制人类肿瘤中的作用，以及IgG抗体受体的生物学功能，包括通过基础和翻译方法。他和他的团队确定了触发IgG受体生物学功能的蛋白质参考。特别是，他鉴定并命名了ITIM基序，这是一种许多受体共有的抑制基序。他在癌症免疫学方面的主要贡献可以追溯到1969年，当时他与François Kourilsky一起发表了第一篇关于急性白血病患者对自身癌症的免疫反应的文章。然后，他重点分析了肿瘤微环境，并证明了以Th1为导向的免疫应答对控制宫颈癌临床结果的有益作用。自2005年以来，Wolf H.Fridman的研究已经改变了宿主/癌症相互作用的范式，证明考虑到结肠直肠癌中免疫浸润的功能、位置和密度的“免疫环境”是人类癌症的主要预后因素。这些发现为有效预测和治疗癌症的免疫工具开辟了道路。

参考文献

Fridman WH, Meylan M, Petitprez F, Sun CM, Italiano A, Sautès-Fridman C. Bcells and tertiary lymphoid structures as determinants of tumour immunecontexture and clinical outcome. Nat Rev Clin Oncol.2022;10.1038/s41571-022-00619-z. doi:10.1038/s41571-022-00619-z