【Nature子刊】中山大学孙逸仙纪念医院沈君团队：发现肿瘤细胞膜编辑新策略

2024年11月9日，中山大学孙逸仙纪念医院沈君团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“In situ editing of tumour cell membranes induces aggregation and capture of PD-L1 membrane proteins for enhanced cancer immunotherapy”的研究论文。TPM1的特性表明其在肿瘤中的保留时间延长（>7天），并且在多种小鼠肿瘤模型中与重新激活CD8 T细胞的抗癌效果相关。因此，研究结果暗示TPM1是一种增强ICB疗效的潜在策略。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54081-9#Sec10

关于癌症免疫疗法

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临床上，抗PD-1和抗PD-L1单克隆抗体（mAbs）已经被批准作为ICIs用于一些类型的晚期癌症的治疗，如恶性黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾细胞癌、膀胱癌和结直肠癌以及乳腺癌。然而，低响应率（低至25%或更低）、毒性副作用（免疫相关不良事件和心脏毒性）、药物抗性和高成本，仍然是ICIs临床应用的主要障碍。这些障碍可能源于抗PD-1和抗PD-L1 mAbs的长循环寿命、低组织渗透性和在溶酶体中吞噬后的降解。更重要的是，这些mAbs由于占据率不足而未能有效阻断大多数PD-L1蛋白，并且无法应对可能由IFN-γ等细胞因子诱导的新产生的PD-L1。

在这项研究中，团队开发了一种纤维转化型肽单体（TPM）基纳米颗粒，用于体内模拟组装策略的癌症免疫治疗，这使得有效阻断PD-L1蛋白的功能成为可能，甚至是通过原位转变为纳米纤维，来阻断肿瘤细胞膜上新产生的未结合PD-L1蛋白。团队预计，纤维转化型肽类原位模拟组装策略的发展，可以用来增强ICIs的治疗功效，并可能被采用为一种高度通用的方法，用于多种实体瘤的癌症免疫治疗。

TPM1纳米颗粒对4T1细胞的体外免疫治疗效果

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与TPM1处理过的4T1细胞共培养的激活CD8 T细胞中IFN-γ、颗粒酶B（GZMB）、IL-2和TNF的水平，高于与PD-L1靶向肽处理的4T1细胞、抗PD-L1抗体处理的4T1细胞、TPM2处理的4T1细胞和TPM3处理的4T1细胞共培养的CD8 T细胞。这些结果表明，这些细胞因子的分泌被4T1细胞抑制，而TPM1纳米颗粒可以恢复激活CD8 T细胞的细胞因子分泌。在激活的CD8 T细胞存在的情况下，TPM1处理过的4T1细胞的细胞活性最低。这些结果表明，TPM1纳米颗粒可以有效地激发激活CD8 T细胞的杀伤效果，这被认为是通过在4T1细胞膜上形成的纳米纤维网络，阻断4T1细胞和激活CD8 T细胞之间的PD-1/PD-L1通路。TPM2纳米颗粒对T细胞活性没有影响。此外，肿瘤细胞表面PD-L1的表达水平在与TPM2纳米颗粒共培养后，没有显著变化。

TPM1对4T1细胞的体外免疫治疗效果。

TPM1纳米颗粒在体内的免疫治疗效果

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与接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤相比，TPM1治疗的肿瘤中CD8 T细胞的浸润更为显著。TPM1治疗的肿瘤中CD8 T细胞的百分比，显著高于接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤。TPM1治疗的肿瘤中Foxp3 T细胞的百分比，低于接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤。与接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤相比，TPM1治疗的肿瘤中GZMB、IFN-γ、IL-2和TNF的表达更高。TPM1治疗的肿瘤中GZMB、IFN-γ、IL-2和TNF的百分比，显著高于接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤。此外，TPM1治疗的肿瘤中GZMB、IFN-γ、IL-2和TNF的相对mRNA表达量，显著高于接受PBS、TPM2、TPM3和抗PD-L1抗体治疗的肿瘤。这些结果表明，CD8 T细胞的增加浸润及其重新激活，可能导致TPM1纳米颗粒显著的抗肿瘤效果。

TPM1纳米颗粒在LLC肺癌小鼠模型中的免疫治疗效果。

总结

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1. TPM1纳米颗粒能够特异性结合肿瘤细胞膜上的PD-L1蛋白，并在原位转变为纤维网络，捕获和聚集结合和未结合的PD-L1，阻断PD-1通路。

2. TPM1由针对PD-L1的基序、β-折叠和氢键肽基序以及荧光染料组成，能够在体外自组装成球形纳米颗粒，并在PD-L1蛋白存在下转变为纳米纤维。

3. TPM1纳米颗粒在肿瘤细胞膜上表现出延长的保留时间，并且其纤维网络的形成与PD-L1的表达水平密切相关。

4. TPM1纳米颗粒通过增强CD8 T细胞的浸润和活性，在体外和体内模型中均显示出对肿瘤生长的显著抑制效果，与抗PD-L1抗体相比具有更好的治疗效果。

5. 该研究提供了一种新的通过PD-L1靶向肽和纤维转化型肽的体内编辑肿瘤细胞膜的策略。

参考资料：

1. Chow, A., Perica, K., Klebanoff, C. A. & Wolchok, J. D. Clinical implications of T cell exhaustion for cancer immunotherapy. Nat. Rev. Clin. Oncol. 19, 775–790 (2022).

2. Konishi, J. et al. B7-H1 expression on non-small cell lung cancer cells and its relationship with tumour-infiltrating lymphocytes and their PD-1 expression. Clin. Cancer Res. 10, 5094–5100 (2004).