免疫檢查點阻斷(ICB)給癌症治療帶來了新的希望。其中，CTLA-4是經典的免疫檢查點，它可以通過抑製CD80或CD86與共刺激受體CD28的結合來抑製T細胞活性[1]。靶向CTLA-4的單克隆抗體廣泛應用於臨床治療，但可惜的是，隻有小部分病人能從中獲益[2]。

抗CTLA-4抗體的Fc端與Fc受體(FcγRs)結合誘導的抗腫瘤作用是近年來的研究熱點。有研究表明，抗CTLA-4抗體不僅可以激活細胞毒性T細胞，還可以通過結合FcγRs促進腫瘤浸潤調節性T細胞(Treg)耗竭[3-4]。不過有關於FcγR結合對抗CTLA-4抗體驅動的抗腫瘤活力的貢獻仍存在很大的爭議。

近日，以色列雷霍沃特的魏茨曼科學研究所的Sergio A. Quezada教授和倫敦大學學院癌症研究所的Ido Amit 教授強強聯合揭開了這一謎題，該成果發表在著名期刊Nature Cancer上。

研究團隊利用大量的單細胞測序(sc-RNAseq)揭示了，具有較強FcγR結合能力的抗CTLA-4抗體可以抑製腫瘤生長和驅動免疫重塑，這不僅是由Treg耗竭和CTLA-4阻斷導致的，而且是由FcγR結合和I 型幹擾素導致的。

接下來就讓我們看看這項研究是如何展開的。

首先，在MCA-205(纖維肉瘤)和MC38(結腸癌)的荷瘤小鼠中，研究團隊分別給予它們CTLA-4 mIgG1(CTLA-4 m1)抗體和CTLA-4 mIgG2a(CTLA-4 m2a)抗體治療。與CTLA-4 m1抗體相比，CTLA-4 m2a抗體具有更強的FcγR結合能力。實驗結果表明，與對照組(未治療組)和CTLA-4 m1抗體相比，CTLA-4 m2a抗體可以顯著抑製MCA-205和MC38腫瘤的生長。

那麼CTLA-4 m2a抗體是如何影響腫瘤微環境(TME)的呢?

研究團隊利用scRNA-seq分析了治療第8天的小鼠MCA-205腫瘤的免疫細胞組成。Ido團隊通過無監督細胞聚類分析鑒定了不同的免疫細胞亞群，其中包括Treg、免疫抑製性髓係細胞(Arg+腫瘤相關巨噬細胞(TAM)、Arg+單核細胞)、表達IFN信號通路相關基因的炎症性髓係細胞(Ifit1+TAM、Ifit1+單核細胞)等。

分析結果還顯示，CTLA-4 m1抗體治療組的腫瘤浸潤免疫細胞組成與對照組相似，而CTLA-4 m2a抗體治療驅動了多種免疫細胞亞群的重塑。在淋巴細胞組成中，高表達ctla4的Treg細胞被耗竭了。除此之外，髓係細胞組成也發生了顯著變化，單核細胞/TAM比例增加、Arg+單核細胞/Ifit1+單核細胞、Arg+TAM/Ifit1+TAM比例增加以及中性粒細胞比例增加等。

CTLA-4 m2a抗體可以抑製腫瘤生長和驅動免疫重塑

但是，這些免疫重塑包含了抗CTLA-4抗體對TME的直接和間接作用。為了更好地研究抗CTLA-4抗體的直接作用，Ido團隊利用scRNA-seq分析了治療第1天的小鼠MCA-205腫瘤的免疫細胞組成。

令人驚喜的是，在治療第1天，抗CTLA-4 m2a抗體也可以同時驅動淋巴細胞和髓係細胞的免疫重塑。但這與第八天略有不同，主要表現中性粒細胞的比例沒有顯著變化，而炎症性單核細胞/免疫抑製性單核細胞、炎症性TAM/免疫抑製性TAM比例增加。除此之外，基因集富集分析(GSEA)的結果表明，在抗CTLA-4 m2a抗體治療組中，IFN信號通路相關的基因在髓係細胞上高表達。而抗CTLA-4 m1抗體對小鼠TME沒有顯著影響。

上述數據表明， 抗CTLA-4 m2a抗體通過誘導Treg細胞耗竭和髓係細胞重編程促使TME向促炎和活化的狀態轉換。

CTLA-4 m2a抗體可以驅動快速的免疫重塑

研究人員推測，FcγR可能在抗CTLA-4 m2a抗體驅動的免疫重塑中起到了重要作用。因此，他們使用了轉基因小鼠進一步研究了FcγR的作用機製。在Foxp3DTR小鼠中，他們利用白喉毒素(DT)誘導了MCA205腫瘤浸潤Treg細胞耗竭。與抗CTLA-4 m2a抗體相比，白喉毒素雖然能誘導Treg細胞耗竭，但不能抑製MCA205腫瘤生長，也不能驅動髓係細胞重編程。差異基因表達(DEG)的分析結果表明，與抗CTLA-4 m2a抗體治療組相比，DT治療組中差異表達的基因非常少，並且都與I型IFN信號通路無關。此外，如果敲除小鼠的FcγR基因(Fcgr KO小鼠)，抗CTLA-4 m2a抗體也不能抑製其腫瘤生長和驅動髓係細胞重編程。

也就是說，在抗CTLA-4 m2a抗體治療後，FcγR結合在驅動髓係細胞重編程和I型IFN信號通路中起到了重要作用。

FcγR結合在CTLA-4 m2a抗體驅動的髓係細胞重編程中起到了重要作用

為了單獨研究在抗CTLA-4 m2a抗體治療後FcγR對髓係細胞重編程的影響，研究人員進行了一係列體外實驗，首先，他們將小鼠脾髒的Treg細胞與骨髓來源的巨噬細胞(BMDM)進行共培養。BMDM分別來自野生型(WT)、Fcgr KO和IFNα受體(Ifnar) KO小鼠。此外，他們還將Treg細胞和BMDM與抗CTLA-4 m1抗體、抗CTLA-4 m2a抗體和對照的培養基分別進行共培養，並對分選出的BMDM進行scRNA-seq。

研究發現，體外培養實驗的結果與小鼠體內實驗的結果一致。在野生型小鼠中，與對照和抗CTLA-4 m1抗體治療組相比，在抗CTLA-4 m2a抗體治療組中，雖然Treg細胞沒有耗竭，但髓係細胞還是發生了重編程。例如炎症性BMDM/免疫抑製性BMDM細胞的比例增加，IFN信號通路相關的基因(Isg20、Irf7和Ifit1)表達上調。這表明FcγR驅動的髓係細胞重編程與Treg細胞耗竭互相獨立。

此外，與野生型小鼠相比，Fcgr KO和Ifnar KO小鼠中IFN信號通路相關的基因表達下調，並且抗CTLA-4 m2a抗體也不能抑製Ifnar KO小鼠腫瘤的生長。

上述結果表明，髓係細胞FcγR的結合和I型IFN信號對於抗CTLA-4 m2a抗體的抗腫瘤免疫反應至關重要。

髓係細胞FcγR的結合和I型IFN信號在CTLA-4 m2a抗體的抗腫瘤免疫反應中起到了重要作用

總的來說，該項研究通過大量的單細胞測序和小鼠實驗揭示了FcγR結合是抗CTLA-4抗體的抗腫瘤新機製，並且展現了開發具有更強FcγR結合能力的抗CTLA-4抗體的巨大前景。

不過本篇文章還停留在臨床前研究的階段。新的抗CTLA-4抗體的開發和應用仍舊任重而道遠。在未來，就讓我們期待進一步的臨床試驗探索新的抗CTLA-4抗體的效果，為眾多的癌症患者帶來新的希望。

此外，舉一反三，FcγR結合與其他免疫治療的聯合是否也有更強的抗腫瘤能力也值得期待!

參考文獻：

[1] Walker LS, Sansom DM. Confusing signals: recent progress in CTLA-4 biology. Trends Immunol. 2015;36(2):63-70. doi:10.1016/j.it.2014.12.001

[2] Weiss SA, Wolchok JD, Sznol M. Immunotherapy of Melanoma: Facts and Hopes. Clin Cancer Res. 2019;25(17):5191-5201. doi:10.1158/1078-0432.CCR-18-1550

[3] Simpson TR, Li F, Montalvo-Ortiz W, et al. Fc-dependent depletion of tumor-infiltrating regulatory T cells co-defines the efficacy of anti-CTLA-4 therapy against melanoma. J Exp Med. 2013;210(9):1695-1710. doi:10.1084/jem.20130579

[4] Arce Vargas F, Furness AJS, Litchfield K, et al. Fc Effector Function Contributes to the Activity of Human Anti-CTLA-4 Antibodies. Cancer Cell. 2018;33(4):649-663.e4. doi:10.1016/j.ccell.2018.02.010