眾所周知，T細胞是抗腫瘤的主力軍之一。
目前主流的腫瘤免疫療法包括免疫檢查點抑制劑、CAR-T細胞等，基於此，我們對CD8+T細胞在抗癌中的貢獻已經有了很好的認知[1-3]，但是 我們對CD4+T細胞除了輔助作用之外的功能了解得還不是很充分。
近日，由 賽諾菲和Mode X Therapeutics研發部門的Lily Pao博士、Zhi-yong Yang博士、Gary J. Nabel博士領銜的研究團隊，在《自然》上發表重要研究成果[4]。
他們發現 靶向HER2和T細胞的HER2/CD3×CD28三特異性抗體，不僅能夠促進CD8+T細胞對乳腺癌細胞的殺傷，還能夠以CD4+T細胞依賴的方式直接抑制腫瘤細胞的分裂，從而達到抑制腫瘤生長的效果。他們的研究成果提示 CD4+T在輔助作用之外還具備直接的抗腫瘤功能。
論文首頁截圖
多特異性抗體是新興的腫瘤免疫治療藥物，通過人工設計使Y型抗體的雙臂分別靶向不同的抗原，從而使一個抗體能夠結合單個細胞或多個細胞上的不同抗原。多特異性抗體依靠阻斷免疫抑制性受體，或將免疫細胞拉近腫瘤細胞並激活免疫細胞等機制發揮抗腫瘤作用[5]。
本研究構建的三特異性抗體
HER2是人類表皮生長因子受體酪氨酸激酶家族的成員，在一些乳腺癌、胃癌的腫瘤細胞中高表達，這使得我們可以使用靶向HER2的單克隆抗體對患者進行治療[6,7]；而在三陰性乳腺癌中，HER2的表達顯著下調，對靶向HER2的單抗療法產生耐藥性[8]。因此，我們需要更加有效的治療手段克服HER2低表達腫瘤對靶向HER2療法的耐藥性。
Nabel團隊想藉助多特異性抗體的力量，將T細胞引導至HER2+腫瘤細胞身旁，並將T細胞激活，促進它對腫瘤細胞的殺傷。 考慮到T細胞均表達CD3和CD28分子，他們構建了HER2/CD3×CD28三特異性抗體。
在體外測試中發現 該抗體可以刺激T細胞產生IL-2、激活NF-κB通路，並能夠介導T細胞以抗原特異性的方式殺傷HER2+腫瘤細胞。同時，他們注意到該抗體介導T細胞對腫瘤細胞的殺傷能力與腫瘤細胞上HER2的表達水平呈正相關。
三特異性抗體在體外激活T細胞，誘導T細胞殺傷HER2陽性腫瘤細胞
為了研究這個三特異性抗體在體內的治療效果，Nabel團隊給荷瘤的重度免疫缺陷小鼠轉輸人原代T細胞，隨後給予三特異性抗體治療。結果顯示， 不論是HER2高表達腫瘤，還是HER2低表達腫瘤，在使用抗體治療後腫瘤的生長都被有效抑制。這些數據提示該抗體具有治療HER2低表達腫瘤的潛力。
那麼在治療過程中到底是哪一群細胞發揮了主要作用呢？
Nabel團隊分別向荷瘤小鼠轉輸了人CD3+混合T細胞、CD4+T細胞或CD8+T細胞，並使用三特異性抗體治療。最終發現，接受三特異性抗體治療後， 轉輸CD3+混合T細胞和CD4+T細胞的小鼠腫瘤幾乎完全消失，而僅轉輸了CD8+T細胞的小鼠腫瘤幾乎沒有得到抑制。這可能是由於在該實驗體系中CD8+T細胞缺少Th細胞的輔助，存活率下降。
三特異性抗體在人源化小鼠模型中展現治療效果
到這裡Nabel團隊注意到一個有趣的現象， 僅有CD4+T存在的情況下，腫瘤的生長完全被抑制了！
為了進一步探究背後的原因，Nabel團隊將CD4+T細胞與HER2+腫瘤細胞共培養24小時。結果顯示，在有三特異性抗體存在的情況下， CD4+T細胞十分有效地抑制了腫瘤細胞的分裂，使腫瘤細胞的細胞周期停滯在G1/S期。而 CD8+T細胞則不具備抑制細胞周期的能力。
這些數據表明CD4+T細胞可以通過使腫瘤細胞的細胞周期停滯的方式抑制腫瘤生長。同時也說明，三特異性抗體可以通過不同但是互補的機制，刺激CD4+T和CD8+T細胞抑制腫瘤生長。
在有三特異性抗體的情況下，CD4+T細胞使腫瘤細胞的細胞周期停滯在G1/S期
那三特異性抗體為什麼能使腫瘤細胞的細胞周期會陷入停滯呢？
Nabel團隊對和T細胞共孵育24小時的腫瘤細胞進行了RNA測序。數據分析結果顯示，在三特異性抗體存在的情況下， 與CD4+T細胞共孵育的腫瘤細胞中，與細胞周期和細胞分裂有關的基因表達顯著下調，而促炎反應——TNF-α和IFN-γ途徑——的基因顯著上調。這與CD4+T細胞抑制腫瘤細胞分裂的現象一致。
既然使用抗體刺激CD4+T細胞會促使其分泌大量IFN-γ和TNF-α，那麼到底是那種細胞因子介導了對腫瘤細胞分裂的抑制呢？通過體外阻斷實驗，Nabel團隊發現， 當使用抗體中和TNF-α後，CD4+T細胞抑制腫瘤細胞生長的能力就被極大地削弱了（但是CD8+T細胞則不會被削弱）。這說明CD4+T細胞是通過分泌TNF-α來抑制腫瘤細胞的細胞周期。
CD4+T細胞通過分泌TNF-α抑制腫瘤細胞生長
總的來說，這項研究不僅構建了一種能夠誘導T細胞攻擊HER2低表達腫瘤細胞的三特異性抗體，還 首次發現CD4+T細胞可以通過直接抑制腫瘤細胞的細胞周期發揮抗腫瘤作用，這是一種先前沒有認識到的抗腫瘤免疫機制。
同時也提示後續的研究應該對CD4+T細胞的作用加以關注，這將有助於我們開發出同時提高CD4+T和CD8+T細胞抗腫瘤活性的藥物，達到更好的治療效果。
參考文獻：
3. Sharma P, Allison JP. The future of immune checkpoint therapy. Science. 2015;348(6230):56-61. doi:10.1126/science.aaa8172