肿瘤内战！《科学》揭示癌细胞自我瓦解的奥秘 | 文献时刻

《In vivo dendritic cell reprogramming for cancer immunotherapy》这篇发表在《Science》上的论文探讨了一种创新的癌症免疫治疗策略，通过在体内重新编程树突状细胞（DC），增强其抗肿瘤免疫应答能力。以下是对该论文的详细解读：

背景

树突状细胞是免疫系统中的关键抗原呈递细胞，负责捕获和处理抗原，并将其呈递给T细胞，从而启动和调节免疫应答。然而，在肿瘤微环境中，DC的功能常常受到抑制，导致免疫系统无法有效识别和攻击癌细胞。传统的DC疫苗需要体外培养和操作，过程复杂且成本高昂。因此，研究人员希望开发一种在体内直接重新编程DC的方法，以增强其功能。

研究目标

通过腺病毒递送转录因子PU.1、IRF8和BATF3，将肿瘤细胞体内重新编程为第1型常规树突状细胞，以增强抗原提呈能力，克服免疫治疗中常见的障碍。重新编程的肿瘤细胞改变了肿瘤微环境，促进多克隆杀伤性T细胞的招募和扩增，成功诱导肿瘤消退，并在多种小鼠黑色素瘤模型中建立长期免疫记忆。在人类肿瘤球和异种移植中，这一方法独立于通常限制免疫治疗的免疫抑制，为未来的癌症免疫治疗临床试验奠定了基础，展示了通过体内免疫细胞重编程以提高治疗效果的潜力。

研究方法

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• 树突状细胞的分离与体外预处理：从小鼠骨髓中提取树突状细胞，并使用荧光激活细胞分选技术确保细胞的纯度。这些树突状细胞在体外进行培养，以便后续处理和分析。

• 树突状细胞的体内重新编程：利用腺病毒载体（AAV）将特定转录因子（PU.1、IRF8和BATF3）导入树突状细胞，以进行体内重编程。通过荧光标记细胞以便追踪其在体内的分布和存活情况。这些转录因子组合能将肿瘤细胞重编程为1型常规树突状细胞（cDC1）。

• 重新编程树突状细胞的功能评估：通过流式细胞术和免疫组化技术，评估重新编程树突状细胞在体内的抗原呈递能力和T细胞激活能力。此外，评估了重编程树突状细胞在小鼠肿瘤模型中的抗肿瘤效果，包括肿瘤生长抑制和小鼠的生存率。

• 分子和基因表达分析：在重新编程的树突状细胞中，研进行了分子层面的分析，包括qRT-PCR和RNA-Seq技术，以探讨基因表达的变化。此外，通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq）研究转录因子在基因组中的结合位点及其调控机制。

研究结果

• 树突状细胞功能增强：实验结果显示，经过处理的DC表现出显著增强的抗原呈递能力，并能够更有效地激活T细胞。

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重编程树突状细胞在抗原呈递和T细胞激活方面表现出显著优势。在体内存活率良好，它们能够有效地迁移到肿瘤部位并呈递癌细胞相关抗原。这些重编程树突状细胞可以激发强烈的T细胞免疫反应，显著抑制肿瘤的生长。

• 抑制肿瘤生长：在小鼠肿瘤模型中，重新编程的DC显著抑制了肿瘤生长，并提高了小鼠的生存率。

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在小鼠体内，诱导重编程产生了强烈的抗肿瘤免疫反应，包括在单药治疗条件下对难治性非免疫原性肿瘤的完全反应。仅需不到2%的诱导产生的cDC1细胞即可驱动完全反应，这支持了诱导细胞类型具有高度功能特化的观点。第一周的给药剂量足以驱动长期持久的系统性免疫反应，完全反应者在第160天时进行重新肿瘤接种挑战时仍保持无肿瘤状态，实现了防肿瘤复发。

• 安全性和特异性：纳米颗粒递送系统在体内表现出良好的安全性和特异性，未观察到明显的副作用或非靶向细胞的影响。

未来展望

基于这项研究，研究团队创立了一家名为Asgard Therapeutics的生物技术公司，致力于通过其创新疗法AT-108，在患者体内直接将肿瘤细胞重新编程为功能性1型常规树突状细胞（cDC1），以恢复肿瘤的免疫原性。该疗法利用无复制能力的腺病毒载体递送专有转录因子，重塑肿瘤微环境并启动全身抗肿瘤免疫反应，绕过传统细胞治疗的复杂性和局限性。自2021年以来，公司已完成多轮融资，计划将其主要项目AT-108在2026年之前推进到临床试验，旨在为癌症患者提供更安全、有效和个性化的治疗选择，可能彻底改变癌症免疫治疗的格局。

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在人类癌细胞形成的球状体模型中，新策略也可以实现肿瘤重编程效果

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总之，重编程树突状细胞在抗癌治疗中展现了显著的潜力，通过增强树突状细胞的抗原呈递和免疫激活功能，提供了新的治疗视角。然而，要将这种方法应用于人类临床，还需克服多项挑战。首先，需要进行大量临床试验来验证其安全性和有效性，因为不同物种的免疫系统存在差异，可能影响结果的转化。此外，使用腺病毒载体可能引发免疫反应，其在人体内的长期表达和潜在副作用需进一步研究。确保高效的基因导入和防止基因毒性也是关键技术难点。尽管如此，这一方法与体外方法结合，可能实现更优的治疗效果。一旦成功应用，将为癌症患者带来新的治疗选择和希望。

参考资料：

[1] In vivo dendritic cell reprogramming for cancer immunotherapy. Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn9083

[2] First-in-class immunotherapy reprograms tumor cells. Retrieved September 6, 2024 from https://www.nature.com/articles/d43747-024-00089-5