通过PD-L1上调增强免疫治疗的潜力——抗PD-L1与mTOR抑制剂的联合应用

背景介绍

近年来，免疫检查点抑制剂（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）在癌症治疗中取得了显著进展，尤其是在尿路上皮癌（Urothelial Cancer, UC）的治疗中。PD-1/PD-L1抑制剂通过阻断PD-1与PD-L1的结合，恢复T细胞的抗肿瘤活性，显著改善了部分患者的生存期。然而，尽管这些药物在某些患者中表现出持久的疗效，但整体响应率仍然较低，仅有20-23%的患者从中受益。因此，如何提高免疫治疗的疗效成为当前研究的重点。

mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）信号通路在多种癌症中发挥重要作用，尤其是在膀胱癌（Bladder Cancer, BC）中，mTOR通路的突变较为常见。已有研究表明，mTOR抑制剂可能通过调节肿瘤微环境中的PD-L1表达，增强免疫治疗的疗效。然而，mTOR抑制剂与PD-L1表达之间的具体关系尚未得到充分研究。为此，来自IMIM（Hospital del Mar Research Institute）和Dana-Farber Cancer Institute的研究团队开展了一项研究，旨在探讨mTOR抑制剂对PD-L1表达的影响，并评估其与抗PD-L1抗体联合应用的潜力。

论文来源

本论文由Anna Hernández-Prat、Joaquim Bellmunt等来自IMIM、Dana-Farber Cancer Institute、哈佛医学院等多家机构的科研团队共同完成。论文于2024年6月25日被接受，并于2024年9月11日在线发表在《Molecular Oncology》期刊上，DOI为10.¹⁰⁰²⁄₁₈₇₈-0261.13699。

研究流程与结果

1. 研究流程

研究团队首先在膀胱癌细胞模型中评估了三种PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂（TAK-228、Everolimus和TAK-117）对PD-L1表达的影响。具体流程如下：

a) 细胞培养与处理

研究使用了7种膀胱癌细胞系（T24、HT-1197、TCCSUP、UM-UC-3、J82、RT4和CAL-29），这些细胞系分别代表了高和低PD-L1表达的肿瘤模型。细胞在标准条件下培养，并分别用TAK-228、Everolimus和TAK-117处理48小时。

b) PD-L1和HLA-I表达的检测

通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）和Western blotting检测PD-L1的mRNA和蛋白表达水平。此外，使用流式细胞术检测细胞表面PD-L1和HLA-I的表达。

c) 机制研究

为了探讨TAK-228上调PD-L1的机制，研究团队分析了mTOR抑制剂对S6和GSK3β磷酸化的影响，并评估了EGF（表皮生长因子）和IFN-β（干扰素-β）在PD-L1表达中的作用。通过阻断EGF受体（EGFR）和IFN-β受体（IFNAR2），进一步验证了这些因子在PD-L1上调中的作用。

d) 免疫细胞共培养实验

研究团队将膀胱癌细胞与来自健康供体的外周血单核细胞（PBMC）或CD8+ T细胞共培养，评估TAK-228对免疫细胞杀伤肿瘤细胞能力的影响。此外，还研究了抗PD-L1抗体（Atezolizumab）在增强免疫细胞杀伤效果中的作用。

e) 患者来源的肿瘤样本研究

研究团队还使用了患者来源的肿瘤样本（Patient-Derived Explants, PDE），在体外用TAK-228处理，并通过免疫组化（IHC）检测PD-L1的表达变化。

2. 主要结果

a) PD-L1和HLA-I的基础表达

研究发现，不同膀胱癌细胞系在基础条件下表现出显著的PD-L1表达差异。T24、TCCSUP和HT-1197细胞系表现出高PD-L1表达，而RT4、UM-UC-3、CAL-29和J82细胞系则表现出低PD-L1表达。此外，HLA-I的表达水平也存在差异，CAL-29、TCCSUP和J82细胞系表现出高HLA-I表达，而T24、RT4、UM-UC-3和HT-1197细胞系则表现出低HLA-I表达。

b) mTOR抑制剂对PD-L1表达的影响

TAK-228和Everolimus显著增加了PD-L1的mRNA和蛋白表达水平，尤其是在高PD-L1表达的细胞系中。TAK-228还通过抑制S6磷酸化和激活GSK3β，增强了PD-L1的稳定性。此外，TAK-228通过增加EGF和IFN-β的分泌，进一步促进了PD-L1的表达。

c) 免疫细胞共培养实验

研究发现，TAK-228处理后的膀胱癌细胞对PBMC和CD8+ T细胞的杀伤作用表现出一定的抵抗性。然而，加入抗PD-L1抗体（Atezolizumab）后，这种抵抗性被部分逆转，尤其是在T24细胞中。

d) 患者来源的肿瘤样本研究

在患者来源的肿瘤样本中，TAK-228显著增加了PD-L1的表达，尤其是在高分级肿瘤中。这一结果与体外实验结果一致，进一步支持了TAK-228在增强PD-L1表达方面的潜力。

3. 结论与意义

本研究揭示了mTOR抑制剂（尤其是TAK-228）通过上调PD-L1表达，可能增强抗PD-L1免疫治疗的疗效。这一发现为mTOR抑制剂与免疫检查点抑制剂的联合应用提供了理论依据，尤其是在PD-L1低表达的肿瘤中，mTOR抑制剂可能通过诱导PD-L1表达，使肿瘤对免疫治疗更加敏感。

4. 研究亮点

• PD-L1表达的上调机制：研究首次详细阐明了mTOR抑制剂通过EGF和IFN-β依赖的机制上调PD-L1表达的分子机制。
• 免疫细胞共培养实验：通过PBMC和CD8+ T细胞共培养实验，验证了TAK-228对免疫细胞杀伤肿瘤细胞的影响，并展示了抗PD-L1抗体的潜在增强作用。
• 患者来源的肿瘤样本验证：研究不仅在细胞系中验证了TAK-228的作用，还通过患者来源的肿瘤样本进一步验证了其临床应用的潜力。

总结

本研究为mTOR抑制剂与免疫检查点抑制剂的联合应用提供了重要的实验依据，尤其是在膀胱癌等PD-L1低表达的肿瘤中，mTOR抑制剂可能通过诱导PD-L1表达，增强免疫治疗的疗效。这一发现为未来的临床试验设计提供了新的思路，并有望为更多癌症患者带来福音。