5月14日，來自德國杜塞道夫大學醫學院的兩位專家在 Nature Biomedical Engineering 上發表文章探討了芝加哥大學Jeffrey Hubbell等人之前的一項研究，即靜脈注射能與小鼠「冷」腫瘤（腫瘤浸潤T細胞密度低的腫瘤）中膠原蛋白結合的經過修飾的IL-12製劑，可在降低免疫相關副作用的同時有效清除「冷」腫瘤，特別是與免疫檢查點阻斷療法結合使用時 [1]。
圖片來源：Nature Biomedical Engineering [1]
與「冷腫瘤」相對的「熱腫瘤」中含有高水平的腫瘤浸潤淋巴細胞，這些免疫細胞通過抗原依賴機制靶向並殺死腫瘤細胞。然而，長期的抗原暴露會導致T細胞耗竭，也就是說，T細胞會變得功能低下，失去其擴增潛能。此外，腫瘤會減少免疫顯性抗原的表達以避免被淋巴細胞識別，以及腫瘤細胞增強共抑制分子的表達（通過激活免疫細胞中的抑制性受體，如PD-1，引起T細胞耗竭）也使得免疫系統更難對抗腫瘤。
先前已有大量研究揭示，在感染和癌症的背景下，免疫檢查點通路會觸發T細胞耗竭，而免疫檢查點阻斷被證明是在多種腫瘤中恢復T細胞功能的一種策略。不過，雖然阻斷腫瘤患者的PD-L1或CTLA-4可恢復腫瘤微環境中的免疫細胞反應性，但在所謂的「冷」腫瘤中效果有限。
其他一些替代方法可以增強腫瘤的局部免疫反應。尤其是諸如IL-12等細胞因子的應用，它能激活細胞毒性淋巴細胞和NK細胞，並促進腫瘤特異性免疫反應。然而，儘管IL-12可以增加NK細胞和T細胞中IFN-γ的產生，但IFN-γ或IL-12的全身給藥都不足以支持抗腫瘤T細胞的反應，並可能引起嚴重的免疫相關副作用，如細胞因子風暴症候群和肝損傷。因此，全身給藥未經修飾的IL-12具有明顯的局限性，但這些局限性可以通過將IL-12靶向於僅支持其有益作用的特定細胞或器官來解決。
Jeffrey Hubbell和同事們於4月13日在 Nature Biomedical Engineering 雜誌上發表的研究顯示，IL-12與靶向腫瘤中暴露膠原蛋白的血管性血友病因子（VWF，一種可與膠原蛋白結合的血液蛋白）的膠原蛋白結合域（CBD）融合（簡稱CBD–IL-12），能有效促進局部免疫激活，同時免疫相關副作用減少且沒有廣泛的系統效應。在小鼠腫瘤模型中靜脈注射CBD–IL-12可促使對免疫檢查點阻斷耐藥的乳腺腫瘤完全消退，並與免疫檢查點阻斷產生協同作用，根除已形成的大型黑色素瘤 [2]。
圖片來源：Nature Biomedical Engineering [2]
Hubbell領導的這項研究實際上是利用了腫瘤細胞外基質和快速生長腫瘤細胞新生血管中異常高的膠原蛋白暴露。為了實現IL-12的腫瘤膠原蛋白靶向性，IL-12通過G3S（一種柔性肽連接物）與VWF的A3結構域的CBD結合在一起，從而使IL-12在局部發揮作用。
研究表明，CBD–IL-12融合蛋白保留了與膠原蛋白的結合能力和IL-12的生物活性，並且與未經修飾的IL-12相比，治療蛋白的血清半衰期較低。值得注意的是，CBD–IL-12在腫瘤組織中富集，並誘導腫瘤特異性產生IFN-γ，而IFN-γ是IL-12抗腫瘤活性的關鍵介質（下圖）。
CBD−IL-12增強冷腫瘤的免疫原性。a）冷腫瘤的浸潤免疫細胞數少。這可能是細胞毒性CD8+T細胞活化不良或耗竭的結果，可能涉及免疫抑制PD-L1/PD-1通路。IL-12R = IL-12受體。b）當免疫檢查點阻斷釋放抑制免疫反應時（如使用抗PD-1抗體），腫瘤中以暴露的膠原蛋白為靶點的CBD–IL-12產生的IL-12信號導致細胞毒性CD8+T細胞的激活和增殖。腫瘤浸潤細胞毒性CD8+T細胞釋放IFN-γ等免疫介質。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering [1]）
他們還觀察到，在黑色素瘤或乳腺癌小鼠模型中單獨注射CBD–IL-12，或在黑色素瘤小鼠模型中聯合注射CBD–IL-12和抗PD-1抗體後，免疫「冷」腫瘤顯著消退。具體如下：
在B16F10小鼠黑色素瘤模型中，單次靜脈注射CBD–IL-12可使15隻接受治療的小鼠中有10隻完全緩解（67%），與未經修飾的IL-12相比減輕了腫瘤負荷。在免疫原性較差的EMT6小鼠乳腺癌模型（典型的冷腫瘤）中，CBD–IL-12給藥導致浸潤到腫瘤基質中的CD8+細胞毒性T細胞增加，這使IFN-γ和其他典型IL-12靶因子（如CXCL10和IL-1β）的產生增加。15隻接受治療小鼠中13隻完全緩解（87%），而未經修飾的IL-12隻導致15隻接受治療小鼠中的6隻得到臨床緩解（40%）。
研究人員還利用CBD–IL-12和免疫檢查點阻斷聯合治療B16F10或BrafV600E Ptenfl/fl黑色素瘤小鼠。儘管單用免疫檢查點抑制劑或CBD–IL-12對已建立的腫瘤沒有持續作用，但兩種藥物的聯合使用可改善腫瘤控制。
CBD–IL-12誘導的免疫激活局限於腫瘤，全身性副作用有限，因為注射CBD–IL-12後小鼠體內循環IFN-γ（導致免疫相關副作用的主要因素）的水平低於注射未經修飾的IL-12。CBD–IL-12沒有導致治療小鼠的體重減輕，也沒有明顯的肺、肝或腎組織損傷的跡象。值得注意的是，與瘤內注射相關的膠原蛋白靶向IL-12融合蛋白（Lumican–IL-12）相比，全身應用CBD–IL-12具有更高的靶向轉移腫瘤部位的潛力。
CBD–IL-12的療效取決於腫瘤組織中暴露的膠原蛋白的存在。因此，CBD–IL-12療法對人類癌症的適用性需要進一步研究，以確定膠原蛋白結合的情況是否可複製。此外，還應深入研究CBD–IL-12的生物分布，以防止T細胞和抗原提呈細胞在可能有膠原蛋白的健康組織中的募集（可能還有活化），這可能導致自身免疫。
由於CBD–IL-12的靶向性，靜脈注射應用的好處顯而易見，特別是當靶向其他無法接近的腫瘤時。並且，在對免疫檢查點阻斷低敏感的腫瘤中，CBD–IL-12與免疫檢查點抑制劑的協同作用可顯著拓寬該策略的應用範圍。
德國杜塞道夫大學醫學院的兩位專家表示，Hubbell和同事們展示了注射CBD–IL-12後趨化因子的上調，未來的工作應該闡明CBD–IL-12如何促進T細胞向腫瘤的募集，並描述參與其治療效果的主要免疫細胞亞群。
由於免疫靶向治療對癌症患者中很大一部分是無效的，因此逆轉「冷」腫瘤中的免疫抑制微環境的能力將對臨床產生重大影響。Hubbell和同事們的膠原蛋白靶向策略可能成為免疫療法的一個重要補充。
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