免疫检查点疗法彻底改变了肿瘤学领域，在实体瘤中可诱导持久的抗肿瘤免疫效应。然而，在转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者中，免疫疗法在很大程度上并未发挥作用。尽管接受雄激素剥夺治疗（ADT）的前列腺癌患者血清中的睾酮水平较低，但转移性肿瘤微环境仍然富含性激素。因此，免疫治疗的耐药性是晚期前列腺癌患者的临床挑战，而常见的治疗耐药机制并不能解释这种疾病中缺乏持久的抗肿瘤T细胞反应。
鉴于此，俄勒冈健康与科学大学Amy E. Moran助理教授团队证明，通过阻断雄性激素受体（AR），直接增强CD8 T细胞功能，从而使肿瘤宿主对有效的检查点阻断疗法敏感。其潜在机制为，抑制CD8 T细胞的AR活性可防止T细胞衰竭，并通过增加IFNγ的表达改善细胞对PD-1靶向治疗的反应性。研究结果确定了T细胞内在AR活性抑制IFNγ表达，代表了一种新的免疫治疗耐药机制。相关工作以“Androgen receptor activity in T cells limits checkpoint blockade efficacy”为题，发表在《Nature》。
有报道称，肿瘤对免疫疗法的反应存在性别依赖性差异，在转移性去势抵抗性前列腺癌的治疗中，检查点阻断治疗方式在很大程度上以失败告终。尽管有证据表明雄激素抑制T细胞功能和IFNγ的产生，目前尚不清楚性激素是否可以直接影响T细胞靶向癌症免疫疗法的有效性。目前，前列腺癌的主要治疗方法是雄激素剥夺治疗（ADT），通过药物（GnRH激动剂或拮抗剂）或手术（双侧睾丸切除术）以及AR拮抗剂来完成治疗。尽管治疗的目的是针对肿瘤细胞，但T细胞同时也会表达性激素受体，包括AR。由于癌症免疫治疗试验中的临床反应与开始免疫治疗之前肿瘤内IFNγ特征相关，作者假设免疫治疗抵抗的一种机制可能是通过雄激素介导的IFNγ抑制。值得注意的是，使用AR抑制结合PD-1阻断剂 (NCT02312557)，引起18%的响应率，此结果改变了免疫疗法在晚期前列腺癌患者中无效的观念。
图1：免疫检查点治疗前mCRPC患者肿瘤的免疫情况。
作者对从mCRPC患者的 8 个单独转移性肿瘤病变中分离出的细胞进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，尽管患者表现出广泛的异质性，但 CD4 T、CD8 T、自然杀伤 (NK)细胞、B 细胞和骨髓细胞的比例或肿瘤突变没有显着差异。所有反应者在总白细胞中表现出丰富的CD8 T细胞。这些数据揭示了mCRPC病变中的多个淋巴细胞亚群。为了了解雄激素信号传导是否会限制免疫疗法的功效，作者将分析重点放在CD8 T细胞上，因为它们在PD-1靶向免疫疗法中起关键性作用。
图2：与反应相关的CD8 T细胞特征暗示AR的功能作用。
考虑到对PD-1阻断的两种治疗结果，即应答或不应答，作者对所有8名患者的CD8 T细胞进行了无监督聚类，以比较两种转录组学状态。CD8 k1细胞（k 表示簇 1 CD8 T 细胞）具有较高的抑制基因表达效果，以及与细胞毒性和MHC II类相关的基因，而CD8 k2细胞（k 表示簇 2 CD8 T 细胞）的表达增加休克基因。CD8 k2细胞也表现出增强的BTG1和BTG2表达，这已被证明与维持T细胞静息有关。尽管CD8 T细胞状态存在于响应和非响应中，但CD8 k1细胞在响应活检中富集。重要的是，结果显示一些含有大量CD8 T细胞的没有反应性病变，但对PD-1靶向治疗没有反应。
图3：AR和PD-1/PD-L1的双重抑制改善了小鼠肿瘤模型中的T细胞功能和总体存活率。
为了确定恩杂鲁胺 (enzalutamide) 对AR的干扰是否能够在小鼠肿瘤模型中实现有效的PD-1靶向治疗，作者确认小鼠CD8 T细胞表达AR，然后将雄性小鼠皮下植入前列腺肿瘤 ( Pten-/- ; p53-/- ; Smad4-/- PPSM)。肿瘤开始后，小鼠接受手术雄性激素剥夺治疗（ADT），或者并用enzalutamide和或抗 PD-L1抗体治疗。尽管单独使用抗PD-L1抗体或ADT加 enzalutamide治疗对肿瘤生长的影响很小，但ADT加enzalutamide和抗PD-L1抗体导致显着的肿瘤消退和增加的总生存期。在原位PPSM肿瘤中观察到类似的协同作用。没有ADT的抗PD-L1抗体加恩杂鲁胺不如抗PD-L1抗体加ADT的恩杂鲁胺有效，这表明AR与恩杂鲁胺的功能以及减少的睾酮以获得最佳效果是至关重要的。值得注意的是，单独的ADT对肿瘤生长没有影响。鉴于CD8 T细胞在有效的PD-1靶向免疫治疗中的至关重要性，作者从荷瘤小鼠中去除了CD8 T细胞，并观察到联合治疗失去了对肿瘤的抑制。
图4：抑制T细胞中的AR功能可促进IFNG活性。
效应记忆CD8 T细胞具有与Ifng和Gzmb相关的开放染色质区域 (OCR)，这使得在 TCR连接时能够快速产生IFNγ和颗粒酶B。作者假设AR与功能状态相关的OCR中的Ifng 和Gzmb基因相互作用。为了检验这一假设，作者在CD8或记忆细胞状态中筛选了Ifng和Gzmb基因中的OCR，使用JASPAR转录因子结合谱数据库的雄激素反应元件，在效应记忆 CD8 T细胞和与Gzmb中发现了与Ifng相关的OCR。为了评估AR是否可以通过与OCR结合来调节CD8 T细胞功能，作者使用来自活化T细胞的AR的定量PCR（ChIP-qPCR）进行染色质免疫沉淀。AR结合Ifng和Gzmb OCR，通过恩杂鲁胺处理后减少。总之，这表明AR可以直接结合和调节Ifng的表达。
最后，作者评估了源自CD8 R的单细胞特征是否可以将mCRPC 患者划分为ARlow IFNγ hi和 ARhi IFNγlow，这可以作为生物标志物用作识别可能受益于PD-1治疗的个体。事实上，作者观察到CD8 R特征与AR活性呈负相关，并与mCRPC患者队列中的IFNγ通路活性呈正相关。此外，在用抗CTLA4疗法或抗PD-1疗法治疗之前，作者观察到AR活性与CD8 R特征及IFNγ通路活性之间存在类似的负相关。总之，研究结果表明，T细胞内在AR活性是IFNγ抑制和免疫治疗抗性的一种机制，限制了检查点阻断的功效。综上，在晚期前列腺癌和免疫治疗耐药的癌症患者中，肿瘤内雄激素可能代表了一种对治疗产生耐药性的机制。此外，CD8 T细胞内在AR活性可作为一种有用的生物标志物，用于识别是否可以依靠PD-1/PD-L1抑制剂治疗获得效益的患者。
全文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04522-6