随着免疫治疗的广泛应用,如今免疫治疗带来的副作用即“免疫相关不良事件”受到了越来越多的关注。因此小编今天就和大家分享一篇今年11月刚刚发表在JCI Insight(IF:9.484)杂志上,关于研究免疫治疗诱导结肠炎机制的文章。文章重点关注免疫相关不良事件中的结肠炎,通过分析样本免疫组成差异,对结肠炎发生发展的机制进行了分析。
Distinct pretreatment innate immune landscape and posttreatment T cell responses underlie immunotherapy- induced colitis
免疫治疗前独特的先天免疫景观和治疗后的T细胞反应是免疫治疗诱导结肠炎的基础
一.文章背景
如今,针对免疫检查点CTLA-4, PD-1及其配体PD-L1的免疫治疗已经成为了许多癌症晚期患者的首选治疗方案。不过由于免疫治疗经常会导致正常组织的免疫异常激活,因此免疫治疗也会造成免疫相关不良事件(irAEs)的发生。所以irAEs是免疫治疗的主要障碍,而且目前irAEs的免疫学机制及其与抗肿瘤反应的关系仍然不清楚。
二.文章摘要
该研究对抗CTLA -4和抗PD-1联合治疗所诱导的全身和组织特异性免疫变化进行了分析,结果发现发生中重度结肠炎患者的免疫组成发生了明显的变化。研究也对发生结肠炎患者与未发生结肠炎患者进行了对比,结果发现发生结肠炎患者的单核细胞比例显著增加。此外,研究也在发生结肠炎的患者中观察到免疫治疗后T细胞的全身扩张显著增加。总之,该研究发现先天免疫与T细胞对联合免疫治疗的过度反应共同促进了易感者结肠炎的发生。
三.文章的主要内容及结果
1. 研究的总体流程
文章首先对研究的样本及主要实验进行了介绍。研究纳入了37例接受联合免疫治疗的转移性黑色素瘤患者,其中19名患者在治疗期间出现中重度结肠炎,18名患者没有出现结肠炎或其他明显毒性症状。研究采集了这些患者在基线时(baseline;T0,预处理时)和结肠炎时(T1,或非结肠炎组的匹配时间点)的外周血单个核细胞(PBMC)进行了大规模细胞术分析(CyTOF),用以确定免疫组成和治疗诱导的变化。此外,研究也对26例结肠活检标本进行了mIHC (multiplex IHC)检测。
2. 先天免疫景观与免疫治疗诱导的结肠炎相关
这一部分作者分析了免疫治疗前患者的免疫状况对结肠炎发展的影响。研究对治疗前和治疗期间患者的PBMC进行了CyTOF多参数分析,并将样本分为4组:基线无结肠炎(no-colT0)、治疗无结肠炎(no-colT1)、基线结肠炎(colT0)和治疗结肠炎(colT1)。研究首先基于无监督聚类生成了40个metaclusters,其中包括先天免疫群体和适应性免疫群体(图1A,B)。接着作者为了识别4组患者的免疫景观是否不同,进行了主成分分析(PCA)和置换多元方差分析(PERMANOVA)。结果发现发生结肠炎患者的免疫景观具有显著的差异,并且这种差异在治疗期间更加明显(图1C)。此外作者为了确定基线的差异是否与结肠炎相关,作者将T细胞与其他免疫群体进行分离,对免疫景观进行了更深层次的免疫表型分析,使用无监督聚类生成另外40个T细胞和先天免疫细胞的metaclusters。同样的基于这些聚类的PCA和PERMANOVA也发现发生结肠炎的患者和未出现结肠炎症状患者的基线先天性免疫细胞组成有显著差异(图1,D和E)。进一步,研究仅对T细胞群进行该分析时则无显著差异(图1,F和G)。接下来作者对这些结果进行验证也发现,发生结肠炎患者与未发生结肠炎患者之间多个先天细胞群确实存在显著差异(图2),其中最显著的是CD14+单核细胞(图2B),而T细胞总数则无显著差异(图2A和B)。总之,这些结果表明先天免疫细胞组成,特别是单核细胞亚群,对免疫治疗诱导结肠炎的发展至关重要。
3. 多种系统性的免疫变化与联合治疗有关
这一部分作者试图确定哪些免疫变化与联合免疫治疗相关。为此,作者比较了基线时的免疫景观与治疗时的免疫景观,结果使用无监督聚类(图3A)和手动门控策略(manual gating strategies)(图3B)观察到免疫治疗诱导的变化在结肠炎和非结肠炎队列中都很明显。这些变化包括先天群体和T细胞的变化,且T细胞的变化更为主要(图3A和B)。此外,研究也发这些变化不是结肠炎患者所特有的(图3C)。进一步,研究也观察到治疗相关的T细胞变化包括T细胞扩增(图3D)。其中增殖性CD8+ T细胞的显著扩增仅存在于发生结肠炎的患者中,这表明它可能参与结肠炎的发生(图3D)。接下来,作者比较了结肠炎和非结肠炎患者在治疗期间的免疫景观,发现免疫治疗诱导的失衡与结肠炎有关(图3A和B)。这些结果共同证明了联合免疫治疗会引起全身变化,其中包括增殖性T细胞的扩张。
4. 结肠区域可见广泛的单核细胞浸润
接下来,作者研究了结肠内哪些免疫群体与结肠炎期间的免疫相关。研究为了探索免疫细胞招募如何促进结肠炎的发展,分析了来自同一患者的内窥镜下定义的炎症区域和正常区域的活检样本(图4A和C)。作者通过这两个区域的常规组织病理学分析(图4B)观察到炎症和非炎症活检之间存在显著差异。此外,mIHC染色也表明与健康对照组相比,结肠炎症区和非炎症区单核细胞浸润增加(图4D),提示整个结肠可能都发生单核细胞浸润。此外,mIHC还显示,在结肠炎患者的结肠炎症区和非炎症区,CD16+细胞总数以及CD16+巨噬细胞均显著增加(图4D),这表明浸润的单核细胞可能已分化为CD16+巨噬细胞。这些结果清楚地表明整个结肠都存在单核细胞浸润。
5. T细胞在临床上展示出明显结肠炎病变的患者内扩增
在这一部分,作者对T细胞在结肠炎中的作用进行了研究。作者根据mIHC结果观察到患者临床表现为明显结肠炎的结肠区域内有大量T细胞聚集,但非炎症区域没有,这表明T细胞的扩张是特定于炎症组织的(图5),且这种T细胞的增加主要是CD8+ T细胞(图5A),且扩增的CD8+ T细胞主要为细胞毒性T细胞(图5A-D)。接下来为了确定CD8+ T细胞的扩增是由于主动招募还是局部扩增,作者检测了组织中的组织驻留标记CD103。结果发现与非炎症区域或健康对照组相比,结肠炎症区域内CD103+ CD8+和CD103 - CD8+群体均显著增加(图5D)。
6. 联合治疗相关结肠炎与肿瘤应答无关
文章最后一部分,作者对促进结肠炎发展的联合免疫治疗相关变化进行了分析。作者对包括应答者和无应答者的队列进行了分析,并对对免疫谱进行了PCA和PERMANOVA分析,结果发现应答状态并不能完全区分各组(图6A)。接着作者分别在基线和治疗中对有应答者和无应答者进行了分析,这些患者有的发生结肠炎,有的没有发生结肠炎。结果观察到一些变化与结肠炎有关,而与反应状态无关。接下来作者重点关注先天免疫特征,观察到结肠炎患者中的HLA-DR+CD14+CD16 -细胞扩增,且在应答者中更显著(图6B)。此外,作者在配对样本结肠炎期间的血液中单核细胞的数量与结肠中单核细胞的数量间存在显著相关性(图6C)。接下来,研究分析了T细胞在应答过程中的作用,结果发现发生结肠炎并对治疗有反应的患者与未发生结肠炎的患者相比,血液中增殖性CD8+ T细胞的扩增没有显著差异(图6F)。同样,在发生严重结肠炎的应答者和无应答者之间,CD8+ T细胞也没有差异(图6D)。此外,全身T效应记忆(TEM)细胞和非驻留CD8+ T细胞也在结肠内没有相关性(图6E)。进一步作者在发生严重结肠炎的应答者和无应答者中也观察到增殖性CD4+ T细胞的扩增,这表明这种扩增与应答状态无关(图6G)。
到这里这篇文章的主要内容就介绍完了,文章关注免疫相关不良事件中的结肠炎,通过分析免疫治疗前以及免疫治疗后患者的免疫组成差异,对免疫治疗诱导的结肠炎的机制进行了探索。文章干湿结合,简单易懂,所用的实验及统计学方法都比较经典,但是有理有据逻辑清晰,十分值得对免疫相关不良事件感兴趣的小伙伴们参考学习。