新发现乳腺癌免疫检查点分子SEMA4C抑制T细胞杀肿瘤的相关机制研究

Triple negative breast cancer has become a terrible killer for women because of its strong metastasis, easy recurrence and lack of effective molecular targets. The clinical first-line treatment is only postoperative chemotherapy. Although some researchers tried to treat TNBC with anti-PD-1/PD-L1, the clinical response rate was not ideal. Personalized and accurate treatments of breast cancer need to be explored and formulated. T lymphocytes have important anti-tumor functions, and the project applicant's early studies showed that SEMA4C was highly expressed in breast cancer and could directly inhibit proliferation, activation, chemotaxis of T cells and promote its apoptosis. Preliminary mechanism studies showed that SEMA4C inhibited T cell activation signaling pathway, such as PLC-γ, AKT, mTOR and so on. To further study the project, we will explore the receptor of SEMA4C on the surface of human T cells, and clarify its mechanisms, and develop antibodies against SEMA4C, and verify the neutralizing antibody anti-tumor function in vitro and in vivo. This research project proposes SEMA4C as a new "immune checkpoint" molecular of breast cancer, which will promote the development of personalized and accurate immunotherapy for TNBC, and has great scientific significance and clinical value.

三阴性乳腺癌由于其侵袭能力强、易复发且缺乏有效分子靶点的特性已成为危害女性生命健康的重要杀手。现阶段其临床一线治疗仅为术后化疗。尽管部分研究者尝试用抗PD-1/PD-L1治疗三阴性乳腺癌，但临床响应率并不理想。因此，乳腺癌个性化精准化的免疫治疗方案亟待研究和制定。T淋巴细胞具有重要的抗肿瘤功能，项目申请人前期研究发现高表达于乳腺癌的SEMA4C抑制人T淋巴细胞增殖、活化、趋化且促进其凋亡。初步机制研究发现SEMA4C抑制T细胞活化信号通路中PLC-γ，AKT以及mTORC等重要激酶活性。为此，本项目将进一步探索SEMA4C在人T细胞表面的受体，深入探清其机制，并研发拮抗SEMA4C的中和抗体，在细胞水平和动物水平验证中和抗体抗肿瘤效果。本研究项目提出乳腺癌新的“免疫检查点”分子SEMA4C，将推进三阴性乳腺癌个性化精准化的免疫治疗方案的制定，具有重要的科学意义和临床价值。

三阴性乳腺癌由于缺乏理想的治疗靶点及治疗手段已成为最恶性的肿瘤之一。尽管免疫检查点疗法开创了肿瘤治疗的新纪元，但是其在三阴性乳腺癌的治疗效果不佳，由此，新的治疗方法和靶点亟待开发。在课题组前期研究中，我们发现表达于乳腺癌淋巴管的SEMA4C与肿瘤细胞的迁移侵袭相关，但是其在三阴性乳腺癌中的免疫调控作用并不清楚。于是，我们进一步探索SEMA4C如何参与肿瘤免疫反应。我们通过临床标本组化染色创新性的发现了三阴乳腺癌细胞高表达的分子SEMA4C与间质免疫细胞的浸润及活化成负相关；通过体外的SEMA4C重组蛋白直接干预淋巴细胞、淋巴细胞与三阴性乳腺癌细胞间接共培养以及CART细胞直接与三阴性肿瘤细胞直接共培养实验验证SEMA4C抑制T细胞的活化，趋化和抗肿瘤功能；机制探索揭示了SEMA4C抑制T细胞活化重要信号通路中磷酸激酶活性以及葡萄糖代谢；接着，我们通过免疫共沉淀联合质谱等实验筛选并验证出SEMA4C在T细胞表面特异性受体为Enolase1；进一步，我们发现Enolase1作为糖酵解酶在TCR激活下可以转运到T淋巴细胞膜表面，当与SEMA4C结合时抑制其酶活性进而抑制糖酵解及T细胞杀伤肿瘤功能；同时，我们筛选出能够阻断SEMA4C与Enolase1结合的中和抗体，并能逆转SEMA4C对T细胞功能的抑制；最后，我们用人源化小鼠模型构建三阴性乳腺癌荷瘤模型并给与SEMA4C中和抗体或者anti-PD-1治疗，发现SEMA4C中和抗体较anti-PD-1具有更好的抑瘤效果，流式及组化染色证实了SEMA4C中和抗体不仅可以促进淋巴细胞的抗肿瘤功能，而且能促进肿瘤组织中淋巴细胞的浸润。总之，我们在三阴性乳腺癌中发现了新的代谢检查点，并开发出中和抗体能显著增强淋巴细胞的杀伤肿瘤功能，这为三阴性乳腺癌的治疗瓶颈问题打开了新的天窗。