抑制性受体诱导人类NK细胞耗竭及其介导肝癌免疫逃逸的机制探索

Blocking CTLA-4 and PD-1 can effectively reverse T cell immune tolerance, which proclaimed a new era of tumor immunotherapy; however, whether a similar situation can be found in NK cells still lacks research. Our previous studies have suggested that human inhibitory receptors (CD200R, NKG2A) are closely associated with the development and progression of human hepatocellular carcinoma (HCC), and NK cells with high expressions of these inhibitory receptors often experience functional exhaustion. In this project, we will further analyze the expressions of NK cell inhibitory receptors/ligands in the peripheral blood and liver tissues (comparing peritumoural tissues versus intratumoral tissues) of HCC patients, in which we will identify potential key molecules that may induce NK cell exhaustion; major changes in cytokine expressions are noted through FACS analysis, in which key cytokines that up-regulate NK cell inhibitory receptors can be identified; cytokines and ligands that influence the expressions of NK cell inhibitory receptors can also be found through intrinsic cell-cell studies involving NK cells, HCC hepatocytes, and kupffer cells; in the mean time, large-scale HCC tissues microarrays are used and the corresponding survivals of these patients are analyzed in order to confirm the clinical importance of these key NK cell inhibitory receptors and ligands.

阻断共抑制分子CTLA-4和PD-1可以有效逆转T细胞免疫耐受，宣告肿瘤免疫治疗新时代来临，然而NK细胞是否存在类似现象却缺乏相应研究。我们前期研究提示，人类天然免疫抑制性受体（CD200R、NKG2A）与肝癌发生发展密切相关，高表达抑制性受体的NK细胞存在功能耗竭。本课题将进一步对肝癌病人外周血及肝癌组织（癌中心与癌旁比对）的NK细胞进行系统性的抑制性受配体群谱分析（CD200R、NKG2A、LAG-3、TIGIT、CD96等受体及配体），以甄别可诱发NK细胞耗竭的关键受配体；通过细胞因子群谱流式分析技术，检测肝癌组织主要细胞因子变化，寻找主导抑制性受配体群谱异常高表达的调控因素；通过NK细胞、肝癌细胞、枯否细胞之间的Cell-Cell体外互作研究体系，验证可主控抑制性受体变化的细胞因子和配体；同时拟利用大样本肝癌组织芯片和肝癌病人生存分析，以确认这些关键受配体分子的临床价值。

免疫检查点疗法取得了巨大的成功，被认为是逆转肿瘤免疫细胞耗竭的有效方法之一。然而，虽然已知的免疫检查点疗法对部分患者有效，仍有一部分患者对这些疗法无应答。目前的免疫检查点疗法主要基于逆转杀伤性T细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）的耗竭，而忽略了另一抗肿瘤利器，自然杀伤细胞（natural killer cell, NK cell）的作用，我们认为基于NK细胞的免疫检查点疗法或可弥补基于T细胞的免疫检查点疗法的不足。前期研究发现在肝癌微环境中，NK细胞的数量减少并且功能缺失。通过研究新鲜人肝癌组织样品，石蜡包埋的肝癌样品，和正常人肝癌组织，我们发现相较于癌旁组织，癌组织中表达抑制性受体CD96的NK细胞的百分比、绝对数均显著增加。CD96+ NK细胞在功能上处于免疫耗竭，其分泌IFN-γ和TNF-α的能力下降。体外抗体阻断CD96与其配体CD155互作后可增强NK细胞对肝癌细胞系HepG2的杀伤。另一方面，肿瘤中高表达CD96的肝癌患者伴随着更加恶化的疾病进程及更短的生存周期。通过对其中机制进行探究，我们发现肿瘤微环境中的TGF-β1可显著上调NK细胞上CD96的表达，抗体阻断TGF-β1显著降低NK细胞中CD96的表达并且逆转NK细胞功能耗竭。我们的工作证明肝癌肿瘤微环境中TGF-β1可诱导NK细胞上抑制性受体CD96的表达，而CD96的高表达导致NK细胞功能耗竭，肿瘤内高表达CD96的患者其临床预后更差，提示抑制性受体CD96在NK细胞上的高表达或可促进肿瘤免疫逃逸。阻断CD96-CD155互作或阻断TGF-β1可逆转NK细胞耗竭并且恢复其抗肿瘤免疫应答，提示CD96或是机体对抗肝癌的潜在免疫治疗靶点。