CD58缺失导致肿瘤免疫逃逸的多重机制

撰文 | 咸姐

免疫检查点阻断（ICB）疗法，如抗PD-1抗体，能够使CD8+T细胞介导抗肿瘤免疫，在部分转移性黑色素瘤和其他癌症患者中产生了良好的应答，但是大多数患者仍然存在固有耐药或初始反应后的获得性耐药。尽管有一些临床研究发现了ICB的耐药机制，如导致抗原递呈受损的基因组改变或IFNɣ-JAK-STAT通路突变，但大多数患者的癌症免疫逃逸机制仍然未知【1,2】，当然，免疫抑制和免疫刺激信号的细胞自主平衡无疑是肿瘤免疫逃逸的关键过程。

利用黑色素瘤患者的单细胞RNA测序（scRNA-seq）和患者模型的功能筛选，研究人员发现癌细胞可自主下调CD58（也称为淋巴细胞粘附因子3,LFA-3），与其ICB抵抗和T细胞排斥有关【3,4】。CD58在抗原递呈细胞上生理表达，在T细胞受体（TCR）和MHC递呈的抗原结合后，CD58与T细胞上的受体CD2结合以传递“信号2”，且可进一步作为促进效应T细胞初始结合的粘附分子发挥作用。然而，人们对CD58在癌症中的机制仍知之甚少，其与肿瘤免疫逃逸又有什么样的关系呢？

近日，来自美国哥伦比亚大学的Benjamin Izar团队在Cancer Cell上在线发表题为The CD58-CD2 axis is co-regulated with PD-L1 via CMTM6 and shapes anti-tumor immunity的文章，利用患者来源的共培养、人源化小鼠模型以及ICB前后的黑色素瘤患者活检组织的scRNA-seq，首次发现了CD58-CD2轴缺陷作为免疫逃避和肿瘤内T细胞浸润受损驱动因素的关键作用，并揭示了CD58和PD-L1竞争CMTM6以获得蛋白质稳定的得以平衡免疫刺激和抑制信号的额外机制。

研究人员首先对ICB前后的黑色素瘤患者活检组织的scRNA-seq和临床反应数据进行分析，证实CD58的癌症细胞内在表达与有效的抗肿瘤免疫相关，与ICB无应答者（NR）相比，应答者（R）在基线和治疗前的CD58上调信号的表达更高。为了从机制上分析CD58癌细胞表达在T细胞介导的肿瘤溶解中的作用，研究人员使用了由黑色素瘤细胞和自体体外扩增的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）组成的患者来源的共培养物，CD58的敲除及挽救实验证明癌细胞CD58的表达通过以TCR特异性/表位依赖性方式调节细胞毒性TIL活性来决定肿瘤敏感性。与此同时，研究表明完整的CD58-CD2轴对于TIL介导的癌细胞的有效裂解是必要的，且这种特异性配体-受体相互作用的破坏可导致癌症免疫逃逸，不过对临床数据的分析显示，CD58-CD2轴缺陷主要由CD58缺失或下调驱动，而不是CD2表达的变化。

随后，研究人员构建人源化小鼠模型，利用患者来源的黑色素瘤细胞进行皮下成瘤，然后采用自体TIL进行过继细胞转移（ACT），实验结果显示CD58敲除（KO）肿瘤对ACT具有高度耐药性（R=0），而有一半的CD58野生型（WT）肿瘤对ACT表现出完全或部分反应，体内证明CD58缺失驱动免疫逃逸，而且这是通过破坏肿瘤内T细胞的浸润和增殖造成的。进一步实验结果表明，癌细胞内CD58的表达对于T细胞早期进入肿瘤和瘤内分化至关重要，这与ICB耐药的黑色素瘤患者的生信预测一致。

早有研究发现CD58的缺失足以促进PD-L1的同步上调，但这种共同调节的潜在机制和功能作用仍然未知。本文研究人员发现，虽然CD58的缺失导致PD-L1的表面和总蛋白丰度增加，但CD58的过表达可消除这种同时发生的PD-L1增加，甚至可将PD-L1抑制到基线水平以下，而且这与CD2的结合无关。值得一提的是，MHC I蛋白的细胞表面表达在CD58缺失细胞和CD58拯救下均保持不变，表明对TIL共培养的耐药性和恢复的敏感性都不是由于抗原递呈改变所致。CD58缺失中PD-L1表达的升高有助于免疫逃逸，而这提示了CD58缺失或下调可能有助于ICB抵抗的又一机制。

为了剖析CD58/PD-L1共调节的机制，研究人员首先试图确定CD58的调节因子，因此结合荧光激活细胞分选（FACS）进行了全基因组CRISPR-Cas9功能缺失筛选，这种筛选的前提是，在CD58蛋白表达低的细胞群中富集的扰动可能是CD58的生理正调节因子。同时，结合CD58的免疫共沉淀质谱分析（IP-MS），研究人员发现CMTM6（最近被描述为PD-L1维持的重要调节因子）可以与CD58结合并促进其从细胞表面再循环到核内体，从而阻止其被溶酶体降解，这与其对PD-L1的稳定作用类似，而CD58的缺失可通过稳定CMTM6-PD-L1相互作用而减少PD-L1的溶酶体降解，从而导致PD-L1水平升高。进一步地实验数据证实了一种模型，即CD58和PD-L1都需要并直接结合CMTM6（可能是通过其MARVEL结构域中的两个细胞外环），当CD58表达缺失时，额外的PD-L1蛋白结合到释放的CMTM6上，并通过增加循环和减少溶酶体降解而在细胞表面稳定。

综上所述，本研究发现完整的CD58-CD2轴对于有效的抗肿瘤免疫的必要性，并且其缺失可通过多种机制导致免疫抵抗，包括受损的T细胞活化、抑制T细胞在肿瘤内进入和增殖以及同时上调PD-L1。由此不仅证明了CD58的癌细胞内在表达可能在不同谱系和免疫疗法类型的癌症免疫逃逸中发挥重要作用，也发现了CMTM6作用癌细胞共刺激和共抑制信号的“阴阳”关键调节因子，更提出了CD58缺失在ICB耐药中的临床相关作用的分子基础，从而为合理开发克服这种耐药机制的疗法指明方向。

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.05.014

制版人：十一

参考文献

1.Zaretsky, J.M., et al. (2016). Mutations associated with acquired resistance to PD-1 blockade in melanoma.N. Engl. J. Med.375, 819–829.

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3.Jerby-Arnon, L., et al. (2018). A cancer cell program promotes T cell exclusion and resistance to checkpoint blockade.Cell175, 984–997.e24.

4.Wang, Y., et al. (2023). Multimodal single-cell and whole-genome sequencing of small, frozen clinical specimens.Nat. Genet.55, 19–25.