【Adv. Sci.】上海同济大学合作发文：预测免疫治疗应答、揭示耐药机制、优化联合治疗方案的新视角

【导读】免疫治疗显著改善了肿瘤患者的生存，但由于其依赖于PD-L1等单一标志物以及其时空异质性，其疗效仍然有限。

11月8日，上海同济大学与苏州大学研究人员合作在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Noninvasive Immunotyping and Immunotherapy Monitoring of Lung Cancers via Nuclear Imaging of LAG-3 and PD-L1”，本研究中，研究人员将LAG-3和PD-L1结合起来，可以通过核显像识别免疫类型和监测免疫治疗。研究人员分别合成了99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1探针。这些探针具有较高的放化纯度和体外稳定性，在LAG3+ A549、LAG3 - A549和H1975细胞中被证实可与LAG-3或PD-L1特异性结合。两种探针SPECT/CT显像均显示多种肺癌模型体内肿瘤特异性摄取，且与离体肿瘤摄取及LAG-3/PD-L1免疫组化表达水平呈显著线性相关。在此基础上，采用双指数成像同时定量LAG-3和PD-L1。99mTc-HYNIC-αLAG-3和125I-αPD-L1 SPECT/CT显像成功区分了4种免疫分型。另外，SPECT/CT显像显示LAG-3在免疫治疗耐药的LAG-3人源化小鼠体内表达上调。综上所述，本研究证明了LAG-3和PD-L1核显像用于无创免疫分型和免疫治疗监测的可行性，为预测免疫治疗应答、揭示耐药机制和优化联合治疗方案提供了新的视角。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202404231

背景信息

01

肺癌在世界范围内的死亡率最高。以程序性细胞死亡受体1/程序性细胞死亡配体1 （PD-1/PD-L1）抑制剂为代表的免疫治疗使晚期肺癌的治疗方案发生了革命性的变化。然而，总体缓解率仍远不能令人满意，主要原因是在临床环境中完全依赖PD-L1作为孤立的免疫治疗标志物，以及其复杂的时空异质性。

通过免疫组织化学（IHC）确定肿瘤细胞PD-L1的表达水平，是临床选择免疫单药治疗或联合治疗的基石。然而，在多种肿瘤，尤其是肺癌中，发现多种刺激和抑制分子与PD-1/PD-L1共表达，包括淋巴细胞活化基因3 （LAG-3）、T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域-3 （T cell immunoglobulin domain and mucin domain-3）和细胞毒性T淋巴细胞抗原4 （CTLA-4）。将额外的免疫检查点（icp）与PD-L1结合，以提高预测准确性和治疗效果具有重要的临床意义。

传统的IHC检测是临床常用的疗效标志物，但在充分说明肿瘤微环境的时间和空间异质性方面面临局限性。为了克服这一挑战，核医学显像探针被广泛用于肿瘤显像，通常包括靶向配体、连接体、螯合剂和放射性核素。例如，使用89zr放射性标记PD-L1抗体的正电子发射断层扫描（PET）成像实现了对PD-L1的无创定量。同样，99mTc标记的LAG-3靶向纳米抗体的单光子发射计算机断层扫描（SPECT）显像可使LAG-3在TILs上的动态可视化。尽管取得了这些显著的进展，但示踪剂肿瘤摄取与免疫组化测定的LAG-3表达水平之间的相关性仍未完全阐明。此外，目前缺乏关于PD-L1和LAG-3同时进行核显像的临床前或临床研究。

99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1的体外结合能力评价

02

LAG-3转染的A549细胞（LAG-3+ A549）表达与野生型A549细胞相反。与A549细胞相比，H1975细胞高表达PD-L1。99mTc-HYNIC-αPD-L1探针与LAG-3+ A549细胞的结合率在4 h内逐渐升高，明显高于LAG-3−A549细胞，尤其是4 h。99mTc-HYNIC-αPD-L1探针与A549细胞的结合率在2 h和4 h均高于A549细胞，表明两种探针均可与相应的蛋白靶点特异性结合。

99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1的体外结合能力评价

99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1在体内的SPECT/CT成像

03

研究人员在LAG-3+ A549和LAG-3 - A549小鼠模型中进行99mTc-HYNIC-αLAG-3的SPECT/CT成像（n = 3）。注射后2、4、8、20和24 h的代表性冠状和轴向图像显示，LAG-3+ A549小鼠从注射后20 h开始肿瘤部位出现明显信号，24 h达到峰值，而LAG-3 - A549小鼠在给定时间点没有明显信号。此外，未标记的αLAG-3可以部分阻断肿瘤摄取，表明其特异性结合能力。综合结果表明，两种探针都能很好地与相应的靶点结合，在肺癌模型中表现出良好的结合特异性。

LAG-3/PD-L1的肿瘤表达与体内肿瘤摄取的相关性

04

在观察到在LAG-3或PD-L1表达升高的肿瘤中99mtc放射性标记探针的肿瘤信号增加后，研究人员进一步量化了通过分析获得的体内肿瘤摄取、通过体外γ计数确定的肿瘤摄取和IHC表达水平之间的相关性。对于99mTc-HYNIC-αLAG-3， LAG-3+ A549肿瘤的平均离体摄食量为15.5±2.4% ID/g，体内摄食量为5.3±0.7% ID/cc， LAG-3的平均表达量为73.3±10.0%，而LAG-3 - A549肿瘤的平均表达量分别为5.3±1.1% ID/g, 2.8±0.2% ID/cc和2.1±0.2%。在皮尔逊相关分析中，体内肿瘤摄取与离体肿瘤摄取（R2 = 0.95, p < 0.001）及LAG-3表达水平（R2 = 0.94, p < 0.01）呈显著相关。

注射99mTc-HYNIC-αPD-L1后，H1975肿瘤的平均离体摄食量为7.1±0.7% ID/g，体内摄食量为5.4±0.8% ID/cc，显著高于A549肿瘤的2.1±0.8% ID/g （p < 0.01）和2.4±0.7% ID/cc （p < 0.01）。相应的，PD-L1水平在H1975肿瘤中高于A549肿瘤（68.8±1.3%比22.1±6.9%,p < 0.001）。体内和体外肿瘤摄取与PD-L1表达水平之间存在相似的相关性（R2 = 0.85, p < 0.01）， PD-L1表达水平也存在相似的相关性（R2 = 0.84, p < 0.05）。总之，99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1在SPECT/CT上的示踪剂肿瘤摄取与相应靶点的表达水平呈强线性相关，从而强调了这些探针在体内定量评价相应生物标志物的潜力。

结论

05

使用99mTc-HYNIC-αLAG-3和99mTc-HYNIC-αPD-L1探针对肺癌进行SPECT/CT成像是一种有效的非侵入性检测人类LAG-3和PD-L1以及免疫治疗耐药的方法。此外，这项研究的亮点在于首次展示了同时成像LAG-3和PD-L1，这使得能够在肺癌模型中区分不同的免疫表型。研究人员认为这些研究对于通过适当选择免疫检查点抑制剂及其最佳干预时机来提高免疫治疗效果具有重要价值。

【参考资料】

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202404231

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