今天为大家介绍的是最近在PNAS上报道的一篇标题为“BacterialimmunotherapyforcancerinducesCD4-dependenttumor-specificimmunitythroughtumor-intrinsicinterferon-γsignaling”的文章。该文的通讯作者是纪念斯隆-凯特琳癌症中心的医师兼科学家MichaelS.Glickmana及其助理医师GilRedelman-Sidi。MichaelGlickman研究组一直致力于研究卡介苗免疫疗法治疗膀胱癌的作用机制。最近，他们对该疗法的机制有了重要的新发现。
卡介苗（BacillusCalmette–Guérin,BCG）是牛分枝杆菌的减毒株，最初作为抗结核疫苗被开发。早期数据表明，BCG感染的小鼠对肿瘤移植具有抵抗力。由此开发了基于BCG的细菌癌症免疫疗法，即通过高免疫原性的BCG激活免疫系统以达到治疗癌症的效果，简称BCG疗法。先前的研究表明，T细胞是BCG疗法的关键，但其特异性是针对BCG还是肿瘤仍存有争议。BCG疗法现已被用于治疗多种癌症，主要应用于膀胱癌临床治疗，是目前唯一被批准用于临床的细菌癌症免疫疗法。
Biot等人曾发现膀胱癌患者生存率与皮肤试验中结核杆菌素阳性程度存在相关性，因此认为激活BCG特异性T细胞是BCG疗法所必需的。然而，其他肿瘤免疫疗法（如免疫检查点阻断）的疗效依赖于肿瘤特异性T细胞的激活，尤其是CD8+T细胞。最近，在接受BCG疗法的患者体内发现了对肿瘤新抗原（Tumorneoantigen）有反应性的T细胞，暗示肿瘤特异性T细胞可能在BCG疗法中发挥作用。
为了揭开BCG疗法作用机制的秘密，MichaelGlickman研究组建立了多组荷瘤动物模型。首先，他们先在MB49原位膀胱癌模型小鼠中，确定了BCG疗法的抑癌疗效，结果表明BCG疗法可使小鼠长期存活率从未治疗组的0%提升至50％。同时，他们分析了各个对照组小鼠的总淋巴细胞，发现总体丰度没有显著差异。但是应用BCG疗法的小鼠膀胱中CD4+T细胞的比例更高。随后，作者对小鼠分别进行了CD4+或CD8+T细胞的抗体拮抗，结果表明破坏任一类T细胞功能都会造成BCG疗法失效，甚至小鼠死亡速度比空白对照组更快（图1）。
图1.拮抗CD4+或CD8+T细胞对BCG疗效的影响
紧接着，作者将P25转基因小鼠的BCG特异性CD4+T细胞转移到膀胱癌荷瘤小鼠中，以增强荷瘤小鼠的BCG特异性T细胞反应，结果表明其对改善BCG疗效无明显作用。然而，由BCG治愈MB49膀胱癌的幸存者小鼠完全可以抵抗MB49的再次植入，但不能抵御黑色素瘤的植入，表明BCG的治疗和预防均具有肿瘤特异性（图2）。
图2.BCG疗法治愈的小鼠可抵御肿瘤再次攻击并具有肿瘤特异性
作者在幸存者小鼠身上再次通过拮抗T细胞观察BCG疗法的长期保护作用的来源。结果发现，幸存者小鼠不用再次给药就可以完全抑制肿瘤的生长，但是若破坏幸存者小鼠CD4+T细胞的功能，它们对肿瘤的抑制作用基本消失（图3）。这表明BCG疗法诱导的特异性CD4+T细胞是治疗和预防肿瘤的关键。
图3.幸存者小鼠可抵御肿瘤再次攻击主要依赖于CD4+T细胞
不仅如此，作者发现小鼠的肿瘤特异性CD4+T细胞表现出干扰素-γ（IFN-γ）分泌的增加。作者怀疑IFN-γ是作用于肿瘤细胞的重要抑制因子。为了探究IFN-γ在BCG疗法中的作用，作者对肿瘤细胞进行了IFNGR（IFN-γ受体）的敲除，以切断IFN-γ对肿瘤细胞的信号通路。结果表明一旦肿瘤细胞不表达IFNGR，BCG疗法就失效了。综合上述结果，说明IFN-γ是BCG疗法中肿瘤特异性CD4+T细胞发挥抑瘤作用的关键蛋白质。
图4.BCG疗法中CD4+T细胞通过IFN-γ发挥抑瘤作用
总的来说，MichaelGlickman研究组大致阐明了BCG疗法对膀胱癌治疗的机制，即主要通过BCG诱导的肿瘤特异性CD4+T细胞分泌的IFN-γ发挥治疗作用。虽然这与常见癌症免疫疗法以CD8+T细胞为核心截然相反，但是作用机制独特的BCG疗法正好可作为其他免疫治疗失败时的有力替代方案。
不过，该研究尚不能排除BCG特异性T细胞的抑瘤作用。也需要进一步研究来阐明肿瘤特异性T细胞活化之前抗原提呈细胞或先天免疫细胞可能起的作用；另外，肿瘤细胞上干扰素受体的表达影响BCG疗效的机制也尚待确定。
作者：SJL审校：WGQ
DOI:10./pnas.
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