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荷兰癌症研究所Daniela Thommen教授团队在国际知名期刊Nat Med在线发表题为“An ex vivo tumor fragment platform to dissect response to PD-1 blockade in cancer”的研究论文 。 PD-1-PD-L1轴抑制剂已被批准用于许多人类癌症的治疗 。 尽管有证据表明PD-1具有广泛的临床活性 ， 但对PD-1阻断后人类肿瘤组织发生的免疫改变却知之甚少 。 作者开发并使用了一个病人来源的肿瘤片段平台来分析人肿瘤组织对PD-1阻断剂的早期免疫反应 。 作者观察到免疫细胞在体外被重新激活的能力可以预测临床反应 ， 并且分析确定肿瘤驻留的T细胞是这种免疫反应的关键组成部分 。 此外 ， 通过基线特性和免疫应答能力的联合分析 ， 作者发现了一个新的缺乏对PD-1阻断应答能力的浸润性肿瘤亚型 。
为了评估人类癌症对PD-1阻断的早期免疫反应 ， 作者使用患者源性肿瘤片段（PDTF）开发了器官型培养平台（图1a） 。 在这个平台上 ， 手术切除的新鲜肿瘤组织被切割成约1mm3的碎片 ， 目的是在保留肿瘤细胞结构的同时 ， 提供足够的营养和试剂 。 为了评估PD-1阻断剂在不同人类癌症中的免疫反应 ， 作者使用13种细胞因子分析了PD-1阻断剂对5种不同癌症类型（黑色素瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）、乳腺癌、卵巢癌和肾细胞癌）的37种肿瘤的作用 ， 13个趋化因子和4个T细胞活化标志物作为读数 。 该分析显示两组广泛的肿瘤：一个较大的组 ， 仅显示轻微治疗引起所有评估参数的变化（37个肿瘤中有24个 ， 以下称为PDTF非应答者（PDTFNRS）） ， 以及一组较小的肿瘤（37个中的13个）在体外PD-1阻断（PDTF应答器（PDTF Rs））后免疫活性明显增强（图1b） 。 免疫应答组以黑色素瘤和非小细胞肺癌为主 ， 但也有两例卵巢癌 。 主成分分析（PCA）导致PDTF-NR和PDTF-R样本之间的相似划分 ， 并根据不同的反应模式指示PDTF-R肿瘤的进一步细分（图1c） 。 为了进一步了解体外PDTF应答与临床应答之间的关系 ， 研究评估了另外一组26名具有匹配临床应答数据的患者 ， 包括12名对临床PD-1阻断无应答的患者的黑色素瘤和NSCLC病变 。 对于三名出现混合反应的患者 ， 三分之二的患者出现了免疫反应 。 对于23名获得部分或完全应答（n=5）或显示稳定或进行性疾病（n=18）的患者 ， 所有病例的临床结果与免疫应答完全一致（图1d） 。 以上数据共同表明 ， 抗PD-1治疗的临床反应与肿瘤驻留免疫细胞被PD-1–PD-L1通路阻断激活的能力相关 。
先前的研究为T细胞在PD-1阻断抗体活性中的作用提供了证据 ， 并且PD-1在人类肿瘤反应性T细胞上的高水平表达符合这个模型 。 然而 ， 目前尚不清楚肿瘤驻留的T细胞是否能被PD-1阻断激活 ， 或者治疗是否如最近所建议的那样主要激活外周T细胞 。 对T细胞活化标记物以及T细胞效应细胞因子白细胞介素-2（IL-2）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和IFN-γ的分析显示 ， 在PDTF-R肿瘤中 ， 在体外PD-1阻断后可检测到增加（图2a） 。 PD-1阻断进一步诱导PDTF-R肿瘤中多种细胞毒性标记物的释放 ， 包括穿孔素、颗粒酶A和B以及颗粒溶素 ， 这提示肿瘤内细胞毒性T细胞或自然杀伤（NK）细胞反应的再激活（图2b ， c） 。 重要的是 ， PD-1阻断不仅增加了直接反映T细胞活化的参数 ， 如CD137表达、IL-2和IFN-γ产生 ， 而且增加了IFN-γ靶分子 ， 如CXCL9和CXCL10趋化因子 。 此外 ， 一系列其他趋化因子（包括CXCL1、CXCL5、CCL17和CCL20）的诱导与应答显著相关（图2d、e） 。 值得注意的是 ， 淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶抑制剂的加入阻止了大多数参数的抗PD-1诱导的免疫再激活（图2f） 。 此外 ， PDTF-R肿瘤中淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶的抑制不仅消除了PD-1阻断后的免疫活性 ， 而且使免疫活性降低到稳态时的水平以下（图2g ， h） 。 总之 ， 这些数据证明PD-1阻断后的免疫再激活在很大程度上依赖于肿瘤驻留的T细胞 。
为了研究PD-1阻断对人类肿瘤免疫应答的差异是否可以用不同的免疫环境来解释 ， 作者首先用流式细胞术定量检测了免疫细胞组分 。 这显示了一个亚组的肿瘤（37例中的10例 ， 27%）缺乏实质性的免疫间隔（<10%的免疫细胞） 。 与预期一致 ， 10个肿瘤中有0个被鉴定为PDTF-R（图3a ， b） 。 在剩下的27个肿瘤中 ， 观察到无反应和有反应的肿瘤具有相当大小的免疫细胞室 ， 后者中B细胞富集（图3a） 。 为了了解肿瘤细胞内外CD8+T细胞的存在是否可用于进一步识别对PD-1阻断有反应的肿瘤 ， 对肿瘤和间质区域的CD8+T细胞进行了数字图像分析（图3c） 。 虽然CD8+T细胞在间质区域更为丰富 ， 并且总数量在不同类型的癌症中有所不同 ， 但可以确定不同的空间模式 。 重要的是 ， 在富含免疫细胞的肿瘤中 ， 该分析确定了7个肿瘤具有排除的CD8+T细胞 ， 其中CD8+细胞存在于间质区域 ， 但在肿瘤区域内不存在或数量非常少 。 值得注意的是 ， 七分之六的肿瘤在PD-1阻断后没有显示免疫再激活（图3c） 。 对未经治疗的PDTF培养48小时后细胞因子和趋化因子产生的分析显示 ， 与CD8+浸润的PDTF-NR肿瘤相比（图3d ， e） ， PDTF-R肿瘤的基线活性升高 。 基线产生预测PD-1阻断免疫再激活能力的参数包括CXCL9和CXCL10等分子 ， 这些分子可能反映低水平的基线T细胞活性 ， 但也包括与TLS形成相关的趋化因子CXCL13（图3f ， g） 。
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