表观遗传调控能否成为逆转免疫抑制的一种新策略？

表观遗传调控能否成为逆转免疫抑制的⼀种新策略？
刘畅a 译鲁志豪a 审校
a 北京⼤学肿瘤医院消化肿瘤内科。

原⽂出处：Aspeslagh, S., et al., Epigenetic modifiers as new immunomodulatory therapies in
solid tumours. Ann Oncol, 2018. 29(4): p. 812-824.
在过去⼏年中，免疫治疗通过延长多种恶性肿瘤患者的⽣存时间⽽⾰命性地改变了肿瘤治疗策
略。

然⽽，除霍奇⾦淋巴瘤、错配修复缺陷肿瘤外，多数患者对免疫治疗仍然耐药，探索合理
的联合治疗⽅案显得尤为重要。

尽管联合免疫治疗可能解决耐药性问题，然⽽却经常伴随着严重的不良反应。

因此，将免疫治
疗与⾮免疫治疗联合以达到免疫调节作⽤，这可能成为改善免疫治疗抗药性的有效策略之⼀。

表观遗传学调节主要是指DNA序列不发⽣变化的情况下，通过对基因的修饰来调控基因的表
达。

最近的⼀些证据⽀持表观遗传药物可以改变肿瘤或免疫细胞的免疫特性，并增强肿瘤对免
疫治疗的敏感性。

因此，针对表观学组的药物因具有潜在的免疫调节作⽤，在临床应⽤中有较
好的前景。

前⽂描述了表观遗传药物在实体瘤中的免疫调节作⽤，今天的⽂字主要是关于表观遗传学对免
疫系统的影响以及表观遗传药物在临床应⽤中可能遇到的挑战。

免疫系统的表观遗传调控
免疫细胞的成熟和活化受到表观遗传学的全⾯调控。

从谱系开始，免疫细胞根据髓系或淋巴细
胞系具有不同的DNA甲基化趋势。

⼀旦免疫细胞达到其“特定的功能状态”，进⼀步的成熟则通常
由微环境的代谢特征所调节，其中许多代谢物[如α-酮戊⼆酸（aKG）、⼄酰辅酶A或乳酸]可作
为表观遗传调控的辅助因⼦。

肿瘤微环境通常具有严重的代谢调节异常，导致免疫细胞的表观遗传状态发⽣改变，这通常会
促进免疫抑制状态。

因此表观遗传调控可能代表了⼀种新的逆转免疫抑制的策略。

T细胞
CD8+T细胞：免疫治疗长效应答的关键因素是产⽣直接针对肿瘤特异性抗原的记忆T细胞。

效应
T细胞和记忆T细胞的谱系和定型受到组蛋⽩修饰的调节，EZH2引发的H3K27me3修饰或
Suv39h1导致的H3K9me3修饰或者DNA甲基化都会导致前记忆基因的沉默（Pace，Science
2018 doi 10.1126 / science.aah6499）。

耗竭的T细胞的特征是持续表达⼏种检查点抑制分⼦，如PD-1、TIM3以及耗竭标志物，这与特
定的表观遗传学特征相关。

这种表观遗传学的改变可防⽌T细胞再次激活，从⽽限制免疫检查点
抑制剂（ICB）的疗效。

有趣的是，利⽤DNMTi进⾏预处理能够激活肿瘤浸润的CD8+T细胞，
并在动物模型中逆转ICB耐药。

CD4+T细胞：CD4+T细胞包含不同的辅助性T细胞家族，它们对肿瘤细胞具有不同的活性。

Th1
CD4+T细胞具有⼀定的抗肿瘤活性，⽽Th2 CD4+T细胞可促进肿瘤的⽣成。

这些T细胞的特性
受特定PRC2调节转录因⼦（如Tbet、GATA3和Eomes）表达以及特定谱系基因的启动⼦表达
的表观遗传标记的调节，该谱系基因定向分化为Th1或Th2（如H3K9me3与H3K9ac）。

调节性T细胞：调节性T细胞（Treg）的特征在于具有FOXP3转录因⼦的表达，该因⼦在免疫抑
制中发挥重要作⽤。

染⾊质修饰剂如SATB1，是Treg发育的⾄关重要的第⼀步。

FOXP3的表达
受EZH2依赖的染⾊质修饰和DNA甲基化的进⼀步调控。

巨噬细胞
吞噬细胞是⼀类特殊的免疫细胞，在⼩⿏模型中对肿瘤细胞具有截然相反的功能：M1巨噬细胞
发挥抗肿瘤特性，⽽M2巨噬细胞可促进肿瘤的⽣存。

虽然这种分类在⼈类免疫学中不尽相同，
但在肿瘤中确实存在这种双向作⽤,尤其是存在于ICB耐药肿瘤中。

微环境特征（特别是细胞因
⼦和代谢产物）会影响巨噬细胞的表观遗传和激活状态。

例如，慢性TNF和IL-1信号通路——传统上被认为有利于抗肿瘤反应，能通过诱导促肿瘤巨噬细胞⽽变成负向作⽤。

代谢产物-酮戊酸盐通过JMJD3组蛋⽩去甲基化酶激活进⽽促进M2活化。

⽽其他代谢产物（包括⼄酰辅酶A、琥珀酸盐和枸橼酸盐）是掌握巨噬细胞命运的⼏种染⾊质重塑酶的关键辅助因⼦（图3）。

图3. 表观遗传调控巨噬细胞的促进和抗肿瘤作⽤。

巨噬细胞是多效免疫细胞，它们会受到所处微环境的影响。

IFN-γ、IL-4和IL-1等细胞因⼦会影响巨噬细胞对肿瘤细胞的⾏为（保护性或细胞毒性）。

通常这会改变巨噬细胞代谢，这反映在某些代谢物如aKG和琥珀酸之间的平衡中。

有趣的是，这些代谢产物是表观遗传调控因⼦EZH2、Jmjd3和Tet2的辅助因⼦，它们反过来会引导巨噬细胞的促肿瘤或抗肿瘤作⽤。

表观遗传调控剂如BETi、HDACIIi和HDAC6i等通路已被证明具有抗肿瘤特性。

aKG，α-酮戊⼆酸；IL1R，⽩细胞介素-1受体；IL4R，⽩细胞介素-4受体；IFNγR，⼲扰素γ受体；MHC，主要组织相容性复合物。

缺氧是肿瘤微环境的典型特征，缺氧状态可促进肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的促瘤状态，后者可分泌促⾎管⽣成因⼦。

Guerriero等最近报道HDACIIa抑制剂TMP195可增加TAMs浸润，并诱导乳腺癌⼩⿏模型中的肿瘤内⾎管正常化，从⽽产⽣抗肿瘤作⽤。

有趣的是，⾎管正常化有利于细胞毒性CD8+T细胞的肿瘤浸润。

据报道，巨噬细胞中的BRD4缺失会导致eIF4E激活，并随后减少了NF-κB依赖的固有免疫应答。

已有报道DNA甲基胞嘧啶双加氧酶TET2在恶性⿊⾊素瘤患者的TAMs中⾼表达，该酶的持续表达有利于促进免疫抑制微环境的表观遗传学调控。

髓源性抑制细胞和树突细胞
抗原呈递是包括⾻髓来源的抑制细胞（MDSCs）和树突状细胞在内的多种⾻髓细胞的重要功能，其抗肿瘤活性主要取决于激活T细胞的能⼒。

表观遗传调控剂如HDACi和DNMTi，能够直接增加乳腺和肺癌病⼈外周⾎MDSCs的MHC-II和共刺激分⼦（CD40和CD86）表达。

树突状细胞的成熟也由染⾊质调节因⼦控制，如SATB1调控MHC-II 表达并调控抗肿瘤活性。

NK细胞
NK细胞能直接杀伤肿瘤细胞，受不同的抑制受体调控，如KIR和NKG2A。

在IFNγ存在时，NK 细胞被激活且具有更强的细胞毒效应，由此诱导了经训练后的免疫。

EZH2 抑制剂能增强这些特性，BET抑制剂同样也可诱导NK配体和受体的激活。

免疫代谢和微环境
肿瘤代谢在免疫逃避中具有重要作⽤，对微环境有重要影响。

尽管在表观遗传、免疫反应和代谢信号传导之间的相互作⽤的综述远超出本⽂的范围，但仍有⼀些⽂章描述了表观遗传调节对⼀些关键的代谢免疫调节剂（⾊氨酸分解代谢酶吲哚胺-2,3-双加氧酶1，IDO1）的作⽤。

表观遗传药物作为免疫调节剂在临床应⽤中的挑战
总则
上述总结的证据⽀持表观遗传调控剂能增强肿瘤免疫原性，相关临床研究也正在进⾏之中（表1）。

已有的临床数据仍⼗分有限，第⼀个将表观调控剂——HDACi恩替诺特与免疫检查点抑制剂——抗PD-1抗体pembrolizumab相联合的临床试验应⽤于⾮⼩细胞肺癌，已经报道于SITC会议，在初次应⽤抗PD（L）1治疗和对抗-PD（L）1治疗耐药的患者中，有效率分别为
24%（14/17）和10%（3/31）。

值得注意的是，在耐药组中治疗有效患者中，免疫组化的结果表明肿瘤组织均为PD-L1表达较低或没有表达。

有趣的是，最近的数据证明⼀些主要的染⾊质复合体（包括SWI/SNF的PBAF形式）对细胞毒性T细胞浸润和ICB耐药性有⼀定影响。

表观遗传调控与免疫治疗的联合疗法仍需⾯临以下挑战：
（i）仍需要确定最佳的药物顺序。

在⾮⼩细胞肺癌试验中，5例患者先给予低剂量表观遗传调控剂，序贯nivolumab，最初观察的有效率为60%（3/5），全体研究对象的有效率为15%。

所有5名患者在第24周均评估为疾病控制。

这种序贯治疗策略包括“前期表观遗传调控”，该阶段给予单⼀表观遗传药物起到预期免疫调节作⽤后，随后进⼊联合治疗阶段。

⽬前该治疗策略正在微卫星稳定的结肠癌和NSCLC进⾏临床试验。

除临床前的基础理论之外，这种设计的优点在于，可⾸先⽐较患者对单⽤表观遗传调控剂的效应，然后再⽐较联合⽤药的临床和⽣物学效应。

（ii）表观遗传药物的最佳剂量还需要进⼀步讨论。

应⽤最⾼耐受性剂量并⾮取得期望疗效所必
需，持续的给予低剂量药物可以取得同样的靶向免疫调节效果，同时限制药物相关副作⽤和这些药物多效性带来的其他效应。

应⽤特定的药效学标志物和常规免疫监测，可以指导最佳剂量的选择。

（iii）应进⾏全⾯的研究，以确定是表观遗传药物对肿瘤起作⽤，还是免疫治疗起作⽤，或者是联合治疗的结果。

不仅要针对肿瘤组织标本，也应对循环组织标本（循环肿瘤、免疫细胞、循环肿瘤DNA的突变和甲基化改变、⾎浆中细胞因⼦剂量和新鲜⾎免疫分型）进⾏这些标志物的评价。

例如：⼀项独特的名为“MeTIL”的基于标记TILs的DNA甲基化标志物，与传统组织病理学相⽐，能更好的预测乳腺癌、肺癌、⿊⾊素瘤的化疗疗效（⽣存率和有效率）。

（iv）考虑到表观遗传药物和免疫治疗药物可能引发⽭盾效应，需进⾏早期肿瘤评估以鉴别病⼈是否具有超进展（HPD）特征。

（v）应研究疗效的组织型特异性，例如进⾏多组织学研究。

免疫治疗可针对具有同样分⼦特征的不同类型肿瘤发挥疗效，⽽与免疫治疗相反的是，表观遗传药物的作⽤通常具有组织特异性和转录程序依赖性。

（vi）应该明确区分没有进⾏免疫治疗的患者、难治性患者和免疫治疗耐药的患者，因为在群体中每个个体表观遗传和免疫治疗相联合的⽣物学原理是完全不同的。

（vii）整体⽣存率的改善不能默认仅归因于免疫治疗，表观遗传治疗也已被证明参与根除具有耐药性的细胞。

这种“持续”是否也驱动对免疫治疗的耐药性尚未可知，可以在后续的试验中进⼀步研究。

（viii）应系统评价表观遗传和免疫联合治疗的不良反应的原因，尽管这些药物的重叠毒性较低，但⼀些不良反应如⾎细胞减少、⾻髓抑制等可归因于两种药物，但因为病理⽣理学机制的不同，不良反应的治疗管理也会显著不同。

最后，应制定专门的协议，以⽀持⼉科患者的参与。

尽管表观遗传治疗的长期副作⽤可能会引起该⼈群的恐惧，但药物诱导的表观遗传调控通常是可逆的。

并且成⼈应⽤的剂量在年轻患者中同样安全。

设计新的临床试验
由于表观遗传调控剂可以通过多⽅⾯影响免疫反应，因此很重要的是，评估其疗效的标准不应仅仅参考经典标准如肿瘤缩⼩和反应持续时间。

我们相信，当单独应⽤表观遗传药物或与其他免疫治疗联合治疗时，检测相关的免疫和分⼦指标具有重要的价值。

实现这⼀⽬标的路径就是在新辅助临床试验中（也称作机会试验窗）使⽤这种药物。

这⼀观念尤其适合在可切除乳腺癌或头颈部鳞癌中进⾏探索，因为在这种情况下，可⽤⼿术的⼤标本对所有肿瘤或与免疫相关的⽣物标志物进⾏评估，并与基线肿瘤标本进⾏⽐较（图4）。

图4. 机会窗⼝试验设计。

新辅助试验，在乳腺癌中也可称为“机会窗⼝”试验。

将研究药物在根治性⼿术前和短时间内给予未经治疗的患者。

由此通过肿瘤的⼿术标本来研究药物对肿瘤和微环境的特异性改变，⽽不会造成根治性⼿术的延迟。

讨论
结论
与基因改变不同的是，表观遗传调控可产⽣快速的、动态的、灵活的变化，⽽促使发⽣免疫逃逸、药物耐药及促进肿瘤⽣长，因此靶向表观遗传调控的改变具有较好的治疗前景。

尤其是与常规治疗和免疫治疗相联合后，表观遗传治疗可能会对临床产⽣重⼤影响。

表观遗传药物总体耐受性好、治疗范围⼴，其内在的免疫调节作⽤以及较⼩的的重叠毒性使其成为免疫治疗的优选联合⽅案。

正在进⾏的临床试验和临床前研究的结果将使我们更深⼊了解肿瘤免疫逃逸和表观遗传调控的相互作⽤，并有望在癌症治疗中取得重⼤进展。