作者：樹葉

       雜志：Cancer Discovery

       領域：癌癥免疫

       亮點：

       1）在小細胞肺癌中，靶向DNA損傷（如抑制PARP）可顯著增加PD-L1的表達，通過STING介導的T細胞激活促進抗腫瘤免疫。PARP抑制劑聯合抗PD-L1療法可顯著增強腫瘤消退。

       2）在BRCA缺陷三陰性乳腺癌（TNBC）模型中，PARP抑制劑的功效依賴于瘤內STING通路激活誘導的CD8+T細胞募集。這一發(fā)現為聯合PARP抑制劑與免疫療法治療TNBC提供了理論基礎。

       當前，靶向DNA損傷和修復已在多種腫瘤領域得以應用。其中，PARP抑制劑類抗癌藥在BRCA突變腫瘤中具有顯著的抑制作用，已獲得包括治療卵巢癌等在內的多個一線用藥資格。近期，Cancer Discovery雜志發(fā)表了2篇關于PARP抑制劑通過調節(jié)免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗癌作用的重要研究進展，STING通路的激活在其中發(fā)揮了關鍵作用。

       論文一：在小細胞肺癌中，靶向DNA損傷可通過STING介導的T細胞激活促進抗腫瘤免疫

       小細胞肺癌（SCLC）常伴有相對較高的免疫抑制、低水平的T細胞浸潤和抗原呈遞減少等特征。與此一致，在臨床試驗中，PD-1或PD-L1阻斷對于SCLC患者來說，總體響應率較低。最近的研究已經證明了靶向DNA損傷應答（DNA damage response，DDR）途徑作為SCLC治療策略的潛力，包括靶向聚ADP-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）和檢查點激酶1（CHK1）的藥物，但科學家們對靶向DDR的免疫激活特性知之甚少。

       在該篇論文中，來自MD Anderson癌癥中心和斯坦福大學的科研人員發(fā)現了靶向抑制CHK1和PARP在調節(jié)T細胞方面的作用，確認了CHK1或PARP的藥理學抑制增加了腫瘤浸潤性T淋巴細胞的水平，并在多個SCLC模型中揭示與抗PD-L1療法的協(xié)同作用。

       研究首先表征了靶向DDR對SCLC模型中PD-L1表達的影響。研究人員使用PARP抑制劑奧拉帕利處理一組人SCLC細胞系72小時，并通過反相蛋白質陣列（RPPA）、免疫印跡和流式細胞術進行表達檢測。分析結果表明，靶向DDR顯著增加所有被測試細胞系中PD-L1蛋白的總水平，提示使用奧拉帕利治療可顯著增加PD-L1表達（最多3倍，圖1A）。通過基因敲除手段，研究進一步驗證PARP抑制確實增加了PD-L1表達。在使用CHK1抑制劑（Prexasertib）時體現了類似的結果。

       圖片來源：Cancer Discovery

       接著，為了測試PARP抑制對免疫微環(huán)境反應的影響，科學家們使用PARP抑制劑（奧拉帕利）和抗PD-L1療法進行了單藥和聯用研究。與之前的報道一致，奧拉帕利單藥治療對SCLC沒有顯著的抗腫瘤活性，抗PD-L1療法單藥治療在這些模型中也沒有顯示抗腫瘤作用（圖4A）。然而，在奧拉帕利和抗PD-L1聯合治療組卻觀察到動物腫瘤顯著消退，效果甚至持續(xù)到第80天（圖4A、4B）；奧拉帕利+抗PD-L1治療組的總存活率顯著高于抗PD-L1或奧拉帕利單藥治療組（圖4B）。

       圖片來源：Cancer Discovery

       進一步的研究確認，靶向DDR后的抗腫瘤免疫應答通過SCLC中的STING-TBK1-IRF3途徑介導發(fā)生。在使用奧拉帕利處理多個SCLC細胞系（H82、H526、H1048）中觀察到STING途徑激活，其中，靶向PARP以時間依賴性方式增強pSTING_S366、pTBK1_S172、cGAS和pIRF3_S396的表達（圖5B）。在處理后21天，從小鼠RPP和自發(fā)性肺RPP模型收集的奧拉帕利治療的腫瘤中也觀察到STING途徑的激活（圖5B）。相反，當SCLC細胞系用不誘導DDR的藥物（如紫杉醇）治療時，沒有觀察到PD-L1或任何主要STING途徑的表達發(fā)生。

       IFN調節(jié)因子3（IRF3）先前已被鑒定為I型干擾素基因的轉錄因子，特別是IFNβ。由于靶向DDR導致IRF3的激活，研究人員預測，靶向DDR后IRF3水平的增加將增強IFNβ mRNA的表達。實驗證實，奧拉帕利處理以時間依賴性方式引起多個SCLC細胞系中IFNβ的mRNA表達顯著增加（圖5C和5D）。在SCLC RPP-mTmG體內腫瘤中觀察奧拉帕利（圖5F）處理后IFNβ表達的類似增強；相反，用紫杉醇處理不會引起IFNβ mRNA表達的任何明顯變化，這進一步證明STING介導的I型干擾素的激活是DDR靶向介導的。值得注意的是，通過免疫印跡分析證實，siRNA介導的IRF3敲低消除了奧拉帕利（圖5H）介導的IFNβ mRNA表達的上調。同時，由于I型干擾素途徑可以調節(jié)PD-L1表達，接下來研究分析了IRF3對PD-L1表達的作用，證實IRF3敲除消除了奧拉帕利（圖5J）治療后PD-L1蛋白表達的增加。

       圖片來源：Cancer Discovery

       接下來，研究人員試圖確定聯合DDR/PD-L1阻斷的協(xié)同抗腫瘤作用是通過腫瘤細胞cGAS介導的STING活化程度來實現的。為實現此目的，在SCLC RPP/mTmG細胞中耗竭cGAS或STING，并通過蛋白質印跡分析確定了敲低效率，然后將cGAS或STING耗竭的腫瘤細胞注射到免疫活性小鼠中，并用奧拉帕利單獨或聯用抗PD-L1治療。研究人員觀察到，相對于對照組，在cGAS或STING敲低的腫瘤中，腫瘤消退程度顯著降低（圖6A和6B）。與對照組腫瘤相反，所有cGAS和STING敲低腫瘤即使用PARP和PD-L1聯合阻斷也有進展，這證實了在SCLC模型中，cGAS/STING在DDR介導的抗腫瘤免疫反應中具有重要作用。

       圖片來源：Cancer Discovery

       總結來說，該研究不但揭示了PARP抑制劑在免疫激活途徑中的作用，而且為PARP抑制劑與PD-L1抗體聯用提供了理論支持。

       論文二：在BRCA缺陷三陰性乳腺癌模型中，PARP抑制劑的功效依賴于瘤內STING通路激活誘導的CD8+T細胞募集

       目前，聯合PARP抑制劑與免疫療法的臨床試驗正在進行中，然而，PARP抑制劑的免疫調節(jié)作用尚未完全研究清楚。在這篇論文中，來自Dana–Farber癌癥研究中心的科研人員試圖剖析PARP抑制劑誘導BRCA1缺陷三陰性乳腺癌（TNBC）腫瘤微環(huán)境變化背后的機制。

       研究證明，PARP抑制劑奧拉帕利可在體內誘導CD8+T細胞浸潤和活化，且CD8+T細胞耗竭嚴重損害抗腫瘤功效。奧拉帕利誘導的T細胞募集是通過腫瘤細胞中cGAS/STING途徑的激活以及樹突狀細胞的旁分泌激活介導的。與HR-成熟（HR-proficient）TNBC細胞和體內模型相比，該效應在HR-缺陷TNBC細胞和體內模型中更顯著。利用CRISPR敲除癌細胞中的STING阻止了促炎信號傳導，并且在體內足以消除奧拉帕利誘導的T細胞浸潤。

       為了確定奧拉帕利誘導的細胞**T細胞募集是否通過cGAS/STING信號傳導介導，研究人員檢測了在KB1P-G3-/+BRCA1同基因配對細胞系中STING途徑的激活，并觀察了DNA傳感器cGAS。研究結果顯示，用奧拉帕利處理顯著增加KB1P-G3-BRCA細胞中cGAS結合的微核的形成，但未在KB1P-G3+BRCA1細胞中觀察到這一變化。接下來，研究人員評估了STING途徑效應TANK結合激酶1（TBK1）的激活，發(fā)現奧拉帕利可誘導KB1P-G3-BRCA細胞中的TBK1磷酸化，導致TBK1的激活。研究還測量了IRF3的表達，其通過Ser396上的磷酸化在TBK1下游激活，與用奧拉帕利處理的KB1P-G3+BRCA1細胞相比，BRCA1缺陷細胞的pIRF3熒光強度顯著更高。為了評估奧拉帕利誘導的cGAS/STING活化是否導致促炎細胞因子的產生，研究人員測量了已知主要由STING依賴性信號傳導的IFNβ的表達。結果表明，奧拉帕利顯著上調KB1P-G3-BRCA細胞中IFNβ的mRNA水平，但不顯著上調KB1P-G3+BRCA1細胞中IFNβ mRNA的水平。之后，研究人員進一步檢測了促炎趨化因子CCL5和CXCL10的表達，這些趨化因子與TNBC中STING/TBK1/IRF3依賴性信號傳導和T細胞浸潤有關。與IFNβ類似，奧拉帕利處理的KB1P-G3-BRCA細胞中CCL5和CXCL10的mRNA水平顯著更高。

       進一步的體外研究證實，PARP抑制劑通過STING/TBK1/IRF3途徑誘導抗腫瘤免疫反應。為了確認這一研究結果，以及為確定觀察到的TBK1/IRF3信號傳導的激活是否由PARP抑制劑的直接作用所致，研究人員從骨髓中分化樹突狀細胞（DC）并在奧拉帕利存在下進行培養(yǎng)。雖然STING激動劑DMXAA在DC中有效誘導TBK1磷酸化，導致其活化（CD40 +）和成熟（MHCII +），但奧拉帕利不影響這些標志物的表達。這些結果表明，PARP抑制劑在體內先有效激活了BRCA1缺陷型腫瘤細胞中的cGAS/STING途徑，導致隨后激活DC中的TBK1/IRF3信號傳導，進而刺激抗原呈遞并因此刺激CD8+T細胞浸潤和活化。

       為了確認奧拉帕利在HR缺陷型人TNBC中能否更有效地激活STING途徑，研究人員利用BRCA1缺陷型MDA-MB-436細胞及其同基因BRCA1重構和長時間暴露PARP抑制劑后獲得奧拉帕利抗性的MDA-MB-436細胞來展開相關研究。分析結果顯示，奧拉帕利顯著增加了BRCA1缺陷型MDA-MB-436對照細胞中cGAS結合的微核的數量，但在BRCA1重構或PARP抑制劑抗性細胞中未檢測到該變化；與cGAS活化一致，在BRCA1缺陷型MDA-MB-436對照細胞中奧拉帕利治療顯著誘導cGAMP合成。流式細胞術分析顯示，與親本和對照細胞相比，PARP抑制劑抗性和BRCA1重構的MDAMB-436細胞中響應于奧拉帕利的TBK1磷酸化受損；與之一致的是，奧拉帕利在HR缺陷型MDA-MB-436細胞中有效誘導TBK1磷酸化，但在BRCA1野生型（wt）HR-成熟MDA-MB-231細胞中沒有誘導TBK1磷酸化。另外，通過測量pIRF3熒光強度，在用奧拉帕利治療后，在存在BRCA表達的情況下，免疫顯微鏡檢測熒光表達顯著降低。通過流式細胞術和免疫熒光顯微鏡測量，TBK1/IRF3活化與DNA損傷的誘導相關。更重要的是，cGAS/STING途徑激活不是奧拉帕利特異性的，PARP抑制劑維利帕尼和他拉唑帕尼也能誘導cGAMP合成、TBK1磷酸化和促炎細胞因子的產生，并且在BRCA缺陷細胞中比BRCA正常細胞中更有效?？偨Y來說，這些數據表明，與HR成熟的人類TNBC細胞相比，在HR缺陷細胞中，PARP抑制劑可激活STING/TBK1/ IRF3途徑，并隨后更有效地產生I型IFN。

       科學家們認為，該研究闡明了PARP抑制劑在激活STING通路中的額外作用機制，表明，通過激活癌細胞STING途徑誘導CD8+T細胞募集可作為PARP抑制劑治療TNBC療效的關鍵決定因素。這些發(fā)現為聯合PARP抑制劑與免疫療法治療TNBC提供了理論基礎。

       相關論文：

       [1]Triparna Sen et al. Targeting DNA damage response promotes anti-tumor immunity through STING-mediated T-cell activation in small cell lung cancer.Cancer Discovery（2019）.

       [2]Constantia Pantelidou et al. PARP inhibitor efficacy depends on CD8+ T cell recruitment via intratumoral STING pathway activation in BRCA-deficient models of triple-negative breast cancer. Cancer Discovery（2019）.

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