《自然·免疫学》：CTLA-4抑制剂联合PD-1抑制剂效果不稳定的原因，找到了！

近日，德国弗赖堡大学研究团队在Nature Immunology期刊发表的最新研究成果就显示，CTLA-4抑制剂与PD-1抑制剂联合使用时，能让T细胞响应联合治疗的关键，在于白介素-21（IL-21）信号对PD-1⁺CD8⁺T细胞的有效重编程，使它们脱离耗竭表型、转而具有更强的细胞毒性，而IL-21信号受阻就会使双免疫方案失效。

论文首页截图

目前CTLA-4抑制剂+PD-1抑制剂“双免疫方案”应用较多也较为成功的领域是黑色素瘤，本次研究也基于对晚期黑色素瘤患者和早期患者术后辅助治疗的数据展开，研究者们首先发现，双免疫方案较PD-1抑制剂单药治疗，能激活更高强度的“增殖爆发”（proliferative burst），让CD8⁺T细胞数量显著增多，但在CD8⁺T细胞的质量层面，情况可就不简单了。

具体来说，被双免疫方案激活的CD8⁺T细胞首先以普遍表达PD-1为特征，虽然增殖能力有所增强，但整体上既有PD-1、LAG-3、TOX等典型耗竭标志物的表达上调，也有穿孔素、GzmB/GzmK等细胞毒性标志物的表达上调。对这种现象的合理解释，就是双免疫方案激活的CD8⁺T细胞，此前就已有与癌细胞战斗的经验，也因此转入了耗竭状态，而双免疫方案治疗使它们发生了显著的数量扩增和转录组层面重编程，恢复了抗癌战斗力。

双免疫方案成功激活了既有效应表型特征，又表达耗竭标志物的PD-1⁺CD8⁺T细胞

而转录组学分析还显示，与PD-1抑制剂单药治疗相比，双免疫方案激活的PD-1⁺CD8⁺T细胞还有一大变化趋势非常突出，就是细胞因子及信号通路相关基因表达上调，其中就有IL-21的相应受体IL21R；借助单细胞SCENIC分析，研究者们又发现STAT1、STAT3的转录活性也在这些被激活的T细胞中明显上调，最有可能参与T细胞的转录组重编程，而重编程可能就是IL-21/IL-21R等细胞因子信号介导的。

为验证这种猜测，研究者们分别用IL-21及IL-2、IL-6和IFN-γ等细胞因子处理PD-1⁺CD8⁺T细胞，发现仅有IL-21处理可同时使STAT1和STAT3磷酸化，也就是激活它们参与后续重编程进程，直接用CTLA-4抑制剂处理都做不到这一点，即在双免疫方案治疗后，IL-21信号的存在也对激活PD-1⁺CD8⁺T细胞不可或缺。

体外实验也证实，IL-21处理可驱动肿瘤反应性CD8⁺T细胞向细胞毒性表型分化，并减少部分耗竭相关分子表达（如CD38），与双免疫方案治疗患者样本的数据相符；而这些IL-21的来源主要是肿瘤微环境中的CD4⁺滤泡辅助T细胞，一小部分CD8⁺T细胞也能分泌IL-21助力，但其实能诱导它们产生IL-21的是CTLA-4抑制剂，与PD-1抑制剂没啥关系。

IL-21处理可驱动肿瘤反应性CD8⁺T细胞向细胞毒性表型分化

所以说，CTLA-4抑制剂在临床研究中时灵时不灵，可能就与患者体内的CD8⁺T细胞是否表达IL-21R，能否在CTLA-4抑制剂治疗后感知IL-21信号并激活有关，免疫治疗总是这么环环相扣，那外源性补充IL-21或许就能让CTLA-4抑制剂的疗效更进一步啦。