PNAS：揭示抑制肿瘤来源的NLRP3降低黑色素瘤进展机制！这种抑制可增强免疫检查点疗法的抗肿瘤疗效

2021年4月9日讯/生物谷BIOON/---从临床角度来看，免疫检查点疗法（ICT）已经显著改善了黑色素瘤患者的治疗结果，大量研究已表明，免疫检查点PD-1/PD-L1和CTLA4的表达往往是免疫治疗疗效的预测指标。然而，对ICT无反应或复发的患者数量持续上升，临床数据显示，免疫检查点的表达并不总是与治疗反应相关。部分患者对单一疗法的有限反应表明，黑色素瘤细胞的内在途径，如免疫检查点配体的表达，并不是驱动肿瘤进展的唯一机制。鉴定其他肿瘤特异性策略为干扰致癌过程和改善这类人群的生存提供了机会。比如，黑色素瘤相关的炎症促进肿瘤进展，特别是与IL-1β活性相关。一种减少IL-1β活性的方法是通过抑制NLRP3实现的。

在一项新的研究中，美国研究人员发现，破坏NLRP3信号转导与ICT的组合使用可增加抗肿瘤活性。这些结果支持肿瘤中的NLRP3激活代表了一种有利于肿瘤免疫逃逸的内在途径的概念。因此，靶向NLRP3代表了一种治疗黑色素瘤的创新策略，特别是在对免疫疗法产生抵抗性的肿瘤的情况下。相关研究结果发表在2021年3月9日的PNAS期刊上，论文标题为“Targeting tumor-derived NLRP3 reduces melanoma progression by limiting MDSCs expansion”。

这些作者通过分析癌症基因组图谱（TCGA）和GTEx数据集，发现相比于正常皮肤，皮肤黑色素瘤中的NLRP3和IL-1β表达高度显著增加。对来自转移性黑色素瘤患者的人黑色素瘤皮肤活组织样品的分析表明在这些样品中，NLRP3表达增加，炎小体活跃形成，这表明NLRP3炎小体激活有助于黑素瘤中的IL-1β成熟。体外培养的人转移性黑色素瘤1205Lu细胞表现出时间依赖性的IL-1β释放，利用siRNA沉默NLRP3可降低它的释放。此外，他们接着利用一种小分子的口服NLRP3抑制剂（称为OLT1177）靶向NLRP3，结果发现OLT1177阻断NLRP3的ATPase酶活性，而这种酶活性是NLRP3炎性体形成所必需的。在1205Lu细胞中，OLT1177处理降低IL-1β的自发性释放和IL-1α诱导的IL-1β释放。相比于接受对照处理的1205Lu细胞，在接受OLT1177处理的1205Lu细胞中，NLRP3、炎性体衔接蛋白ASC、IL-1β前体（p37）蛋白水平未受影响，此外，这种处理也不影响细胞增殖。这些体外研究结果证实了人黑色素瘤细胞中NLRP3炎小体组成性激活及其在IL-1β的加工和分泌中的作用。

NLRP3炎性体介导人转移性黑色素瘤细胞中IL-1β的分泌。图片来自PNAS, 2021, doi:10.1073/pnas.2000915118。

这些作者接着评估了NLRP3抑制在体内的影响。考虑到NLRP3在黑色素瘤细胞系中的组成性表达，他们构建出皮下植入携带完整NLRP3的小鼠黑色素瘤细胞系B16F10的小鼠（第一组荷瘤小鼠），以及皮下植入NLRP3缺失的小鼠黑色素瘤细胞系B16F10的小鼠（第二组荷瘤小鼠）。他们发现从肿瘤植入那天开始，给第一组荷瘤小鼠喂食富含OLT1177的饮食或正常饮食，结果发现相比于喂食正常饮食的荷瘤小鼠，喂食OLT1177可让荷瘤小鼠的肿瘤生长下降65%，而且这也会增加它们的存活期。此外，为了证实NLRP3在肿瘤进展中的作用不是宿主来源，而是肿瘤来源，他们给NLRP3缺失小鼠喂食正常饮食或富含OLT1177的饮食，结果发现相比于喂食正常饮食，喂食OLT1177可让荷瘤小鼠的肿瘤生长下降58%。这表明黑色素瘤起源的NLRP3是肿瘤进展的内在信号。

这些作者进一步发现，相比于喂食正常饮食，喂食OLT1177可让荷瘤小鼠的血浆炎症性细胞因子IL-6和G-CSF水平显著下降。来自荷瘤小鼠的骨髓细胞和脾细胞在体外培养48小时期间会自发释放高水平的IL-1β和IL-6。在喂食OLT1177后，骨髓细胞中的IL-1β和IL-6分别下降41%和48%，脾细胞中的IL-1β和IL-6分别下降41%和35%。这表明肿瘤起源的NLRP3激活诱导局部的宿主炎症性细胞因子产生，从而触发全身性炎症。

他们进一步发现喂食OLT1177可让髓样抑制细胞（MDSC）的两种主要亚型---PMN-MDSC和M-MDSC---下降到正常水平，并让自然杀伤细胞（NK细胞）的数量增加。

在荷瘤小鼠中，这些作者发现与仅使用抗PD-1治疗相比，OLT1177和抗PD-1治疗组合使用进一步减少51%的肿瘤体积，而与仅使用OLT1177相比，这种组合使用进一步减少40%的肿瘤体积。

抑制NLRP3可增强抗PD-l治疗的疗效。图片来自PNAS, 2021, doi:10.1073/pnas.2000915118。

喂食OLT117让荷瘤小鼠体内的PMN-MDSC数量显著下降，然而相比给予对照IgG，给予抗PD-1治疗并无差异。重要的是，相比于仅使用抗PD-1治疗或仅使用OLT1177，给接受抗PD-1治疗的荷瘤小鼠喂食OLT1177饮食可显著减少PMN-MDSC。相比于给予对照IgG，仅使用抗PD-1治疗或仅使用OLT1177还是这两者的组合使用均显著降低这些荷瘤小鼠体内的M-MDSC。这些结果支持了NLRP3抑制联合抗PD-1治疗的概念，与仅使用OLT1177或仅抑制NLRP3作为单一治疗相比，NLRP3抑制和抗PD-1治疗组合使用在降低肿瘤生长方面更有效；肿瘤浸润性MDSC的减少似乎主要是由NLRP3抑制而不是抗PD-1治疗驱动的。

此外，这些作者还发现在荷瘤小鼠中，相比于给予对照IgG，抗PD-1治疗显著增加CD8+ T细胞数量。尽管仅使用OLT1177并未观察到CD8+ T细胞增加，但是相比于给予对照IgG、仅使用OLT1177或仅使用抗PD-1治疗，抗PD-1治疗和OLT1177的组合使用显著增加肿瘤微环境中的CD8+ T细胞数量。

综上所述，这些作者证实黑色素瘤细胞中的NLRP3激活驱动小鼠中的肿瘤进展。在黑色素瘤细胞中NLRP3激活后，IL-1β诱导黑色素瘤相关炎症，导致免疫抑制。口服一种NLRP3抑制剂（OLT1177）可减少黑色素瘤的生长和黑色素瘤相关的MDSC细胞扩张。抑制NLRP3信号转导与抗PD-1治疗联合使用发挥协同作用，可增强抗PD-1治疗的疗效。这些数据表明，NLRP3是人类黑色素瘤的治疗靶点。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Isak W. Tengesdal et al. Targeting tumor-derived NLRP3 reduces melanoma progression by limiting MDSCs expansion. PNAS, 2021, doi:10.1073/pnas.2000915118.