癌症免疫疗法药物PI3Kδ抑制剂治疗的不良事件机制

这是最新《自然》杂志的一篇研究论文。该研究利用动物实验，证明目前一种临床免疫治疗药物为什么会导致结肠炎这种不良效应。发现药物能导致结肠组织内Treg细胞被剔除，而Th17细胞增加。前者是免疫抑制细胞，后者是炎症驱动细胞，因此能导致结肠炎。

这可能给从事结肠炎研究的同行们提供了一种新结肠炎动物模型。据我所知，临床上结肠炎是一种自身免疫性疾病，Treg细胞和Th17细胞也是最重要的参与细胞类型。过去经常是采用大量口服DSS的方法，学术界进行了大量研究。但是DSS模型导致结肠炎的机制并不十分清楚。 目前的研究主要认为DSS增加肠道通透性、破坏肠黏膜屏障、上调某些细胞因子（肿瘤坏死因子、白介素、干扰素、IL-10和IL-12）、激活某些通路（NF-κB通路和TRPV1通路）或肠道菌群失调等有关。如果这样，应该对这两种模型进行对不研究，结合临床结肠炎的特点，对比两种模型那种更接近于人类结肠炎。就我的个人判断，如果免疫模型造模重复性强。这种模式应该更接近人类的疾病。而且进行这方面研究，不仅对于结肠炎本身，而且对这种免疫治疗不良作用也有价值。

Phosphoinositide 3-kinase δ (PI3Kδ)在淋巴细胞中具有关键作用，靶向PI3K的抑制剂已被批准用于治疗B细胞恶性肿瘤。虽然实体肿瘤小鼠模型的研究已经证明PI3Kδ抑制剂(PI3Kδi)可以诱导抗肿瘤免疫，但其对人类实体肿瘤的作用仍不清楚。在一项新辅助、双盲、安慰剂对照的随机II期临床试验中，我们评估了PI3Kδi（AMG319）在人类头颈部癌症患者中的作用。2014-004388-20)。PI3Kδ抑制降低了肿瘤浸润性调节性T (Treg)细胞的数量，增强了肿瘤浸润性T细胞的细胞毒性潜能。在试验剂量的AMG319中，21例AMG319患者中有12例发生了免疫相关不良事件(irAEs)，需要停止治疗，这提示AMG319对Treg细胞有系统性影响。在小鼠模型中，PI3Kδi系统地降低Treg细胞数量，引起结肠炎。单细胞RNA测序分析显示，pi3k δi驱动的结肠组织ST2 Treg细胞的缺失，伴随着致病性T辅助细胞17 (TH17)和17型CD8+ T (TC17)细胞的扩增，这可能是毒性的原因。通过间歇性给药的改进方法，发现能导致致肿瘤生长显著下降，而不诱导结肠组织中的致病性T细胞，这表明替代给药方案可能限制毒性。

PI3K抑制剂最初被认为主要针对癌细胞固有的PI3K活性，这是在B细胞恶性肿瘤中测试针对白细胞富集的PI3Kδ抑制剂的基本原理。然而，随后的研究表明，PI3Kδ抑制也有明显的免疫调节活性，主要是T细胞介导的，这在B细胞恶性肿瘤的早期试验中没有得到充分的重视，导致了irae，阻碍了临床进展和效用。一些证据表明，PI3Kδi优先抑制Treg细胞，而不是其他T细胞亚群s4、5、6、7、8，但到目前为止，还没有在人类中进行过明确探索这一概念的试验。在这里，我们深入研究了PI3Kδ抑制对实体肿瘤患者免疫细胞的影响，并探讨了导致irae的机制。

PI3Kδ抑制可引起irAEs

为了评估PI3Kδi作为人体实体癌免疫治疗药物的潜力，我们在一项新辅助、双盲、安慰剂对照的随机II期试验中，将PI3Kδi AMG319应用于未接受治疗的可切除头颈部鳞癌(HNSCC)患者(扩展数据图1a，b)。我们测量靶抑制(使用磷酸化AKT (pAKT)水平在b细胞)(扩展数据图1c)和药物水平(扩展数据图1d)，以验证给药。33名患者按2:1的比例随机分配(AMG319:安慰剂)参加试验，30名患者接受至少一剂AMG319或安慰剂。15名患者每天服用400毫克AMG319(每个患者7-24天)。出乎意料的是，在400 mg的剂量下，15名患者中有9人出现了导致停药的irAEs。在正式的安全性审查之后，又招募了6名患者，每天减少300毫克的剂量进行治疗。同样，6名患者中有3名患有irAEs，导致停止治疗。1例患者在完成24次每日剂量的AMG319后发生4级结肠炎，最终需要结肠切除术(图1a)。最常见的irae为皮疹(29%;治疗组25%，安慰剂组4%)、腹泻(29%;治疗组为28%，安慰剂组为1%)和转氨炎(治疗组均为14%)，与治疗介导的Treg细胞或多种组织中Treg细胞功能缺失引起的免疫病理一致。irae的发病速度惊人地快(到发病的中位时间为9天)，21例amg319治疗患者中有12例停用治疗。在临床上，最可能反映了短暂的治疗期，我们在可评估的23名患者的研究组之间没有观察到任何测量的肿瘤体积的显著差异。amg319治疗的患者中有2例出现部分缓解，1例出现完全病理缓解(扩展数据图1c)，均为3/4级irAEs。

图1:PI3Kδi驱动抗肿瘤免疫，但引起显著的irAEs。

PI3Kδi改变肿瘤微环境

对治疗前和治疗后的肿瘤样本进行的全肿瘤RNA测序(RNA-seq)分析显示，AMG319治疗组存在显著差异(93个差异表达基因(DEGs))，但安慰剂组没有差异(3个DEGs)(图1b)。作为PI3Kδ抑制导致FOXP3转录水平显著降低(图1 b)的肿瘤样本中,我们评估Treg通过免疫组织化学方法在肿瘤组织细胞水平,假设之间的持续时间停止治疗和肿瘤切除可能是一个关键因素影响Treg细胞丰度,由于化合物的半衰期相对较短。事实上，我们发现只有在治疗后可以直接评估其丰度的患者中，肿瘤内Treg细胞显著减少(PI3Kδi短间隔)(图1c)，这意味着一旦治疗停止，Treg细胞水平很快恢复正常。

经过筛选的浸润肿瘤的CD8+ T细胞的批量RNA测序分析显示，在处理后的样本中IFNG、GZMB和PRF1的表达更高，表明PI3Kδi处理增强了浸润肿瘤的CD8+ T细胞的细胞毒性潜能(图1d)。我们通过单细胞RNA-seq (scRNA-seq)分析证实了这些结果，结果表明CD4+和CD8+ T细胞簇表现出与治疗相关的细胞毒性基因表达增加(例如，GZMB和PRF1)(扩展数据图2a，b)。我们还发现治疗后CD4+和CD8+ T细胞有适度的克隆扩增(扩展数据图2c)。由于CD4+FOXP3+ T细胞数量较低(每个患者0-27个)，排除了我们队列中更详细的分析，我们下一步评估了循环Treg细胞。PI3Kδ抑制导致活化的循环Treg细胞显著增加，而安慰剂组Treg细胞的比例和激活状态保持稳定(扩展数据图2d, e)。这意味着，PI3Kδ抑制要么影响增殖，要么取代组织中活化的Treg细胞，可能是通过改变组织归巢因子的表达，如KLF2和S1PR1 (FOXO1的直接靶点，与之前的研究一致5,6,7)，可能导致毒性。总之，这些数据表明，PI3Kδ抑制引起肿瘤微环境(TME)的深刻变化，其特征是CD4+和CD8+ T细胞活化增强，少克隆T细胞扩增和细胞溶解活性增加，与肿瘤内Treg细胞的减少一致。使T细胞激活，并导致剂量限制毒性的快速开始。