胶质母细胞瘤是成人中最常见的脑癌形式，其后果通常是迅速且致命的。在接受标准治疗（手术 followed by 放疗和化疗）后，不到一半的患者能存活超过15个月，仅有5%的患者能存活超过五年。这种严峻的治疗现状促使研究人员不断探索新的治疗策略，其中免疫治疗被视为最有希望的突破口之一。
免疫检查点抑制剂的困境
研究人员曾探索免疫检查点抑制剂作为提高胶质母细胞瘤生存率的途径。这种类型的免疫疗法已被证明对多种肿瘤类型有效，它能关闭一个分子开关，阻止T细胞攻击癌细胞。随后，患者自身的免疫系统就能够清除肿瘤。
然而，胶质母细胞瘤对T细胞攻击表现出异常的抵抗力，使得免疫检查点抑制剂无效。罪魁祸首是另一种免疫细胞——巨噬细胞，它们被招募到肿瘤中，在那里支持肿瘤生长，同时抑制T细胞浸润和攻击肿瘤的能力。
共培养环境下的新发现
由MIT科赫综合癌症研究所的Forest White领导的一组研究人员，使用复杂的免疫分析工具绘制了巨噬细胞如何从对抗癌症和其他病原体的第一道防线，演变为保护胶质母细胞瘤的盾牌——以及肿瘤细胞本身如何在这种遭遇中发生转变。
"观察两种细胞类型的共同进化是关键，"White说，他也是生物工程系的Ned C. (1949)和Janet C. (Bemis) Rice教授。"这有点像一个新家庭搬入社区时发生的情况：家庭成员的生活发生了变化，周围人的社交动态也发生了变化。无论是混合人还是细胞，即使你很了解它们，也无法预测它们将如何相互作用。"
"通过观察巨噬细胞进入肿瘤时发生的变化，我们可以看到两种细胞类型的变化，否则我们无法看到，"White实验室的博士生Yufei Cui说。"我们能够为胶质母细胞瘤和巨噬细胞确定新的靶点，可用于开发疗法，与免疫检查点抑制剂联合使用，更有效地治疗胶质母细胞瘤。"
White实验室的研究人员及其同事通过分析胶质母细胞瘤细胞和巨噬细胞的共培养物中的抗原谱，确定了肽靶点，然后开发了免疫刺激疗法来测试这些靶点的有效性。胶质母细胞瘤肿瘤的小鼠模型（右图）显示，抗肿瘤T细胞（棕色）的浸润明显多于未治疗的对照组。
免疫肽组学分析揭示新靶点
正如在其他癌症中一样，巨噬细胞在胶质母细胞瘤的发展和免疫治疗抵抗中起着关键作用。在实验室模型中，抑制肿瘤相关巨噬细胞的活性已被发现可以减缓胶质母细胞瘤的生长，但这种成功并未转化为对患者的研究。虽然靶向胶质母细胞瘤相关巨噬细胞的整体策略很有前景，但需要从更准确再现患者肿瘤中细胞相互作用的模型中识别新靶点。
White实验室的专业技术之一是发现此类靶点的方法：分析细胞的免疫肽组——即癌细胞、巨噬细胞和许多其他类型细胞表面呈现的抗原库。表面呈现的抗原是细胞内部状态的窗口：这些抗原来源于细胞执行不同功能和响应环境时产生的蛋白质。通过结合表面抗原，T细胞和其他免疫细胞可以监测细胞的功能失调并做出反应。
White实验室开发了复杂的免疫肽组分析方法，结合液相色谱和质谱等技术分离细胞表面抗原——在这种情况下，来自单独培养和共同培养的胶质母细胞瘤和巨噬细胞——并量化随时间变化的表达。研究人员在巨噬细胞中鉴定出800多个肽段，这些肽段在与胶质母细胞瘤细胞共培养时表达增加或减少。在共培养下表达增加最多的肽段来源于33种源蛋白，这些蛋白大多与促进肿瘤侵袭和抑制肿瘤免疫反应的细胞因子信号传导有关。
与巨噬细胞的相互作用也改变了胶质母细胞瘤细胞上的抗原呈递。这些抗原与Rho GTPase相关，这是一种属于Ras蛋白家族的信号蛋白，Ras蛋白在所有癌症中有30%发生突变。Rho GTPase表达的变化使细胞容易发展出癌症的标志特征，如细胞寿命延长、异常生长和转移。共培养的胶质母细胞瘤细胞的抗原谱显示，与单独培养的肿瘤细胞相比，有40多个Rho GTPase相关抗原表达增加。
研究人员比较了共培养的巨噬细胞和胶质母细胞瘤细胞的抗原表达变化，以及小鼠模型和人类肿瘤样本的免疫肽组谱，发现在细胞培养中观察到的模式可以转化为动物模型，并可能转化为患者。
mRNA疗法的突破性成果
研究人员选择了六个在胶质母细胞瘤细胞或巨噬细胞中表达增加的抗原作为治疗靶点，为每个抗原开发了基于mRNA的免疫刺激疗法。在用胶质母细胞瘤治疗小鼠后，肿瘤整体生长显著减缓，在某些情况下甚至完全根除。
研究团队开发的mRNA免疫刺激疗法在动物实验中显示出显著效果，治疗后的肿瘤（右图）显示出明显更多的抗肿瘤T细胞（棕色）浸润，表明免疫系统被有效激活。
"这项研究证明了细胞表面抗原分析的潜力，"Cui说。"通过定量准确性和细胞类型分辨率，我们的方法可用于设计针对多种癌症类型和其他疾病的改进免疫疗法。"
未来研究方向
在未来的工作中，研究团队计划使用他们的免疫肽组分析技术来表征共培养的树突状细胞，这些细胞从癌细胞中获取蛋白质并将其作为抗原呈递给T细胞，以及探索活体胶质母细胞瘤模型中细胞的抗原呈递。
这项工作部分得到了国家癌症研究所(NCI)和MIT精准癌症中心的资助。研究成果最近发表在《Cancer Research》杂志上，为胶质母细胞瘤的治疗提供了新的靶点和策略。
临床转化潜力
这项研究的最重要意义在于它为胶质母细胞瘤的治疗提供了全新的靶点和方法。传统的免疫检查点抑制剂之所以在胶质母细胞瘤治疗中效果不佳，主要是因为肿瘤微环境中的巨噬细胞会抑制T细胞的活性。而这项研究通过分析共培养环境下的抗原变化，找到了能够打破这种免疫抑制的新靶点。
这些新发现的靶点，特别是那些与Rho GTPase相关的抗原，可能成为开发新一代免疫疗法的重点。与现有的免疫检查点抑制剂联合使用，这些新疗法有望显著提高胶质母细胞瘤的治疗效果，延长患者生存期。
此外，研究团队开发的免疫肽组分析技术也为其他癌症的研究提供了新的工具。通过分析肿瘤细胞与免疫细胞在共培养环境中的相互作用，可以发现更多潜在的治疗靶点，推动个性化免疫治疗的发展。
挑战与展望
尽管这项研究取得了令人鼓舞的成果，但将实验室发现转化为临床应用仍面临诸多挑战。首先，动物模型的结果并不总能准确预测人体内的反应，需要更多的临床前研究来验证这些新靶点的安全性和有效性。
其次，开发针对这些新靶点的药物和治疗方法需要时间和资源。特别是基于mRNA的免疫刺激疗法，虽然在小鼠模型中显示出良好效果，但在人体中的应用还需要更多的优化和测试。
最后，胶质母细胞瘤的高度异质性也是一个挑战。不同患者的肿瘤可能具有不同的抗原谱和免疫微环境，这意味着可能需要个性化的治疗方案。未来的研究需要考虑如何根据患者的具体情况定制治疗策略。
尽管如此，这项研究为胶质母细胞瘤的治疗带来了新的希望。通过深入理解肿瘤与免疫细胞之间的相互作用，研究人员正在开发更有效的治疗方法，最终可能改变这一致命脑癌的治疗格局。
