中南大学湘雅医院彭聪教授团队：揭示四环素类抗生素依拉环素通过促进M1型巨噬细胞极化增强黑素瘤抗PD1免疫治疗疗效的作用和机制

免疫治疗中的无反应性和耐药性被认为依赖于肿瘤免疫微环境。这些免疫抑制细胞阻止效应免疫细胞攻击肿瘤细胞，导致免疫治疗的无反应性或耐药性。因此，重塑肿瘤微环境是一种改善免疫治疗疗效或克服耐药性的有前途的策略。在这些免疫抑制细胞中，肿瘤相关巨噬细胞在免疫逃逸和免疫治疗耐药性中发挥了重要作用。通常，巨噬细胞被分为M1和M2亚型，M1型巨噬细胞被认为在急性炎症反应中起关键作用，并有助于抗肿瘤，而M2型巨噬细胞则在促癌和免疫抑制效应中起重要作用。然而，肿瘤细胞如何与巨噬细胞相互作用并影响免疫治疗的具体机制尚未完全明了。因此，解析黑素瘤肿瘤免疫微环境分子机制并开发新的靶向肿瘤免疫微环境的药物对改善黑素瘤PD1单抗免疫治疗疗效及预后具有重要意义。

2024年9月11日，中南大学湘雅医院彭聪教授团队在《Biomaterials》杂志在线发表了题为“Eravacycline improves the efficacy of anti-PD1 immunotherapy via AP1/CCL5 mediated M1 macrophage polarization in melanoma”的工作。该研究揭示了四环素类抗生素Eravacycline (ERV) 通过损伤线粒体诱导肿瘤细胞自噬性死亡并促进巨噬细胞M1极化，最终改善黑素瘤抗PD1免疫治疗疗效的作用机制，提出FDA批准的Eravacycline可作为增敏黑素瘤抗PD1免疫治疗疗效的新策略。

筛选已获批准的药物库是一种有前景且安全的策略。因此为了研究黑素瘤的新型药物，研究者筛选了一个包含2256种FDA批准的药物库，并筛选出能选择性抑制肿瘤细胞且能促进巨噬细胞M1极化的药物- Eravacycline（图1）。为了更好地解析ERV诱导黑素瘤细胞死亡的主要通路，研究者检测了ERV处理后细胞凋亡、铁死亡和自噬等多种细胞死亡模式。结果发现自噬性死亡是ERV诱导细胞死亡的主要方式，而非凋亡和铁死亡（图2）。RNA-Seq转录组及细胞实验结果证实了以上的结论，并表明ERV通过上调MAPK-cJUN-CCL5信号来调控巨噬细胞向M1型巨噬细胞极化（图3）。

接下来，研究者验证了ERV在黑素瘤细胞中及肿瘤组织间质液中CCL5的丰度，并在共培养体系中证实抑制黑素瘤细胞中的CCL5表达阻碍了ERV在共培养系统中对M1型巨噬细胞的极化诱导和趋化作用（图4），表明ERV诱导的肿瘤来源的CCL5通过调节巨噬细胞M1型极化来调控肿瘤微环境。接下来研究者在公共数据库中分析了黑素瘤患者中CCL5表达与生存预后以及PD1免疫治疗疗效之间的关联。结果表明黑素瘤患者中CCL5的表达预示着黑素瘤患者更长的生存期和更有利的免疫微环境。此外，CCL5的表达与黑素瘤患者对抗PD1免疫治疗的反应呈正相关，提示其有作为免疫治疗疗效预测标志物的潜力（图5）。进一步研究体内实验证实了ERV能增加免疫微环境中CD8⁺T及M1细胞比例和功能并增敏黑素瘤抗PD1免疫治疗疗效。另外，进一步体内证实了ERV诱导的肿瘤细胞来源的CCL5在抗PD1免疫治疗中的作用。敲低CCL5减少了MHCII⁺M1型巨噬细胞的比例，并抑制了ERV对肿瘤微环境中M1型巨噬细胞的极化作用，表明ERV可通过诱导黑素瘤分泌CCL5调控M1型巨噬细胞极化并在体内促进抗PD1免疫治疗疗效（图6）。

最后，鉴于ERV是一种四环素类抗生素，研究者评估了ERV对肠道微生物群的影响。16S rRNA测序分析结果表明，ERV对肠道微生物群组成的影响是多方面且复杂的。ERV治疗能够上调一些有利于增强免疫治疗疗效的细菌，如Prevotellaceae，同时下调了一些已知会导致免疫检查点抑制剂（ICI）免疫治疗耐药的细菌，包括Clostridia 和Clostridiales。此外，ERV治疗还下调了一些通常对抗PD1免疫治疗疗效有利的细菌，如Lachnospiraceae和Ruminococcaceae（图7）。因此，ERV并不是通过直接影响肠道微生物群来增强抗PD1免疫治疗的疗效。以上结果证明了ERV作为一种四环素类抗生素不会导致抗PD1免疫治疗的耐药性，反而会促进抗PD1免疫治疗的疗效，表明ERV可以作为黑素瘤患者在抗PD1治疗期间发生细菌感染时的抗生素治疗。

总之，研究人员综合利用临床前动物模型、细胞生物学和分子生物学方法、生物信息学分析方法等技术手段，揭示了四环素类抗生素ERV抑制黑素瘤的新机制。ERV通过在黑素瘤和巨噬细胞中上调ROS，诱导自噬性细胞死亡，并通过激活ROS-MAPK-cJUN-CCL5信号通路在黑素瘤细胞中诱导M1型巨噬细胞的极化，最终增强了抗PD1免疫治疗的疗效（图8）。该研究有望为黑素瘤免疫治疗提供新的联合治疗策略，并为抗生素类药物联合免疫治疗提供了新的理论依据。

中南大学湘雅医院皮肤科彭聪教授和陈翔教授为该论文的共同通讯作者，刘念助理研究员、宴铭洁硕士和鲁璨博士后为本论文的共同第一作者。本研究受到国家自然科学基金和湖南省自然科学基金项目资助。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961224003491