癌症免疫治疗新突破：抗麻风病药物氯法齐明可增效减毒，破解双免疫检查点抑制剂困境
2024年5月13日，来自美国维克森林大学浸信会健康综合癌症中心、休斯顿卫理公会癌症中心/威尔康奈尔医学院、南加州大学、杜克大学等多个研究机构的科研团队，在顶级学术期刊《Cancer Cell》上发表了一项具有重大临床转化潜力的研究。该研究的核心作者包括薛刚（Gang Xue）、辛鑫（Xin Li）、Muhammad Kalim、金广旭（Guangxu Jin）和陆勇（Yong Lu）等。研究团队通过大规模药物筛选，意外发现一种已上市多年的抗麻风病药物——氯法齐明（Clofazimine, Clf），能够显著增强抗PD-1与抗CTLA-4联合免疫疗法（简称“双ICB疗法”）的抗肿瘤疗效，同时有效减轻其致命的免疫相关不良反应（Immune-related adverse events, irAEs）。这一发现为克服当前癌症免疫治疗领域最棘手的两大难题——疗效不足与毒性过强，提供了全新的解决方案。
一、 研究背景与目的
以抗程序性死亡蛋白1（Anti-programmed cell death protein 1, anti-PD-1）和抗细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（Anti-cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4, anti-CTLA-4）为代表的免疫检查点阻断（Immune checkpoint blockade, ICB）疗法，特别是二者的联合使用（如纳武利尤单抗Nivolumab联合伊匹木单抗Ipilimumab），已成为治疗黑色素瘤、非小细胞肺癌、肝细胞癌等多种癌症最有效、最持久的组合免疫疗法之一。然而，这种强效组合也带来了显著增加的严重（3-5级）免疫相关不良事件（irAEs），例如超过一半的黑色素瘤患者会出现3-4级irAEs。这常常导致治疗剂量不得不被降低或中断，严重限制了该疗法的全部潜力。
目前，临床上管理irAEs（尤其是高等级irAEs）的标准方法是使用糖皮质激素（如甲泼尼龙Methylprednisolone）。但不幸的是，这类免疫抑制剂在控制自身免疫毒性的同时，往往会损害抗肿瘤免疫反应，使得临床医生在“保疗效”与“控毒性”之间陷入两难。其他尝试如肿瘤坏死因子阻断剂（英夫利昔单抗等）也存在感染风险增加、影响癌症生存期等问题。尤其对于心肌炎等致死率超过50%的严重irAEs，现有治疗手段非常有限且效果不佳。
与此同时，仍有相当一部分患者对双ICB疗法无应答或产生耐药。因此，开发一种既能提升双ICB疗效、又能降低其毒性，且不相互冲突的“第三联用药物”，成为了该领域迫切且未满足的临床需求。本研究旨在通过高通量筛选已上市药物，寻找能够优化抗PD-1+CTLA-4联合疗法的候选药物，最终目标是在不增加甚至降低毒性的前提下，最大化免疫治疗对癌症患者的益处。
二、 详细研究流程与方法
本研究流程严谨、系统，从体外筛选到体内验证，再到机制探索和临床前模型评估，环环相扣。
1. 大规模药物筛选与体外验证： 研究团队首先构建了小鼠器官型肿瘤球体（Organotypic tumor spheroids, OTSs）模型。该模型利用从小鼠（如MC38结直肠癌、D4M.3A黑色素瘤、A20淋巴瘤、LL/2肺癌）或患者（黑色素瘤）肿瘤组织中分离的细胞团块，能够在体外较好地保留肿瘤微环境中的免疫细胞组成，从而模拟体内对免疫疗法的反应性。 * 筛选对象与样本量： 研究利用MC38 OTSs模型，对一个包含约3000种美国食品和药物管理局（FDA）批准药物的文库进行了高通量筛选。筛选浓度设定为1 µM。 * 筛选与验证方法： 在OTSs模型中，单独或联合加入抗PD-1+CTLA-4抗体（模拟ICB疗法），并同时加入文库中的药物。通过测定肿瘤细胞的杀伤率（通过活/死细胞染色等方法），评估各药物是否能增强ICB的疗效。数据处理时，将杀伤率标准化并转化为Z分数进行排序。此外，研究还特别关注了文库中约20种标注为“抗炎/免疫调节”的药物。 * 主要发现： 在全部药物筛选中，氯法齐明（Clf）显示出与ICB最强的协同抗肿瘤作用。并且，在“抗炎/免疫调节”药物子集中，Clf是唯一能显著增强ICB抗肿瘤活性的药物。这一结果在多种小鼠（MC38, D4M.3A, A20, LL/2）以及患者来源的黑色素瘤OTSs模型中都得到了重复验证。
2. 体内抗肿瘤功效验证： 为了证实体外筛选结果，研究团队在小鼠体内进行了系统性的验证。 * 研究对象与样本量： 研究使用了四种不同类型的小鼠肿瘤模型：MC38（结直肠癌，模拟高突变/微卫星不稳定型）、D4M.3A（黑色素瘤，模拟BRAF V600E突变）、A20（B细胞淋巴瘤）以及LL/2（肺癌，采用原位移植模型）。每组小鼠数量为5-14只不等，实验通常进行2次独立重复以确保结果可靠性。 * 处理与分析方法： 在小鼠皮下或原位建立肿瘤后，分组进行治疗：对照组（IgG）、ICB组（抗PD-1+抗CTLA-4抗体）、Clf单独组、ICB+Clf联合组。通过定期测量肿瘤体积、监测小鼠生存期，评估不同治疗方案的疗效。 * 主要发现： 在所有这些对双ICB疗法仅有部分应答或耐药的模型中，Clf单独治疗无效，但与ICB联用时，能够显著增强抗肿瘤效果，导致更高的肿瘤完全消退率和长期无瘤生存率（例如，在MC38和D4M.3A模型中，联合治疗使80%-100%的小鼠获得长期生存，而单独ICB仅20%左右）。这表明Clf具有广谱的克服ICB耐药的能力。
3. 减轻免疫相关不良反应（irAEs）的评估： 这是本研究的关键环节，旨在验证Clf是否能解决ICB的毒性问题。 * 研究对象与模型： 研究构建了三种不同的irAEs小鼠模型，模拟临床最常见的毒性： * 结肠炎模型： 分为急性模型（MC38荷瘤小鼠饮用葡聚糖硫酸钠DSS水诱导）和慢性模型（Rag1-/-小鼠过输初始CD4+ T细胞诱导）。 * 神经毒性模型： 在Balb/c小鼠（通常对实验性自身免疫性脑脊髓炎EAE有抵抗）中，通过脊髓匀浆（SCH）免疫联合ICB，诱导出严重的EAE。 * 心肌炎模型： 在A/J小鼠中，通过心肌肌钙蛋白I（TnI）肽段免疫联合ICB，诱导出致死性自身免疫性心肌炎。此外，还使用了PD-1/CTLA-4基因缺陷小鼠（Pdcd1-/-; Ctla4+/-）这一自发性心肌炎模型。 * 处理与分析方法： 在上述模型中，设置不同治疗组（对照组、ICB组、Clf组、ICB+Clf组）。通过监测体重变化、临床评分（如EAE神经功能评分）、组织病理学分析（H&E染色、炎症细胞浸润计数）、生存分析以及心脏功能超声检测等手段，全面评估irAEs的严重程度。 * 主要发现： 在所有irAEs模型中，ICB均显著加剧了毒性（如体重减轻、结肠缩短、炎症浸润加剧、神经功能恶化、心肌功能下降和生存期缩短）。而Clf联合治疗能有效逆转这些毒性，显著改善临床症状、减轻组织病理损伤、恢复器官功能，并延长小鼠生存。重要的是，Clf减轻毒性的同时，并未像糖皮质激素那样损害ICB的抗肿瘤效果（在肿瘤-irAE复合模型中证实）。
4. 与现有临床策略的对比研究： 为了凸显Clf的潜在优势，研究将其与临床常用策略进行了头对头比较。 * 剂量降低策略： 在A20淋巴瘤神经毒性模型中，模拟临床的“纳武利尤单抗1mg/kg+伊匹木单抗3mg/kg”或“3+1”低剂量方案。结果显示，降低抗CTLA-4剂量虽略微降低了irAEs死亡率，但抗肿瘤效果也减弱，未能改善总体生存。 * 糖皮质激素策略： 在同一模型中，测试了不同剂量（低剂量8 mg/kg、高剂量40 mg/kg）以及不同给药时机（同步给药、延迟给药，模拟临床出现毒性后干预）的甲泼尼龙。结果发现，高剂量激素虽能控制irAEs，但严重削弱了抗肿瘤免疫，导致肿瘤进展；延迟给药效果有限。激素治疗未能像Clf那样实现疗效与毒性的“解耦联”。
5. 作用机制探究： 为了阐明Clf如何同时实现“增效”和“减毒”，研究团队进行了深入的分子和细胞机制研究。 * 单细胞RNA测序（scRNA-seq）： 对ICB或ICB+Clf治疗后的MC38肿瘤浸润免疫细胞进行scRNA-seq分析。结果显示，联合治疗显著增加了肿瘤中具有干细胞样/记忆样特征的CD8+ T细胞（高表达Tcf7, Lef1, Sell）比例，同时减少了衰竭终末分化T细胞的比例。轨迹分析表明，Clf促使CD8+ T细胞向早期记忆表型分化，这是持久抗肿瘤免疫的关键。 * 肿瘤特异性T细胞分析： 利用PMEL-1 TCR转基因CD8+ T细胞（识别gp100抗原）过继转移至MC38-gp100荷瘤小鼠的模型，分离肿瘤浸润的抗原特异性T细胞进行分析。 * ATAC-seq与基因表达谱： 发现Clf处理改变了T细胞的染色质开放性，特别是在Tcf7基因启动子区域开放度增加，而在Pdcd1（PD-1）区域关闭。基因集富集分析（GSEA）证实，联合治疗使T细胞富集于早期记忆和细胞毒性效应特征，而非衰竭特征。 * 转录因子分析： GSEA提示，E2F/E2F1转录因子靶基因集在Clf处理的T细胞中显著富集。分子实验（报告基因、染色质免疫沉淀ChIP）证实，Clf通过拮抗芳香烃受体（Aryl hydrocarbon receptor, Ahr），解除Ahr对E2F1信号的抑制，从而促进E2F1与Tcf7启动子结合，上调Tcf7（编码TCF-1蛋白）的表达。 * 功能性验证： 在CD8a敲除小鼠中重建经基因改造（过表达组成性激活Ahr、或敲除E2f1、Tcf7）的PMEL-1 T细胞，发现Clf的增效作用依赖于E2F1-TCF1轴。缺失E2F1或TCF-1会废除Clf带来的增强的T细胞细胞毒性和抗肿瘤效果。 * 减毒机制探究（针对irAEs）： 研究发现，Clf能够减少结肠炎和心肌炎模型中致病性Th17（Pathogenic Th17, pTh17）细胞的比例和致病性（降低Csf2, Ifng等细胞因子表达）。机制上，Clf同样通过Ahr-E2F1-TCF1轴，在CD4+ T细胞中上调TCF-1。已知TCF-1能抑制pTh17细胞的分化和致病性。在过继转移实验中，经ICB+Clf处理生成的pTh17细胞致病性显著降低。CD4+ T细胞中敲除E2f1或Tcf7会逆转Clf对结肠炎的保护作用。
6. 人源化小鼠模型验证： 为了向临床转化提供更直接的依据，研究使用了人源化小鼠模型。 * PBMC诱导的移植物抗宿主病（GVHD）/结肠炎模型： 将健康供者外周血单个核细胞（PBMCs）注入免疫缺陷NSG.A2小鼠，模拟人免疫系统攻击宿主组织。结果显示，纳武利尤单抗+伊匹木单抗（Nivo+Ipi）加剧了GVHD/结肠炎，而Clf联合治疗能有效减轻体重下降、结肠炎症浸润，并提高生存率。 * 患者来源异种移植（PDX）模型： 在MHC I/II双敲除（DKO-NSG）小鼠中，接种患者黑色素瘤PDX并回输自体PBMCs。结果表明，Clf联合Nivo+Ipi治疗方案，比单用双免疫疗法产生了更显著的肿瘤生长抑制和更强的肿瘤浸润T细胞特异性反应。 * 工程化T细胞治疗模型： 将患者自体T细胞改造为表达MART-1特异性TCR，并在体外经Nivo+Ipi±Clf预处理后，过继转移至PDX荷瘤小鼠。发现经Clf+Nivo+Ipi预处理的T细胞表现出更强的抗肿瘤活性和细胞毒性，且该效果依赖于E2F1和TCF7。
三、 主要研究结果
本研究取得了一系列连贯且相互印证的结果： 1. 筛选发现： 从3000种FDA批准药物中，氯法齐明被鉴定为增强抗PD-1+CTLA-4疗法抗肿瘤活性的最优候选药物，且在多种肿瘤类型的OTS模型中得到验证。 2. 体内功效证实： 在多种小鼠肿瘤模型中，Clf能有效克服对双ICB疗法的耐药性，显著提高肿瘤完全缓解率和长期生存率。 3. 减毒功效证实： 在结肠炎、神经毒性（EAE）和心肌炎等多种irAEs小鼠模型中，Clf能显著减轻甚至完全消除由双ICB疗法加剧的致命性免疫毒性，改善组织病理和器官功能。 4. 策略优势对比： 在直接比较中，Clf在控制irAEs方面的效果优于临床常用的抗CTLA-4剂量降低策略，并且在维持抗肿瘤疗效方面远超糖皮质激素（后者以牺牲疗效为代价）。 5. 机制阐明： * 增效机制： Clf通过拮抗Ahr受体，解除其对E2F1的抑制，从而激活E2F1转录因子。E2F1上调CD8+ T细胞中TCF-1（由Tcf7基因编码）的表达，促进CD8+ T细胞向干细胞样/记忆样表型分化，增强其持久抗肿瘤能力和细胞毒性，从而克服ICB耐药。 * 减毒机制： 同样的Ahr-E2F1-TCF1轴也作用于CD4+ T细胞。TCF-1的上调抑制了致病性Th17细胞的分化和致病性，而pTh17细胞是介导多种irAEs（如结肠炎、心肌炎）的关键细胞亚群，从而实现了在不削弱抗肿瘤免疫的前提下控制自身免疫毒性。 6. 临床前转化验证： 在人源化小鼠的GVHD/结肠炎模型和患者来源PDX模型中，Clf联合人源化抗PD-1/CTLA-4抗体（纳武利尤单抗+伊匹木单抗）同样显示出增效减毒的双重益处，且其机制在人工改造的T细胞中得到验证。
四、 结论与意义
本研究得出结论：已上市的抗麻风病药物氯法齐明，可作为抗PD-1与抗CTLA-4联合免疫疗法的优化剂。它能够通过激活CD8+ T细胞中的E2F1-TCF1轴来增强抗肿瘤疗效并克服耐药，同时通过上调CD4+ T细胞中的TCF-1来抑制致病性Th17细胞从而消除免疫相关不良反应。这种独特的作用机制实现了疗效与毒性的“解耦联”。
这项研究的价值巨大： * 科学价值： 首次系统阐明了如何通过单一药物同时调控抗肿瘤免疫和自身免疫毒性这两个往往对立的过程，揭示了Ahr-E2F1-TCF1轴在这一平衡中的核心作用，为肿瘤免疫学提供了新的理论见解。 * 临床价值与转化潜力： 氯法齐明是一种历史悠久、安全性记录良好的已上市药物，其重新用于癌症免疫治疗组合的路径清晰、转化周期短、风险相对较低。该研究为解决当前双免疫检查点抑制剂临床应用中最突出的“疗效-毒性”矛盾提供了极具前景且立即可行的新策略。尤其对于致死率高、缺乏有效治疗手段的免疫治疗相关心肌炎，Clf展现出了潜在的救命价值。研究团队已计划开展研究者发起的Ib期临床试验，评估Clf联合纳武利尤单抗和伊匹木单抗在多种晚期癌症患者中的安全性和有效性。
五、 研究亮点