內(nèi)源性或轉(zhuǎn)移的細(xì)胞毒性T細(xì)胞是抗腫瘤免疫的基本介質(zhì)，持續(xù)的抗原暴露會使T細(xì)胞逐漸變成衰竭狀態(tài)。了解如何防止T細(xì)胞衰竭，從而擴展其功能是目前免疫腫瘤學(xué)中最緊迫的問題之一。

造血祖細(xì)胞激酶1（HPK1）是一種免疫抑制調(diào)節(jié)激酶，也是一種T細(xì)胞受體（TCR）的負(fù)調(diào)節(jié)因子，會破壞TCR信號復(fù)合體的穩(wěn)定性。先前的研究表明，HPK1激酶可以抑制多種細(xì)胞的免疫功能，而滅活其結(jié)構(gòu)域足以引發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)效應(yīng)。這表明，HPK1是一個很有前途的腫瘤免疫治療的候選靶點。

2020年8月28日，清華大學(xué)廖學(xué)斌課題組與中山大學(xué)魏來課題組合作, 揭示了HPK1介導(dǎo)T細(xì)胞功能障礙，并且是T細(xì)胞免疫療法的藥物靶標(biāo)。相關(guān)成果發(fā)表在《Cancer cell》上。

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.08.001

在之前的研究中，研究人員已經(jīng)證實，在25種不同類型癌癥的腫瘤浸潤性T細(xì)胞中，抑制性PDCD1（編碼PD-1）受體和MAP4K1（編碼HPK1）之間存在強烈的正相關(guān)關(guān)系。現(xiàn)通過進一步檢測MAP4K1與腫瘤浸潤性T細(xì)胞中的其他抑制性受體的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，不同癌癥患者的MAP4K1與T細(xì)胞衰竭信號（CD3E、TIGIT、PDCD1、CTLA4、HAVCR2和LAG3）呈正相關(guān)，而檢測患者腫瘤標(biāo)本中抑制受體和HPK1的蛋白表達(dá)時也發(fā)現(xiàn)衰竭T細(xì)胞中HPK1表達(dá)上調(diào)。這些結(jié)果證實了HPK1與腫瘤浸潤性T細(xì)胞耗竭呈正相關(guān)，提示HPK1可能是調(diào)節(jié)T細(xì)胞耗竭和抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵激酶。

不同癌癥患者的MAP4K1表達(dá)及與T細(xì)胞衰竭信號相關(guān)性

為了進一步驗證HPK1對T細(xì)胞的抗腫瘤活性或腫瘤細(xì)胞生長的影響，研究人員檢測了HPK1在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)HPK1在腫瘤細(xì)胞中很少表達(dá)。研究人員采用B16OVA模型，發(fā)現(xiàn)與野生小鼠相比，MAP4K1細(xì)胞中OVA特異性CD8+腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TILs）的數(shù)量增加，MAP4K1缺陷小鼠表現(xiàn)出脫顆粒標(biāo)記物CD107a的表達(dá)增加，并在佛波醇PMA和離子霉素刺激下產(chǎn)生更多的顆粒酶B和干擾素-g（IFN-g）。因此， MAP4K1缺失的CD8+TILs不僅能減少衰竭，而且具有較強的抗腫瘤活性。

之后研究人員進行相關(guān)機制研究，發(fā)現(xiàn)HPK1-Blimp1軸可驅(qū)動CD8+直到耗盡。研究人員先分析了腫瘤浸潤性T細(xì)胞的RNA序列數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)HPK1基因敲除引起共抑制受體（如PDCD1、HAVCR2、LAG-3和CTLA-4）和凋亡相關(guān)基因（如ANXA1、FAS、BCL2L2、CASP3、CASP1和CASP4）的下調(diào)，細(xì)胞周期相關(guān)基因的上調(diào)（例如，GADD45B、CDKN2A、CDK2、CCNB1、MAD1L1、TFDP1、CDC25B和CDC25C），而小鼠體內(nèi)蛋白表達(dá)水平也證實了該結(jié)果。

此外，在黑色素瘤患者中，PRDM1（編碼Blimp 1）和TOX與MAP4K1呈顯著正相關(guān)。先前的研究證明，HPK1作為一種關(guān)鍵的TCR近端激酶發(fā)揮作用，其通過陽性細(xì)胞調(diào)節(jié)腫瘤浸潤性T細(xì)胞衰竭Blimp1表達(dá)對T細(xì)胞活化進行調(diào)控，而本研究中的一系列實驗也證實了這一結(jié)果。

HPK1-Blimp1軸及HPK1與其他信號通路之間的相互作用

之后，研究人員進一步探討了HPK1對嵌合抗原受體（CAR-T）細(xì)胞功能的影響。他們發(fā)現(xiàn)，與敲除了PD-1的 CAR-T細(xì)胞相比, 敲除MAP4K1的 CAR-T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的毒性顯著增強。

接下來，研究人員采用患者衍生的MM NSG小鼠模型，評估MAP4K1敲除的CAR-T細(xì)胞的臨床前療效和安全性。結(jié)果顯示，與對照組相比，在體外培養(yǎng)的第7天，MAP4K1敲除的B細(xì)胞成熟抗原CAR-T細(xì)胞中TOX和GATA3的表達(dá)降低，TCF1的表達(dá)增加。此外，其可顯著抑制腫瘤生長并延長小鼠存活期。與對照組相比，這種細(xì)胞顯著產(chǎn)生的并不是更高的IL-6，而是更高的IFN-g和更少的IL-15，而且毒性更小。這些結(jié)果表明，敲除MAP4K1的CAR-T細(xì)胞明顯地平衡了安全性和有效性。

實驗流程圖

鑒于以上實驗結(jié)果，研究人員開發(fā)了一系列HPK1的小分子抑制劑，最終發(fā)現(xiàn)ZYF0033對IC50小于10 nm的HPK1顯示出良好的效價。

在毒性研究中，ZYF0033也凸顯出了較大的優(yōu)勢。在小鼠模型中， ZYF0033抑制腫瘤生長并導(dǎo)致腫瘤內(nèi)DC、NK細(xì)胞和CD107A+CD8+T細(xì)胞浸潤增加，但減少了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、PD-1+CD8+T細(xì)胞、TIM-3+CD8+T細(xì)胞和LAG3+CD8+T細(xì)胞的浸潤。隨后的藥物化學(xué)優(yōu)化開發(fā)出了蛋白水解靶向嵌合體（PROTAC）試劑SS47并進行了一系列的實驗驗證了其安全性和有效性。

總結(jié)而言，遺傳敲除、藥理學(xué)抑制或PROTAC介導(dǎo)的HPK1降解在血液和實體瘤的各種臨床前小鼠模型中提高了CAR-T細(xì)胞免疫療法的功效。這些策略比在CAR-T細(xì)胞中遺傳敲除PD-1更有效。

改善T細(xì)胞衰竭和增強效應(yīng)子功能是增進免疫療法的有效策略。因此，開發(fā)HPK1抑制劑或通過PROTACs降解HPK1可能是腫瘤免疫治療研究的新前沿。

參考資料：

[1] Hematopoietic Progenitor Kinase1 (HPK1)Mediates T Cell Dysfunction and Is a Druggable Target for T Cell-BasedImmunotherapies