高度依賴微環境是多發性骨髓瘤（簡稱MM）的突出特徵。研究表明，MM患者存在複雜的免疫系統缺陷。除了在宏觀的免疫缺陷之外，更為重要的是MM腫瘤細胞能夠產生免疫抑制的區域性微環境，從而幫助MM發生免疫逃逸。MM腫瘤細胞對於骨髓瘤微環境進行重塑，形成了有利於腫瘤細胞生長的免疫抑制的微環境。T細胞功能被嚴重抑制，導致T細胞耗竭。這種抑制性的腫瘤微環境，是很多直接刺激腫瘤免疫反應藥物無法產生作用的直接原因。隨著新型抗體的研發成功，將來會有越來越多的抗體進入MM的治療，免疫治療在MM治療中的地位將越來越重要。免疫治療的療效很大程度上取決於患者本身的免疫狀況。因此，尋找MM患者T細胞耗竭的機制，對於提高免疫治療的療效至關重要。
免疫監視功能缺失在MM的發病中發揮了極其關鍵的作用。MM的發病是一個多階段、多步驟的過程，幾乎所有患者均具有相對良性的前期病變，即意義未明的單克隆免疫球蛋白增多症(MGUS)。每年有1%的MGUS患者進展為有症狀的MM，其餘患者長期處於MGUS狀態。機體免疫系統與腫瘤細胞的相互作用決定了腫瘤的最終演變。在MGUS向有症狀MM轉化的過程中，伴有機體免疫監視功能的缺失。隨著醫療條件的進步，越來越多的早期漿細胞腫瘤患者被發現。對於MM患者在疾病早期階段(MGUS和冒煙型骨髓瘤)進行干預，恢復T淋巴細胞的免疫監視功能，可能阻止疾病進展至活動期。
骨髓瘤骨病是嚴重影響MM患者生存及生活質量的併發症。T淋巴細胞與破骨細胞之間的相關關係，對於我們認識骨髓瘤骨病的發生機制和治療策略提供了新的思路。我們前期工作發現，破骨細胞對於正常功能的T淋巴細胞和IFN-γ極其敏感。由此可見，正常功能的T淋巴細胞對於破骨細胞具有重要的調節作用。MM患者體內T細胞耗竭和T淋巴細胞比例失調可能是骨髓瘤骨病發生的另外一個重要機制。例如申請人所在的Dana-Farber實驗室的Anderson教授發現，MM患者體內Th17比例升高，透過分泌IL-17發揮免疫抑制作用。抗IL-17的抗體AIN457可以顯著抑制破骨細胞的分化，這種作用可能是透過部分恢復T細胞的功能實現的。恢復T淋巴細胞的功能可能為治療骨髓瘤骨病提供新的策略。
我在美國哈佛大學Dana-Farber Cancer Institute學習時曾經對多發性骨髓瘤免疫微環境進行深入研究並在《Blood》上發表了一篇文章：An G, et al. Osteoclasts promote immune suppressive microenvironment in multiple myeloma: therapeutic implication. Blood . 2016 Sep 22;128(12):1590-603.文章發現破骨細胞在多發性骨髓瘤(MM)免疫抑制微環境的建立中發揮了重要作用，今天為大家解讀一下文章內容。
一，研究背景
骨病是MM最明顯的特徵之一，80%~90%骨髓瘤患者會發生包括骨痛、溶骨病變、高鈣血癥、病理性骨折和脊髓壓迫在內的骨骼相關併發症。骨病的發生機制是破骨細胞活性增強及成骨細胞功能受抑。骨髓瘤細胞與骨髓微環境相互作用在啟用破骨細胞及抑制成骨細胞活性中起重要作用。破骨細胞在多發性骨髓瘤(MM)細胞促增殖、抗凋亡和耐藥中的作用目前已經非常明確。然而，腫瘤細胞對於微環境的改造，除了有利於增殖擴增以外，更重要的目的是避免機體免疫細胞殺傷。破骨細胞是MM微環境最為重要的細胞之一，目前尚無研究從腫瘤免疫角度解釋MM細胞啟用數量眾多的破骨細胞的原因。
破骨細胞在骨重塑和鈣磷代謝過程中發揮主要作用。越來越多的證據表明，破骨細胞除吸收骨基質外，還具有重要的免疫調節功能。破骨細胞和巨噬細胞在細胞起源、空間分佈、功能和調控方面存在很多相似之處。目前認為破骨細胞是一種駐紮在骨骼中的固有免疫細胞。腫瘤微環境中的固有免疫細胞，例如巨噬細胞、樹突細胞、肥大細胞，往往被腫瘤細胞所改造，成為腫瘤細胞的“幫兇”。破骨細胞與免疫系統的微妙關係，為我們看待MM中大量啟用的破骨細胞提供了新的角度。存在於機體的自身免疫調節機制常常被腫瘤細胞所“綁架”，利用免疫檢查點的抑制性訊號通路抑制T細胞功能是腫瘤逃避免疫的重要機制。免疫檢查點抑制療法透過對於免疫檢查點分子的封閉，恢復T淋巴細胞的功能，是近年來腫瘤治療領域最重要的進展。
骨骼重建在人的一生中始終在發生。為了維持骨代謝平衡，避免骨質疏鬆和骨質硬化，我們推測破骨細胞應該存在一種負反饋機制用於抑制T淋巴細胞，以實現雙向調節功能。以免破骨細胞過度活化或者失活，我們稱之為“破骨細胞檢查點”。如果破骨細胞存在針對T淋巴細胞的負反饋機制，MM腫瘤細胞可能利用這些反饋機制達到抑制T淋巴細胞進行免疫逃逸。這可能是MM腫瘤細胞對於微環境進行重塑，大量啟用破骨細胞的原因。
二，研究概況
1.破骨細胞透過表達一系列免疫抑制分子和免疫抑制相關酶可以抑制T淋巴細胞增殖，保護MM細胞免受細胞毒T細胞殺傷
我們發現，在破骨細胞存在的情況下，骨髓瘤特異性T淋巴細胞殺傷腫瘤細胞的能力明顯減弱。PDL1抑制劑和IDO1抑制劑可以部分改善T淋巴細胞的殺傷能力。實驗說明，破骨細胞可以保護MM細胞免受特異性細胞毒T淋巴細胞的殺傷。體外實驗說明，破骨細胞可以透過抑制T淋巴細胞，保護MM細胞免受細胞毒淋巴細胞的殺傷。我們對其可能的機制進行了探討。破骨細胞具有抗原遞呈細胞的某些特徵，其與T淋巴細胞的相互作用可能類似於抗原遞呈細胞與T細胞，因此，我們首先使用western blotting和免疫熒光對於免疫檢查點相關蛋白進行了檢測。我們驚訝地發現，CD14+單核細胞分化成為破骨細胞後，表達一系列免疫抑制分子，包括PDL1、IDO、Galectin-9、CD200和HVEM。
2.破骨細胞分泌細胞因子APRIL，可能是破骨細胞參與MM免疫逃逸的另外一種機制
腫瘤壞死因子超家族在細胞增殖、分化、死亡中發揮十分重要的作用，在免疫調節及免疫應答中的作用己被廣泛認識。增殖誘導配體(APRIL)是腫瘤壞死因子配體超家族新近發現的成員。透過與其受體BCMA、TACI相互作用，不但在B淋巴細胞生長、分化和發育，生髮中心維持等方面發揮重要作用，而且對於漿細胞的分化、發育和生存必不可少。APRIL的受體BCMA廣泛而特異地表達於MM腫瘤細胞表面，是非常理想的治療靶點。
我們及其他研究發現在MM微環境中APRIL主要來源於非造血細胞，尤其是破骨細胞及其前體細胞。傳統意義上認為APRIL是一種促進增殖、抑制凋亡的細胞因子。但是在研究APRIL作用機制的過程中，我們發現APRIL可以顯著提高MM細胞PD-L1的表達，並且這種效應可以被APRIL的抑制劑hAPRIL.01A抑制。上述結果提示APRIL可以上調MM細胞PD-L1的表達。
3.IFN-γ以及啟用的T淋巴細胞可以顯著抑制破骨細胞的生成
正常功能的T淋巴細胞對於破骨細胞具有重要的調節作用。T淋巴細胞既可以透過分泌RANKL促進破骨細胞分化，也可以透過分泌IFN-γ等方式抑制破骨細胞。我們發現破骨細胞對於正常功能的T淋巴細胞和IFN-γ極其敏感，T淋巴細胞可以顯著抑制破骨細胞的過度啟用，從這一角度來說T細胞功能失活可能也是骨髓瘤骨病發生的重要原因之一。恢復T細胞的功能，恢復T細胞分泌IFN-γ的能力，可能能夠治療骨髓瘤骨病。
4.CD38單克隆抗體可以部分恢復T細胞功能
CD38單克隆抗體在MM中的臨床療效已經獲得充分肯定，然而其作用機制一直備受爭議。CD38並不是MM特異性的標誌，NK細胞、單核細胞、Treg細胞、Breg細胞和啟用的T淋巴細胞均表達CD38。因此，CD38單克隆抗體的作用機制可能不限於以發揮ADCC、CDC和ADCP作用，更重要的是CD38可能對於免疫抑制微環境具有較強的調節作用，尤其是CD38單抗對於MDSC、Treg和Breg的影響。申請者所在Dana-Farber課題組已經發現CD38單克隆抗體可以影響Treg細胞的數量和功能。本課題研究也發現CD38單克隆抗體可以透過降低破骨細胞IDO1和HVEM的表達，部分解除破骨細胞的免疫抑制作用。
