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Journal for Immunotherapy of Cancer
放疗联合PD-L1与TIM-3阻断在结直肠癌中调控肿瘤免疫表型

2026-02-27
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该研究揭示了放疗在pMMR结直肠癌中诱导PD-1和TIM-3共表达的免疫适应性抵抗机制,并证实三联疗法(放疗+PD-L1+TIM-3阻断)可显著增强抗肿瘤免疫应答,提供了一种针对免疫治疗耐药型结直肠癌的新型组合策略。

 

文献概述

本文《放疗联合PD-L1与TIM-3阻断在结直肠癌中调控肿瘤免疫表型》,发表于《Journal for Immunotherapy of Cancer》杂志,回顾并总结了放疗如何重塑结直肠癌的免疫微环境,特别是通过诱导T细胞和NK细胞上PD-1与TIM-3的共表达,从而触发适应性免疫抑制。研究进一步验证了在pMMR/MSS结直肠癌模型中,联合阻断PD-L1和TIM-3可显著增强放疗的抗肿瘤效果,提升局部控制、远端效应及免疫记忆反应。该研究整合了公共转录组数据、单细胞测序、小鼠模型、类器官共培养及临床样本分析,系统揭示了TIM-3作为放疗后关键检查点分子的作用。研究结果为pMMR结直肠癌的免疫治疗提供了新的组合策略和潜在生物标志物。

背景知识

结直肠癌(CRC)是全球癌症相关死亡的主要原因之一,其中约95%的病例为微卫星稳定(MSS)或错配修复正常(pMMR)型,这类肿瘤通常缺乏显著的肿瘤突变负荷和免疫细胞浸润,被称为“冷肿瘤”,对现有的免疫检查点抑制剂(如PD-1/PD-L1单药)响应率极低,构成了临床上的重大未满足需求。放射治疗(RT)已被证明可通过诱导免疫原性细胞死亡、增强抗原呈递等方式激活抗肿瘤免疫,但同时也可能上调多种免疫检查点分子,导致T细胞耗竭,形成适应性免疫抵抗。TIM-3(T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域-3)是一种重要的抑制性受体,常在功能耗竭的T细胞和NK细胞上表达,其配体Galectin-9广泛存在于肿瘤微环境中。已有研究表明,TIM-3与PD-1共表达是T细胞耗竭的标志,并与PD-1抑制剂耐药相关。然而,在pMMR结直肠癌中,放疗是否及如何调控TIM-3表达,以及TIM-3阻断是否能增强放疗联合PD-L1抑制的疗效,尚不明确。本研究正是基于这一科学空白,系统探索了放疗后免疫检查点的动态变化,提出并验证了PD-L1与TIM-3双阻断联合放疗的新型组合免疫治疗策略,旨在克服pMMR结直肠癌的免疫治疗耐药性。

 

提供基于C-NKG背景的多种免疫系统人源化小鼠模型,支持全免疫系统重建,可用于肿瘤免疫研究、自身免疫性疾病研究和传染病研究,适用于需要模拟人类免疫应答的病毒感染模型和药物代谢研究。

 

研究方法与实验

研究团队首先整合了TCGA和GEO数据库中结直肠癌患者的转录组数据,并结合单细胞RNA测序(来自Human Colorectal Cancer Atlas)分析TIM-3及其配体Galectin-9在不同分子亚型中的表达特征。随后,利用CT26(MSS/pMMR)和MC38(MSI-H/dMMR)小鼠结直肠癌模型,评估放疗后肿瘤微环境中免疫细胞的动态变化,特别是PD-1和TIM-3的表达水平。通过流式细胞术、免疫组化/免疫荧光、bulk RNA测序等技术,系统分析了不同治疗组合(对照、抗PD-L1、抗TIM-3、双抗、放疗单用及联合)对肿瘤生长、免疫细胞浸润、效应功能和记忆形成的影响。进一步,研究构建了患者来源的类器官(PDO)与自体免疫细胞的共培养体系,以验证在人源系统中该组合疗法的疗效。最后,研究分析了接受短程或长程放化疗的局部晚期直肠癌(LARC)患者以及接受立体定向体部放疗(SBRT)的转移性患者临床样本,评估放疗前后免疫微环境的变化,验证临床相关性。

关键结论与观点

  • 在pMMR结直肠癌中,TIM-3和Galectin-9的表达水平显著高于其他多数免疫检查点,且在肿瘤浸润的CD8+ T细胞和NK细胞上高表达,与细胞功能耗竭表型相关
  • 放疗在CT26(pMMR)模型中显著上调肿瘤微环境中CD8+ T细胞和NK细胞上的PD-1和TIM-3共表达,这一现象在MC38(dMMR)模型中较弱,表明该适应性抵抗机制具有分子亚型特异性
  • 在CT26模型中,放疗联合PD-L1阻断再加TIM-3阻断(三联疗法)展现出最强的抗肿瘤效果,显著抑制肿瘤生长,提高完全缓解率,并延长生存期,其疗效显著优于任何双药组合
  • 三联疗法不仅增强了局部肿瘤控制,还诱导了显著的远端效应(abscopal effect)和免疫记忆,保护小鼠免受肿瘤再挑战,并有效控制远处转移
  • 在pMMR患者来源的类器官-免疫细胞共培养体系中,三联疗法显著增强了免疫细胞的活化、增殖和细胞毒性功能,并促进了类器官的凋亡,而在dMMR模型中该额外益处不明显
  • 临床样本分析证实,接受放疗的结直肠癌患者肿瘤组织中T细胞浸润增加,同时PD-1和TIM-3信号上调,且立体定向放疗可引起系统性免疫改变,包括外周血免疫细胞上TIM-3的诱导
  • 泛癌分析显示,同时高表达HAVCR2(TIM-3)和PDCD1(PD-1)的肿瘤患者在接受免疫检查点抑制剂治疗时预后更好,提示这一轴可能代表一种免疫激活状态

研究意义与展望

该研究系统地阐明了放疗在pMMR结直肠癌中诱导PD-1/TIM-3共表达的适应性免疫抵抗机制,为克服此类“冷肿瘤”的免疫治疗耐药性提供了强有力的理论依据。研究提出的放疗联合PD-L1与TIM-3双阻断的三联疗法,在临床前模型中展现出卓越的抗肿瘤活性,显著优于现有的双药组合,为开发更有效的免疫治疗方案指明了新方向。特别是,该研究强调了TIM-3在pMMR结直肠癌中的关键作用,提示其可能作为放疗后联合治疗的理想靶点。

研究结果对未来的临床研究具有重要指导意义。首先,它为开展针对MSS/pMMR结直肠癌患者的I/II期临床试验提供了坚实的科学基础,即评估放疗联合PD-L1和TIM-3抑制剂的安全性和初步疗效。其次,研究发现PD-1+TIM-3+ T/NK细胞的富集可作为放疗后免疫状态的动态生物标志物,可用于患者分层和治疗响应预测,指导精准免疫治疗。未来的研究应进一步探索该三联疗法在其他“冷肿瘤”中的普适性,并深入解析TIM-3阻断如何具体影响记忆T细胞的发育程序,以优化治疗方案。总之,这项研究为免疫治疗耐药的结直肠癌患者带来了新的希望。

 

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结语

本研究深入探讨了放疗在结直肠癌免疫微环境调控中的双重作用,重点揭示了在pMMR亚型中,放疗可特异性地诱导CD8+ T细胞和NK细胞上PD-1与TIM-3的共表达,形成关键的适应性免疫抑制轴。通过多维度的临床前和临床样本分析,研究证实,相较于放疗联合PD-L1阻断,进一步加入TIM-3阻断能显著增强抗肿瘤免疫应答,实现更持久的肿瘤控制、系统性远端效应和免疫记忆保护。这一三联疗法在患者来源的类器官共培养体系和小鼠模型中均表现出显著优势,且临床证据支持其生物学合理性。该研究不仅为pMMR结直肠癌这一免疫治疗困难群体提供了全新的组合策略,还提出了PD-1/TIM-3共表达作为潜在的生物标志物,对推动个体化放疗-免疫联合治疗的临床转化具有重要意义。未来应尽快推进相关临床试验,以验证该策略在患者中的安全性和有效性,为改善结直肠癌预后开辟新路径。

 

文献来源:
Xuan Xuan Wang, Chu Zhu, Yikan Sun, Sheng Dai, and Xiaonan Sun. Modulating the tumor immune phenotypes by radiotherapy: formulating and validating the combination therapy of radiation, PD-L1, and TIM-3 blockade in colorectal cancer. Journal for Immunotherapy of Cancer.