PD1 blockade-induced DKK1 expression by CD8+ T cells promotes blood-brain barrier permeabilization.
研究背景
脑转移（BrM）是多种癌症常见并发症，5年生存率极低。免疫检查点抑制剂（ICIs）治疗BrM有一定疗效，但患者响应异质性大，提示对脑 - 免疫生态系统宿主驱动机制理解不足。本研究旨在揭示PD1阻断治疗对血脑屏障（BBB）完整性的影响及对BrM进展的潜在机制。
方法速览
研究综合运用单细胞RNA测序、伊文思蓝染色和DCE - MRI、条件培养基和跨内皮迁移实验、蛋白质组学分析、基因敲除和中和抗体实验、流式细胞术和免疫荧光、临床影像和血浆蛋白分析、药物递送和生存实验等方法。
主要发现
- BBB通透性增加
scRNA - seq分析显示，PD1阻断治疗改变脑微环境，增加CD8⁺ T细胞和巨噬细胞浸润，减少CD4⁺ T细胞、NK细胞和髓源性抑制细胞（MDSCs）。还使先天性淋巴细胞（ILC）浸润增加、周细胞减少，导致BBB功能受损。EB染色和DCE - MRI验证，PD1阻断治疗显著增加BBB通透性，肿瘤模型中同样如此。
- DKK1是关键介质
PD1阻断治疗诱导CD8⁺ T细胞分泌Dickkopf相关蛋白1（DKK1），该蛋白抑制Wnt/β - catenin信号通路，下调内皮细胞连接蛋白表达，破坏BBB完整性。敲除DKK1或用中和抗体可恢复BBB功能，减少脑转移。
- CD8⁺ T细胞是DKK1主要来源
细胞分选和条件培养基实验确认，CD8⁺ T细胞是DKK1主要来源。PD1阻断治疗增加其DKK1表达，通过β - catenin/TCF和FOXM1信号通路调控转录。CRISPR/Cas9介导的DKK1敲除实验验证其在BBB破坏中的作用。
- 临床证据支持
非小细胞肺癌（NSCLC）患者中，PD1阻断治疗后血浆DKK1水平升高与脑转移风险增加显著相关，无响应者更明显。MRI影像显示患者静脉窦区域钆增强信号强，提示BBB通透性增加。5. 联合治疗增效
抗PD1治疗后给予顺铂，可提高顺铂脑内积累，增强抗肿瘤效果。DKK1缺失模型中此效应削弱，表明DKK1介导的BBB通透性增加是化疗增效关键机制。
总结展望
本研究首次揭示PD1阻断治疗通过CD8⁺ T细胞诱导DKK1表达破坏BBB完整性，提出DKK1可作为预测脑转移风险的生物标志物，开发了基于PD1阻断治疗增强化疗药物脑递送的策略。不过，研究存在动物模型与临床转化有差距、DKK1作用机制多样、样本量有限等局限性，需后续深入研究。