The C/EBPβ antagonist peptide lucicebtide (ST101) induces macrophage polarization toward a pro-inflammatory phenotype and enhances anti-tumor immune responses

Keywords: C/EBPβ; M2-type macrophage; ST101; anti-pd 1 immunotherapy; lucicebtide; tumor associate macrophages (TAM).

免疫檢查點抑制劑（ICI）已取得巨大的臨床成功，但其療效僅限于一小部分患者。由于免疫排斥是 ICI 治療成功的主要障礙，因此靶向免疫抑制性腫瘤微環境（TME）已被確定為針對治療反應不佳的很有希望的的聯合策略。腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）是免疫抑制性 TME 的主要參與者。研究已經描述了巨噬細胞轉錄程序的 M1/M2 分型，即從免疫促進的“M1 型”到免疫抑制的“M2 型”。盡管已報道腫瘤類型之間的差異，但 TAMs 主要與 M2 型程序相關。因此，旨在將 TAMs 重編程為 M1 型程序的療法預計會使頑固性腫瘤對免疫療法敏感。

CCAAT/增強子結合蛋白（C/EBPβ）是一種轉錄因子，在調節腫瘤細胞生長、增殖和代謝轉換中起直接作用。此外，C/EBPβ 促進與 M2 型表型相關的單核細胞中的轉錄程序。研究表明，C/EBPβ 活性的抑制可能會使巨噬細胞從 M2免疫抑制表型重新極化，并在因免疫抑制 TME 而對免疫治療耐藥的腫瘤中產生臨床益處。Lucicebtide（以前稱為 ST101）是 C/EBPβ 的肽拮抗劑。Lucicebtide 破壞 C/EBPβ 二聚化，從而增強其蛋白酶體降解，導致 C/EBPβ靶基因表達顯著減弱。在幾種臨床前模型中，Lucicebtide 暴露在體外和體內均具有直接的抗癌活性。

基于此，美國 Sapience Therapeutics 研究中心在一項實驗中探討了體內lucicebtide對C/EBPβ的藥理拮抗作用對人外周血單核細胞（hPBMC）來源的巨噬細胞培養物和同基因小鼠腫瘤模型中TAMs的影響。實驗數據確定了 lucicebtide 是 TME 的新型免疫調節劑，具有克服 ICIs 耐藥性或增強其抗腫瘤活性的潛力。研究成果發表于 Frontiers in Immunology 期刊題為“The C/EBPβ antagonist peptide lucicebtide (ST101) induces macrophage polarization toward a pro-inflammatory phenotype and enhances anti-tumor immune responses”。

首先，為了研究 C/EBPβ 拮抗作用對巨噬細胞極化的影響，建立了健康人類供體外周血的巨噬細胞培養物，并在lucicebtide 濃度增加的情況下誘導其向 M1 型（稱為“M1”）或 M2 型（稱為“M2”）表型的分化和激活（圖1 A），用 LPS + IFN-γ（M1）或 IL-4（M2）激活巨噬細胞。通過流式細胞術分析表面標志物，M1 細胞表達 CD68^high CD163^low，M2細胞表達 CD68^low CD163^high （圖1 B）。此外，lucicebtide以劑量依賴性方式增加了刺激到 M2 表型的巨噬細胞培養物中的 M1：M2 比率，在最高濃度下相對比率增加了 40 倍（圖1 C、D）。值得注意的是，盡管 CD80高表達，但 lucicebtide暴露導致 M1 表型刺激的巨噬細胞中 CD80 中位熒光強度（MFI）呈劑量依賴性增加，表明lucicebtide進一步增強了 M1 細胞中的 M1 程序（圖1 E）。相反，在 M2 群體中，與未處理的 M2 培養物相比，M2標記物CD200R以劑量依賴的方式下調（圖1 F）。重要的是，在 lucicebtide暴露后，M1 或 M2 培養物中未觀察到總活細胞數的顯著減少。這些數據支持，在M2細胞定型和激活期間持續暴露時lucicebtide促進M1程序的能力。巨噬細胞極化是一個可塑性事件，C/EBPβ 活性是建立和維持 M2 程序所必需的，用lucicebtide 拮抗 C/EBPβ  既可以在 M2 條件下指示 M1 程序，也可以將免疫抑制的 M2 巨噬細胞轉化為免疫活性的 M1 程序。

然后，研究了lucicebtide 對 C/EBPβ 靶基因和 M2 程序的影響，無監督聚類（UC）鑒定出 45 個基因標記，特別是 TAM 生物學中涉及的幾種 M2 標志物或因子，包括 ALDH1A2、CD93、FOLR2、MARCO 和趨化因子 CCL17、CCL24、CCL13 和 CCL17。差異表達分析顯示共有 414 個 DEGs 基因，其中 248 個在lucicebtide暴露后下調，166 個上調。在lucicebtide處理的 M2 細胞中ID2、BIRC3、CyclinA2 和 CDK1 顯著下調。GSEA 分析的 RNAseq 數據集確定了細胞因子/趨化因子和 NF-kB 信號通路的顯著下調以及與類固醇合成激活有關的基因的增加。這說明，lucicebtide 抑制 C/EBPβ 靶基因和 M2 程序。

圖1      Lucicebtide 在人 PBMCs 來源的巨噬細胞培養物中將 M2 程序轉變為 M1。

在體外與 M2 巨噬細胞共培養后，T 細胞增殖和活化受到抑制。因此，接下來研究了lucicebtide介導的 M2 到 M1 轉化是否會在體外增強 CD8+ T 細胞活化，將 M2 或 M1 細胞暴露于 5 或 10 μM lucicebtide或對照，并與 CD8+ T 細胞共培養。正如預期，IFN-γ+ T 細胞與免疫抑制性 M2 巨噬細胞共培養的頻率比與 M1 巨噬細胞共培養的頻率低五倍（圖2 A、B）。Lucicebtide 誘導 M2 共培養物或 M1 共培養物中 IFN-γ+ 成分細胞頻率的劑量依賴性增加（圖2 A、B）。值得注意的是，10 μM lucicebtide將 M2 共培養物中 IFN-γ+ 細胞的頻率恢復到 M1 共培養物中觀察到的 67%。這些結果表明，在 M2 巨噬細胞存在下，lucicebtide暴露足以恢復 T 細胞活性，并且可以進一步增強免疫活性條件下的 T 細胞反應。

為了研究 C/EBPβ 驅動的免疫抑制程序在人類癌癥中的相關性，評估了 C/EBPβ 特征是否與乳腺癌（BC）患者的預后相關。結果證明了C/EBPβ 特征的表達與 HR 陰性 BC 和HR 陽性 BC 中的生存率均呈負相關，數據支持 BC 中 C/EBPβ 依賴程序的預后價值，并確定了在富含 TAM 的癌癥中lucicebtide重編程免疫抑制性 TME 的可能性。

為了研究lucicebtide對 TAM 群體和免疫介導的抗腫瘤反應的影響，使用 4T1 TNBC 原位模型，評估lucicebtide在每周 3 次給藥 10、25 或 50 mg/kg 后的抗腫瘤活性，結果分別導致 45.6%、73.8% 和 95.4% 的腫瘤生長抑制（TGI）。與對照組相比，lucicebtide 誘導的腫瘤體積減少了 41%，M1/M2 比率增加了 5.5 倍。該數據表明，lucicebtide促進免疫抑制性 TAMs 向免疫活性 M1 程序的復極化，并在體內 M1 巨噬細胞中富集。

通過研究其他癌癥類型中 C/EBPβ與巨噬細胞浸潤之間的關系，證明了C/EBPβ 表達與人腫瘤中巨噬細胞的浸潤呈正相關。因此，可能需要更好地表征 M1 和 M2 特征，以了解 C/EBPβ 表達對這些群體的特定影響。

圖2   lucicebtide介導的 M2 到 M1 的轉化導致 T 細胞活化增強。

為了研究巨噬細胞lucicebtide復極化對抗腫瘤反應的影響，在 4T1 TNBC 模型中進行了聯合 ICI 治療的研究，用抗-PD-1（12.5 mg/kg，每周一次）、lucicebtide（25mg/kg，3 次/周）或兩種藥物聯合給藥處理小鼠（圖3 A）。在第 42 天，單藥lucicebtide誘導 64.2% TGI，抗 PD-1 誘導 20.3% TGI，聯合給藥組顯示 70.0% 的 TGI。為了評估lucicebtide在不影響其直接抗腫瘤活性的情況下對免疫調節活性的影響，通過 sub-pharmacologic療法用lucicebtide（10 mg/kg，3 次/周）、抗 PD-1（12.5 mg/kg，每周一次）或兩種藥物聯合處理小鼠（圖3 B）。在這種情況下，聯合給藥顯示出更大的腫瘤生長抑制（85.8% TGI vs抗 PD-1：48.1% TGI；lucicebtide：42.5% TGI）和顯著增強的活性（圖3 B）。這些結果支持，Lucicebtide 增強抗 PD-1 療法的抗腫瘤活性。

最后，實驗試圖確定對抗 PD-1 治療無反應的腫瘤中的lucicebtide活性。由于在親本 4T1 腫瘤中觀察到部分反應（圖3 B），通過二次移植獲得對抗 PD-1 治療無反應的 4T1 腫瘤（4T1R）難治性細胞系。與這些顯示抗-PD1 耐藥性的細胞一致，4T1R 腫瘤對抗 PD-1 治療沒有顯示出統計學意義的反應（圖3 C）。相反，25 mg/kg lucicebtide有效抑制 4T1R 腫瘤，抗 PD-1 和lucicebtide的組合導致 78.7% 的 TGI。重要的是，與單藥反應相比，該聯合療法顯著抑制了腫瘤生長（圖3 C），表明與lucicebtide聯合使用可以克服對抗 PD-1 治療的耐藥性。

此外，為了證明lucicebtide對 TAMs 影響對整體腫瘤反應的相關性，用抗 CSFR-1 抗體處理小鼠以耗盡其巨噬細胞群。單獨的抗-CSFR1 對對照動物的腫瘤生長沒有實質性影響 （圖3 D），抗-PD1 或 lucicebtide 單藥治療也沒有。雖然lucicebtide和抗 PD-1 聯合治療導致 74.2% 的 TGI，但抗-CSFR1 的給藥將聯合組的 TGI 降低至 38.7%（圖3 D）。這些數據支持，lucicebtide對巨噬細胞的影響是其抗腫瘤反應的關鍵組成部分。

圖3    Lucicebtide 增強抗-PD-1 的抗腫瘤活性。

總之，該研究表明，lucicebtide暴露會促進免疫抑制性 M2 巨噬細胞的丟失，同時促炎性 M1 巨噬細胞的增加。巨噬細胞極化被證明是一種可塑性事件，因為致力于 M2 程序的細胞仍然容易受到lucicebtide介導的復極化的影響。在以高 TAM 含量為特征的抗 PD-1 難治性同基因腫瘤模型中，巨噬細胞對 M1 表型的極化在體內得到證實，導致強大的抗腫瘤反應，并在聯合抗 PD-1 檢查點抑制的情況下增強。隨后在巨噬細胞藥理學耗盡的小鼠中進行的實驗證實了巨噬細胞極化在 lucicebtide 介導的體內抗腫瘤反應中的作用。重要的是，lucicebtide對巨噬細胞極化的影響可能與它在 C/EBPβ 驅動的癌癥中的直接細胞毒性協同作用。這些數據支持在臨床環境中評估lucicebtide介導的 C/EBPβ 拮抗作用作為免疫調節劑，以增強免疫療法（如檢查點抑制劑）的抗腫瘤活性。

參考文獻：Scuoppo C, Ramirez R, Leong SF, Koester M, Mattes ZF, Mendelson K, Diehl J, Abbate F, Gallagher E, Ghamsari L, Vainstein-Haras A, Merutka G, Kappel BJ, Rotolo JA. The C/EBPβ antagonist peptide lucicebtide (ST101) induces macrophage polarization toward a pro-inflammatory phenotype and enhances anti-tumor immune responses. Front Immunol. 2025 Mar 4;16:1522699. doi: 10.3389/fimmu.2025.1522699. PMID: 40103809; PMCID: PMC11913834.

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