肿瘤免疫治疗是目前最有前景的抗肿瘤疗法。但多数恶性肿瘤对免疫治疗的响应率低于预期，往往不足20%，如三阴性乳腺癌对免疫检查点的响应率只有10%左右。肿瘤免疫联合治疗，如免疫检查点阻断抗体与小分子药物联用，可能是目前提高肿瘤免疫治疗响应率最有效的手段之一。

从药物发现技术的角度来看，由于肿瘤免疫治疗涉及到两种细胞（肿瘤细胞和免疫细胞）之间的相互作用，基本上没有合适的细胞表型可以用于高通量筛选，因此联用小分子的高通量筛选和发现技术具有较大挑战性。如何找到有效的高通量体外筛选方法，来高效发现肿瘤免疫联用小分子，是目前该领域急需解决的一个重大技术问题。

从分子机制来看，“冷”肿瘤状态是导致多数恶性肿瘤对免疫治疗响应率低的重要原因之一。当肿瘤微环境缺乏效应性免疫细胞，使得肿瘤处于免疫功能抑制状态，即“冷”肿瘤状态。反之，则为“热”肿瘤状态。“冷”肿瘤对于肿瘤免疫治疗的响应率极低，而“热”肿瘤的响应率则相对较高。如何找到能够将“冷”肿瘤状态逆转为“热“肿瘤状态的药物，也是肿瘤免疫治疗领域的一个热点问题。

2021年1月22日，成都中医药大学王栋课题组在Science Advances在线发表题为“Tumor immunological phenotype signature-based high-throughput screening for the discovery of combination immunotherapy compounds”的研究论文。

文章发表在Science Advances

该研究以三阴性乳腺癌为研究对象，首先通过对“冷”或者“热”肿瘤相关的转录组数据进行生物信息学分析，建立了能够代表”冷””热”肿瘤状态的特征基因表达谱（Tumor Immunological Phenotype, TIP）。然后，利用高通量筛选技术HTS²（high throughput sequencing based high throughput screening）,对数千个小分子化合物处理细胞后的TIP特征基因的表达变化进行了大规模检测。研究团队发现小分子ENMD-2076能够显著将“冷”肿瘤的特征基因谱向“热”肿瘤的特征基因表达谱转变，提示该小分子可能将三阴性乳腺癌的“冷”肿瘤状态逆转为“热”肿瘤状态。通过体外和小鼠模型实验，发现该小分子的确能够通过激活肿瘤细胞趋化因子CXCL10和CXCL11的基因表达和分泌，进而吸引更多的、对肿瘤具有杀伤作用的CD8+ T细胞进入肿瘤微环境，改变肿瘤微环境的免疫状态。ENMD-2076与免疫检查点抑制剂PD-1抗体联用，更有效抑制了三阴性乳腺癌在动物模型中的生长，显著提高了肿瘤免疫治疗的响应率。

研究人员进一步对分子机制进行研究，发现ENMD-2076主要是通过靶向Aurora激酶A（AURKA）并抑制其活性，导致STAT3磷酸化水平下降，进而促进肿瘤细胞内趋化因子基因CXCL10和CXCL11的高表达。TAK-901是Aurora激酶A的另外一个已知小分子抑制剂，TAK-901处理肿瘤细胞后，也能得到类似的结果，再次证明该调控机制的可靠性。同时，这些实验结果也提示Aurora激酶A和STAT3可能是能够改变三阴性乳腺癌“冷”“热”免疫状态的潜在药物靶点。

该研究提出了基于HTS²技术的肿瘤免疫治疗联用小分子高通量发现新策略，发现了Aurora激酶A和STAT3是改善三阴性乳腺癌免疫状态的潜在药物靶点，报道了ENMD-2076和TAK-901是三阴性乳腺癌免疫治疗的候选联用小分子。该研究对于肿瘤免疫治疗联用小分子的发现和药效机制研究都具有重要意义。

免疫治疗联合用药的发现及其促进免疫治疗机制的示意图

博士生王海燕、李莎莎和汪倩玉为本文的共同第一作者，王栋教授为本论文的通讯作者。本项工作得到了清华大学药学院廖学斌教授课题组的大力帮助，得到了国家自然科学基金和四川省青年科学技术创新研究团队的资助。