2021頭頸腫瘤免疫微環(huán)境(全文)

1、2021頭頸腫瘤免疫微環(huán)境(全文)頭頸部腫瘤是一組高度侵襲的異質(zhì)性腫瘤，是全球第六大常見的癌癥類 型。其中，90%的頭頸腫瘤是鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC )0研究顯示HNSCC 的腫瘤微壞境(TME)是由許多不同的細(xì)胞亞群組成的，這些細(xì)胞亞群 可以浸潤到腫瘤內(nèi)部并通過各種機(jī)制與腫瘤細(xì)胞或彼此間進(jìn)行相互作用。我們也都知道先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞在介導(dǎo)免疫監(jiān)視和控制腫瘤生長 中都起舂至關(guān)重要的作用。因此，今天我們就來探討一下頭頸鱗癌腫瘤 微環(huán)境那些事兒，來看一看不同細(xì)胞亞群在腫瘤微環(huán)境中是如何工作的。 從而更好的了解HNSCC發(fā)生和發(fā)展中的關(guān)鍵因素，為HNSCC患者開 發(fā)出更有效的免疫療法。頭頸癌(HN

2、C)是由上消化道粘膜表面引起的一組異質(zhì)性腫瘤，包括 鼻竇，口腔，鼻咽，口咽，下咽和喉?？偟膩碚f，HNC是全 球第六大 流行性癌種，每年新發(fā)確診病例達(dá)880,000例，超過450,000例患者死亡。在所有HNC中，百分之九十是頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC ),其中75%的病例與酗酒和吸煙有關(guān)。但是，新的研究表明，人乳頭瘤病毒(HPV)感染可能是22%口咽鱗狀 細(xì)胞癌患者(OSCC)和47%扁桃體鱗狀細(xì)胞癌患者(TSCC )的相關(guān) 危險(xiǎn)因素。研究顯示：HNSCC會(huì)嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，并且預(yù)后較 差,對(duì)治療的反應(yīng)低且容易發(fā)生耐藥。HNSCC的5年存活率為50-60% , 并且高達(dá)30%的患者會(huì)發(fā)

3、生復(fù)發(fā)或治療失敗。但是，近幾年來免疫治療 的出現(xiàn)，似乎為頭頸鱗癌的患者帶來了新的希望。Ptt Checkmate-141 和Keynote-040研究結(jié)果的公布，以及O藥和K藥二線單藥治療復(fù)發(fā)/ 轉(zhuǎn)移性頭頸鱗癌患者的獲批，為這些晚期患者帶來了更多的選擇。在今年K藥單藥一線治療PD-L1陽性評(píng)分(CPS ) >20的轉(zhuǎn)移性 或不 可切除的復(fù)發(fā)性頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)更是得到了 NMPA的獲 批，這一切的都說明頭頸鱗癌已經(jīng)進(jìn)入了免疫治療的時(shí)代。因此，更好 的了解該癌種的免疫微環(huán)境也就變得尤為重要。頭頸鱗癌的主要治療難點(diǎn)在于該類癌種的高復(fù)發(fā)率和/或轉(zhuǎn)移率，這不 僅僅說明了頭頸腫瘤的治療

4、難度也同時(shí)意味舂該癌種復(fù)雜的分子機(jī) 制。頭頸鱗癌的高轉(zhuǎn)移性和高復(fù)發(fā)率背后的原理可能與周圍組織基質(zhì) 以及免疫細(xì)胞構(gòu)成的腫瘤微環(huán)境有著密不可分的關(guān)系。宿主的免疫系 統(tǒng)能夠識(shí)別和消除腫瘤細(xì)胞。然而，逃避免疫監(jiān)視會(huì)產(chǎn)生一個(gè)適應(yīng)腫瘤細(xì)胞進(jìn)展和存活的環(huán)境。有 趣的是HNSCCs不僅具有避免免疫細(xì)胞識(shí)別的能力，而且還具 有免疫 抑制的作用。這種免疫逃避是通過下調(diào)人類白細(xì)胞抗原(HLA)的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的，這會(huì)影響T細(xì)胞對(duì)癌細(xì)胞的識(shí)別。此外， 有研究發(fā)現(xiàn)頭頸腫瘤的免疫微環(huán)境還被證明會(huì)損害腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TIL)的功能。腫瘤免疫微環(huán)境可由不同的細(xì)胞子集組成，例如癌癥相關(guān)的基質(zhì)成纖 維細(xì)胞，T細(xì)胞，B細(xì)胞，嗜中性粒

5、細(xì)胞，巨噬細(xì)胞，髓系來源的抑制 細(xì)胞（MDSC ）,自然殺傷（NK ）細(xì)胞和肥大細(xì)胞。這些不同的細(xì)胞 亞群可以浸潤到腫瘤微環(huán)境中，并通過各種網(wǎng)絡(luò)與腫瘤細(xì)胞以及彼此 相互作用。先天性（例如NK細(xì)胞）和適應(yīng)性（例如CD8 + T細(xì)胞）免 疫細(xì)胞在免疫監(jiān)視和控制腫瘤生長中都起著至關(guān)重要的作用。另一方面，免疫細(xì)胞的某些亞群（例如，MDSC和巨噬細(xì)胞）也可以 促進(jìn)腫瘤的生長。因此，如果腫瘤能夠逃避和/或抑制抗腫瘤免疫應(yīng) 答，則腫瘤就會(huì)發(fā)生進(jìn)展。在這方面，腫瘤往往通過抑制T細(xì)胞功能或 通過激活擴(kuò)大免疫抑制性細(xì)胞群來逃避宿主的免疫監(jiān)視。接下來將會(huì) 詳細(xì)介紹頭頸鱗癌的腫瘤微環(huán)境是如何調(diào)節(jié)和削弱宿主免疫作用機(jī)制

6、 的。T細(xì)胞是一種淋巴細(xì)胞，是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，可分為 CD4+和CD8 + T細(xì)胞。CD8陽性的腫瘤浸潤T細(xì)胞可以通過 產(chǎn)生穿 孔素/顆粒酶直接殺死腫瘤細(xì)胞，而活化的CD4和CD8腫 瘤浸潤T細(xì) 胞還可以分泌具有殺死腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞因子（例如干擾素Y （IFN-Y / 腫瘤壞死因子-aTNF-a ） z并且通過這些細(xì)胞因子還可以招募其它抗 腫瘤免疫細(xì)胞。在一項(xiàng)使用口咽鱗狀細(xì)胞癌（OSCC）患者樣本的研究中，觀察到大 多數(shù)腫瘤內(nèi)浸潤的淋巴細(xì)胞是CD8 + T細(xì)胞，而這些患者中有67%同 時(shí)具有CD4 +腫瘤浸潤的淋巴細(xì)胞。該研究發(fā)現(xiàn)，在這些患 者中，具 有較高CD8陽性的腫瘤浸潤細(xì)胞

7、的患者與更好的臨床參數(shù)相關(guān)（例 如：較小的腫瘤尺寸和較低的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率），但是與患者的生存率 沒有關(guān)系。進(jìn)一步分析CD4與CD8的比值也未曾顯示與臨床預(yù)后有任何關(guān) 系。但 是，在另一項(xiàng)研究報(bào)道中顯示較高的CD4和CD8腫瘤浸潤 性免疫細(xì)胞 與總生存期（OS ）的改善和無復(fù)發(fā)生存期（RFS ）相關(guān)。此外，在 調(diào)控了其它預(yù)后因素之后，較高的CD4水平預(yù)示著更長的生存期（OS）和更好的疾病特異性生存期。與此一致的，在另一項(xiàng)系統(tǒng)回顧 和薈萃分析中同樣證實(shí)CD3+和CD8 +的腫瘤浸潤淋 巴細(xì)胞（TIL）在 頭頸鱗癌的臨床結(jié)果中具有良好的預(yù)后作用，并 且發(fā)現(xiàn)FoxP3 +的腫瘤 漫潤淋巴細(xì)胞也與OS的改

8、善具有相關(guān)性。一項(xiàng)研究表明，通過比較HNSCC患者和健康者的外周血單核細(xì)胞 （PBMC）發(fā)現(xiàn)：T細(xì)胞亞群的比例在數(shù)量上沒有差異，但是患者T細(xì)胞與健康人相比在質(zhì)量上存在差異。當(dāng)這些外周血T細(xì)胞受到 病毒抗 原肽的刺激時(shí)，HNSCC患者的T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-Y召回反 應(yīng)與健康人 相比明顯減弱，這提示HNSCC患者存在全身免疫抑制狀態(tài)。盡管CD8陽性的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）可能代表舂適應(yīng)性免疫 應(yīng) 答，但研究表明功能障礙TILs是普遍存在的現(xiàn)象，表現(xiàn)出細(xì)胞因子產(chǎn) 生和增殖能力的下降或是缺乏細(xì)胞毒性功能。在頭頸腫瘤患者的病例 中TILs的衰竭和功能異常的特征往往是因?yàn)榇嬖诿庖咭种菩蜋z查點(diǎn)的 上調(diào)，

9、例如程序性細(xì)胞死亡受體1 ( PD-1 )，淋巴細(xì)胞激活基因3( LAG- 3 )以及T細(xì)胞免疫球蛋白粘蛋白3( TIM-3 )等。接下來將會(huì)詳細(xì)的看一 看頭頸鱗癌中T細(xì)胞耗竭和功能異常的原因和機(jī)制。PD-1是在活化的CD4 +或CD8+ T細(xì)胞上表達(dá)的共抑制受體，PD-1 具有兩個(gè)配體PD-L1和PD-L2o PD-1也被認(rèn)為是耗竭性T細(xì)胞的標(biāo)志 物，并且發(fā)現(xiàn)在各種類型的癌癥中存在舂在CD4+和CD8 + TILS上的 表達(dá)上調(diào)。在臨床前的研究中，我們已經(jīng)證明在鱗狀細(xì)胞癌的小鼠模 型中，CD8陽性的TILs會(huì)高表達(dá)PD-1和LAG-3o通過與腫瘤細(xì)胞上的PD-L1結(jié)合而抑制T細(xì)胞的功能或促進(jìn)

10、其凋亡。多項(xiàng)研究表明，頭頸鱗癌的腫瘤微環(huán)境可以通過上調(diào)腫瘤細(xì)胞上的PD- L1表達(dá)，利用凋亡機(jī)制顯著降低CD8陽性T細(xì)胞的浚潤 水平。此外， 其它研究發(fā)現(xiàn)在頭頸鱗癌患者的血漿樣本中可以分離出PD-L1表達(dá)的 外泌體，并且發(fā)現(xiàn)PD-L1高表達(dá)的外泌體與HNSCC的疾病進(jìn)展具有 相關(guān)性。另有研究表明，頭頸鱗癌還可能通過產(chǎn)生Fas-L陽性的微囊 泡來誘導(dǎo)CD8 + T細(xì)胞的凋亡?？偠灾?，這些機(jī)制可能為頭頸鱗癌 患者的全身免疫抑制的腫瘤微壞境提供了解釋。導(dǎo)致頭頸鱗癌CD8 + T細(xì)胞功能障礙的另一種機(jī)制可能是循環(huán)和腫 瘤 浸潤的調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Treg )和Th17細(xì)胞水平升高。其中Th17細(xì)胞增殖 很

11、可能是由頭頸腫瘤細(xì)胞釋放的IL-23和IL-6水平升高引起的。Treg 細(xì)胞占外周血CD4 + T細(xì)胞亞群不到5%,其特征為CD4+CD25+FOXP3+oTreg細(xì)胞的作用是調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞的過度免疫反應(yīng)，以防止自身免 疫。然而，這種功能也限制了免疫系統(tǒng)靶向腫瘤細(xì)胞。外周Tregs細(xì)胞 可以被募集到腫瘤微環(huán)境中，在那里轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-P)使它們發(fā)生分化并變得更具免疫抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，在頭 頸鱗癌進(jìn)展的后期TGF-p水平升高，這似乎破壞了 Th17與Tregs的 比例。這種破壞誘導(dǎo)了 HNSCC中促進(jìn)腫瘤生長的Treg細(xì)胞分化，并增加了 HNSCC中抗炎細(xì)胞因子白介素10 ( IL-1

12、0)的產(chǎn)生。但是，有研究顯 示，HNSCCs中高水平的FoxP3 + Treg漫潤與更長的RFS和OS相 關(guān)。這可能是因?yàn)槟[瘤微環(huán)境中高水平的FoxP3 +Treg的存在表明正在進(jìn)行強(qiáng)大的抗腫瘤免疫反應(yīng)，這將有助 于抑制腫瘤的生長。除了功能失調(diào)的T細(xì)胞外，MHC分子(或HLA分子)表達(dá)的下調(diào) 也可 能有助于腫瘤細(xì)胞逃避適應(yīng)性免疫應(yīng)答。MHC-I類分子對(duì)于將肽段呈 遞給CD8 + T細(xì)胞識(shí)別腫瘤相關(guān)抗原或腫瘤特異性抗原是必不可少 的。大約50%的HNSCC腫瘤可能通過下調(diào)MHCI類分 子而逃避免疫 監(jiān)視。研究發(fā)現(xiàn)，12.7%的HNSCC病例未檢測(cè)到MHCI類表達(dá)，另有其他 病例可降低MHCI類分

13、子的表達(dá)。但是，目前HNSCC降低MHC-I類 分子表達(dá)的機(jī)制仍缺乏很好的理解。有研究發(fā)現(xiàn)在HNSCC腫瘤發(fā)展的 早期階段，原發(fā)性HNSCC中CD8+T細(xì)胞與MHC-I類分子的相互作 用可導(dǎo)致腫瘤排斥或免疫逃逸現(xiàn)象?？傊?，MHC-I類分子的表達(dá)減少會(huì) 使腫瘤細(xì)胞逃避CD8 + T細(xì)胞的檢測(cè)，并避免CD8 +殺傷T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)的激活。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM )在HNSCC中很常見，可分為兩個(gè)亞群： M1型介導(dǎo)促炎和抗腫瘤反應(yīng)和M2型具有免疫抑制作用及促腫瘤特 性。M1型產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子，例如IL-12 , IL-23和IFN-丫，并被證明 具有抗腫瘤免疫特性。相比之下，M2型不僅

14、產(chǎn)生IL-10和TGF-p這些 抑制性的細(xì)胞因子，還同時(shí)會(huì)抑制M1型的抗腫瘤作用。已有研究顯示 腫瘤微壞境(TME )中較高水平的TAM與淋 巴結(jié)轉(zhuǎn)移和HNSCC的 晚期進(jìn)展有關(guān)。最近的一項(xiàng)研究表明，HNSCC的TME在很大程度上包含了 M2型的 TAM,并且顯示TGF-P水平較高。TAM促發(fā)炎癥和腫瘤發(fā)生 的可能機(jī) 制是產(chǎn)生活性氧(ROS)，活性氮和前列腺素。此外，已發(fā)現(xiàn)TAM可 產(chǎn)生高水平的炎性細(xì)胞因子(例如TNF-a?n IL-1p )和巨噬細(xì)胞遷移 抑制因子(MIF)。其中，MIF是趨化因子受體CXCR2的配體，已被 證明能促進(jìn)鱗狀細(xì)胞癌(SCC)的遷移，細(xì)胞基質(zhì)的黏附以及中性粒 細(xì)胞

15、的募集。這些募集的中性粒細(xì)胞可以釋放肝細(xì)胞生長因子(HGF),而HGF又可以通過其反饋機(jī)制調(diào)節(jié)細(xì)胞生長，形態(tài)變化和 運(yùn)動(dòng)性進(jìn)而增加腫瘤細(xì)胞的侵襲性。臨床前研究使用小鼠鱗狀細(xì)胞癌(SCC)模型探索了 TAM降低的效 果。用氯麟酸鹽處理小鼠使巨噬細(xì)胞發(fā)生耗竭，觀察到TAM降 低使得see腫瘤體積減少。這說明氯麟酸鹽治療可增加see凋亡，但不會(huì)減弱SCC增殖和轉(zhuǎn)移。TME中這些髓樣細(xì)胞的免疫抑制特 性，定量的TAM可能對(duì)HNSCCs的預(yù)后具有分層作用。此外，在正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)中，針對(duì)TAM聯(lián)合檢查點(diǎn)抑制劑的治療 策略已經(jīng)在黑色素瘤，肺癌，結(jié)腸癌和乳腺癌中顯示出了令人鼓舞的 結(jié)果。盡管目前已經(jīng)有一些

16、研究提示TAM的密度增加與HNSCC中不 良的臨床病理有關(guān)，但仍缺乏針對(duì)HNSCC患者的TAM靶向治療策 略，還有待進(jìn)一步的探索。骨髓源性抑制細(xì)跪先前的研究表明,MDSC在預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)各種腫瘤免疫療法的反應(yīng)中可能 起關(guān)鍵作用。MDSCs可以在外周血，淋巴樣引流組織以及HNSCC腫 瘤組織中循環(huán)。許多研究表明,MDSC在感染，炎癥和腫瘤發(fā)展過程中 會(huì)下調(diào)免疫反應(yīng)。MDSC是CD11b表達(dá)陽性的細(xì) 胞，在表型上可分為 多形核MDSC ( PMN-MDSC )和單核MDSC(M-MDSC ) o其中zPMN-MDSC與未成熟的多形核細(xì)胞相似，可以表達(dá)Ly6CI。和Ly6G+。M-MDSCs是標(biāo)記有Ly

17、6chi和Ly6G-的未成熟單核 細(xì)胞，當(dāng) 信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 ( STAT3 )下調(diào)時(shí)可以分化為TAMs。但還 需要進(jìn)一步來驗(yàn)證在HNSCC也存在同樣的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，M-MDSC的數(shù)量與SCC的化療反應(yīng)呈負(fù)相關(guān)，M- MDSC 通過非抗原特異性機(jī)制具有高度免疫抑制作用。PMN- MDSCs也同樣 具有免疫抑制作用，它們可以通過抗原特異性方式增強(qiáng)T細(xì)胞耐受 性。進(jìn)一步研究顯示淋巴器官的外周MDSCs可抑制抗原特異性CD8 + T細(xì)胞，而TME中的MDSCs可同時(shí)抑制抗原 特異性和非抗原特異 性的T細(xì)胞功能。外周的MDSC可發(fā)生細(xì)胞間的緊密接觸，通過產(chǎn)生一氧化氮（NO） 和ROS來抑制T

18、細(xì)胞的抗原特異性免疫反應(yīng)。并且外周的MDSC可以 通過消耗必需氨基酸水平（例如L-精氨酸和色氨酸）來減少T細(xì)胞增 殖。但是，HNSCC患者TME中的MDSCs不僅可以通過產(chǎn)生NO和Arg1 活性表現(xiàn)抗原特異性的免疫抑制作用，而且還可以通過抑制T細(xì)胞上的 CD3/CD28的表達(dá)來抑制抗原特異性和非特異性T細(xì) 胞應(yīng)答。與此同 時(shí),MDSC也可以通過誘導(dǎo)免疫抑制性細(xì)胞因子（例 如IL-10和TGF- P）釋放和招募Tregs細(xì)胞，從而下調(diào)效應(yīng)T細(xì) 胞的增殖和活化，最終 導(dǎo)致腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),腫瘤相關(guān)的缺氧環(huán)境會(huì) 導(dǎo)致腫瘤浸潤的MDSCs ±PD-L1表達(dá)的上調(diào)。而這種現(xiàn)

19、象是由HIF- 1C （轉(zhuǎn)錄因子所引起的，進(jìn)而導(dǎo)致MDSCs更強(qiáng)的免疫抑制作用。另一個(gè)可以增加MDSCs免疫抑制活性的機(jī)制是：MDSCs ± CD38表 達(dá)的上調(diào)。表達(dá)較高水平CD38的MDSC通常具有更大的促進(jìn)腫瘤生 長的能力，并且具有更強(qiáng)的免疫抑制作用。研究顯示CD38還可以促進(jìn)M-MDSC群體的擴(kuò)增。此外，還發(fā)現(xiàn)IFN-y,TNF-cx?n其他細(xì)胞因子也可以誘導(dǎo)MDSC中 CD38的表達(dá)，這說明負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路也可以阻止抗腫瘤免疫。臨床前 研究發(fā)現(xiàn)在骨髓瘤和血液系統(tǒng)腫瘤的鼠模型中給予靶向CD38 + MDSCS的單抗藥物后，可以有效延遲腫瘤的進(jìn)展。因此，研究者推測(cè) 選擇性抑制MDSCs某些亞型的靶向療法可能為對(duì)抗具有高密度 MDSCs的HNSCCs提供新療法。在HNSCC的早期階段可以通過手術(shù)或放射療法進(jìn)行治療。然而，由 于嚴(yán)重的功能障礙以及患者的審美需求，通常會(huì)導(dǎo)致HNSCC的治療 十分受限。因此，為解決這一問題，需要開發(fā)和鑒定新的治療策略和 特定的標(biāo)記物以改善和預(yù)測(cè)HNSCC患者的治療結(jié)果和生存。免疫檢查點(diǎn)抑制劑可以重啟T細(xì)胞激活的突破性發(fā)現(xiàn)給腫瘤患者帶來 了新的希望。近年來，免疫療法在HNSCCs的臨床研究(如pembrolizumab , nivolumab 和 durvalumab )，已證明 PD-1 /