免疫治療與腫瘤微環(huán)境

免疫治療與腫瘤微環(huán)境原創(chuàng)編譯：愛康得生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（蘇州）有限公司醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化部高級(jí)經(jīng)理PaulHsu摘要癌癥免疫療法近來獲得令人振奮的進(jìn)展，迎來了腫瘤治療的新時(shí)代。免疫治療可以在晚期癌癥患者身上引起比常規(guī)化療更大的空前的持續(xù)應(yīng)答。然而，這一應(yīng)答僅發(fā)生在相對(duì)少部分患者身上。免疫治療的陽性反應(yīng)通常依賴于腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境（TME）內(nèi)免疫調(diào)節(jié)的相互作用。在這些相互作用下，腫瘤微環(huán)境在抑制或增強(qiáng)免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要的作用。認(rèn)識(shí)免疫治療與TME間的相互作用不僅是剖析作用機(jī)制的關(guān)鍵，也為改善目前免疫治療的療效提供新的方法也具有十分重要的意義。在本綜述中，我們將著重研究TME如何影響免疫治療的療效，以及在某些情況下如何調(diào)節(jié)TME來改善當(dāng)前的免疫治療方案。前言通過免疫檢查點(diǎn)抑制劑和嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞療法，癌癥免疫治療在多種癌癥患者身上顯示出了顯著的長(zhǎng)期療效。癌癥的常規(guī)治療，如放療和化療，通常作用于腫瘤細(xì)胞本身，并且可以引發(fā)大部分患者的反應(yīng)。盡管這些常規(guī)治療在初期會(huì)產(chǎn)生應(yīng)答，但是在長(zhǎng)期治療后的癌癥晚期常出現(xiàn)復(fù)發(fā)和耐藥。與常規(guī)療法顯著不同，免疫療法通過作用于免疫系統(tǒng)而引發(fā)免疫系統(tǒng)抗腫瘤響應(yīng)。免疫檢查點(diǎn)抑制劑臨床試驗(yàn)顯示出了前所未有的持續(xù)響應(yīng)，盡管這僅限于一小部分患者。因此，免疫治療首要任務(wù)是弄清其詳細(xì)的作用機(jī)制，以及如何將這種積極的響應(yīng)擴(kuò)展到更多患者身上。在體外免疫系統(tǒng)能夠識(shí)別腫瘤抗原并殺傷腫瘤細(xì)胞。然而，要消除機(jī)體內(nèi)形成的腫瘤僅靠識(shí)別腫瘤抗原是不夠的。一個(gè)成型的腫瘤是一個(gè)復(fù)雜的組織，它不僅由腫瘤細(xì)胞組成，還包括也基質(zhì)細(xì)胞，炎癥細(xì)胞，脈管系統(tǒng)和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），所有這些總和定義為腫瘤微環(huán)境（TME）。通過免疫治療成功控制腫瘤需要免疫系統(tǒng)的激活，效應(yīng)細(xì)胞的擴(kuò)增，活化的效應(yīng)細(xì)胞浸潤到腫瘤組織并破壞腫瘤細(xì)胞（圖1）。然而TME常阻礙效應(yīng)淋巴細(xì)胞致敏，降低其浸潤能力，并抑制浸潤的效應(yīng)細(xì)胞，從而導(dǎo)致機(jī)體的抗腫瘤作用出現(xiàn)損害。免疫治療的抗性機(jī)制包括如下：（1）抑制性微環(huán)境或缺乏抗原刺激/協(xié)同刺激的免疫細(xì)胞，尤其是T細(xì)胞，可能會(huì)促使TME內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)和免疫逃逸；（2）生物屏障對(duì)腫瘤組織的包裹可導(dǎo)致免疫細(xì)胞遷移進(jìn)腫瘤部位的數(shù)量不足；（3）有限的抗原特異性T細(xì)胞群短暫激活或耗竭未能抑制腫瘤生長(zhǎng)；（4）由于TME的作用腫瘤抗原向引流淋巴結(jié)釋放不足，淋巴組織內(nèi)直接或間接抗原遞呈量少，導(dǎo)致缺乏T細(xì)胞致敏。因此，對(duì)免疫治療與TME間相互作用更好的了高CAR-T在實(shí)體瘤內(nèi)的活性和靶向特異性。由于CAR-T在體外可有效裂解腫瘤細(xì)胞，CAR-T無法在體內(nèi)實(shí)體瘤中發(fā)揮作用的可能性之一是T細(xì)胞不能穿透腫瘤屏障。在胸膜惡性腫瘤中，Adusumilli等人對(duì)CAR-T不同給藥途徑的療效進(jìn)行評(píng)估。他們發(fā)現(xiàn)，CAR-T細(xì)胞胸膜局部給藥達(dá)到完全緩解比全身給藥更加有效，所需要的CAR-T細(xì)胞要少30倍。有意思的是，盡管通過全身給予大量CAR-T細(xì)胞使其在腫瘤組織中累積的數(shù)量與局部給予的類似，但是全身給藥途徑的CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤效果和功能較弱。這些數(shù)據(jù)表明TME不僅可以阻止T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤，并且能夠迅速降低其浸潤腫瘤的活性。TME可以在腫瘤組織周圍形成生物屏障以阻礙淋巴細(xì)胞的滲透。其中之一便是ECM。活化的T細(xì)胞為了能進(jìn)入并破壞腫瘤組織，它們通常分泌酶以對(duì)ECM進(jìn)行降解。Caruana等人的一項(xiàng)出色的研究中顯示，這些酶之一乙酰肝素酶在CAR-T細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)。乙酰肝素酶是一種內(nèi)切糖苷酶，它可以切開ECM的重要組成部分，硫酸乙酰肝素蛋白多糖的硫酸乙酰肝素鏈。因此，CAR-T細(xì)胞乙酰肝素酶缺乏大大削弱了其穿透腫瘤的能力。令人關(guān)注的是，將CAR-T細(xì)胞改造成過表達(dá)肝素酶可顯著增強(qiáng)降解ECM的能力，以增強(qiáng)其腫瘤浸潤和抗腫瘤活性。調(diào)控TME的趨化因子/細(xì)胞因子的分布趨化因子淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)和遷移受趨化因子的調(diào)控，對(duì)趨化因子進(jìn)行調(diào)控可以募集足量的效應(yīng)細(xì)胞進(jìn)入腫瘤組織對(duì)腫瘤進(jìn)行殺傷。所有介導(dǎo)T細(xì)胞趨化作用的趨化因子，如趨化因子（C-C基元）配體21（CCL21）和CXC基元趨化因子10（CXCL10），都非常重要。CCL21，即CCR7配體，是介導(dǎo)DC和T細(xì)胞歸巢到淋巴和非淋巴組織的一個(gè)重要的趨化因子。在早期研究中，瘤內(nèi)注射CCL21可完全根除肺癌模型中的腫瘤。再者，表達(dá)CCL21的DC細(xì)胞伴隨腫瘤浸潤C(jī)D8+T細(xì)胞介導(dǎo)腫瘤消退，從而使腫瘤得到根除。在另一項(xiàng)研究中，Shields等人敲除了惡性黑色素瘤模型中CCL21，并且驚奇地發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞表達(dá)高水平CCL21建立了免疫耐受TME并促進(jìn)了腫瘤的進(jìn)展。與此相反，CCL21缺陷型腫瘤生長(zhǎng)慢得多，并誘導(dǎo)腫瘤特異性T細(xì)胞的應(yīng)答。這些研究中相矛盾的結(jié)論可能是由于TME的不同，如腫瘤模型或表達(dá)CCL21的細(xì)胞類型不同。總的來說，這些研究表明使用趨化因子處置TME時(shí)，要謹(jǐn)慎選擇效應(yīng)細(xì)胞和靶細(xì)胞。募集T細(xì)胞的另一個(gè)趨化因子是CXCL10，即CXCR3配體。daSilva等人的最近研究顯示，二肽基肽酶4（DPP4）負(fù)責(zé)在腫瘤組織中滅活CXCL10。抑制DDP4酶活性以保持CXCL10活性，從而增加CXCR3+淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤組織。DPP4抑制后，高表達(dá)CXCR3的腫瘤浸潤T細(xì)胞數(shù)量顯著增加。本項(xiàng)研究進(jìn)一步顯示，DDP4抑制劑可以與其他免疫療法聯(lián)合使用，包括輔助型免疫治療和免疫檢查點(diǎn)封閉分子。增加腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）以改善當(dāng)前免疫治療的想法很具有吸引力，盡管本研究這方面進(jìn)展還不顯著。它仍然可能是不止一種趨化因子參與其中。細(xì)胞因子在腫瘤免疫治療中趨化因子的總體療效比其他免疫療法遜色，這意味著針對(duì)單個(gè)趨化因子不足以募集足夠的淋巴細(xì)胞來完全控制腫瘤。事實(shí)上，與免疫治療時(shí)腫瘤中的趨化因子相比，我們實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)有些關(guān)于T細(xì)胞遷移的趨化因子明顯不同（未公布數(shù)據(jù)）。相對(duì)于趨化因子，細(xì)胞因子是可以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的一大類蛋白質(zhì)。細(xì)胞因子可直接激活免疫效應(yīng)細(xì)胞或刺激腫瘤基質(zhì)細(xì)胞，以致為淋巴細(xì)胞的募集產(chǎn)生的趨化因子和粘附分子。這些功能表明根據(jù)不同的腫瘤微環(huán)境，針對(duì)細(xì)胞因子也可以是腫瘤免疫治療的一種有效途徑。在腫瘤方面研究最廣泛的細(xì)胞因子是I型干擾素，幾乎所有的細(xì)胞都會(huì)表達(dá)并在的抗腫瘤反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。雖然全身給藥重組I型IFN已用于臨床治療某些腫瘤，但由于干擾素受體分布廣泛，這種治療與高毒性相關(guān)。一些小組在測(cè)試?yán)每贵w引導(dǎo)IFN特異于腫瘤組織的二代IFN。在Xuan等人的一項(xiàng)研究中，相對(duì)于游離的IFN-α，以IFN-α與抗CD20抗體連接形成融合蛋白，對(duì)已經(jīng)成形的腫瘤顯示出更強(qiáng)的溶瘤活性和更低的毒性。這種抗腫瘤作用主要由于獨(dú)立于獲得性免疫的直接殺傷，因?yàn)樵摲N融合蛋白可以對(duì)裸鼠的異種移植腫瘤進(jìn)行抑制。敲除腫瘤細(xì)胞的IFN受體會(huì)大大降低抗腫瘤效果，這表明抗CD20-IFN-α融合蛋白介導(dǎo)的抗腫瘤效果主要通過IFN受體直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。然而，當(dāng)T細(xì)胞存在時(shí)仍可參與整個(gè)抗腫瘤反應(yīng)。在另一項(xiàng)研究中，Yang等人使用抗EGFR抗體引導(dǎo)IFN-β（抗EGFR-IFN-β融合蛋白）用作腫瘤的免疫治療。類似于以前的研究，抗EGFR-IFN-β的融合蛋白也顯示出強(qiáng)效的抗腫瘤活性。Yang等人的數(shù)據(jù)明確顯示，相對(duì)于在高劑量下抗CD20-IFN-α融合蛋白直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，抗EGFR-IFN-β的融合蛋白的抗腫瘤效果依賴于獲得性免疫。具體而言，抗EGFR-IFN-β融合蛋白靶向DC細(xì)胞以增加抗原交叉呈遞，以致在TME中增加T細(xì)胞致敏;為了支持這一觀點(diǎn)，對(duì)DC細(xì)胞的IFN受體條件性敲除會(huì)完全消除其抗腫瘤能力。這些研究之間的差異不足為奇。事實(shí)上，類似的矛盾現(xiàn)象已經(jīng)在使用游離的I型干擾素進(jìn)行腫瘤免疫治療中被發(fā)現(xiàn)，在某些模型中IFN可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，而在其他情況下機(jī)體需要IFN增強(qiáng)免疫來控制腫瘤。自身免疫是否受IFN的影響似乎依賴于TME中IFN的表達(dá)水平。由于低劑量的IFN-β的不能結(jié)合腫瘤組織中所有的IFN受體，因此機(jī)體免疫對(duì)腫瘤的控制需要優(yōu)化。與此相反，在腫瘤組織局部給予高劑量的IFN-β可誘導(dǎo)腫瘤血管的破壞，導(dǎo)致腫瘤消除。后一種過程與T、B或NK細(xì)胞相關(guān)?？傊?，從這些研究中可以得到，免疫調(diào)節(jié)劑的劑量可導(dǎo)致免疫療法與TME之間完全不同的相互作用。淋巴細(xì)胞充分浸潤到腫瘤組織是免疫治療成功的關(guān)鍵。事實(shí)上，在各類癌癥的治療中TIL的存在與良好的預(yù)后密切相關(guān)。趨化因子和細(xì)胞因子可以募集淋巴細(xì)胞尤其是T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤組織，將TME從免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)換到免疫增強(qiáng)狀態(tài)。IFN被認(rèn)為其中之一。然而，在實(shí)驗(yàn)室初步研究表明，TIL的增加只在某些腫瘤模型中觀察到，這有可能與干擾素多種下游效應(yīng)有關(guān)（未發(fā)表的結(jié)果）。另一個(gè)可以在TME中強(qiáng)力增加TIL的是LIGHT（也稱為腫瘤壞死因子超家族成員14[TNFSF14]），一個(gè)可以調(diào)節(jié)T細(xì)胞活化的共刺激分子。膜定位的全長(zhǎng)LIGHT在蛋白酶的作用下可以轉(zhuǎn)換為分泌型的細(xì)胞因子。我們實(shí)驗(yàn)室的研究顯示，LIGHT在腫瘤細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)可促進(jìn)淋巴樣結(jié)構(gòu)形成以引導(dǎo)T細(xì)胞聚集與活化，從而導(dǎo)致腫瘤的消退。LIGHT是結(jié)合了皰疹病毒侵入介質(zhì)（HVEM）和淋巴毒素β受體（LTβR）兩個(gè)不同受體的配體蛋白。LIGHT結(jié)合的HVEM向T細(xì)胞傳遞共刺激信號(hào)，LTβR通常表達(dá)于非淋巴細(xì)胞，是形成二級(jí)和三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。LTβR在淋巴結(jié)的構(gòu)造和在次級(jí)淋巴器官中對(duì)不同的T細(xì)胞和B細(xì)胞的調(diào)控發(fā)揮重要作用。通過LTβR信號(hào)調(diào)控各種趨化因子和粘附分子的表達(dá)以控制脾臟內(nèi)DC和淋巴細(xì)胞的遷移與定位。因此，相對(duì)于只靶向一點(diǎn)的趨化因子，腫瘤基質(zhì)細(xì)胞中LIGHT的LTβR信號(hào)激活誘導(dǎo)表達(dá)多種趨化因子和粘附分子向TME募集效應(yīng)T細(xì)胞。多種趨化因子的誘導(dǎo)使LIGHT對(duì)淋巴細(xì)胞的募集和活化比單個(gè)趨化因子和細(xì)胞因子更有效?？傊槍?duì)TME使用細(xì)胞因子以誘導(dǎo)免疫環(huán)境被廣泛研究，以支持它們可能是治療癌癥的一種有效方法這一觀點(diǎn)。PRR激動(dòng)劑模式識(shí)別受體（PRR）是一類表達(dá)于原始細(xì)胞可以從細(xì)胞應(yīng)急和病原體感應(yīng)危險(xiǎn)信號(hào)的的一類保守蛋白質(zhì)。通過PRR信號(hào)誘導(dǎo)可以使免疫反應(yīng)細(xì)胞因子表達(dá)，以致先天和獲得性免疫的激活。已經(jīng)開發(fā)了幾個(gè)模仿危險(xiǎn)信號(hào)的PRR激動(dòng)劑，并已在臨床前和臨床研究中應(yīng)用。其中，CpG具有最有效的抗腫瘤活性，并已在小鼠研究中廣泛使用，包括單獨(dú)使用或與其他療法聯(lián)用?？贵w引導(dǎo)的CpG定位到腫瘤組織可誘導(dǎo)腫瘤完全消退。這個(gè)過程伴隨著DC的活化和全身抗腫瘤免疫反應(yīng)。但是，應(yīng)該指出的是的CpG的抗腫瘤作用在小鼠模型中比人類中的效果更突出，這有可能是因?yàn)門LR9表達(dá)形式的差異。大多數(shù)合成PRR激動(dòng)劑衍生自微生物相關(guān)分子形態(tài)。然而，當(dāng)有兩項(xiàng)研究揭示TME中干擾素基因刺激物（STING）途徑在識(shí)別危險(xiǎn)信號(hào)所起的關(guān)鍵作用時(shí)，到目前為止，TME中PRR在生理狀態(tài)下的信號(hào)傳導(dǎo)方式在很大程度上還不明確。STING是連接PPR到IRF3活化的一個(gè)配體蛋白。Woo等人研究表明STING通路在識(shí)別腫瘤來源的DNA中起重要作用，可導(dǎo)致IFN-β產(chǎn)生。STING途徑缺陷減少了IFN-β的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致小鼠中腫瘤控制缺陷。Deng等人的補(bǔ)充研究顯示STING也是識(shí)別放射治療后腫瘤釋放的DNA的關(guān)鍵；此外，他們證明了cGAMP，即STING激動(dòng)劑可以增強(qiáng)放射治療的抗腫瘤作用。結(jié)論免疫反應(yīng)是一種動(dòng)態(tài)的和復(fù)雜的過程，其中不同的機(jī)制彼此制約，以保護(hù)該機(jī)體、組織和細(xì)胞，包括來自免疫殺傷的腫瘤細(xì)胞。TME是免疫抑制和免疫增強(qiáng)交匯的位置，但通常免疫抑制占主導(dǎo)地位。最近檢查點(diǎn)阻斷技術(shù)體外抗體制藥的成功證明了這一觀點(diǎn)，其表明操縱不同的信號(hào)通路可以創(chuàng)建比以往更有效的療法。另一方面，患者相對(duì)低的反應(yīng)率表明當(dāng)前的免疫療法仍然存在阻礙，在許多情況下不能夠釋放其全部潛力。因此，本文編譯作者PaulHsu認(rèn)為我們對(duì)這些免疫機(jī)制的理解還有很大的上升空間。隨著研究人員對(duì)TME和免疫治療認(rèn)識(shí)的深入，會(huì)出現(xiàn)更多處置TME以及提高目前的免疫治療的療效的方法。原文作者：TangHaiDong英文原文：Immunotherapyandtumormicroenviroment轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處：愛康得生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（蘇州）有限公司轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)部高級(jí)經(jīng)理PaulHsu原創(chuàng)編譯愛康得生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（蘇州