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)化部高級經(jīng)理PaulHsu摘要癌癥免疫療法近來獲得令人振奮的進展，迎來了腫瘤治療的新時代。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)境在抑制或增強免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要的作用。認(rèn)識免疫治療與TME間的相互作用不僅是剖析作用機制的關(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抑制劑和嵌合抗原受體（CAR）T細胞療法，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)治療在初期會產(chǎn)生應(yīng)答，但是在長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)。免疫檢查點抑制劑臨床試驗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)是弄清其詳細的作用機制，以及如何將這種積極的響應(yīng)擴展到更多患者身上。在體外免疫系統(tǒng)能夠識別腫瘤抗原并殺傷腫瘤細胞。然而，要消除機體內(nèi)形成的腫瘤僅靠識別腫瘤抗原是不夠的。一個成型的腫瘤是一個復(fù)雜的組織，它不僅由腫瘤細胞組成，還包括也基質(zhì)細胞，炎癥細胞，脈管系統(tǒng)和細胞外基質(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)細胞的擴增，活化的效應(yīng)細胞浸潤到腫瘤組織并破壞腫瘤細胞（圖1）。然而TME常阻礙效應(yīng)淋巴細胞致敏，降低其浸潤能力，并抑制浸潤的效應(yīng)細胞，從而導(dǎo)致機體的抗腫瘤作用出現(xiàn)損害。免疫治療的抗性機制包括如下：（1）抑制性微環(huán)境或缺乏抗原刺激/協(xié)同刺激的免疫細胞，尤其是T細胞，可能會促使TME內(nèi)腫瘤的生長和免疫逃逸；（2）生物屏障對腫瘤組織的包裹可導(dǎo)致免疫細胞遷移進腫瘤部位的數(shù)量不足；（3）有限的抗原特異性T細胞群短暫激活或耗竭未能抑制腫瘤生長；（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細胞致敏。因此，對免疫治療與TME間相互作用更好的了高CAR-T在實體瘤內(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胞，CAR-T無法在體內(nèi)實體瘤中發(fā)揮作用的可能性之一是T細胞不能穿透腫瘤屏障。在胸膜惡性腫瘤中，Adusumilli等人對CAR-T不同給藥途徑的療效進行評估。他們發(fā)現(xiàn)，CAR-T細胞胸膜局部給藥達到完全緩解比全身給藥更加有效，所需要的CAR-T細胞要少30倍。有意思的是，盡管通過全身給予大量CAR-T細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細胞進入腫瘤，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胞的滲透。其中之一便是ECM?；罨腡細胞為了能進入并破壞腫瘤組織，它們通常分泌酶以對ECM進行降解。Caruana等人的一項出色的研究中顯示，這些酶之一乙酰肝素酶在CAR-T細胞中表達下調(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細胞改造成過表達肝素酶可顯著增強降解ECM的能力，以增強其腫瘤浸潤和抗腫瘤活性。調(diào)控TME的趨化因子/細胞因子的分布趨化因子淋巴細胞的轉(zhuǎn)運和遷移受趨化因子的調(diào)控，對趨化因子進行調(diào)控可以募集足量的效應(yīng)細胞進入腫瘤組織對腫瘤進行殺傷。所有介導(dǎo)T細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細胞歸巢到淋巴和非淋巴組織的一個重要的趨化因子。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CCL21的DC細胞伴隨腫瘤浸潤CD8+T細胞介導(dǎo)腫瘤消退，從而使腫瘤得到根除。在另一項研究中，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)腫瘤細胞表達高水平CCL21建立了免疫耐受TME并促進了腫瘤的進展。與此相反，CCL21缺陷型腫瘤生長慢得多，并誘導(dǎo)腫瘤特異性T細胞的應(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CCL21的細胞類型不同。總的來說，這些研究表明使用趨化因子處置TME時，要謹(jǐn)慎選擇效應(yīng)細胞和靶細胞。募集T細胞的另一個趨化因子是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+淋巴細胞轉(zhuǎn)運到腫瘤組織。DPP4抑制后，高表達CXCR3的腫瘤浸潤T細胞數(shù)量顯著增加。本項研究進一步顯示，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封閉分子。增加腫瘤浸潤淋巴細胞（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展還不顯著。它仍然可能是不止一種趨化因子參與其中。細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，這意味著針對單個趨化因子不足以募集足夠的淋巴細胞來完全控制腫瘤。事實上，與免疫治療時腫瘤中的趨化因子相比，我們實驗室發(fā)現(xiàn)有些關(guān)于T細胞遷移的趨化因子明顯不同（未公布數(shù)據(jù)）。相對于趨化因子，細胞因子是可以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的一大類蛋白質(zhì)。細胞因子可直接激活免疫效應(yīng)細胞或刺激腫瘤基質(zhì)細胞，以致為淋巴細胞的募集產(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，針對細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胞因子是I型干擾素，幾乎所有的細胞都會表達并在的抗腫瘤反應(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等人的一項研究中，相對于游離的IFN-α，以IFN-α與抗CD20抗體連接形成融合蛋白，對已經(jīng)成形的腫瘤顯示出更強的溶瘤活性和更低的毒性。這種抗腫瘤作用主要由于獨立于獲得性免疫的直接殺傷，因為該種融合蛋白可以對裸鼠的異種移植腫瘤進行抑制。敲除腫瘤細胞的IFN受體會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)腫瘤細胞凋亡。然而，當(dāng)T細胞存在時仍可參與整個抗腫瘤反應(yīng)。在另一項研究中，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效的抗腫瘤活性。Yang等人的數(shù)據(jù)明確顯示，相對于在高劑量下抗CD20-IFN-α融合蛋白直接誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，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細胞以增加抗原交叉呈遞，以致在TME中增加T細胞致敏;為了支持這一觀點，對DC細胞的IFN受體條件性敲除會完全消除其抗腫瘤能力。這些研究之間的差異不足為奇。事實上，類似的矛盾現(xiàn)象已經(jīng)在使用游離的I型干擾素進行腫瘤免疫治療中被發(fā)現(xiàn)，在某些模型中IFN可以促進腫瘤細胞的生長，而在其他情況下機體需要IFN增強免疫來控制腫瘤。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，因此機體免疫對腫瘤的控制需要優(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細胞相關(guān)?？傊瑥倪@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。淋巴細胞充分浸潤到腫瘤組織是免疫治療成功的關(guān)鍵。事實上，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)。趨化因子和細胞因子可以募集淋巴細胞尤其是T細胞進入腫瘤組織，將TME從免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)換到免疫增強狀態(tài)。IFN被認(rèn)為其中之一。然而，在實驗室初步研究表明，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）。另一個可以在TME中強力增加TIL的是LIGHT（也稱為腫瘤壞死因子超家族成員14[TNFSF14]），一個可以調(diào)節(jié)T細胞活化的共刺激分子。膜定位的全長LIGHT在蛋白酶的作用下可以轉(zhuǎn)換為分泌型的細胞因子。我們實驗室的研究顯示，LIGHT在腫瘤細胞中強制表達可促進淋巴樣結(jié)構(gòu)形成以引導(dǎo)T細胞聚集與活化，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）兩個不同受體的配體蛋白。LIGHT結(jié)合的HVEM向T細胞傳遞共刺激信號，LTβR通常表達于非淋巴細胞，是形成二級和三級淋巴結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。LTβR在淋巴結(jié)的構(gòu)造和在次級淋巴器官中對不同的T細胞和B細胞的調(diào)控發(fā)揮重要作用。通過LTβR信號調(diào)控各種趨化因子和粘附分子的表達以控制脾臟內(nèi)DC和淋巴細胞的遷移與定位。因此，相對于只靶向一點的趨化因子，腫瘤基質(zhì)細胞中LIGHT的LTβR信號激活誘導(dǎo)表達多種趨化因子和粘附分子向TME募集效應(yīng)T細胞。多種趨化因子的誘導(dǎo)使LIGHT對淋巴細胞的募集和活化比單個趨化因子和細胞因子更有效?？傊?，針對TME使用細胞因子以誘導(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。PRR激動劑模式識別受體（PRR）是一類表達于原始細胞可以從細胞應(yīng)急和病原體感應(yīng)危險信號的的一類保守蛋白質(zhì)。通過PRR信號誘導(dǎo)可以使免疫反應(yīng)細胞因子表達，以致先天和獲得性免疫的激活。已經(jīng)開發(fā)了幾個模仿危險信號的PRR激動劑，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，這有可能是因為TLR9表達形式的差異。大多數(shù)合成PRR激動劑衍生自微生物相關(guān)分子形態(tài)。然而，當(dāng)有兩項研究揭示TME中干擾素基因刺激物（STING）途徑在識別危險信號所起的關(guān)鍵作用時，到目前為止，TME中PRR在生理狀態(tài)下的信號傳導(dǎo)方式在很大程度上還不明確。STING是連接PPR到IRF3活化的一個配體蛋白。Woo等人研究表明STING通路在識別腫瘤來源的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等人的補充研究顯示STING也是識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激動劑可以增強放射治療的抗腫瘤作用。結(jié)論免疫反應(yīng)是一種動態(tài)的和復(fù)雜的過程，其中不同的機制彼此制約，以保護該機體、組織和細胞，包括來自免疫殺傷的腫瘤細胞。TME是免疫抑制和免疫增強交匯的位置，但通常免疫抑制占主導(dǎo)地位。最近檢查點阻斷技術(shù)體外抗體制藥的成功證明了這一觀點，其表明操縱不同的信號通路可以創(chuàng)建比以往更有效的療法。另一方面，患者相對低的反應(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)為我們對這些免疫機制的理解還有很大的上升空間。隨著研究人員對TME和免疫治療認(rèn)識的深入，會出現(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)部高級經(jīng)理PaulHsu原創(chuàng)編譯愛康得生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（蘇州