集落刺激因子-1受體、集落刺激因子-1在惡性腫瘤發生發展及治療中的作用研究進展

陳澤南，蒿艷蓉

(1廣西壯族自治區人民醫院，南寧 530021；2廣西中醫藥大學)

當今社會惡性腫瘤嚴重威脅人類的生命健康，雖然治療方式多樣，如放療、化療、手術、免疫治療、靶向治療等，但癌癥依然是全世界尚未攻克的難題。惡性腫瘤的發生、發展及預后是多因素、多基因、多階段改變的共同結果，研究其相關蛋白分子及基因，不僅可以了解惡性腫瘤的發病機制，也可在為臨床醫生在臨床診斷、靶向治療及預后評估等方面提供依據。集落刺激因子-1(CSF-1)又被稱為巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)，是調節巨噬細胞生長、增殖和分化的主要生長因子，還可以調節巨噬細胞和單核細胞的運動。CSF-1與集落刺激因子-1受體(CSF-1R)形成信號軸可促進機體中巨噬細胞的生長，同時調節組織器官的正常發育和內穩態，而機體穩態失衡則會引發多種疾病如炎癥、免疫系統疾病、腫瘤等。此外，腫瘤細胞可通過分泌CSF-1，吸引更多巨噬細胞進入腫瘤微環境，而CSF-1R又可誘導這些腫瘤相關巨噬細胞(TAM)進一步促進腫瘤的發展和轉移。越來越多的證據表明，治療后的腫瘤會分泌更多的CSF-1，其TAM的募集增加對治療又起到了抵抗作用。本文就CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤發生發展及治療中的作用研究進展情況作一綜述。

1 CSF-1R、CSF-1的生物學特性

1.1 CSF-1R CSF-1R是由c-fms原癌基因編碼的一種由972個氨基酸殘基組成的單鏈跨膜糖蛋白，屬于絡氨酸激酶受體(RTK)，由成骨細胞、骨髓基質細胞、內皮細胞、成纖維細胞和上皮細胞等產生，其表達廣泛，疾病狀態下可在多種組織中檢測到。CSF-1R在細胞外配體結合部分中有5個免疫球蛋白樣結構域，細胞內部分中有單個跨膜結構域和分裂激酶結構域[1]。CSF-1R與CSF-1結合可誘導受體二聚化，產生構象變化，從而導致細胞內結構域中酪氨酸殘基磷酸化。這些磷酸化殘基大部分可吸引效應分子，激活巨噬細胞存活、增殖、分化和運動等所必需的一系列信號傳導途徑。實驗[2]表明，CSF-1R與某種基因作用可激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)產生肌醇-3,4,5-三磷酸，刺激肌動蛋白調節細胞運動。RTK還可直接激活IA類PI3K，其中有p110α、p110β、p110δ三種p110催化亞型。研究發現，巨噬細胞中CSF-1R主要通過PI3K p110δ激活下游靶蛋白，從而影響細胞的運動和侵襲。

1.2 CSF-1 CSF-1表達廣泛，是巨噬細胞生存、增殖、分化和發揮功能的主要調節因子，通過結合單一的高親和力受體CSF-1R發揮作用[1]。CSF-1最初被認為是CSF-1R的惟一配體，后在分泌蛋白的功能篩選中發現的IL-34被證實為CSF-1R的另一個配體[3]。研究[4]發現，CSF-1在驅動巨噬細胞擴增中占優勢。體外研究[1]也顯示，IL-3和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)在缺乏CSF-1的情況下可支持巨噬細胞增殖，但這些細胞的增殖率低且不如CSF-1中增殖的那些成熟。因此，盡管CSF-1不是惟一能夠刺激巨噬細胞增殖的生長因子，但它更具有高效性。實驗發現，在CSF-1缺乏的小鼠中最顯著的異常是出現骨質疏松，這可能是由于CSF-1及NF-κB配體的受體激活劑對于骨吸收及破骨細胞的產生有關，在CSF-1不存在的情況下，骨骼功能及其支持的造血功能均降低。相似報道顯示，延長使用CSF-1R抑制劑M279可消融成年雌性小鼠的破骨細胞[5]。CSF-1缺陷小鼠在發育過程中可于血管重塑和脂肪形成中發生缺陷，并影響整體發育遲緩[6]。因此，CSF-1不僅在個體發育中募集巨噬細胞于不同組織中，還能長期維持這些巨噬細胞的增殖、分化、運動及分泌。

2 CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤發生發展中的作用

CSF-1R、CSF-1與多種惡性腫瘤的發生發展密切相關，如在乳腺癌[7]、卵巢癌、結直腸癌[8]、胰腺癌以及霍奇金淋巴瘤[9]等，患者體內均可檢測到CSF-1表達上調。研究認為，CSF-1高表達之所以致癌，主要是由于其受體配體的共表達比單一受體活性突變更易誘發腫瘤[10]。一方面，CSF-1R通過腫瘤細胞的自分泌與CSF-1共同表達，另一方面它可以旁分泌(如腫瘤相關成纖維細胞可分泌CSF-1)的方式被激活。研究發現，在CSF-1誘導的成纖維細胞和上皮細胞中可檢測到c-fms高表達，并最終在裸鼠體內形成腫瘤，這說明CSF-1/CSF-1R軸可導致腫瘤的發生。CSF-1R、CSF-1的作用已經在乳腺癌[7]和卵巢癌中得到最廣泛的研究，最近也有研究證實CSF-1R參與了鼻咽癌[11,12]的發生發展過程。

2.1 乳腺癌 CSF-1R、CSF-1在乳腺癌中的作用機制得到廣泛研究。正常情況下，乳房組織不表達CSF-1R，且CSF-1僅有低水平的表達[10]。但轉移性乳腺癌患者血清中CSF-1表達升高，尤其在晚期疾病中CSF-1可能比正常高10倍[13]。此外，58%的乳腺癌患者表達CSF-1R ，浸潤性乳腺癌患者中至少85%表達c-fms，而共同表達CSF-1及CSF-1R的患者約占總數的36%。可見CSF-1R/CSF-1是通過共同作用誘導乳腺癌的發生。另外，臨床大數據顯示了c-fms的高表達與患者淋巴結轉移和不良預后相關[14]。為探究其機制，Lin等通過構建乳腺癌小鼠模型以揭示CSF-1/CSF-1R軸與腫瘤侵襲轉移之間呈正相關。有趣的是，CSF-1的缺失并不影響乳腺癌的發生，但卻可延遲腫瘤的浸潤及肺部轉移。之后恢復乳腺上皮細胞中CSF-1的表達，可恢復腫瘤的浸潤和轉移。同樣當CSF-1過度表達時，疾病進展迅速。由此猜測，CSF-1驅動腫瘤細胞局部浸潤和轉移的作用可能是CSF-1R介導產生，然而Wyckoff等[15]認為，CSF-1之所以致瘤轉移是因為CSF-1參與表皮生長因子(EGF)的旁分泌循環，且這個循環中涉及巨噬細胞和乳腺細胞之間的信號通路。有學者[14]證明，CSF-1R、CSF-1與上皮細胞腫瘤的不良預后相關，且對乳腺癌同側復發有預測價值。此外研究認為，CSF-1通過募集巨噬細胞，使其產生血管生成因子(VEGF)、生長因子(EGF)和基質金屬蛋白酶(MMP)等，促進血管的生成及腫瘤細胞的運動。CSF-1缺乏的小鼠，血管生成顯著鈍化，而強制CSF-1過度表達后，可導致腫瘤血管密度和致癌性均增加[16]。除了有利于生成血管外，CSF-1通過TAM間接支持腫瘤細胞的存活、增殖、運動及藥物抵抗作用[17]，且TAM的產生、募集及分泌受CSF-1/CSF-1R軸的調節。通過CSF-1抗體等方法阻斷該軸，可抑制約40%～50%的人MCF-7乳腺細胞在小鼠中的生長，這可能是由抑制巨噬細胞的募集以減少MMP和VEGF產生的效果。另外CSF-1抗體的治療也表明，MCF-7異種移植物的化學耐受性，提示CSF-1與腫瘤的治療抵抗作用相關。總的來說，CSF-1R/CSF-1軸在調控乳腺癌的發生、血管的生成及減少腫瘤周圍基質作用中起關鍵作用。

2.2 卵巢癌 早期研究認為，CSF-1/CSF-1R參與滋養層細胞的侵襲與破骨細胞的形成，大多數卵巢癌細胞系表達CSF-1，表達程度與侵襲能力相關。在原發性卵巢癌中，約76%可檢測出CSF-1，轉移灶中約70%。CSF-1R在原發腫瘤中表達約90%，轉移灶中約80%。配體受體共表達對轉移性腫瘤是一種獨立預后不良因素，其平均復發時間可縮短11個月左右。這種共表達允許細胞因子與受體之間通過自分泌相互作用。CSF-1與CSF-1R的結合激活了某種自分泌途徑，該途徑驅動惡性腫瘤的侵襲及轉移。此外臨床研究發現，上皮性卵巢癌患者的血液與腹水中CSF-1升高的時間與預后相關，且在疾病發展過程中血液CSF-1的升高預示著疾病的復發或進展。研究[18]證實，CSF-1的升高可作為卵巢癌早期檢測的新型標志物。多數學者認為，高表達c-fms的卵巢癌細胞通過CSF-1/CSF-1R軸的調控，促使卵巢癌細胞自由漂浮在腹水或血液中，從而更具侵入性、運動性、黏附性和體內致瘤性，以提高卵巢癌體外侵襲及體內轉移擴散[19]。一方面，研究未發現共表達CSF-1/CSF-1R在非侵襲性腫瘤中可見；另一方面，有學者指出在正常卵巢上皮細胞中可檢測到CSF-1R，但卻檢測不到或僅檢測到少量的CSF-1，可見通過檢測CSF-1R、CSF-1的共表達不僅有利于卵巢癌的診斷，還有助于腫瘤的定位。CSF-1R、CSF-1促進卵巢癌進展的機制仍在研究中，除了已知的c-fms在CSF-1R/CSF-1軸中發揮作用，也有學者認為尿激酶纖溶酶原激活劑(uPA)在該軸中仍起關鍵作用。與良性腫瘤及正常卵巢上皮相比，CSF-1R、CSF-1及uPA在惡性卵巢腫瘤中均有所提高，但該種絲氨酸蛋白酶在卵巢惡性腫瘤的侵襲和轉移中通過CSF-1R/CSF-1發揮作用的方式仍不完全明確。

2.3 鼻咽癌 放療是鼻咽癌的主要治療方式，然而某些病變細胞照射后不僅沒有死亡，其損傷的基因還可能繼續參與機體轉錄翻譯過程，從而改變基因組，誘導放療抵抗作用引起病變復發及轉移，因此阻斷放療抵抗作用是如今研究的熱點。Yang等發現，CSF-1R在放療抵抗型和放療敏感型患者中表達差異最大，提示它可能是放療抵抗的一個關鍵分子，但當時并未闡明該機制。之后本課題組從人鼻咽癌細胞株中篩選出CSF-1R高表達及低表達的細胞，并通過轉染技術強制改變不同細胞的CSF-1R表達量，從細胞實驗層面發現射線誘導的細胞凋亡與CSF-1R相關，但也與其他因子相關。同時我們又從基因水平與蛋白水平證實，CSF-1R的表達和癌細胞的放射抵抗性呈正相關。那么哪些因子與該過程中的細胞凋亡有關呢？這些因子與CSF-1R又有何種關系呢？陳嘉羽等[11]證實，在CSF-1R過表達的人6-10B鼻咽癌細胞中，Bcl-2表達量上調，而Bax表達量下調，且該細胞株增殖能力增高，而凋亡減少，這表明體外過表達CSF-1R可能通過調節Bcl-2和Bax之間的平衡關系，使6-10B細胞的凋亡延緩，阻止腫瘤細胞凋亡。通過分析篩選，徐細明等[12]發現Cyclin D1可能是促進鼻咽癌細胞增殖的信號分子，進一步研究表明CSF-1R可能通過Cyclin D1的過度表達使G1/S調控點失控，進而驅動鼻咽癌細胞的惡性增殖，這可能PI3K/AKT的信號通路有關。

3 CSF-1R、CSF-1在惡性腫瘤治療中的應用

3.1 通過腫瘤相關巨噬細胞在治療中發揮作用 腫瘤相關巨噬細胞不僅可以促進腫瘤進展的復雜過程，還影響腫瘤對化療和放療的反應。研究[20,21]發現，TAM可以改善患者對化療的耐受反應，在乳腺癌中CSF-1R抑制劑聯合紫杉醇可通過阻止TAM浸潤到原發腫瘤中，減緩了原發性腫瘤進展和肺轉移。由于TAM密度與膠質瘤的分級和不良預后相關，在膠質母細胞瘤的小鼠模型中測試了CSF-1R的抑制作用[22]，結果顯示這種方法并未減少TAM數量，而是引起腫瘤分泌其他幾種細胞因子，如IFNγ和GM-CSF，從而縮小腫瘤，推測GM-CSF可在CSF-1R阻斷時促其抗腫瘤行為[23]。有趣的是，放療也與腫瘤中巨噬細胞增加有關，且這些細胞通過促進腫瘤生長和血管生成來抵抗放療效果[24]。因此，CSF-1R抑制劑聯合化療或放療以減少TAM的募集從而可能提高惡性腫瘤對治療的反應，提高癌癥患者的療效。

3.2 在靶向治療中的應用 目前，惡性腫瘤中的靶向治療中主要涉及單克隆抗體(Mabs)和酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)兩種類型的藥物。已知抑制CSF-1R的臨床相關受體TKIs是伊馬替尼、達沙替尼、尼羅替尼、帕唑帕尼、索拉非尼和舒尼替尼以及選擇性抑制劑坦度替尼、PLX-3397、PLX-5622和JNJ-28312141等。針對CSF-1R或CSF-1的多種小分子和單克隆抗體在臨床發展中既可作為單一療法，也可與標準治療方案如化療、放療以及免疫療法組合。早期伊馬替尼在病例中被證明對于復發彌漫型腱鞘巨細胞瘤(dt-GCT)，疾病可達到完全緩解，并認為其對dt-GCT的完全應答是由于其抑制CSF-1R的活化，阻斷負責腫瘤生長的旁分泌環[25]。然而，進一步評估伊馬替尼[26]和尼羅替尼的療效時發現僅在少數dt-GCT患者中出現腫瘤萎縮[27]。Ries等[28]發現，CSF-1R單抗RG7155可通過阻斷受體二聚化來抑制CSF-1R配體的激活。在結直腸腺癌和纖維肉瘤的動物模型中，CSF-1R阻斷劑消耗TAM并導致CD8+T細胞的相對增加和CD4+T細胞的減少，并可延緩腫瘤的生長和轉移。與這一發現一致的是，在轉移性卵巢癌和乳腺癌患者的Ⅰ期研究中，RG7155的治療可顯著降低CSF-1R表達并增加CD8+T細胞與CD4+T細胞的比率。此外，28例dt-GCT患者在同一試驗中招募并接受治療，其中24例達到客觀緩解。總體而言，RG7155治療耐受性良好，只有18%患者發生3/4級不良事件(虛弱、水腫和發熱)。這些結果為進一步研發CSF-1R阻斷劑聯合化療、免疫療法提供依據。同時，多項臨床試驗也發現CSF-1R抑制劑不僅可以在聯合治療中有利于患者腫瘤組織縮小，還能改善臨床癥狀，降低不良事件的發生率。目前針對CSF-1R的各種診療方法正在臨床開發中，有關CSF-1/CSF-1R靶向藥物也已成為標準治療模式的組合伴侶。

綜上所述，CSF-1及CSF-1通過自分泌或旁分泌信號傳導促進腫瘤細胞增殖和存活，在惡性腫瘤發生和發展中扮演重要角色。阻斷CSF-1/CSF-1R軸不僅可以直接靶向表達CSF-1R的腫瘤細胞，而且可以改善腫瘤微環境。CSF-1R、CSF-1不僅可通過刺激腫瘤細胞分泌并募集局部巨噬細胞，繼而介導免疫抑制，促進癌細胞的轉移和增加對細胞毒性化學療法及放療的抗性。還可成為多種惡性腫瘤臨床靶向治療的新型手段，同時聯合其他治療方式以提高癥狀緩解率，降低不良事件發生率。目前，惡性腫瘤中CSF-1R/CSF-1軸的具體機制及臨床診療的相關研究還未完善，仍需要我們進行更加深入地探索和臨床驗證，從而在提高靶向藥物及綜合治療效果的同時，還有助于我們在惡性腫瘤中尋找新的預測標志物以幫助臨床早期診斷及術后預測，并為更準確地選擇CSF-1R靶向治療的對象提供依據，以達到個體化治療與精準醫學的目的，為惡性腫瘤患者帶來重獲治療的新希望。