腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞在腫瘤免疫抑制中的作用及其應(yīng)用研究進(jìn)展

梁陸鑫，侯宗柳，邱婉芳，王文舉，楊芳

昆明醫(yī)科大學(xué)，昆明650500

盡管以腫瘤細(xì)胞為主要靶點(diǎn)的治療模式顯著改善了惡性腫瘤患者的預(yù)后，但腫瘤復(fù)發(fā)、致死性轉(zhuǎn)移和頑固性腫瘤微環(huán)境(TME)仍是尚未完全解決的三個(gè)重要問(wèn)題[1，2]。腫瘤“種子與土壤”學(xué)說(shuō)是腫瘤生物學(xué)最富有影響力的理論之一，該理論認(rèn)為腫瘤的發(fā)生發(fā)展不僅是腫瘤細(xì)胞自身遺傳學(xué)和表觀(guān)遺傳學(xué)的改變，還有TME作為惡性腫瘤生長(zhǎng)的“肥沃土壤”，它們彼此相互影響，共同促進(jìn)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展[3,4]。近年來(lái)，靶向表面標(biāo)志物治療使得患者的抗腫瘤免疫功能在一定程度上有所增強(qiáng)，但長(zhǎng)期的臨床療效欠佳。目前，研究者認(rèn)為T(mén)ME中存在導(dǎo)致機(jī)體免疫應(yīng)答低下或不應(yīng)答的因素，故腫瘤處于免疫抑制狀態(tài)[5]。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)是TME的優(yōu)勢(shì)細(xì)胞，可作為免疫抑制TME的生物標(biāo)志物[6]，其具有活化特性，表型和功能也表現(xiàn)為多樣性。CAFs確切的起源仍沒(méi)有完全闡明，關(guān)于CAFs的功能報(bào)道結(jié)論也不一致，推測(cè)可能是由于CAFs的高度異質(zhì)性所致。因此，CAFs在TME靶向治療中受到特別的關(guān)注。現(xiàn)就CAFs在腫瘤免疫抑制中的作用及以CAFs靶點(diǎn)靶向治療的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CAFs在腫瘤免疫抑制中的作用

1.1 CAFs在腫瘤免疫調(diào)控中發(fā)揮作用 CAFs是TME中的重要組成部分，是一群存在于幾乎所有實(shí)體瘤中的成纖維細(xì)胞，在某些腫瘤間質(zhì)組織中的比例高達(dá)90%[7,8]。CAFs不同于正常的成纖維細(xì)胞，它在TME中具有活化的特性，并表達(dá)特定的標(biāo)志物如成纖維細(xì)胞激活蛋白(FAP)、波形蛋白、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)、成纖維細(xì)胞特異性蛋白、血小板源生長(zhǎng)因子受體、富含半胱氨酸的分泌型酸性蛋白、結(jié)蛋白、硫酸軟骨素蛋白多糖等，這些標(biāo)志物在不同細(xì)胞中的表達(dá)存在差異，說(shuō)明CAFs具有表型異質(zhì)性[9]。CAFs是一組不同的細(xì)胞亞群，在TME中對(duì)不同刺激做出反應(yīng)，表現(xiàn)出獨(dú)特的分泌表型，并具有特定的生物學(xué)功能。

有學(xué)者[10]首次在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，前列腺癌上皮細(xì)胞單獨(dú)或與正常成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)均不具有致瘤性，但當(dāng)與CAFs共培養(yǎng)時(shí)則能形成巨大的實(shí)體瘤，揭示了在CAFs的參與下TME對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的促進(jìn)作用。研究者[11]發(fā)現(xiàn)，CAFs通過(guò)上調(diào)血小板衍生生長(zhǎng)因子的表達(dá)，抵消抗VEGF療法對(duì)血管形成的抑制作用，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對(duì)抗VEGF治療的耐受性。有學(xué)者[12，13]發(fā)現(xiàn)，靶向清除轉(zhuǎn)基因小鼠原位移植瘤的FAP+CAFs可以反過(guò)來(lái)增強(qiáng)小鼠抗腫瘤免疫效應(yīng)[4]。整個(gè)實(shí)體瘤組織中，CAFs多位于組織的邊緣或浸潤(rùn)在腫瘤組織中，在腫瘤免疫調(diào)控方面具有重要作用(見(jiàn)圖1)。如CAFs產(chǎn)生的TGF-β和VEGF可以抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)成熟，促進(jìn)調(diào)節(jié)性DC形成，同時(shí)能夠促進(jìn)CD4+T細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化；CAFs分泌的IL-6促進(jìn)單核前體細(xì)胞向髓源性抑制細(xì)胞的分化；CAFs分泌基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF-1)能夠促進(jìn)血管生成，促進(jìn)免疫細(xì)胞在TME中的浸潤(rùn)；CAFs也可以通過(guò)分泌大量的胞外基質(zhì)抑制免疫細(xì)胞的活性[11,14]。

圖1 CAFs對(duì)TME中免疫細(xì)胞的調(diào)控作用

1.2 CAFs通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)介導(dǎo)免疫抑制的發(fā)生 正常的成纖維細(xì)胞處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)它們受到生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激的刺激后，分化成CAFs[15]。TGF-β能夠提供CAFs與TME之間進(jìn)行交流作用，CAFs又可釋放膠原蛋白和纖連蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)成分，激活TGF-β。CAFs介導(dǎo)免疫抑制是通過(guò)TGF-β的刺激作用于TME中的大部分細(xì)胞，包括抑制抗腫瘤細(xì)胞增殖作用和增加腫瘤細(xì)胞的活性?xún)煞矫鎇16]。CAFs自身也具有免疫抑制特性，通過(guò)COX-2依賴(lài)機(jī)制上調(diào)細(xì)胞內(nèi)的組蛋白去乙酰化酶表達(dá)而產(chǎn)生作用。轉(zhuǎn)移性膀胱癌相關(guān)研究進(jìn)一步揭示，CAFs在有TGF-β作用的情況下通過(guò)阻斷CD8+T細(xì)胞的獲得從而減弱抗腫瘤免疫[17]。活化的胰腺星狀細(xì)胞(相當(dāng)于胰腺當(dāng)中的CAFs)分泌SDF1等趨化因子募集和隔離CD8+T細(xì)胞，從而阻斷其接近腫瘤細(xì)胞[18]。當(dāng)更多的CD8+T細(xì)胞被募集到腫瘤基質(zhì)中，消除FAP+CAFs會(huì)重新激活抗腫瘤免疫反應(yīng)。具有靶向性的α-SMA+CAFs的腫瘤侵襲性更強(qiáng)，可增加調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的浸潤(rùn)，進(jìn)而達(dá)到抑制免疫監(jiān)視的作用。

一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)CAFs亞群通過(guò)影響抗腫瘤免疫細(xì)胞的活性和生存來(lái)介導(dǎo)TME的免疫抑制[1]。CAFs通過(guò)與TME內(nèi)的其他細(xì)胞相互作用，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。CAFs的數(shù)量與侵襲性呈正相關(guān)，且隨著腫瘤分期的增高，CAFs對(duì)靶向治療的反應(yīng)被阻滯。CAFs在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮的功能使其成為腫瘤治療的理想靶點(diǎn)。

2 CAFs在腫瘤治療中的應(yīng)用

2.1 靶向FAP的臨床應(yīng)用 隨著對(duì)CAFs病理基礎(chǔ)分子機(jī)制的不斷研究，許多靶向關(guān)鍵調(diào)控因子的藥物正在進(jìn)行臨床和(或)臨床前評(píng)估。FAP是CAFs特異性的標(biāo)志物，目前抗CAFs治療主要集中于FAP方向[19]。在轉(zhuǎn)基因小鼠中使用FAP啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的白喉毒素受體來(lái)消耗FAP陽(yáng)性基質(zhì)細(xì)胞已被證實(shí)會(huì)減緩胰腺導(dǎo)管腺癌的增長(zhǎng)。FAP5-DM1是一種新型抗FAP單克隆抗體偶聯(lián)美登木素生物堿，對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有長(zhǎng)期的抑制作用，甚至可使腫瘤完全消失，在富含基質(zhì)細(xì)胞的肺癌、胰腺癌和頭頸癌的異種移植瘤模型中未見(jiàn)明顯的毒性作用。有研究表明，在小鼠肺癌模型中清除表達(dá)FAP的CAFs可使腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞在腫瘤免疫過(guò)程中快速缺氧壞死，這個(gè)過(guò)程涉及IFN-γ和TNF-α，已被證明參與了CD8+T細(xì)胞依賴(lài)性殺傷過(guò)程[12]。目前可采用Sibrotuzumab單克隆抗體進(jìn)行靶向治療[20,21]，針對(duì)結(jié)直腸癌的治療正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。嵌合抗原受體CAR-T細(xì)胞靶向FAP方案被證實(shí)在小鼠模型[22]和惡性胸膜間皮瘤患者來(lái)源的異種移植模型[23]中具有良好的效果。鑒于CAFs的基因表達(dá)比腫瘤細(xì)胞更穩(wěn)定，針對(duì)CAFs攜帶的FAP抗原進(jìn)行免疫接種可能是靶向FAP免疫治療的最佳策略。

2.2 靶向特定蛋白/分泌因子的臨床應(yīng)用 基于特定蛋白質(zhì)(如FAP)和參與CAFs激活的信號(hào)通路分子(如TGF-β、PDGF、FGF)或CAFs特定分泌因子的靶向治療正在研究中[24]。目前有研究表明，在胰腺癌中，靶向FAP治療與靶向CXCL12和AMD3100聯(lián)合應(yīng)用，可與抗PD-L1產(chǎn)生協(xié)同作用[25]。CAFs在表型和功能上的固有異質(zhì)性可能源于其多樣的細(xì)胞來(lái)源，CD10和GPR77作為特異性CAFs表面標(biāo)志物，將有助于不同CAFs亞群的分類(lèi)，并有助于制定針對(duì)致瘤CAFs亞群的精準(zhǔn)靶向策略[26]。CAFs分泌的其他特定蛋白(如TGF-β、IL-6等)也可作為靶點(diǎn)以提高效應(yīng)細(xì)胞的免疫功能[24]。在活性類(lèi)賴(lài)氨酸氧化酶2存在的情況下，3-羥苯基化合物被確定為T(mén)GF-β1的有效阻斷劑，能強(qiáng)力阻滯體內(nèi)病理性膠原蛋白的積累而提高效應(yīng)T細(xì)胞的殺傷能力[27]。在靶向CAFs特定蛋白/分泌因子的治療中，重要細(xì)胞因子或調(diào)節(jié)因子作為聯(lián)合靶點(diǎn)的應(yīng)用可能更廣泛。

2.3 其他CAFs靶向基因抑制劑的臨床應(yīng)用 CAFs相關(guān)治療靶點(diǎn)已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，如JAK2被認(rèn)為是CAFs的潛在靶點(diǎn)，參與STAT3的激活；JAK2抑制劑如SAR302503[28]和帕克替尼[29]被用于CAFs的失活和消耗基質(zhì)，導(dǎo)致膠原蛋白結(jié)構(gòu)減少。SHH基因是圓滑蛋白基因(SMO)激活的配體，在CAFs中過(guò)表達(dá)，活化的STAT3也能上調(diào)其表達(dá)。在臨床試驗(yàn)中，一些SMO抑制劑(伊曲康唑和vismodegib)可抑制腫瘤的生長(zhǎng)。因此，SHH抑制劑被認(rèn)為是一種很好的抑制CAFs的治療策略[30]。此外，有幾種VEGF抑制劑正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)研究，它們會(huì)消耗CAFs來(lái)源之一的內(nèi)皮細(xì)胞，從而減少CAFs的數(shù)量[31]。在TME中，CAFs的存活影響著免疫抑制的發(fā)生，奠定了靶向基因抑制劑臨床開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的基礎(chǔ)。

總的來(lái)說(shuō)，上述抗CAFs治療方案的設(shè)計(jì)都是以CAFs促腫瘤發(fā)展為前提。CAFs在表型和功能上的內(nèi)在異質(zhì)性可能源于其細(xì)胞來(lái)源的多樣性，因此，在設(shè)計(jì)以CAFs為靶點(diǎn)的腫瘤免疫方案時(shí)需要多方面考慮。CAFs靶向治療正在迅速探索和發(fā)展，隨著單細(xì)胞測(cè)序和新型生物材料細(xì)胞的出現(xiàn)，選擇性消除CAFs亞群或減弱其促腫瘤作用，可能成為一種有效的治療方式。

綜上所述，靶向CAFs的治療方案受到特別關(guān)注，但仍面臨一些障礙和挑戰(zhàn)，主要包括：①CAFs的來(lái)源不確定；②靶向CAFs具有異質(zhì)性，表現(xiàn)為表型、分泌譜和亞群功能不同，給診斷和靶向治療帶來(lái)困難[26]；③CAFs誘導(dǎo)信號(hào)具有功能多樣性，一種CAFs可以激活發(fā)揮致瘤和反致瘤作用的信號(hào)[32]；④CAFs的功能因腫瘤類(lèi)型而異[33]；⑤細(xì)胞特異性標(biāo)志物的識(shí)別和追蹤限制將阻礙靶向CAFs方案的有效治療。另外，靶向某些CAFs亞群還可能會(huì)在TME中引發(fā)難以預(yù)測(cè)且因人而異的基質(zhì)反應(yīng)。深入的基因組測(cè)序可分析CAFs分子結(jié)構(gòu)，加快了CAFs特異性診斷、預(yù)后評(píng)估及CAFs靶向治療的發(fā)展速度[34]。因此，還需要對(duì)CAFs的不同亞型進(jìn)行更深入的研究，確定腫瘤進(jìn)展中具有優(yōu)勢(shì)的亞型，重點(diǎn)研究其靶向治療方案[35]。