炎癥小體在免疫檢查點抑制劑抗腫瘤治療中的研究進(jìn)展*

張維紅 魏楓

腫瘤免疫微環(huán)境主要分為3 種不同的免疫表型：免疫炎癥型、免疫排斥型和免疫沙漠型。越來越多的研究表明，免疫炎癥型腫瘤與ICIs 的療效有明確正相關(guān)關(guān)系[1-2]，在腫瘤免疫治療時代的環(huán)境下，通過調(diào)節(jié)炎癥途徑來達(dá)到增強抗腫瘤免疫療效的研究日益增加，其中炎癥小體及其分泌的相關(guān)細(xì)胞因子與ICIs 的相互作用的研究也越來越多。本綜述主要探討炎癥小體與免疫檢查點的相互作用，從而尋找兩者更好的聯(lián)合治療模式來增強ICIs 的療效，同時降低免疫相關(guān)不良反應(yīng)。

1 炎癥小體

機體感受內(nèi)外源性危險因素刺激后可以通過炎癥小體（inflammasome）來清除受損細(xì)胞或病原體。炎癥小體是在2002 年由Martinon[3]等發(fā)現(xiàn)的一種多蛋白復(fù)合物，主要由受體蛋白（NOD-like receptor，NLR 或AIM2-like receptor，ALR），接頭蛋白凋亡相關(guān)斑點樣蛋白（apoptosis- associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和效應(yīng)蛋白半胱天冬酶-1（caspase-1）組成，其中接頭蛋白和效應(yīng)蛋白的結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，受體蛋白的種類比較復(fù)雜，因此炎癥小體主要根據(jù)受體蛋白的不同來進(jìn)行分類。炎癥小體主要分為經(jīng)典和非經(jīng)典兩大類，經(jīng)典的炎癥小體需要caspase-1 的參與，包括NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2 和pyrin 等，是目前研究比較多的一類炎癥小體；非經(jīng)典的炎癥小體主要依賴于caspase-4 或caspase-5，目前這方面研究較少，有待進(jìn)一步深入探討[4]。經(jīng)典通路通過激活的caspase-1 促進(jìn)IL-1β 和IL-18 的成熟和分泌（圖1），分泌到細(xì)胞外的IL-1β 可以促進(jìn)IL-6、TNF-α 的促炎作用，而IL-18 可以介導(dǎo)中性粒細(xì)胞成熟并局部浸潤，同時誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫向Th2 方向轉(zhuǎn)化，Th2 細(xì)胞分泌的IL-4 和IL-13 可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2 方向分化，促使免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗炎作用。急性炎癥過程中炎癥小體的激活有助于清除受損的細(xì)胞并盡快啟動組織修復(fù)，慢性炎癥過程中炎癥小體的持續(xù)激活則會損傷機體組織，這兩種不同類型的炎癥都可以通過調(diào)控炎癥小體來進(jìn)行。慢性炎癥和持續(xù)危險因素的刺激均與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等有著密切關(guān)系，炎癥小體在促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展和抗腫瘤治療中也起到了“雙刃劍”的作用，既能提高也會削弱抗腫瘤免疫反應(yīng)。

2 免疫檢查點

免疫檢查點是指表達(dá)在免疫細(xì)胞表面能調(diào)節(jié)免疫活化程度的一系列分子，類似汽車的剎車系統(tǒng)，能夠在免疫系統(tǒng)活化時起到“剎車”的作用，使免疫系統(tǒng)的活化保持在正常的范圍之內(nèi)[5]。免疫檢查點表達(dá)和功能的異常是多種疾病發(fā)生發(fā)展的重要原因之一。腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視的機制之一是過表達(dá)免疫檢查點配體，阻斷腫瘤抗原遞呈過程，抑制T 細(xì)胞的免疫功能。腫瘤細(xì)胞中PD-1/PD-L1 通路可被多種信號調(diào)節(jié)，并起到維持免疫耐受的作用。目前研究最成功的免疫檢查點有細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、PD-1 等。ICIs 主要通過阻斷CTLA-4 和/或PD-1/PD-L1 通路來解除免疫細(xì)胞的抑制狀態(tài)而重啟殺傷腫瘤細(xì)胞的能力。目前ICIs 已經(jīng)在多種腫瘤中顯示良好的抗腫瘤療效，但僅一少部分患者獲益，與療效相關(guān)因素主要包括PD-L1 表達(dá)、腫瘤突變負(fù)荷、嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)[6]、腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞和糖酵解活性[7]等，盡管已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，但對于影響ICIs 治療療效的確切因素仍不十分明確。

3 腫瘤中炎癥小體與免疫檢查點的相互作用

經(jīng)典通路的炎癥小體NLRP1、NLRP3、NLRC4、NLRP6 和AIM2 等通過調(diào)節(jié)機體固有和適應(yīng)性免疫反應(yīng)、細(xì)胞死亡、增殖和（或）腸道微生物參與到腫瘤的發(fā)病機制中[8]。炎癥小體和IL-18 信號通路的激活在結(jié)直腸癌中具有保護作用[9]，而炎癥小體或IL-1 信號通路導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)則會促進(jìn)乳腺癌、纖維肉瘤、胃癌和肺轉(zhuǎn)移等等[10]。因此炎性小體在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到“雙刃劍”的作用。主要取決于炎癥小體表達(dá)水平、下游效應(yīng)分子（即IL-1β 或IL-18）、腫瘤類型、腫瘤發(fā)生的階段等。炎癥小體在多種腫瘤中的相關(guān)性顯示其可以作為分子靶點的治療前景。

3.1 NLR 家族

NLRP3 是目前研究最多的炎癥小體，既參與調(diào)控腫瘤本身，也參與腫瘤微環(huán)境的組成，并對腫瘤的發(fā)生有促進(jìn)和抑制的雙重作用。NLRP3 炎性小體在多種腫瘤（如乳腺癌、結(jié)直腸癌、肝癌、胃癌等）的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，對結(jié)腸癌有抑制作用，對胃癌和前列腺癌有致癌作用。因此，NLRP3 在腫瘤中的作用與組織或細(xì)胞類型不同有關(guān)。NLRP3 炎癥小體的激活受到胞質(zhì)離子水平（如K+、Ca2+和Cl-）的調(diào)控[11-12]。NLRP3 可以被細(xì)胞外ATP（eATP）激活[13]，腫瘤微環(huán)境中的炎癥、缺血缺氧刺激使eATP 水平增加100～1 000倍[14]，死亡的腫瘤細(xì)胞釋放ATP，結(jié)合到樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）上的P2X7R[15]，以炎癥小體依賴的方式增強CD8+T 細(xì)胞免疫反應(yīng)。eATP 的水平由CD39 決定，CD39 通過調(diào)節(jié)效應(yīng)因子和調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK細(xì)胞）和髓系來源的抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）等發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)作用[14]。因此，特異性阻斷CD39 可能導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中eATP 升高，從而導(dǎo)致炎癥小體激活，可能增強ICI 的抗腫瘤免疫反應(yīng)。動物研究表明，抗CD39 治療與PD-1 和CTLA-4 抗體聯(lián)合在控制B16F10 小鼠黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移方面具有協(xié)同作用[16]。Lu[17]的研究表明彌漫性大B 細(xì)胞淋巴瘤患者的免疫抑制微環(huán)境中IL-18 水平升高與PD-L1 表達(dá)呈正相關(guān)，活化的NLRP3 炎癥小體在該腫瘤細(xì)胞中上調(diào)PD-L1 的表達(dá)，降低細(xì)胞毒性T 細(xì)胞的比例，推測NLRP3-IL-18-IFNγ-PD-L1 途徑可能是NLRP3 炎癥小體激活和PD-L1表達(dá)之間的橋梁。

3.2 ALR 家族

AIM2 在固有免疫和炎癥中的作用已得到研究公認(rèn)，但在腫瘤中的調(diào)節(jié)作用尚不明確。有研究表明[18]AIM2 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起雙重作用。AIM2 最初作為黑色素瘤的抑癌基因被報道，其在結(jié)直腸癌、肝癌中的表達(dá)均有不同程度的降低，而在皮膚癌、子宮內(nèi)膜癌中則呈現(xiàn)過表達(dá)，發(fā)揮其致癌作用。AIM2 在多種腫瘤組織中的差異表達(dá)提示其在不同類型的腫瘤中可能具有獨特的作用。AIM2 可調(diào)節(jié)PD-L1 的表達(dá)，當(dāng)巨噬細(xì)胞吞噬了死亡的乳腺癌細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)AIM2 可以識別腫瘤DNA，激活caspase-1 和產(chǎn)生IL-1β，釋放的IL-1β 能夠增加巨噬細(xì)胞中PD-L1 的表達(dá)。雖然AIM2 或IL-1β 的應(yīng)用能夠改善小鼠模型抗HER2 治療療效，但阻斷這一通路能否影響抗PD-1/PD-L1 治療療效尚缺乏研究。

3.3 IL-1β

IL-1β 可增加腫瘤細(xì)胞和腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞膜上的PD-L1 表達(dá)，IL-1β 抑制劑和PD-1 抑制劑聯(lián)合應(yīng)用顯示出比較有前景的抗腫瘤療效。BRAF V600E 突變可以誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞分泌IL-1α/β 從而增加PD-L1/L2 的表達(dá)，BRAF V600E 特異性抑制劑vemurafenib 可通過影響IL-1α/β 生成來調(diào)節(jié)免疫檢查點表達(dá)[19]。IL-1β 也可通過誘導(dǎo)PD-L1 表達(dá)對非小細(xì)胞肺癌或胃癌產(chǎn)生直接作用[20-21]。重組IL-1β 和M1 巨噬細(xì)胞來源的IL-1β 誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞和小鼠肝癌細(xì)胞表面PD-L1 的表達(dá)。IL-1β 通過腫瘤局部炎癥免疫細(xì)胞浸潤和抑制CD8+T 細(xì)胞功能增加導(dǎo)致小鼠乳腺癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。乳腺癌小鼠模型中在抗PD-1 治療前應(yīng)用IL-1β 抑制劑可提高抗PD-1 治療的療效[22]。盡管炎癥小體/IL-1β 通路在不同類型的腫瘤中可能發(fā)揮不同的作用，但機制仍不明確。

3.4 IL-18

IL-18 能夠刺激NK 細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，通過增強NK 細(xì)胞的ADCC 效應(yīng)達(dá)到殺傷腫瘤的作用。而腫瘤細(xì)胞釋放分泌型的IL-18BP，競爭性結(jié)合IL-18，使其無法發(fā)揮抗腫瘤作用，與PD-1 抗體聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同增效作用。抗PD-1/PD-L1 治療可以影響肺癌患者單核細(xì)胞中的基因表達(dá)譜，抗PD-L1 單抗比抗PD-1 單抗更容易增加NLRP3 和IL-1β，同時抗PD-L1 單抗治療可以誘導(dǎo)單核細(xì)胞來源的DCs 細(xì)胞成熟、caspase-1 激活、IL-18 和IL-1β 的產(chǎn)生，而抗PD-1 單抗則無影響[23]，該研究指出抗PD-L1 單抗和抗PD-1 單抗之間的重要差異在于是否能活化抗原遞呈細(xì)胞。腫瘤來源的IL-18 可以誘導(dǎo)NK 細(xì)胞上PD-1 的表達(dá)，從而使中性粒細(xì)胞通過細(xì)胞膜上的PD-L1 與PD-1結(jié)合抑制其活性[24]。在K7M2 骨肉瘤模型中，IL-18與MDSC 募集有關(guān)，因此抗PD-1 與IL-18BP（IL-18的抑制劑）的結(jié)合增加了CD8 IFNγ+GzmB+T 細(xì)胞浸潤腫瘤的比例，降低腫瘤負(fù)荷[25]。抗IL-18 抗體被認(rèn)為是增強ICIs 抗腫瘤功效的一種潛在治療策略。

3.5 免疫相關(guān)不良反應(yīng)

隨著免疫治療應(yīng)用越來越多，免疫相關(guān)不良反應(yīng)（immune-related adverse events, irAEs）也引起重視。大部分irAEs 可通過臨床干預(yù)和積極處理而改善，但少數(shù)嚴(yán)重或致命的irAEs 能夠影響患者生存甚至導(dǎo)致死亡。本課題組前期研究結(jié)果表明，腫瘤患者外周血鐵蛋白可以作為炎癥性irAEs 鑒別診斷和判斷預(yù)后的有效且簡便的生物標(biāo)志物[26]，進(jìn)一步動物實驗表明ir-AEs 導(dǎo)致的鐵蛋白升高主要由巨噬細(xì)胞活化產(chǎn)生。AIM2 炎癥小體激活和IL-1β 產(chǎn)生可以促進(jìn)細(xì)胞焦亡，形成正反饋導(dǎo)致巨噬細(xì)胞增加，進(jìn)一步加重irAEs。已有研究表明，應(yīng)用IL-17A 抗體可以減輕PD-1 治療的轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌患者的免疫相關(guān)不良事件[27]。隨著對于炎性小體激活以及irAEs 發(fā)病機制認(rèn)識的逐漸加深，探尋炎癥小體在irAEs 治療中的研究會越來越多。

4 激活炎癥小體增強ICIs 抗腫瘤療效的機制

最新研究表明在接受抗PD-1 治療的黑色素瘤患者中，有效的患者腫瘤標(biāo)本中NLRP3、NLRP6、NLRP7、AIM2 和CASP1 的表達(dá)明顯增加，雖然不能明確炎癥小體激活、IL-1β 或IL-18 分泌增加能改善PD-1 治療療效，但該研究觀察到NLRP3 的表達(dá)與CD8+T 細(xì)胞和記憶CD4+T 細(xì)胞數(shù)量增加是相關(guān)的[28]。Theivanthiran[29]通過一系列體內(nèi)及體外研究證實，應(yīng)用PD-1 抑制劑治療后，CD8+T 細(xì)胞活化會引起腫瘤內(nèi)源性PD-L1/NLRP3 炎癥小體信號通路級聯(lián)反應(yīng)，同時募集粒細(xì)胞髓源性抑制細(xì)胞（polymorpnonuclearmyeloid derived supressor cells，PMN-MDSCs）到腫瘤組織中，從而抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。應(yīng)用NLIP3 抑制劑治療后可以抑制熱休克蛋白70 的釋放最終減少PMN-MDSCs 的聚集，提高抗PD-1 療效。Chen 等[30]的研究表明頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）小鼠模型中應(yīng)用NLRP3炎癥小體的抑制劑MCC950 可以顯著降低HNSCC中IL-1β 的產(chǎn)生，并減少MDSCs、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，增加CD4+和CD8+T 的數(shù)量，耗竭PD-1+和Tim3+T 細(xì)胞數(shù)量明顯減少。結(jié)果表明NLRP3/IL-1β 通路促進(jìn)了HNSCC 的腫瘤發(fā)生，通過NLRP3/IL-1β 通路抑制腫瘤微環(huán)境可能成HNSCC 的治療的新方法。

研究表明炎癥小體釋放時，CD8+T 細(xì)胞介導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)增強[30]，但一些PD-L1 表達(dá)陰性腫瘤仍能對ICIs 治療有效，表明PD-1 抑制劑起效前抗原遞呈功能是必需的[31]，這樣才能活化腫瘤浸潤CD8+T 細(xì)胞。NSCLC 新輔助免疫治療患者外周血中突變相關(guān)的新抗原特異性T 細(xì)胞克隆增加表明PD-1 抑制劑可以增強淋巴結(jié)中早期T 細(xì)胞激活[32]。然而，MC38 結(jié)腸癌小鼠腫瘤模型中，抗PD-1 治療并不依賴于淋巴結(jié)中T 細(xì)胞的激活[33]。最近來自基底細(xì)胞癌或鱗狀細(xì)胞癌腫瘤的單細(xì)胞RNA 和T 細(xì)胞受體測序數(shù)據(jù)表明，T 細(xì)胞克隆的增加并非來自預(yù)先存在的腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞，可能來自于包括淋巴結(jié)在內(nèi)的腫瘤外部區(qū)域[34]。同樣，炎癥小體的激活可能通過增強腫瘤外部CD8+T 細(xì)胞的活化來增強抗PD-1 治療療效，活化的CD8+T 細(xì)胞可以通過穿孔素依賴性機制促進(jìn)抗原提呈細(xì)胞的炎性小體激活，通過正反饋機制達(dá)到抗腫瘤作用[35]。

最近研究表明，Th17 細(xì)胞可能在炎癥小體激活的下游效應(yīng)中發(fā)揮重要作用。腫瘤內(nèi)Th17 細(xì)胞不僅與良好預(yù)后有關(guān)，也與預(yù)后不良有關(guān)，根據(jù)免疫微環(huán)境的不同，Th17 細(xì)胞可以作為調(diào)節(jié)或者效應(yīng)細(xì)胞存在，IL-1β 是決定Th17 細(xì)胞特性的關(guān)鍵因素。在黑色素瘤和前列腺癌患者中，PD-1 抑制劑的臨床療效與外周血中CD4+IL-17+T 細(xì)胞的增加有關(guān)，表明了Th17 細(xì)胞在抗PD-1 治療中的作用[36]。Jiao 等[37]研究發(fā)現(xiàn)在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者中，CD4+T 細(xì)胞以TGF-β 依賴的方式向Th17 而非Th1 極化導(dǎo)致的ICIs 療效降低。TMEM176B 和CD39 可能作為兩種不同的治療策略來削弱由炎性小體和Th17 細(xì)胞介導(dǎo)的ATP 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。TMEM176B 和CD39 靶向治療可可能觸發(fā)Th17 細(xì)胞依賴性反應(yīng)，從而增強ICI 的療效。

5 結(jié)論

活化的炎癥小體通過分泌細(xì)胞因子IL-1β 和IL-18 等來調(diào)節(jié)ICI 的抗腫瘤治療療效在臨床前模型中顯示了較好的治療效果，然而，仍需要進(jìn)一步深入的研究工作來了解這些聯(lián)合治療療效背后的機制，同時確定這種治療模式的最佳應(yīng)用時間，確定哪一部分DCs亞群和輔助T 細(xì)胞對炎癥小體的激活起到關(guān)鍵作用，此外，還需要對炎性小體激活的關(guān)鍵分子靶點進(jìn)行驗證，從而設(shè)計出具有更強選擇性的抑制劑。同樣也應(yīng)考慮PD-1/L1/L2 對控制炎癥小體轉(zhuǎn)錄因子的影響。綜上所述，目前多項研究已經(jīng)開始側(cè)重于PD-1/L1/L2 抑制劑與針對炎癥小體的特異性抗體的相互作用，需要進(jìn)一步的研究來了解如何及何時以炎癥小體作為靶點，來改善ICIs 的治療療效，減輕免疫相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生，更好的提高患者生存質(zhì)量，延長患者生存。