垂體腺瘤免疫微環(huán)境及免疫治療的研究進(jìn)展

郭曉鵬，幸 兵，馬文斌

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院 神經(jīng)外科，北京 100730)

垂體腺瘤(pituitary adenomas,PAs)是第二位常見(jiàn)的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)腫瘤，約占所有原發(fā)性CNS腫瘤的17%[1]。垂體腺瘤通過(guò)對(duì)鞍區(qū)周圍神經(jīng)及血管組織產(chǎn)生占位壓迫效應(yīng)及分泌過(guò)量激素而對(duì)人體造成危害。絕大多數(shù)垂體腺瘤為良性，通過(guò)手術(shù)、藥物治療及放療可將其治愈，但仍有約10%的垂體腺瘤表現(xiàn)有極高的侵襲性，且傳統(tǒng)治療方式對(duì)其無(wú)效，被稱為難治性垂體腺瘤[2]。免疫微環(huán)境對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移等過(guò)程有重要的調(diào)控作用。免疫治療可打破腫瘤生長(zhǎng)的溫床，目前已成為難治性腫瘤及惡性腫瘤的第四大治療方案， 對(duì)黑色素瘤等表現(xiàn)出了較好的治療效果。近年來(lái)，針對(duì)垂體腺瘤免疫微環(huán)境及免疫治療的研究開(kāi)始興起，垂體腺瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞、免疫分子及細(xì)胞因子的促腫瘤及抗腫瘤作用逐漸被認(rèn)識(shí)，為尋找免疫治療靶點(diǎn)提供了重要依據(jù)。

1 垂體腺瘤(PAs)的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)

垂體腺瘤微環(huán)境中除腫瘤細(xì)胞外，還有多種免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，主要包括淋巴細(xì)胞(T細(xì)胞、B細(xì)胞)、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、自然殺傷(natural killer, NK)細(xì)胞等[3]。大多數(shù)免疫浸潤(rùn)細(xì)胞可發(fā)揮抗腫瘤免疫功能(如CD8+T細(xì)胞、M1型巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞等)，但也有部分免疫細(xì)胞可促進(jìn)腫瘤的侵襲及生長(zhǎng)(如CD4+CD25+FoxP3+Treg細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞等)[4-5]?？鼓[瘤免疫細(xì)胞及促腫瘤免疫細(xì)胞共同影響著垂體腺瘤細(xì)胞的增殖及侵襲，不同垂體腺瘤組織中的免疫細(xì)胞組成存在顯著的異質(zhì)性。以下介紹垂體腺瘤微環(huán)境中主要的免疫細(xì)胞。

1.1 T細(xì)胞

T細(xì)胞是垂體腺瘤微環(huán)境中最常見(jiàn)的免疫細(xì)胞類型[3]。根據(jù)表面免疫分子表達(dá)及免疫功能不同可將T細(xì)胞分為多種亞型，包括細(xì)胞殺傷性CD8+T細(xì)胞、輔助性CD4+Th1細(xì)胞、輔助性CD4+Th2細(xì)胞、調(diào)節(jié)性CD4+CD25+FoxP3+Treg細(xì)胞等；其中，前兩種細(xì)胞有較強(qiáng)的腫瘤殺傷效能，后兩種細(xì)胞可抑制抗腫瘤免疫。

相比于正常垂體組織，垂體腺瘤中T細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)量增加，且CD4/CD8及FoxP3/CD8比例升高；絕大多數(shù)垂體腺瘤中可檢測(cè)出T細(xì)胞浸潤(rùn)[3, 6-7]。CD8+T細(xì)胞是垂體腺瘤中最重要的免疫殺傷細(xì)胞，而Treg細(xì)胞是重要的“免疫剎車”細(xì)胞?？焖偕L(zhǎng)型垂體腺瘤(高Ki-67)及侵襲性腺瘤微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)比例明顯下降，而CD4+T細(xì)胞及Treg細(xì)胞浸潤(rùn)比例明顯升高[4, 8]。功能型垂體腺瘤中CD4+T細(xì)胞比例較無(wú)功能型腺瘤升高[9]。關(guān)于垂體生長(zhǎng)激素(growth hormone, GH)型腺瘤的研究顯示，CD8+T細(xì)胞的浸潤(rùn)比例與腫瘤向海綿竇侵襲及生長(zhǎng)抑素類似物耐藥呈負(fù)相關(guān)，侵襲性及耐藥的GH腺瘤中CD8+T細(xì)胞含量較少[10]。T細(xì)胞相關(guān)的抑制性免疫微環(huán)境(CD8low CD4high FoxP3high，或低CD8/CD4及低CD8/FoxP3)可促進(jìn)垂體腺瘤細(xì)胞增殖及侵襲性生長(zhǎng)[2, 4]。

1.2 巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞是垂體腺瘤中最常見(jiàn)的非特異性免疫細(xì)胞。巨噬細(xì)胞可吞噬非自身抗原或?qū)⑵涑蔬f給細(xì)胞殺傷性T細(xì)胞或NK/NKT細(xì)胞，從而發(fā)揮免疫殺傷或抗原呈遞作用。腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞可由血液中單核細(xì)胞遷移分化形成或來(lái)自于垂體組織局部的固有巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞根據(jù)免疫分子表達(dá)及免疫功能不同，分為抗腫瘤免疫為主的M1型巨噬細(xì)胞(CD163-)及促腫瘤免疫為主的M2型巨噬細(xì)胞(CD163+)。

正常垂體組織中的巨噬細(xì)胞主要分布在毛細(xì)血管周圍，其中超過(guò)半數(shù)為M2亞型[4]。垂體腺瘤中巨噬細(xì)胞數(shù)量約為正常垂體組織中的3～4倍，且M2/M1比例升高約3倍[8, 11]。稀疏顆粒型垂體GH型腺瘤及零細(xì)胞腺瘤中巨噬細(xì)胞數(shù)量明顯多于致密顆粒型GH型腺瘤及促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocortico-trophic hormone, ACTH)型腺瘤，且巨噬細(xì)胞數(shù)量與垂體腺瘤的大小及海綿竇侵襲相關(guān)[11-12]?；谂R床標(biāo)本的流式細(xì)胞學(xué)分析及體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，M2型巨噬細(xì)胞作為促腫瘤免疫細(xì)胞，其浸潤(rùn)比例與垂體腺瘤侵襲性、腫瘤大小及增殖活性(Ki-67)呈正相關(guān)[8, 11, 13-14]。

1.3 中性粒細(xì)胞

中性粒細(xì)胞的腫瘤免疫作用具有兩面性：在多數(shù)腫瘤中發(fā)揮免疫殺傷作用，但在部分腫瘤中也可具有促腫瘤作用，包括促進(jìn)新生血管生成、誘導(dǎo)免疫抑制及協(xié)助腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移等[4]。腫瘤微環(huán)境中的中性粒細(xì)胞根據(jù)免疫功能不同分為不同的亞群，如N1/N2 中性粒細(xì)胞、腫瘤相關(guān)性中性粒細(xì)胞及多形核中性粒細(xì)胞等，但并沒(méi)有明確的免疫分子對(duì)中性粒細(xì)胞亞群進(jìn)行有效識(shí)別[15]。垂體腺瘤微環(huán)境內(nèi)的中性粒細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)低于正常垂體組織，垂體GH型腺瘤內(nèi)的中性粒細(xì)胞比例低于無(wú)功能型腺瘤[8]。

1.4 其他免疫細(xì)胞

腫瘤微環(huán)境中的B細(xì)胞多聚集在腫瘤邊緣，高增殖性垂體腺瘤微環(huán)境中可見(jiàn)大量B細(xì)胞浸潤(rùn)，同時(shí)也可伴有大量巨噬細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞及Treg細(xì)胞浸潤(rùn)[8]。

自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell, NK cell)細(xì)胞可通過(guò)細(xì)胞表面受體與腫瘤細(xì)胞直接結(jié)合，發(fā)揮接觸式細(xì)胞殺傷功能，NK細(xì)胞數(shù)量增加通常與良好的預(yù)后相關(guān)；腫瘤細(xì)胞也可將反應(yīng)型NK細(xì)胞誘導(dǎo)為無(wú)反應(yīng)型NK細(xì)胞，從而抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)[4]。垂體泌乳素型腺瘤患者外周血中NK細(xì)胞數(shù)量低于健康人群及溴隱亭治療后的泌乳素型腺瘤患者[4]。

2 垂體腺瘤(PAs)中免疫分子表達(dá)

免疫細(xì)胞間及免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞間免疫分子的相互作用直接影響腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷行為。垂體腺瘤免疫微環(huán)境中發(fā)揮重要作用的免疫分子主要包括程序性死亡受體1(programmed cell death 1, PD-1)、程序性死亡受體配體1(programmed death ligand 1, PD-L1)、C-X-C趨化因子受體4(C-X-C chemokine receptor 4, CXCR4)及C-X-C趨化因子配體12(C-X-C chemokine ligand 12, CXCL12)等。

2.1 PD-1/PD-L1

T細(xì)胞表達(dá)PD-1分子，腫瘤細(xì)胞及抗原提呈細(xì)胞表達(dá)PD-L1分子，PD-1/PD-L1結(jié)合后可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞殺傷性T細(xì)胞凋亡并抑制Treg細(xì)胞凋亡發(fā)揮免疫抑制作用，從而避免過(guò)于嚴(yán)重的自身免疫損傷，同時(shí)也成為了腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的重要機(jī)制之一[2, 16]。

功能型垂體腺瘤中PD-L1分子表達(dá)量明顯高于無(wú)功能型垂體腺瘤，初發(fā)垂體腺瘤中PD-L1分子表達(dá)高于復(fù)發(fā)腺瘤[6, 9, 16]。垂體GH型腺瘤中PD-L1分子表達(dá)量與腫瘤細(xì)胞的增殖活性及血GH激素水平正相關(guān)[2, 7]。拮抗鼠ACTH腺瘤細(xì)胞的PD-L1分子表達(dá)可顯著減小垂體腺瘤體積并降低血ACTH水平[16]。

2.2 CXCR4/CXCL12

CXCR4分子主要表達(dá)在垂體GH細(xì)胞、泌乳素細(xì)胞及ACTH細(xì)胞，而CXCL12主要表達(dá)在垂體ACTH細(xì)胞[4]。垂體腺瘤中CXCR4及CXCL12分子表達(dá)量明顯高于正常垂體。CXCR4可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；拮抗CXCR4分子可促進(jìn)GH3大鼠垂體腺瘤細(xì)胞凋亡并抑制其增殖。侵襲性垂體腺瘤中CXCR4/CXCL12分子表達(dá)量高于非侵襲性腺瘤；CXCL12可促進(jìn)垂體腺瘤中新生血管生成，高水平CXCL12與組織低氧代謝相關(guān)[17]。

3 垂體腺瘤(PAs)中細(xì)胞因子分泌

免疫細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞可分泌一系列細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)形成抗腫瘤或促腫瘤的免疫微環(huán)境或?qū)σ延形h(huán)境造成影響[5]。白細(xì)胞介素(interleukin, IL)及趨化因子配體(chemokine ligand, CCL)是垂體腺瘤微環(huán)境中的重要細(xì)胞因子。

3.1 IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-17

IL-1在人垂體腺瘤、鼠AtT-20 垂體腺瘤細(xì)胞系及大鼠GH3 垂體腺瘤細(xì)胞系有表達(dá)，可促進(jìn)GH和促甲狀腺激素分泌，抑制泌乳素釋放，但其與腫瘤細(xì)胞增殖的相關(guān)性存在爭(zhēng)議[4]。IL-2在人ACTH腺瘤、鼠AtT-20細(xì)胞系及大鼠GH3細(xì)胞系中有表達(dá)，可促進(jìn)GH及ACTH分泌及泌乳素釋放，并促進(jìn)人及大鼠GH細(xì)胞增殖[4, 18]。IL-6在人垂體腺瘤各亞型中均有表達(dá)，可促進(jìn)GH分泌及泌乳素釋放，且與腫瘤侵襲性生長(zhǎng)相關(guān)[19]；IL-6可促進(jìn)大鼠GH3細(xì)胞增殖及DNA合成[18]。垂體GH腺瘤細(xì)胞可持續(xù)大量分泌IL-8及IL-6；生長(zhǎng)抑素治療可抑制IL-8及IL-6分泌，而IL-1β可促進(jìn)IL-8及IL-6分泌。IL-8水平與巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)，其可促進(jìn)垂體腺瘤細(xì)胞侵襲性生長(zhǎng)并降低對(duì)傳統(tǒng)治療的反應(yīng)[8]。侵襲性垂體腺瘤中高表達(dá)IL-17，且IL-17表達(dá)量與腫瘤侵襲性成正比，IL-17水平高的垂體腺瘤難以達(dá)到全切。

3.2 CCL

CCL2-CCL4是垂體腺瘤中的主要趨化因子[8]。CCL2-CCL4由垂體腺瘤細(xì)胞分泌，無(wú)功能型腺瘤分泌量明顯高于GH型腺瘤，但以上趨化因子水平與腫瘤細(xì)胞的增殖活性及侵襲性無(wú)明顯相關(guān)性[4]。CCL2-CCL4可趨化巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞比例較高的垂體腺瘤中CCL2-CCL4水平也較高[8, 14]。CCR5水平在芳基烴受體相互作用蛋白(aryl hydrocarbon receptor interacting protein, AIP)基因突變的垂體腺瘤中與正常垂體組織無(wú)差異，而在AIP野生型垂體腺瘤中顯著升高；CCL5也可趨化巨噬細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境[11]。

3.3 其他細(xì)胞因子

γ干擾素(interferon gamma, IFN-γ)可抑制垂體腺瘤細(xì)胞的分泌及增殖；腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α, TNF-α)水平在侵襲性垂體腺瘤，尤其是侵襲骨質(zhì)的垂體腺瘤中明顯升高[19]，其也可通過(guò)上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)促進(jìn)腺瘤內(nèi)出血[4]；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor beta, TGF-β)可抑制泌乳素腺瘤細(xì)胞增殖及分泌泌乳素，抑制GH細(xì)胞增殖[4]。

4 垂體腺瘤(PAs)免疫治療的動(dòng)物模型研究

垂體腺瘤動(dòng)物模型的建立為免疫治療機(jī)制的探索提供了可能。在LAF1雜交鼠皮下及顱內(nèi)可應(yīng)用ATT/D16v.2細(xì)胞系成功建立垂體腺瘤模型，該模型高表達(dá)免疫抑制性分子PD-L1，其表達(dá)量?jī)H次于黑色素瘤，并遠(yuǎn)高于膠質(zhì)瘤、肺癌及乳腺癌模型[16]。針對(duì)該模型的抗PD-L1治療可顯著減小垂體腺瘤體積、降低血ACTH水平、延長(zhǎng)雜交鼠生存期。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者應(yīng)用Wistar大鼠腹腔注射乙烯雌酚建立垂體泌乳素型腺瘤模型、應(yīng)用F344鼠口服雌酮建立垂體腺瘤模型、應(yīng)用摘除雙側(cè)卵巢后的Wistar大鼠腹腔注射雌激素建立垂體泌乳素型腺瘤模型等成功案例。

5 人垂體腺瘤(PAs)免疫治療的臨床研究

對(duì)于難治性垂體腺瘤及垂體癌，目前仍無(wú)有效的治療方法[2, 20]。近年來(lái)，對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的研究識(shí)別出了多種潛在有效的治療靶點(diǎn)；其中，PD-1和CTLA-4是腫瘤免疫治療的常用靶點(diǎn)分子[2, 5]。在垂體腺瘤免疫治療領(lǐng)域有兩項(xiàng)針對(duì)PD-1及CTLA-4分子的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中(NCT04042753及NCT02834013)，均處于招募患者階段。文獻(xiàn)中已有3例對(duì)垂體腺瘤患者進(jìn)行免疫治療的個(gè)案報(bào)道。第一例報(bào)道為難治性垂體ACTH腺瘤伴肝轉(zhuǎn)移的患者，在接受了4次手術(shù)、兩次放療及替莫唑胺+卡培他濱化療后，腫瘤仍進(jìn)展；應(yīng)用抗PD-1及抗CTLA-4聯(lián)合治療后，垂體腺瘤縮小59%、肝轉(zhuǎn)移灶縮小92%、ACTH水平由45 550 pg/mL 降至66 pg/mL[21]。第二例為復(fù)發(fā)性垂體ACTH腺瘤患者，腫瘤經(jīng)過(guò)抗PD-1治療后并未縮小[22]。第三例患者為垂體ACTH腺癌，應(yīng)用抗PD-1及抗CTLA-4聯(lián)合治療后腫瘤穩(wěn)定[23]?；谵D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的研究表明，垂體腺瘤微環(huán)境中PD-1及CTLA-4分子的表達(dá)量不高但異質(zhì)性較高[3]；因此，以上3例免疫治療個(gè)案的成功與否具有較大偶然性。全面識(shí)別垂體腺瘤的免疫微環(huán)境對(duì)篩選免疫治療靶點(diǎn)至關(guān)重要，且最終的免疫治療效果有待臨床試驗(yàn)證實(shí)。

6 問(wèn)題與展望

6.1 垂體腺瘤(PAs)免疫微環(huán)境認(rèn)識(shí)不足

目前針對(duì)垂體腺瘤免疫微環(huán)境中細(xì)胞分布的研究較少，且免疫細(xì)胞識(shí)別多依賴于單個(gè)蛋白標(biāo)志物的免疫組化染色結(jié)果，如識(shí)別巨噬細(xì)胞僅應(yīng)用CD68陽(yáng)性作為標(biāo)準(zhǔn)，此類識(shí)別方式可能會(huì)高估或錯(cuò)誤估計(jì)某類細(xì)胞的比例[11-13, 24]；基于單細(xì)胞多個(gè)蛋白標(biāo)記的高通量質(zhì)譜流式分析技術(shù)或單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)可對(duì)免疫細(xì)胞進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。

同一分子可表達(dá)在不同細(xì)胞上，如B7-H3可表達(dá)在巨噬細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞及NK細(xì)胞表面，從而發(fā)揮不同的生物學(xué)作用，既往免疫組化結(jié)果僅可識(shí)別某分子表達(dá)的總體比例，而無(wú)法分辨分子所附著的細(xì)胞類型；而質(zhì)譜流式或單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)可了解某種免疫分子在每類細(xì)胞的表達(dá)比例，從而提供更為精確的基于細(xì)胞的分子靶點(diǎn)。

既往文獻(xiàn)僅關(guān)注了熱門免疫細(xì)胞及分子，其他潛在有效的“非感興趣”免疫治療靶點(diǎn)可能被忽略，如B7-H3分子等[25]；質(zhì)譜流式或單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)免疫微環(huán)境的全面探索，通過(guò)與臨床特征進(jìn)行匹配，識(shí)別出所有可能與腫瘤侵襲、生長(zhǎng)、進(jìn)展相關(guān)的免疫微環(huán)境特征，并為后續(xù)應(yīng)用細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證提供重要基礎(chǔ)。

6.2 垂體腺瘤(PAs)免疫治療的臨床前研究及臨床研究不足

臨床前的實(shí)驗(yàn)研究是臨床研究的基礎(chǔ)，也是臨床研究得以成功實(shí)施及高效進(jìn)行的重要保障。與惡性膠質(zhì)瘤相比，關(guān)于垂體腺瘤免疫治療的細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究不足[16, 24]，限制了其向臨床研究的轉(zhuǎn)化進(jìn)度。目前垂體腺瘤領(lǐng)域內(nèi)在研的兩項(xiàng)臨床試驗(yàn)應(yīng)用抗PD-1聯(lián)合抗CTLA-4對(duì)垂體腺瘤進(jìn)行治療。然而，根據(jù)現(xiàn)有的臨床前結(jié)果，PD-1及CTLA-4分子在垂體腺瘤中的表達(dá)水平整體不高而異質(zhì)性高[3]，可能限制后續(xù)臨床試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)臨床前研究結(jié)果得出潛在有效治療靶點(diǎn)，對(duì)接受免疫治療的患者按分子表達(dá)狀態(tài)進(jìn)行分組，之后進(jìn)行針對(duì)性的分組研究可更加高效地利用現(xiàn)有資源，達(dá)到事半功倍的效果。

6.3 展望

免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、免疫分子及細(xì)胞因子間復(fù)雜的相互作用形成了不同的腫瘤免疫微環(huán)境，使垂體腺瘤表現(xiàn)出不同的臨床生物學(xué)行為。針對(duì)微環(huán)境中特定免疫細(xì)胞或分子的免疫治療可能成為垂體腺瘤除手術(shù)、藥物及放療之外的有效治療方案。應(yīng)用基于單細(xì)胞的高通量質(zhì)譜流式技術(shù)或單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)免疫微環(huán)境特征進(jìn)行全面而精確的識(shí)別，是垂體腺瘤免疫治療成功的關(guān)鍵。

關(guān)于垂體腺瘤免疫微環(huán)境及免疫治療的研究仍處于初期階段，應(yīng)繼續(xù)增加對(duì)該領(lǐng)域的研究。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到侵襲性及難治性垂體腺瘤患者基數(shù)較大，但針對(duì)以上腫瘤免疫微環(huán)境及免疫治療的研究較為缺乏，限制了該類垂體腺瘤的治療。通過(guò)逐步加深對(duì)垂體腺瘤免疫微環(huán)境的認(rèn)識(shí)，之后通過(guò)臨床前實(shí)驗(yàn)及后續(xù)臨床試驗(yàn)進(jìn)行免疫治療探索及驗(yàn)證，有望改善侵襲性及難治性垂體腺瘤患者的預(yù)后。