前言

隨著免疫檢查點(diǎn)抑制劑等癌癥免疫療法在多種癌癥類(lèi)型中的廣泛應(yīng)用,腫瘤微環(huán)境(TME)中的免疫景觀對(duì)于確定最佳癌癥治療變得極其重要。根據(jù)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)程度及其激活狀態(tài),腫瘤在免疫學(xué)上可分為兩類(lèi):炎癥性腫瘤和非炎癥性腫瘤。一般來(lái)說(shuō),免疫療法對(duì)于炎癥腫瘤比對(duì)于非炎癥腫瘤更有效。

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)是CD4+T細(xì)胞的一個(gè)免疫抑制亞群,在維持自身耐受和免疫穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要作用。在腫瘤免疫中,Treg會(huì)損害健康個(gè)體對(duì)癌癥的免疫監(jiān)測(cè),并抑制荷瘤宿主的抗腫瘤免疫反應(yīng),導(dǎo)致各種類(lèi)型癌癥的腫瘤進(jìn)展。因此,Tregs被認(rèn)為是腫瘤免疫治療的重要治療靶點(diǎn)。

在許多類(lèi)型的癌癥中,無(wú)論是炎癥腫瘤還是非炎癥腫瘤,TME中都觀察到大量的Treg。對(duì)于不同的腫瘤類(lèi)型,TME中Treg積累、激活和存活存在著不同的機(jī)制,因此,在選擇最佳的Treg靶向治療時(shí)了解每個(gè)患者中Treg浸潤(rùn)的機(jī)制非常重要。

Treg的分類(lèi)和功能

Tregs可分為兩類(lèi):天然調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(nTregs)和誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(iTregs)。兩種類(lèi)型的Tregs都普遍表達(dá) Foxp3。nTregs在胸腺中自然發(fā)育,其抑制作用是通過(guò)細(xì)胞間接觸實(shí)現(xiàn)的,它們的主要功能是維持正常的免疫耐受和控制炎癥反應(yīng)。

iTregs來(lái)源于腫瘤微環(huán)境信號(hào)誘導(dǎo)的外周原始T細(xì)胞,包括腫瘤抗原、細(xì)胞因子(如TGF-β)和其他可溶性分子。iTregs通過(guò)多種促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的機(jī)制抑制效應(yīng)T細(xì)胞(Teff)、NK細(xì) 胞和DC的抗腫瘤免疫作用。

Tregs主要有以下五種功能機(jī)制:①Tregs分泌抑制性細(xì)胞因子,包括 IL-10、TGF-β 和 IL-35。② Tregs 通過(guò)顆粒酶和穿孔素殺死效應(yīng)細(xì)胞。③ Tregs 影響效應(yīng)細(xì)胞的功能:Treg 與效應(yīng)T細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)消耗 IL-2,從而抑制效應(yīng)T細(xì)胞的生長(zhǎng);Tregs通過(guò)產(chǎn)生胞外酶CD39和CD73 促進(jìn)TME中腺苷的產(chǎn)生,誘效應(yīng)細(xì)胞導(dǎo)的抑制和抗增殖作用;Tregs通過(guò)縫隙連接將大量 cAMP 轉(zhuǎn)移到效應(yīng)T細(xì)胞,干擾其代謝。④Tregs通過(guò)刺激性和抑制性受體(CTLA-4 或 LAG3)誘導(dǎo)DC耐受,后者通過(guò)IDO進(jìn)一步抑制T細(xì)胞的能力。⑤MDSCs和Tregs 產(chǎn)生的因子形成正反饋環(huán),促進(jìn)增殖,增強(qiáng)抑制環(huán)境。        

此外,一項(xiàng)研究使用一種新的策略來(lái)定義Tregs, Th1樣Tregs(T- 234bet+IFNγ+Foxp3+),Th2 樣Tregs(Gata3+IRF4+IL4+Foxp3+)和Th17樣Tregs(IL-17+RORγt+Foxp3+),這為靶向 Tregs 治療提供了新思路。

Treg抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)的機(jī)制

Treg通過(guò)多種機(jī)制阻礙抗腫瘤免疫反應(yīng)。在Tregs中,共抑制受體細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(CTLA-4)通過(guò)與APCs中的CD80/B7-1和CD86/B7-2結(jié)合干擾共刺激信號(hào),從而抑制效應(yīng)T細(xì)胞中的共刺激受體CD28。          

IL-2是Treg和效應(yīng)T細(xì)胞生存所必需的細(xì)胞因子。與效應(yīng)T細(xì)胞相比,Treg主要通過(guò)由α(CD25)、β(CD122)和γ(CD132)亞單位組成的更高親和力受體結(jié)合IL-2。此外,Tregs比效應(yīng)T細(xì)胞具有更高的CD25表達(dá),而CD25是IL-2的一種高親和力受體。這使得Treg在利用TME中有限的IL-2方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此,在TME中,Treg的累積量大于效應(yīng)T細(xì)胞。同時(shí),Treg還分泌免疫抑制分子(包括免疫抑制細(xì)胞因子)抑制抗腫瘤免疫。Treg產(chǎn)生TGF-β、IL-10和IL-35導(dǎo)致免疫抑制。

表達(dá)在Tregs細(xì)胞表面的CD39和CD73作為外核苷酸酶,分別將ATP或ADP水解為AMP和AMP水解為腺苷。CD39和CD73產(chǎn)生的腺苷會(huì)抑制效應(yīng)T細(xì)胞。當(dāng)Treg在TME中發(fā)生凋亡時(shí),凋亡的Treg通過(guò)外核苷酸酶釋放大量腺苷,從而產(chǎn)生更強(qiáng)的抗腫瘤免疫抑制。

TME中Treg浸潤(rùn)的機(jī)制

趨化因子和細(xì)胞因子依賴(lài)性浸潤(rùn)

Treg具有多種趨化因子受體。趨化因子梯度,如CCR4-CCL17/22,CCR5-CCL5, CCR8-CCL1,和CCR10-CCL28,可參與將Treg招募到TME中。              

在炎癥腫瘤中,炎癥細(xì)胞產(chǎn)生Treg招募趨化因子,如CCL22。CCR8+Treg被CCR8配體(如CCL1和CCL18)招募到TME等炎癥部位,CCL1不僅將CCR8+Treg招募到腫瘤中,還誘導(dǎo)對(duì)Treg抑制至關(guān)重要的FOXP3、CD39和IL-10的STAT3依賴(lài)性上調(diào),從而增強(qiáng)Treg的免疫抑制活性。在一系列細(xì)胞因子和趨化因子受體中,與正常組織駐留的Tregs相比,CCR8僅在人類(lèi)乳腺癌的腫瘤浸潤(rùn)性Tregs中顯著上調(diào),表明CCR8是TME中Tregs的一個(gè)有希望的治療靶點(diǎn),而不會(huì)引起系統(tǒng)性自身免疫。

基于TME代謝適應(yīng)的生存優(yōu)勢(shì)

效應(yīng)T細(xì)胞和Treg在正常和炎癥條件下使用不同的代謝系統(tǒng),Treg表現(xiàn)出更強(qiáng)的生存優(yōu)勢(shì)。

TCR刺激通過(guò)磷酸肌醇3-激酶(PI3K)-雷帕霉素(mTOR)信號(hào)途徑激發(fā)特定的代謝程序,導(dǎo)致氨基酸和葡萄糖的吸收增加,從而增強(qiáng)有氧糖酵解�；罨�的效應(yīng)T細(xì)胞將其代謝程序從氧化磷酸化(OXPHOS)轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒跆墙徒?這是其生存和功能所必需的,從而導(dǎo)致效應(yīng)T細(xì)胞和TME中的腫瘤細(xì)胞之間的葡萄糖競(jìng)爭(zhēng)。腫瘤細(xì)胞中的代謝重編程將TME轉(zhuǎn)變?yōu)闋I(yíng)養(yǎng)受限,富含乳酸和低氧環(huán)境,不利于效應(yīng)T細(xì)胞的存活和功能。

然而,在TME中,Treg可以在如此惡劣的條件下存活并保持其免疫抑制功能。FOXP3通過(guò)抑制糖酵解和促進(jìn)氧磷和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)氧化,因此,Treg可以利用乳酸作為能量來(lái)源。當(dāng)腫瘤浸潤(rùn)性非Treg將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸以產(chǎn)生NAD+以維持糖酵解時(shí),TME中的Treg將丙酮酸轉(zhuǎn)化為線粒體中的乙酰輔酶a以觸發(fā)三羧酸循環(huán),這為T(mén)reg提供了比其他T細(xì)胞更大的存活益處。

此外,即使在低葡萄糖條件下,Treg還可以利用脂肪酸實(shí)現(xiàn)其增殖和免疫抑制功能。研究發(fā)現(xiàn),胃癌中RHOA Y42突變通過(guò)上調(diào)脂肪酸合成酶(FASN)產(chǎn)生大量脂肪酸,導(dǎo)致TME中更多的Treg和更少的腫瘤浸潤(rùn)性CD8+T細(xì)胞。

非炎癥腫瘤的浸潤(rùn)機(jī)制

雖然炎癥腫瘤通常含有Treg,但有時(shí)在非炎癥腫瘤中也檢測(cè)到大量Treg,這表明炎癥相關(guān)浸潤(rùn)以外的機(jī)制參與了Treg向TME的募集。

研究發(fā)現(xiàn),某些基因改變可以通過(guò)調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路來(lái)修飾腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子。在肺腺癌中發(fā)現(xiàn)的EGFR突變通常與非炎癥性腫瘤相關(guān),在這些腫瘤中檢測(cè)到大量的Treg,而不存在炎癥細(xì)胞。

EGFR突變通過(guò)抑制IFN調(diào)節(jié)因子1(IRF1)減少CXCL10的產(chǎn)生,這對(duì)CXCR3依賴(lài)的CD8+T細(xì)胞向TME的募集產(chǎn)生負(fù)面影響。此外,CCL22的產(chǎn)生通過(guò)EGFR下游信號(hào)中的JUN誘導(dǎo)而增加,導(dǎo)致CCR4依賴(lài)性Treg浸潤(rùn)到TME。

在具有RHOA Y42突變的胃癌中也觀察到類(lèi)似的表型,RHOA Y42突變是一種功能缺失突變,通過(guò)抑制IRF1降低CXCL10/11水平。此外,粘著斑激酶的過(guò)度激活通過(guò)調(diào)節(jié)趨化因子的產(chǎn)生與Treg浸潤(rùn)和CD8+T細(xì)胞排斥相關(guān)。

治療相關(guān)的Treg積累

放射治療和CTLA-4阻斷抗體等治療可能促進(jìn)腫瘤中Treg的積累,這被認(rèn)為是一種適應(yīng)性免疫抵抗機(jī)制。由于對(duì)輻射的敏感性低于其他淋巴細(xì)胞,因此即使在放射治療后,Treg仍在TME中持續(xù)存在,可能導(dǎo)致某些類(lèi)型癌癥發(fā)生免疫抑制性TME。在臨床前模型中,去除Treg可提高腫瘤對(duì)輻射的敏感性并抑制轉(zhuǎn)移。

在小鼠模型中,抗CTLA-4抗體通過(guò)抗體依賴(lài)性細(xì)胞毒性(ADCC)有效地去除Treg,而在患者中的作用機(jī)制仍存在爭(zhēng)議。免疫組化分析顯示,根據(jù)治療前和治療后活檢樣本的比較,抗CTLA-4抗體治療后,Treg數(shù)量增加。因此,某些治療干預(yù)可能會(huì)增強(qiáng)Treg浸潤(rùn),從而影響后續(xù)治療的療效。

Treg靶向治療策略

抗CTLA-4單克隆抗體,如ipilimumab,通過(guò)Treg靶向改善TME的免疫特征。然而,在臨床研究中的詳細(xì)作用機(jī)制仍然存在爭(zhēng)議。在小鼠模型中,抗CTLA-4單克隆抗體誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)完全依賴(lài)于通過(guò)Fc介導(dǎo)的ADCC對(duì)Treg的消耗。而在人類(lèi)中,Treg的消耗與伊普利單抗抗腫瘤的主要療效無(wú)關(guān)。此外,靶向腫瘤內(nèi)Tregs高表達(dá)分子的雙特異性抗體,如CTLA-4和OX-40或CTLA-4和GITR,它們可能通過(guò)有效地消耗體內(nèi)的Treg來(lái)提高抗腫瘤療效。

由于腫瘤內(nèi)Treg比其他效應(yīng)T細(xì)胞表達(dá)更高水平的CD25,CD25可能是Treg耗竭的關(guān)鍵靶點(diǎn)。一些針對(duì)CD25的治療策略已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)。例如,IL-2與白喉毒素的融合蛋白denileukin diftitox用于皮膚T細(xì)胞淋巴瘤。denileukin diftitox可與表達(dá)CD25的細(xì)胞結(jié)合,并通過(guò)白喉毒素的細(xì)胞毒性作用殺死它們。

新的抗CD25抗體RG6292被開(kāi)發(fā)用于選擇性地清除Tregs,而不會(huì)干擾效應(yīng)T細(xì)胞中的IL-2信號(hào),目前正在進(jìn)行臨床評(píng)估(NCT04158583)。靶向CD25的近紅外光免疫治療(NIR)也可能是腫瘤局部Treg去除的一種有希望的方法。此外,還開(kāi)發(fā)了ADCT-301,一種抗CD25的抗體偶聯(lián)藥物,用于靶向表達(dá)CD25的淋巴瘤。它業(yè)可作為另一種在腫瘤中去除Tregs的選擇,目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)(NCT03621982)。    

通過(guò)Tregs表達(dá)的外核苷酸酶CD39和CD73靶向腺苷途徑也可能是增強(qiáng)抗腫瘤免疫的一個(gè)有希望的靶點(diǎn)。阻斷外核苷酸酶活性的抗CD39和抗CD73抗體,如TTX-30、MEDI9447和BMS-986179,目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)(NCT03884556、NCT03742102和NCT02754141)。除了抑制腺苷的產(chǎn)生外,腺苷受體A2AR的小分子抑制劑也可防止腺苷依賴(lài)性T細(xì)胞抑制。這些抑制劑的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中(NCT02655822、NCT04089553和NCT02403193)。

此外,靶向VEGFA-VEGFR2軸可能通過(guò)減少TME中的Treg增殖和浸潤(rùn)來(lái)激活抗腫瘤反應(yīng)。已經(jīng)證明,抗VEGFR2抗體ramucirumab可以減少胃癌患者eTreg的增殖。以FOXP3為靶點(diǎn)的療法也有開(kāi)發(fā)。AZD8701是FOXP3的反義寡核苷酸,在體外實(shí)驗(yàn)和人源化小鼠模型中部分降低了FOXP3及其下游轉(zhuǎn)錄分子的表達(dá)。AZD8701的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中(NCT04504669)。

抗CCR4抗體mogamulizumab可減少實(shí)體瘤患者中CCR4+Treg的數(shù)量。在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中,mogamulizumab聯(lián)合抗PD-1抗體(nivolumab)治療的患者中證實(shí)了Treg的缺失,這表明該組合是癌癥免疫治療組合中一個(gè)有希望的選擇。

由Treg高度表達(dá)的免疫檢查點(diǎn)分子,如OX40、GITR和ICOS,也可能成為治療靶點(diǎn)。一些研究表明,這些受體的刺激降低了Treg的免疫抑制功能,導(dǎo)致效應(yīng)T細(xì)胞的激活。作為OX40激動(dòng)劑的抗體,如MEDI6469134(NCT02274155),GITR,如MK-4166135(NCT02132754),以及ICOS,如KY1044136(NCT03829501),目前正在開(kāi)展臨床研究。

小結(jié)

在炎癥和非炎癥腫瘤中,TME中Treg浸潤(rùn)、激活和存活的多種機(jī)制都已被揭示,影響TME中Treg浸潤(rùn)、激活和存活的機(jī)制可能因患者而異。腫瘤細(xì)胞中的基因改變不僅決定免疫原性和炎癥狀態(tài),而且也有助于調(diào)節(jié)TME中的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和生存,例如基于趨化因子的Treg浸潤(rùn)和基于代謝變化的Treg激活,這些都可以被特異性激酶抑制劑靶向。因此,TME中主要導(dǎo)致Treg浸潤(rùn)的機(jī)制需要通過(guò)基于基因改變的免疫學(xué)和代謝譜來(lái)表征,并以精準(zhǔn)免疫治療為目標(biāo)。基于機(jī)制的Treg靶向治療有望改善目前的免疫治療。

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