前言

自噬是一種調(diào)節(jié)機(jī)制,可去除不必要或功能失調(diào)的細(xì)胞成分,并回收代謝底物。針對(duì)腫瘤微環(huán)境中的應(yīng)激信號(hào),腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞中的自噬途徑發(fā)生改變,從而對(duì)腫瘤進(jìn)展、免疫和治療產(chǎn)生不同影響。

最近的研究表明,自噬途徑參與免疫細(xì)胞亞群的存活和凋亡、分化、激活、效應(yīng)器功能以及向腫瘤的轉(zhuǎn)運(yùn)。同時(shí),腫瘤自主自噬可以通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)改變腫瘤生長(zhǎng)。此外,通過將免疫檢查點(diǎn)療法與自噬抑制劑相結(jié)合,可以消除自噬的促腫瘤作用。因此,自噬在癌癥治療中是一個(gè)復(fù)雜但很有前景的靶點(diǎn)。

腫瘤細(xì)胞的自噬

腫瘤微環(huán)境(TME),在癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和治療抵抗中起著關(guān)鍵作用。在TME中,腫瘤細(xì)胞中的自噬可由細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的應(yīng)激信號(hào)誘導(dǎo),包括代謝應(yīng)激、缺氧、氧化還原應(yīng)激和免疫信號(hào)。

代謝應(yīng)激

TME攝取的營(yíng)養(yǎng)不足會(huì)影響代謝機(jī)制,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)代謝應(yīng)激。為了應(yīng)對(duì)代謝應(yīng)激,腫瘤細(xì)胞通過上調(diào)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)體和激活自噬重新構(gòu)建自己的代謝途徑。

在機(jī)制上,5′-AMP活化蛋白激酶(AMPK)和mTOR復(fù)合物1(mTORC1)是兩種相反的調(diào)節(jié)激酶,在營(yíng)養(yǎng)缺乏的情況下改變自噬誘導(dǎo)。作為一種AMP傳感器,AMPK通過AMP和ATP比率的增加而被激活,而mTORC1的活性由于氨基酸缺乏而降低。這導(dǎo)致自噬起始前復(fù)合物中靶點(diǎn)的磷酸化,從而啟動(dòng)自噬。

低氧應(yīng)激

缺氧是實(shí)體瘤的特征,缺氧導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化受到抑制,AMP與ATP的比率增加,AMPK激活,缺氧同時(shí)也抑制mTOR信號(hào)。此外,缺氧導(dǎo)致激活轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)激活,從而使LC3B和自噬相關(guān)蛋白5(ATG5)表達(dá)上調(diào),并維持高水平的自噬。

氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激反應(yīng)了自由基和抗氧化劑之間的不平衡�；钚匝�(ROS)通過氧代謝和其他過程在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生,過量的活性氧可能增加DNA損傷的風(fēng)險(xiǎn)并促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。作為對(duì)ROS升高的反應(yīng),毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)突變(ATM)通過細(xì)胞質(zhì)中的肝激酶B1(LKB1)和AMPK代謝途徑激活TSC2腫瘤抑制因子,以抑制mTORC1并誘導(dǎo)自噬。氧化應(yīng)激還可通過NF-κB介導(dǎo)的p62/SQSTM1上調(diào)促進(jìn)自噬。

免疫信號(hào)

免疫信號(hào)可以調(diào)節(jié)TME中的自噬途徑。損傷相關(guān)分子模式(DAMP)和細(xì)胞因子是調(diào)節(jié)自噬反應(yīng)的主要介質(zhì)。細(xì)胞外DAMP信號(hào)被細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)模式識(shí)別受體感知,如Toll樣受體(TLR),當(dāng)各種TLR識(shí)別DAMP并激活下游信號(hào)時(shí),誘導(dǎo)自噬誘發(fā)生。

此外,在果蠅中,細(xì)胞因子如TNF和IL-6樣信號(hào)可以激活自噬,從而促進(jìn)早期腫瘤生長(zhǎng)和侵襲。TGF-β通過SMAD依賴和SMAD非依賴途徑增加BECN1、ATG5和ATG7的轉(zhuǎn)錄水平,并激活自噬,在體外可以延緩人肝細(xì)胞癌和乳腺癌細(xì)胞的凋亡。

自噬介導(dǎo)的免疫逃避

逃避抗腫瘤免疫反應(yīng)是各種腫瘤的重要生存策略。最近的證據(jù)表明,自噬在腫瘤免疫逃避中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn),胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)中MHC I類分子的下調(diào)是通過選擇性自噬降解介導(dǎo)的,抑制自噬釋放出強(qiáng)烈的抗腫瘤免疫反應(yīng)。

另一方面,MDSCs在TME中發(fā)揮免疫抑制作用,有研究證明MDSC中的自噬是抑制黑色素瘤抗腫瘤免疫活性的關(guān)鍵機(jī)制。MDSC免疫細(xì)胞中的自噬是降解MHC II類分子的中心,阻止抗腫瘤T細(xì)胞的啟動(dòng)和激活。

自噬與耐藥性

自噬作為(癌癥)細(xì)胞應(yīng)對(duì)威脅性應(yīng)激源的機(jī)制,被認(rèn)為是癌癥治療中治療抵抗的重要機(jī)制。已有證據(jù)表明腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性至少部分是由卵巢癌細(xì)胞系中自噬增加介導(dǎo)的。類似的證據(jù)表明順鉑、阿霉素和甲氨蝶呤通過抑制骨肉瘤中的自噬來(lái)克服化療耐藥性。

有趣的是,例如順鉑和自噬之間的相互作用是一個(gè)連續(xù)統(tǒng)一體,甚至在體外和體內(nèi)對(duì)某些化療藥物本身不具有耐藥性的細(xì)胞中,添加自噬抑制劑,如氯喹(CQ)也可以提高治療效果。這已在腎上腺皮質(zhì)癌的小鼠模型、結(jié)腸癌細(xì)胞系和5-氟尿嘧啶以及替莫唑胺誘導(dǎo)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性中得到證實(shí)。

除此之外,對(duì)基于抗體的治療也進(jìn)行了類似的結(jié)果,例如在曲妥珠單抗耐藥的乳腺癌細(xì)胞中,使用CQ的自噬抑制導(dǎo)致腫瘤的幾乎完全消除。同樣,使用CQ抑制自噬也能夠有效對(duì)抗貝伐單抗誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌細(xì)胞自噬,減少體內(nèi)小鼠腫瘤模型中的腫瘤生長(zhǎng)。

自噬在腫瘤治療中的研究現(xiàn)狀

自噬抑制劑分為針對(duì)ULK1/ULK2或VPS34的早期抑制劑,如SBI-0206965、3MA和wortmannin,以及針對(duì)溶酶體的晚期抑制劑,如CQ、羥基氯喹(HCQ)、巴非霉素A1和莫能菌素,CQ和HCQ通過干擾溶酶體酸化抑制自噬體降解。然而,在臨床試驗(yàn)中,HCQ單一療法未能控制晚期胰腺癌患者的腫瘤生長(zhǎng),目前多將自噬抑制與其他癌癥治療相結(jié)合,以提高治療效果。

化療

癌癥中的高自噬通量與化療反應(yīng)降低相關(guān),并與癌癥患者的低生存率相關(guān)。臨床前研究表明,抑制自噬可以克服NSCLC、膀胱癌、甲狀腺癌和胰腺癌的化療耐藥性。此外,一些研究的結(jié)果表明,自噬抑制可能與MEK–ERK信號(hào)的抑制產(chǎn)生協(xié)同作用。

2014年的一項(xiàng)早期II期研究使用HCQ單一療法治療轉(zhuǎn)移性胰腺癌患者,這些患者以前曾通過其他方法治療,主要終點(diǎn)為兩個(gè)月的無(wú)進(jìn)展生存期。結(jié)果,不同患者的自噬水平不同程度地降低,但主要終點(diǎn)沒有顯著改善。另一項(xiàng)聯(lián)合HCQ、吉西他濱和nab紫杉醇治療晚期或轉(zhuǎn)移性胰腺癌患者的研究也未能證明延長(zhǎng)12個(gè)月的總生存期。然而,重要的是,采用HCQ的患者顯示出了顯著且更好的應(yīng)答率(38．2%對(duì)21．1%)。

放療

自噬在保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受放射治療引起的細(xì)胞死亡方面起著關(guān)鍵作用。在乳腺癌細(xì)胞中,輻射誘導(dǎo)自噬相關(guān)基因的表達(dá),伴隨自噬體的積累。在放療的同時(shí)短期抑制自噬可增強(qiáng)放療對(duì)耐藥癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性。同樣,低氧通過誘導(dǎo)自噬增強(qiáng)A549肺癌細(xì)胞的放射抗性。

在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中,放射治療通過增加哺乳動(dòng)物STE20樣蛋白激酶4(MST4)的表達(dá)誘導(dǎo)自噬,該蛋白激酶通過ATG4B磷酸化來(lái)刺激自噬。小分子抑制劑NSC185058(靶向ATG4B)與放療聯(lián)合使用,可損害膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的顱內(nèi)異種移植生長(zhǎng),并延長(zhǎng)治療小鼠的生存期。因此,靶向腫瘤自噬可能增強(qiáng)放射治療的療效。事實(shí)上,在癌癥患者的臨床試驗(yàn)中,已經(jīng)利用了自噬抑制劑與放射治療相結(jié)合。

免疫療法

利用免疫系統(tǒng)是對(duì)抗癌癥的重要途徑。抑制自噬可能會(huì)損害系統(tǒng)免疫,因?yàn)樽允缮婕懊庖呦到y(tǒng)發(fā)育和效應(yīng)T細(xì)胞的存活和功能。然而,在黑色素瘤和乳腺癌的臨床前模型中,CQ在短時(shí)間內(nèi)對(duì)自噬的系統(tǒng)性抑制并沒有損害T細(xì)胞功能。數(shù)據(jù)表明,免疫系統(tǒng)可能對(duì)某種程度的自噬抑制具有耐受性。然而,鑒于自噬可以調(diào)節(jié)腫瘤免疫反應(yīng),靶向自噬可以提高免疫治療的療效,克服免疫治療的耐藥性。

例如,使用抑制劑SB02024或SAR405抑制VPS34激酶活性導(dǎo)致TME中CCL5、CXCL10和IFN-γ水平升高,從而使黑色素瘤和結(jié)直腸癌模型中NK細(xì)胞和T細(xì)胞腫瘤浸潤(rùn)水平升高。在這些模型中,VPS34抑制也逆轉(zhuǎn)了抗PD1或抗PD-L1治療的耐藥性。此外,CQ治療可阻斷自噬介導(dǎo)的MHC I類降解,與雙重ICB治療(抗PD1和抗CTLA4抗體)協(xié)同作用,在胰腺癌小鼠模型中產(chǎn)生增強(qiáng)的抗腫瘤免疫反應(yīng)。

因此,靶向自噬可能增強(qiáng)免疫治療。目前正在進(jìn)行HCQ聯(lián)合免疫治療治療不同類型癌癥患者的臨床試驗(yàn)。

此外, CAR-T細(xì)胞療法在治療血液腫瘤方面取得了臨床成功,但在治療實(shí)體癌方面依然療效有限。自噬調(diào)節(jié)可能為使用CAR-T細(xì)胞治療的癌癥患者提供一些益處。眾所周知,TME是實(shí)體瘤中CAR-T細(xì)胞浸潤(rùn)和功能的屏障,鑒于自噬抑制可重塑TME并促進(jìn)TH1型趨化因子的產(chǎn)生,自噬抑制可促進(jìn)CAR-T細(xì)胞向腫瘤的轉(zhuǎn)運(yùn),CAR-T細(xì)胞的自噬增強(qiáng)可能支持T細(xì)胞在TME中的適應(yīng)性和存活。此外,腫瘤自噬抑制可能導(dǎo)致抗原表達(dá)增加,從而增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤殺傷作用。最后,自噬抑制可能改善細(xì)胞因子釋放綜合征并為患者帶來(lái)臨床益處�？偟膩�(lái)說,抑制自噬以提高免疫治療效果的潛力是一個(gè)不斷探索的有希望的領(lǐng)域。

小結(jié)

自噬是腫瘤生物學(xué)、免疫學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域研究的重要機(jī)制。鑒于TME中不同細(xì)胞中的不同因子可誘導(dǎo)自噬,其誘導(dǎo)和激活可促進(jìn)或抑制腫瘤進(jìn)展。T細(xì)胞亞群中的自噬可能在抗腫瘤免疫反應(yīng)中發(fā)揮積極作用,而腫瘤細(xì)胞中的功能性自噬可能支持腫瘤抗原呈遞和識(shí)別,在這種情況下,抑制自噬可能有害于抗腫瘤免疫。另一方面,自噬途徑可能與腫瘤細(xì)胞存活、腫瘤抗原降解、TH1型趨化因子減少、Treg細(xì)胞和MDSC增強(qiáng)有關(guān)。因此,以自噬為系統(tǒng)靶向的癌癥治療方法具有挑戰(zhàn)性。

因此,為了在腫瘤免疫治療中靶向自噬途徑,探索主要免疫細(xì)胞亞群中自噬的生物學(xué)活性至關(guān)重要。最近的研究已經(jīng)開始評(píng)估T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的自噬途徑。未來(lái)的工作可能會(huì)擴(kuò)展到B細(xì)胞、NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞。此外,隨著癌癥的進(jìn)展,自噬途徑會(huì)隨著TME中不同刺激的反應(yīng)而動(dòng)態(tài)改變,必須了解自噬如何同時(shí)參與TME中免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的功能和存活的機(jī)制,這樣才能夠最終使癌癥患者獲得臨床益處。

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