腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞與抗腫瘤治療的耐藥性
前言
腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)是腫瘤微環(huán)境(TME)的重要組成部分,具有多種功能,如細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)重塑、代謝和血管生成的調(diào)節(jié),以及通過產(chǎn)生生長因子、細(xì)胞因子和趨化因子與癌細(xì)胞和浸潤性免疫細(xì)胞的相互作用。
在TME環(huán)境中,CAF表現(xiàn)出具有相對特異性標(biāo)記物的形態(tài)和功能轉(zhuǎn)變,并具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展和對多種治療策略產(chǎn)生耐藥性的作用,包括化療、放療、靶向治療、抗血管生成治療、免疫治療和內(nèi)分泌治療。因此,CAF本身以及下游效應(yīng)器和/或信號通路是優(yōu)化抗癌治療敏感性的潛在重要靶點(diǎn)。
CAF的起源和表型異質(zhì)性
新的證據(jù)表明,CAF起源于異質(zhì)細(xì)胞群體在各種內(nèi)在和外在因素影響下的結(jié)構(gòu)和功能改變。組織駐留的成纖維細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞可能通過TGF-β、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)或內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EndMT)轉(zhuǎn)化為CAF。CAF也可以從脂肪細(xì)胞或周細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化進(jìn)化而來,基質(zhì)細(xì)胞缺乏維生素可能會誘導(dǎo)α-SMA的上調(diào)和向CAF的分化。此外,CAF可以從癌細(xì)胞在原發(fā)和轉(zhuǎn)移部位招募的多種前體細(xì)胞中獲得,包括癌癥干細(xì)胞(CSCs)。
除了最初的異質(zhì)性外,CAF激活的不同來源也會影響表型異質(zhì)性。組織學(xué)上,活化的CAF呈紡錘狀,有顯著的核仁、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、縫隙連接和細(xì)胞質(zhì)肌絲。在這個階段,激活的細(xì)胞通常以特定于環(huán)境的方式表現(xiàn)出廣泛不同的生物標(biāo)記物的表達(dá)。盡管并非僅限于CAF,但一些表面標(biāo)記物的表達(dá)模式,如α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、鐵死亡抑制蛋白1(FSP1)、富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(SPARC)、血小板衍生生長因子β(PDGF-β)和整合素α11,可用于CAF的識別。
CAF的促瘤和抑瘤作用
CAF的主要作用是以高度協(xié)調(diào)的模式重塑和再生組織。在TME的背景下,CAF通過創(chuàng)造一個促炎癥、免疫抑制和富氧的微環(huán)境來促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在腫瘤發(fā)生的早期階段,腫瘤源性IL-1β誘導(dǎo)CAF活化,以NF-κB依賴的方式協(xié)調(diào)促瘤炎癥。此外,CAFs的免疫抑制特性通過促進(jìn)免疫逃避促進(jìn)腫瘤生長。一些CAF亞群可通過表達(dá)PD-L1或分泌前列腺素E2直接使免疫系統(tǒng)失活。除了對免疫細(xì)胞產(chǎn)生直接影響外,CAF還參與構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)蛋白網(wǎng)絡(luò),作為治療藥物和免疫細(xì)胞到達(dá)腫瘤的物理屏障。此外,CAF通常會上調(diào)缺氧誘導(dǎo)的血管生成調(diào)節(jié)因子(HIAR)的表達(dá),這可以增加CAF的運(yùn)動性和血管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)的分泌,并進(jìn)一步促進(jìn)血管生成,從而促進(jìn)腫瘤的氧合和營養(yǎng)流動。
除了促進(jìn)腫瘤的作用外,CAF在某些情況下還參與腫瘤抑制。例如,研究發(fā)現(xiàn),在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)的基因工程小鼠模型中,清除CAF會導(dǎo)致低分化腫瘤和生存期縮短,這表明音猬因子驅(qū)動的CAF可以抑制腫瘤生長進(jìn)展。進(jìn)一步的研究表明,隨著CSCs數(shù)量的增加,CAFs的缺失會導(dǎo)致侵襲性腫瘤,并降低體內(nèi)生存率。最近,CD146+CAF、CAV1highCAF和PDGFRα+Saa3-CAF已被確定為乳腺癌中的腫瘤抑制性CAF亞群。
CAF誘導(dǎo)的抗腫瘤耐藥性及其機(jī)制
CAF與抗癌治療的敏感性高度相關(guān),根據(jù)Meads等人提出的分類法,CAF介導(dǎo)的耐藥性可大致分為可溶性和分泌因子介導(dǎo)的耐藥性(SFM-DR)以及細(xì)胞粘附介導(dǎo)的耐藥性(CAM-DR)。SFM-DR由CAF產(chǎn)生的細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子、外泌體和促結(jié)締組織增生反應(yīng)介導(dǎo),這些反應(yīng)可保護(hù)癌細(xì)胞免受藥物誘導(dǎo)的凋亡,而CAM-DR則由癌細(xì)胞整合素粘附到基質(zhì)成纖維細(xì)胞或ECM組分(如纖維連接蛋白、膠原和層粘連蛋白)介導(dǎo)。
一方面,在旁分泌調(diào)節(jié)因子的幫助下,包括細(xì)胞因子(TGF-β、TNF-α、IL-1等)、趨化因子以及由CAF和癌細(xì)胞分泌的生長因子,CAF有助于構(gòu)建一個適合腫瘤血管生成、轉(zhuǎn)移和治療抗性的環(huán)境,從而有利于腫瘤生長。另一方面,作為TME的主要成分,CAF作為治療屏障,在實(shí)體癌治療中防止抗癌藥物和免疫細(xì)胞浸潤。
靶向CAF的抗腫瘤治療策略
CAF在癌癥發(fā)展過程中發(fā)揮的促瘤作用使其成為抗癌治療的理想靶點(diǎn)。CAF導(dǎo)向的抗癌策略通?煞譃榘邢駽AF的腫瘤促進(jìn)功能、下游效應(yīng)器和CAF激活表型的正;。
抗CAF治療主要集中在通過靶向特定表面標(biāo)記物去除CAF,例如成纖維細(xì)胞活化蛋白(FAP)。以FAP+CAF為目標(biāo)的DNA疫苗增加了CD8+和CD4+T細(xì)胞在腫瘤內(nèi)的浸潤。進(jìn)一步的策略,如FAP-CAR-T細(xì)胞治療和FAP靶向溶瘤腺病毒促進(jìn)針對FAP+CAF的特異性免疫攻擊,上調(diào)促炎細(xì)胞因子,增加抗原呈遞、T細(xì)胞功能以及轉(zhuǎn)運(yùn),從而增強(qiáng)抗腫瘤療效。
Simlukafusp alfa(FAP-IL2v,RO6874281/RG7461)是一種免疫細(xì)胞因子,包含針對FAP的抗體和對IL-2Rβγ具有偏向性親和力的IL-2變體。它被證明是一種有效的免疫細(xì)胞因子,在體外和體內(nèi)增強(qiáng)了基于T細(xì)胞和NK細(xì)胞的不同癌癥免疫療法的療效。
另一種策略是靶向CAF的下游效應(yīng)器和/或信號通路,包括CAF衍生的細(xì)胞因子和趨化因子。例如,針對IL-6、IL-6R和IL-6下游JAK/STAT3信號通路的藥物已被FDA批準(zhǔn)用于骨髓增生性疾病和自身免疫性疾病,以抑制FAP+CAF誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子和促血管生成因子,它們增加癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移,并負(fù)性調(diào)節(jié)T細(xì)胞和NK細(xì)胞毒性活性。
除IL-6外,靶向TGF-β信號的治療劑還可以干擾CAF的激活或減少CAF的數(shù)量,從而抑制腫瘤生長并具有抗腫瘤作用。Galunisertib是一種TGF-βRI激酶抑制劑,可特異性下調(diào)SMAD2的磷酸化,從而消除經(jīng)典途徑的激活。其已經(jīng)對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、肝細(xì)胞癌和胰腺癌患者進(jìn)行了研究。
此外,靶向CAF還可以將促腫瘤性CAF的激活狀態(tài)恢復(fù)為相對靜止?fàn)顟B(tài)或腫瘤抑制表型。維生素D治療可誘導(dǎo)基質(zhì)重編程,使CAF活化表型正;,抑制炎癥和纖維化,提高化療藥物的攝取和胰腺星狀細(xì)胞的存活率。
小結(jié)
近年來,越來越多的證據(jù)表明CAF在多種癌癥的發(fā)生、發(fā)展、免疫抑制和耐藥性中的參與和重要性。作為TME的關(guān)鍵組成部分,CAF與TME以及整個宿主密切相關(guān),根據(jù)不同的環(huán)境表現(xiàn)出表型和功能異質(zhì)性。目前CAF在腫瘤發(fā)生和治療耐藥性中的研究熱點(diǎn)主要集中在亞組分析和功能研究上,這些研究依賴于CAF特異性標(biāo)記物和分泌物,如IFN-γ和TGF-β,它們在不同癌癥階段以特定于環(huán)境的方式在不同水平表達(dá)。
現(xiàn)有結(jié)果表明,CAF導(dǎo)向的抗癌策略中使用的一些靶向標(biāo)記物實(shí)際上是非特異性的,并且在癌細(xì)胞上也可以找到。此外,缺氧、酸性微環(huán)境和腫瘤血管異常仍然是在實(shí)踐中需要同時克服的障礙。為此,需要更合理的體外和體內(nèi)研究模型。從策略的角度來看,開發(fā)組合策略,不僅針對CAF和TME之間的相互作用,而且促進(jìn)常規(guī)治療效果,仍然是臨床試驗(yàn)設(shè)計的主流方向。此外,還應(yīng)注意組合藥物的劑量和潛在發(fā)生率,以真正實(shí)現(xiàn)未來的個體化抗癌治療。
參考文獻(xiàn):
1. Cancer-associated fibroblasts andresistance to anticancer therapies: status, mechanisms, and countermeasures. CancerCell Int. 2022; 22: 166.
原文標(biāo)題 : 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞與抗腫瘤治療的耐藥性
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