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腫瘤免疫治療中的趨化因子

前言

趨化因子是負(fù)責(zé)免疫細(xì)胞運(yùn)輸和淋巴組織發(fā)育的細(xì)胞因子亞家族。目前,據(jù)報(bào)道有50種不同的趨化因子,根據(jù)其主要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的前兩個(gè)半胱氨酸(C)殘基的位置,可分為四大類,即C、CC、CXC和CX3C趨化因子。

每個(gè)免疫細(xì)胞亞群都有不同的趨化因子受體表達(dá)模式,這使得它們對(duì)趨化因子有不同的反應(yīng),并根據(jù)每個(gè)環(huán)境的特殊需要遷移。在癌癥中,它們?cè)诿庖呒?xì)胞遷移到腫瘤中的模式中起著關(guān)鍵作用,從而形成腫瘤微環(huán)境的免疫特征,通常朝向促腫瘤形成狀態(tài)。

此外,趨化因子可以直接靶向腫瘤微環(huán)境中的非免疫細(xì)胞,包括腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞。因此,趨化因子參與多種癌癥發(fā)展過(guò)程,如血管生成、轉(zhuǎn)移、癌細(xì)胞增殖、干性和侵襲性,是疾病進(jìn)展的關(guān)鍵決定因素,對(duì)患者預(yù)后和治療反應(yīng)有很大影響。由于它們?cè)诎┘?xì)胞和免疫浸潤(rùn)細(xì)胞中重要的調(diào)節(jié)功能,使得趨化因子配體及其受體成為非常強(qiáng)大的治療靶點(diǎn)。

趨化因子在腫瘤免疫中的作用

免疫逃避和免疫抑制細(xì)胞的募集

趨化因子在引導(dǎo)免疫細(xì)胞遷移中起著至關(guān)重要的作用,而免疫細(xì)胞遷移是啟動(dòng)和傳遞有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)所必需的。TME中的趨化因子分泌通常會(huì)發(fā)生改變,異常的趨化因子分布可促進(jìn)免疫抑制的促腫瘤細(xì)胞(即Treg細(xì)胞、MDSC和TAM)分化和浸潤(rùn)到腫瘤中。

Treg細(xì)胞的趨化因子受體CCR4的表達(dá)高于其他CD4+T細(xì)胞,其響應(yīng)CCL22,一種由TAM和原發(fā)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的趨化因子。除了CCR4外,Treg細(xì)胞還可以表達(dá)其他能夠介導(dǎo)其浸潤(rùn)TME的趨化因子受體,如CCR5或CCR10,其配體CCL28存在于TME的缺氧區(qū)域。

巨噬細(xì)胞主要通過(guò)CCL2–CCR2信號(hào)通路招募到TME中。CCL2的腫瘤表達(dá)與許多腫瘤中TAM的數(shù)量相關(guān),并且通常與患者預(yù)后不良相關(guān)。與Treg細(xì)胞一樣,TAM也可以抑制腫瘤相關(guān)抗原(TAA)特異性CD8+T細(xì)胞活化。與TAM非常相似,髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)也可以通過(guò)CCL2–CCR2信號(hào)被招募到TEM中。此外,誘導(dǎo)單核細(xì)胞向腫瘤募集的其他趨化因子還有CCL5、CCL7、CCL15、CXCL8和CXCL12。

漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)是一種罕見(jiàn)的免疫細(xì)胞,也能抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生CXCL12,它是趨化因子受體CXCR4的配體,由pDCs表達(dá)。因此,CXCL12是pDC進(jìn)入TME的關(guān)鍵分子。此外,CXCL12還對(duì)pDC發(fā)揮保護(hù)作用,防止其發(fā)生凋亡,延長(zhǎng)其免疫抑制作用。

腫瘤生長(zhǎng)與進(jìn)展

一些研究表明,趨化因子信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)不同的機(jī)制參與腫瘤生長(zhǎng)和進(jìn)展。癌細(xì)胞表達(dá)的趨化因子受體與腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和TME浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞分泌的各自配體之間的相互作用可直接激活PI3K/AKT和ERK 1/2等信號(hào)通路,導(dǎo)致癌細(xì)胞增殖。腫瘤細(xì)胞上趨化因子受體的病理性過(guò)度表達(dá)和TME中趨化因子配體的分泌可加劇這些效應(yīng)。此外,趨化因子可以通過(guò)在腫瘤細(xì)胞中產(chǎn)生促凋亡和抗凋亡蛋白之間的失衡,例如下調(diào)Bcl-2表達(dá)或抑制caspase-3和caspase-9激活來(lái)維持癌細(xì)胞存活,從而避免腫瘤細(xì)胞凋亡。

某些免疫細(xì)胞的趨化因子募集也有助于腫瘤的發(fā)生。分泌IL-22的T輔助細(xì)胞(TH22)是TME中常見(jiàn)的免疫細(xì)胞亞群,已被證明通過(guò)多種途徑支持腫瘤發(fā)生,特別是在結(jié)腸癌中。它們表達(dá)趨化因子受體CCR6,并向TME中存在的配體CCL20遷移,在那里它們能夠通過(guò)細(xì)胞因子表達(dá)增加腫瘤細(xì)胞的干性和致瘤潛能。

血管生成

趨化因子及其各自的受體被認(rèn)為是腫瘤血管系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,在腫瘤血管生成中具有雙重作用。

根據(jù)N端是否存在ELR(Glu-Leu-Arg)基序,CXC趨化因子可分為兩類:ELR+趨化因子和ELR?趨化因子。通過(guò)激活CXCR1和CXCR2發(fā)揮作用的ELR+CXC趨化因子,包括CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL7和CXCL8,具有血管生成作用。相反,ELR?CXC趨化因子,如CXCL4、CXCL9、CXCL10、CXCL11和CXCL14被認(rèn)為是血管生成抑制劑。

趨化因子可以通過(guò)直接與內(nèi)皮細(xì)胞上的趨化因子受體相互作用作為腫瘤血管生成介質(zhì),從而改善遷移和增殖以及內(nèi)皮細(xì)胞存活。此外,趨化因子還可能通過(guò)促進(jìn)TME中產(chǎn)生血管生成因子的白細(xì)胞的募集間接發(fā)揮作用,從而增強(qiáng)血管生成。趨化因子還可以與其他血管生成促進(jìn)劑協(xié)同作用,如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)。

另一方面,趨化因子還具有抑制腫瘤血管生成和內(nèi)皮細(xì)胞增殖的活性。例如,CXCL4和CXCL10是具有血管抑制特性的趨化因子,包括抑制由成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和VEGF誘導(dǎo)的血管生成以及阻止內(nèi)皮細(xì)胞趨化性和增殖。此外,CXCL9、CXCL10和CXCL11與表達(dá)CXCR3的免疫細(xì)胞的相互作用可能招募具有血管抑制功能的細(xì)胞。

促進(jìn)轉(zhuǎn)移

大量研究證實(shí)了趨化因子系統(tǒng)在腫瘤轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵作用。據(jù)報(bào)道,癌細(xì)胞上的趨化因子受體表達(dá)可以確定其轉(zhuǎn)移的部位。這些轉(zhuǎn)移部位產(chǎn)生的特異性趨化因子可以促進(jìn)循環(huán)癌細(xì)胞遷移到“轉(zhuǎn)移前生態(tài)位”,這為轉(zhuǎn)移細(xì)胞的生長(zhǎng)提供了有利的環(huán)境。

多種趨化因子和趨化因子受體與轉(zhuǎn)移有關(guān),CXCL12/CXCR4軸代表了這一現(xiàn)象的關(guān)鍵因素,在不同的腫瘤中已證實(shí)其參與腫瘤轉(zhuǎn)移。參與癌癥轉(zhuǎn)移的其他趨化因子的例子有CCR7,它通過(guò)與轉(zhuǎn)移部位分泌的CCL19和CCL21配體相互作用,介導(dǎo)癌細(xì)胞向淋巴器官的遷移;CCL28是CCR3/CCR10的配體,與乳腺癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散相關(guān);CCR10/CCL27信號(hào)支持轉(zhuǎn)移擴(kuò)散期間黑色素瘤細(xì)胞的粘附和存活,CXCR5/CXCL13相互作用似乎支持前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移。

趨化因子的靶向治療

目前,臨床已批準(zhǔn)的靶向趨化因子的藥物包括:抗CCR4抗體(Mogamulizumab)和CXCR4拮抗劑(Plerixafor,AMD3100),用于血液惡性腫瘤。此外,還有更多的針對(duì)不同趨化因子受體-配體軸作為癌癥治療策略的多種努力,這些治療策略目前已表現(xiàn)出巨大的潛力,正處于臨床開發(fā)中。

CCR1

CCR1在幾種類型的癌癥中過(guò)表達(dá),并與免疫抑制細(xì)胞浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移增加有關(guān)。以CCR1為靶點(diǎn)的大多數(shù)治療益處來(lái)源于減少M(fèi)DSC浸潤(rùn),最終抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。選擇性CCR1拮抗劑CCX721能夠通過(guò)阻斷破骨細(xì)胞減少多發(fā)性骨髓瘤(MM)骨病小鼠模型中的腫瘤負(fù)擔(dān)和溶骨性病變。

另一項(xiàng)研究報(bào)告稱,使用受體拮抗劑BL5923抑制CCR1可抑制未成熟髓樣細(xì)胞的募集,減少轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌,顯著延長(zhǎng)結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移小鼠的生存期。CCR1拮抗劑CCX9588與抗PD-L1抗體的組合已被證明是一種很有前途的治療方法,因?yàn)樗ㄟ^(guò)抑制原位乳腺癌小鼠模型中的原發(fā)腫瘤生長(zhǎng)和肺轉(zhuǎn)移產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用。最近,在卵巢癌的小鼠模型中,小分子CCR1抑制劑UCB35625也能夠減少細(xì)胞向大網(wǎng)膜的遷移,而大網(wǎng)膜是此類癌癥的優(yōu)先轉(zhuǎn)移部位?偟膩(lái)說(shuō),這些結(jié)果表明,以CCR1為靶點(diǎn)是一種可行的治療策略,可以限制轉(zhuǎn)移并延緩疾病進(jìn)展。

CCR2,CCL2

已證明CCL2/CCR2軸能夠?qū)⒚庖咭种萍?xì)胞(如MDSC和促進(jìn)轉(zhuǎn)移的單核細(xì)胞)招募到TME中,阻斷CCL2/CCR2軸已在幾種惡性腫瘤中顯示出抗腫瘤作用。一些研究集中于CCR2抑制劑對(duì)胰腺癌的治療,使用口服CCR2抑制劑PF-04136309,通過(guò)在體內(nèi)小鼠模型中抑制CCR2信號(hào)來(lái)靶向TAM,可提高化療療效、阻斷轉(zhuǎn)移和增加抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)。在轉(zhuǎn)移性胰腺導(dǎo)管腺癌的Ib/II期試驗(yàn)(NCT02732938)中,該分子與Abraxane(nab紫杉醇)和吉西他濱聯(lián)合使用獲得了良好的結(jié)果。

另一項(xiàng)II期臨床試驗(yàn)評(píng)估了CCR2抑制劑與常規(guī)化療方案FOLFIRINOX(FX)聯(lián)合應(yīng)用于邊緣可切除或局部晚期胰腺導(dǎo)管腺癌患者,證實(shí)了該療法的安全性和耐受性。值得注意的是,使用小分子CCX872抑制CCR2提高了在胰腺癌小鼠模型中抗PD-1/ PD-L1免疫療法的治療效果。另一項(xiàng)評(píng)估CCR2拮抗劑RDC018對(duì)肝細(xì)胞癌的臨床前研究顯示,其抑制了腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,減少了術(shù)后復(fù)發(fā),延長(zhǎng)了生存期。

CCL2是受體CCR2的主要配體,阻斷CCL2通過(guò)增強(qiáng)放療的效果和預(yù)防轉(zhuǎn)移在臨床前研究中顯示出抗腫瘤活性。然而,抗CCL2的單抗carlumab(CNTO 888)在實(shí)體瘤(NCT00992186)和轉(zhuǎn)移性前列腺癌(NCT00537368)的1期和2期臨床試驗(yàn)中,由于其無(wú)法降低CCL2血清水平,未能證明臨床益處。

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