实体肿瘤中的免疫微环境：新的治疗靶点

摘要

尽管人们越来越认识到促进实体肿瘤发展的细胞机制的多样性，但抗癌治疗仍然严重依赖细胞毒性模式，包括化疗（CTX）和放射治疗（RT），这些模式可以杀死肿瘤内快速增殖的（肿瘤）细胞。新出现的临床和实验数据表明，如果免疫原性细胞死亡途径同时被激活，细胞毒性治疗的临床反应可以得到改善(Ma等人，2010年). 一些肿瘤在常规细胞毒治疗后同时参与免疫原性细胞死亡程序的证据已经提供，这是基于白细胞“感知”的死亡细胞释放的分子增加(Kepp等人，2011年)其结果导致靶细胞的“杀伤”增强。虽然一个明显的临床策略是支持这些抗肿瘤机制，但取得临床成功是有限的。这些临床失败的潜在机制包括一些免疫细胞类型的未被充分认识的特性，这些免疫细胞可以同时具有免疫抑制活性，例如，CD8钝化恶性细胞杀伤⁺细胞毒性T淋巴细胞（CTL）或自然杀伤（NK）细胞——同时具有促进恶性细胞生存、侵袭和传播的原癌活性(Ruffell等人，2010年). 人类癌症免疫竞争小鼠模型的实验研究支持了这一概念，研究表明，当与细胞毒治疗结合时，阻断某些原癌免疫途径可有效增强抗肿瘤免疫（肿瘤细胞杀伤）(DeNardo等人2011).

癌症和慢性炎症

在稳态组织中，常驻免疫细胞充当哨兵，保护组织和器官的完整性。在急性损伤（例如病原体的浸润/感染或身体创伤）之后，常驻白细胞的一项活动是限制组织损伤，同时参与组织修复计划（例如，分别激活基质成纤维细胞和血管系统以进行基质再合成和血管生成，以及从外周血中招募白细胞以清除受损细胞和碎片），并促进再上皮化，所有这些都没有诱导自身免疫。伤口反应解决后，组织损伤（希望）最小，体内稳态维持程序恢复，使器官生理学不受干扰。

在癌症中，免疫细胞发挥双重作用，有可能消除或促进恶性肿瘤。癌前组织包含增殖细胞，其具有基因组损伤（例如，“启动”细胞），通常激活关键的增殖/生存途径。在这些组织中，免疫细胞、基质成纤维细胞、血管和间充质支持细胞的慢性参与/激活共同促进了“启动”细胞的存活，最终导致组织扩张，并通过典型的“炎症型”过程发展癌前病变观察到组织对急性损伤/创伤的反应(Coussens和Werb 2002年). 当这些慢性炎症型事件持续发生时，肿瘤会随之进展。因此，未解决的慢性免疫反应类似于伤口愈合的消退阶段，肿瘤微环境中含有大量具有免疫抑制活性的细胞浸润，类似于伤口无法愈合(Coussens和Werb 2002).

与此相一致，通过流式细胞术评估人类（和小鼠）肿瘤中白细胞复杂性的研究已经确定了多种免疫细胞类型，这些免疫细胞类型具有不同的免疫抑制活性（例如，阻断抗肿瘤CTL或NK T细胞介导的恶性细胞杀伤），包括调节性T细胞（T细胞）_法规)、未成熟单核细胞（iMC）、交替激活的巨噬细胞（AAM）、肥大细胞、中性粒细胞、Tie2⁺单核细胞、树突状细胞（DC）和T辅助细胞2（T_H（H）2） -CD4⁺效应T细胞(DeNardo等人，2011年;Rolny等人，2011年;Ruffell等人，2011年)-从而为恶性肿瘤的发展提供了一种逃避T细胞杀伤的机制。小鼠模型研究表明，这些组合的净效应有利于肿瘤扩展(图1;DeNardo等人，2010年;Grivennikov等人，2010年;钱和波拉德2010;Ruffell等人，2010年). 三种类型的白细胞在抑制抗肿瘤免疫反应中发挥了重要作用：T_规则单元、iMC和AAM。

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图1。

细胞毒治疗后诱导的免疫反应途径示意图。传统细胞毒疗法（如CTX和RT）会触发组织中的免疫反应(A类)导致肿瘤细胞释放炎症介质（包括HMGB1、钙网蛋白、ATP和Hsp70）(B类). (C类)这些分子通过同源受体（包括TLR4和P2RX7）激活DC和组织巨噬细胞等常驻免疫细胞，从而触发TNF-α和IL-1的释放，进一步从循环中招募外周血白细胞（PBL）。(D类)常驻树突状细胞和组织巨噬细胞的激活刺激它们迁移到携带肿瘤抗原的淋巴组织。在淋巴组织中，树突状细胞和巨噬细胞向CD4呈递抗原⁺和CD8⁺T细胞，导致其活化。(E类)激活的CD4⁺和CD8⁺然后，T细胞重新进入循环并返回肿瘤以清除肿瘤细胞。(F类)在整个过程中，从循环中进入肿瘤的一部分PBL也具有抑制功能（例如T_规则细胞和各种骨髓细胞亚型），随着肿瘤被细胞毒性反应（主要是CD8）清除，这些细胞变得越来越占优势⁺T细胞和NK细胞），通过多种机制降低抗肿瘤细胞毒性反应。(H（H）)如果恶性细胞被彻底清除，组织可以恢复到正常的稳态。(G公司)然而，如果发生恶性细胞不完全根除，那么随着时间的推移，肿瘤会以原发部位复发或远端转移的形式明显再生。免疫反应中可能作为增强免疫反应（绿色阴影）或防止免疫反应抑制（红色阴影）目标的事件概述在正确的举例来说，细胞毒性物质可以调节这些事件。

削弱抗肿瘤免疫的基于免疫的程序

细胞毒性治疗与免疫细胞

细胞毒性治疗与免疫原性细胞死亡

细胞毒性治疗（CTX和RT）结合手术是大多数临床可检测实体肿瘤的系统治疗的基石。值得注意的是，由于骨髓源干细胞和许多白细胞亚群（尤其是淋巴细胞）对其细胞毒性作用的敏感性更高，大多数细胞毒疗法都会导致免疫抑制。通过包括Fas–FasL在内的特殊细胞死亡途径，淋巴细胞对CTX和RT诱导的DNA损伤作出反应，其早期凋亡的剂量明显低于其他细胞类型，尤其是上皮细胞或神经细胞类型。骨髓源干细胞对CTX和RT也有独特的敏感性(Apetoh等人，2007年;Ghiringhelli等人，2009年)，并且它们的早期破坏可能是许多这些方式的剂量限制性毒性；因此，使用细胞毒药物可导致全身免疫抑制。也就是说，越来越多的证据表明，在肿瘤中，这些药物产生的细胞死亡也会触发其他免疫反应途径的激活，而这些免疫反应途径也会偶然地调节特定细胞毒药物/形式的治疗效果(表1).

表1。

细胞毒药物的免疫效应

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长期以来，人们认为肿瘤细胞在细胞毒治疗后会经历“免疫沉默”的死亡，凋亡机制会将其消除(Albert等人，1998年)，最近的研究对这一概念提出了挑战(Ma等人，2011年)并揭示了RT和某些形式的CTX（例如蒽环类和奥沙利铂）也激活了非凋亡和生物化学上不同的细胞死亡途径(图1). 白细胞通过对濒死细胞释放的分子（通常称为“危险信号”）具有选择性的免疫受体检测细胞死亡，包括Toll-like受体-4（TLR-4）及其配体高迁移率族蛋白1（HMGB1）(Apetoh等人，2007年). 居民白细胞检测到危险信号后，会激活先天性（髓细胞和NK细胞）和适应性（T和B）细胞系。细胞毒治疗后免疫原性细胞死亡的分子机制包括激活几个关键的顺序检查点。这些包括（1）暴露内质网（ER）驻留蛋白复合物，该复合物由肿瘤细胞质膜上的钙网蛋白/ERp57组成，作为DC的“吃我”信号；（2） 染色质结合HMGB1蛋白的释放通过TLR4/MyD88依赖机制抑制DC吞噬体的降解，从而促进抗原提呈(Apetoh等人，2007年); （3） 死亡肿瘤细胞释放ATP，随后DC P2RX7嘌呤能受体参与，导致IL-1β释放(Ghiringhelli等人，2009年); （4）DC有效的抗原交叉提呈，增加IFNγ/IFNγ受体和CD8的产生⁺依赖CTL的杀伤反应。支持这些途径的实验证据来源于小鼠肿瘤模型的体内评估，其中CTX或RT诱导的免疫反应可有效阻止依赖这些途径激活的肿瘤生长(Apetoh等人，2007年;Ghiringhelli等人，2009年). 携带Asp299Gly的人类乳腺癌患者为这些机制的重要性提供了临床证据TLR4级基因多态性或功能丧失突变第2RX7页这两种基因都通过损害DC感知死亡细胞HMGB1和ATP释放的能力来破坏DC–T细胞的功能相互作用，并与CTX（蒽环类）和RT的耐药性在临床上相关(Ghiringhelli等人，2009年).

认识到基于免疫的机制可以调节细胞毒性治疗的反应，这意味着细胞毒性模式的最终有效性可以通过结合免疫原性死亡计划的组合方法来提高。因此，如果细胞毒治疗后这些白细胞的原癌特性也能有效减弱，则改善抗原呈递（T细胞）和/或增加巨噬细胞的细胞溶解活性的策略理论上会阻止肿瘤的发生。这个场景成功的必要条件是T_H（H）将培育以1为基础的免疫程序_H（H）2型编程将变得迟钝。T型_H（H）1针对1型细胞因子（TNFα、IFNγ和IL-2）表达增加而进行的编程激活了本质上是“抗肿瘤”的细胞介导反应。T型_H（H）另一方面，2编程是由2型细胞因子（IL-4、IL-10和TGFβ）的表达介导的，这些细胞因子反过来启动组织重塑、血管生成和（有时）体液免疫，并共同促进原癌状态(Yang等人，2008;DeNardo等人，2010年;Ruffell等人，2010年).

强迫T的证据_H（H）已经观察到肿瘤微环境的极化可以提高细胞毒治疗的反应。例如，用浆细胞瘤上清液加IL-1免疫导致组织/肿瘤IL-10和TGFβ水平降低，IFNγ和IL-2水平升高，从而有利于T_H（H）1免疫与肿瘤消退(Li等人，1998年). 其他研究报告称，CTX或RT与DC疫苗联合接种可增加初始T_H（H）1通过增强抗原提呈反应，也导致肿瘤消退(Koike等人，2008年;Matsumura等人，2008年). 从这些研究中得出的一般结论是，细胞毒治疗确实能促进抗肿瘤免疫微环境的形成；然而，这种反应往往不持久，可能是由于肿瘤原、免疫抑制程序占主导地位，从而助长了肿瘤复发和随后的治疗耐药性。

细胞毒性治疗和癌症免疫治疗——一种不同的方法

长期以来，利用人体自身免疫系统对抗癌症一直被认为是癌症的最终治疗方法，因为它有可能针对抗原阳性肿瘤细胞进行特异性和持久性治疗，同时限制对正常组织的损伤。考虑到单独的细胞毒性疗法的免疫原性潜力，增强对癌症的免疫反应的策略将与细胞毒性疗法产生的抗肿瘤免疫协同作用。也就是说，目前的癌症免疫治疗使用多种策略，包括治疗性单克隆抗体（mAbs）和过继细胞转移（ACT），包括转移体外扩增的自体或同种异体肿瘤反应淋巴细胞和癌症疫苗，从而试图刺激抗肿瘤免疫(表2). 对这些方法的批判性评估表明，在几个早期试验中，总体客观反应率有限（3.6%）(Klebanoff等人，2011年). 尽管替代免疫终点的阳性结果已被报道，但绝大多数实体瘤患者的III期免疫治疗试验未能证明总生存率有所提高。分析表明，这些策略确实能够启动和/或启动抗肿瘤免疫；然而，它们的有限成功在于它们未能抑制阻止CTL和NK T细胞介导的杀伤的途径。随着新数据的出现扩大了我们对这些复杂免疫机制的理解，新方法肯定会发展起来，不仅可以增强抗肿瘤免疫的生成，还可以防止其抑制。

表2。

当前免疫疗法

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结论

尽管进行了大量研究，但免疫治疗所带来的收益相对较小，部分原因是存在抑制抗肿瘤免疫的途径。这些机制可能是作为肿瘤发展的一部分进化而来的，在肿瘤发展过程中，局部微环境包含一个偏向T_H（H）2型通路，与稳态组织相比。包括T的细胞类型_法规、AAM和iMC形成抑制性网络，抑制局部免疫，从而限制依赖于形成高效抗肿瘤免疫反应的多种形式的抗癌治疗的疗效。

研究CTX和RT作用机制的研究历来集中于这些细胞毒药物调节的细胞内分子；然而，最近的证据表明细胞外因子的重要性，特别是在诱导抗肿瘤免疫方面。有鉴于此，阻碍有效免疫治疗发展的抑制机制也可能在调节对细胞毒药物的反应中发挥重要作用。新的数据表明，靶向免疫抑制/刺激途径，结合常规细胞毒治疗和当前免疫治疗，通过增强抗肿瘤免疫和防止其抑制，显著提高细胞毒治疗的有效性。进一步探索更好地表征和理解抑制性免疫途径将有助于识别新的靶点，重新定义我们对传统细胞毒疗法抗肿瘤机制的理解，并指导我们采取新的策略来提高标准疗法的疗效。

致谢

脚注

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