肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

肿瘤资讯 2个月前 admin
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【前言】尽管在癌症免疫治疗中取得了巨大的成功,但免疫检查点靶向药物并不是癌症治疗中最受欢迎的武器。越来越多的证据表明,肿瘤免疫微环境在抗癌免疫中起着至关重要的作用,这可能导致免疫检查点阻断疗法无效。在本综述中,我们讨论了当前癌症免疫疗法的不足。更重要的是,我们强调了肿瘤免疫微环境调节剂在肿瘤免疫监测、免疫逃避中的关键作用,以及它们进一步转化为临床实践的潜力。靶向肿瘤免疫微环境,单独或与免疫检查点靶向药物联合使用,可能有利于未来的癌症患者。

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

【背景】迄今为止,免疫检查点(ICP)靶向药物,如抗细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4 (CTLA-4)、抗程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1)和抗PD-1配体1 (PD-L1),在许多癌症免疫治疗中显示出巨大的成功,包括黑色素瘤、肺癌和其他常见诊断的癌症。因此,ICP封锁的治疗策略在癌症研究和治疗中得到较大支持。目前,对于患有晚期头颈鳞状细胞癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、黑色素瘤、尿路上皮癌和肾癌、难治性霍奇金淋巴瘤、微卫星不稳定性结直肠癌、胃癌和肝细胞癌的患者,治疗性ICP阻断已成为护理标准的一部分。然而,越来越多的研究表明,接受免疫检查点靶向药物的患者的阳性反应率仍然很低,在肿瘤免疫监视和免疫逃避方面,肿瘤免疫微环境(TIME)比ICPs起着更重要的作用。多种因素共同促进抗癌免疫,ICPs只是肿瘤用来抵抗免疫系统攻击的一种武器。因此,需要进一步提高治疗精度,以限制基于靶向ICPs的治疗以及其他相关或不相关的癌症治疗的副作用。

一.肿瘤免疫微环境
肿瘤细胞、基质成分与免疫细胞之间相互作用, 形成了功能复杂的肿瘤免疫微环境(TIME)

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

二.肿瘤免疫微环境的六大特征
肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

1.   异质性
肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

ECM:通过直接和间接机制抑制T细胞的运输和功能,从而抑制免疫系统。
内皮细胞:分子调控失调在抑制T细胞运输和诱导T细胞凋亡中也起着关键作用。
髓细胞亚群:包括肿瘤相关的巨噬细胞、单核细胞和粒细胞,构成了肿瘤免疫微环境中的抑制成分,具有很强的免疫抑制潜力。这些细胞通过多种机制抑制T细胞和自然杀伤(NK)细胞的抗肿瘤活性,导致对免疫治疗的抵抗。越来越多的证据表明,骨髓细胞亚群的募集和激活与肿瘤进展、复发和阴性临床结果相关。
Treg细胞: 通过抑制抗肿瘤免疫而促进肿瘤的发生和发展。其抑制机制包括:抑制树突状细胞表达的CD80和CD86介导的共刺激信号;分泌抑制性细胞因子,色氨酸和腺苷的代谢调节。
调节性B细胞:通过产生趋化因子IL-10、IL-35和转化生长因子β(TGFβ)参与免疫耐受的形成和维持。
考虑到肿瘤免疫微环境的异质性,应用免疫检查点抑制剂可能不足以最大限度地提高免疫治疗的效益,使用参与维持免疫抑制微环境的肿瘤生物标志物也应考虑达到更好的疗效和安全性。

2.   肿瘤抗原的缺乏
肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

与T细胞不完全耐受的未突变的自身抗原相比,突变的新抗原被认为与抗肿瘤免疫功能更为相关。肿瘤突变负荷用于量化肿瘤基因组每个编码区的突变数量。具有高突变负荷的肿瘤倾向于表达更多的肿瘤特异性抗原。
先前的研究表明,在接受免疫治疗的患者中,高肿瘤突变负荷与良好的免疫应答相关。然而,癌细胞会发展出特殊的机制,以避免被免疫系统识别后被消灭。这些机制包括减少大多数免疫原性抗原的表达和导致免疫原性新抗原的突变丢失。在突变负荷低的肿瘤中,缺乏足够的新抗原可能导致免疫原性低的状态,最终导致T细胞排斥。
此外,癌抗原可通过细胞外基质金属蛋白酶的糖基化或切割等直接修饰来避免免疫系统的识别。这些事件可导致不同癌症对免疫治疗的原发性和获得性抵抗,最终导致治疗不成功。

3.抗原呈递细胞的缺陷虽然肿瘤细胞在MHC-I分子中直接呈递抗原在激活抗肿瘤免疫反应中起着重要作用,但抗原呈递细胞(APC),尤其是树突状细胞(DC)的交叉呈递,DC已被证实是一种能显著延长肿瘤患者生存能力的细胞毒性T细胞刺激器。
然而,肿瘤介导的抑制性微环境通过多种机制调节DC并抑制其能力,最终导致肿瘤免疫逃逸。肿瘤源性IL-6和巨噬细胞集落刺激因子被发现负责将CD34+祖细胞从树突状细胞分化为单核细胞,使其缺乏APC功能。肿瘤衍生的IL-10也被证明通过抑制DC成熟而导致DC功能障碍,从而损害其抗原呈递能力。其他因素,包括基质金属蛋白酶2和胸腺基质淋巴细胞生成素,被发现通过调节DC功能而扭曲T细胞分化。
β-catenin信号通路也被证明与DC功能障碍有关。肿瘤衍生的Wnt5a配体通过β-catenin途径显著增加树突状细胞中IDO1的表达和活性,从而促进Treg分化。考虑到这些机制可能导致免疫治疗的原发性和获得性耐药,因为抗原呈递不足可能导致T细胞无能和抗肿瘤免疫的限制,因此将DC治疗和免疫联合起来以达到协同作用和提高临床疗效是合理的。

4.T细胞浸润的损伤
肿瘤浸润性CD8+T细胞在免疫治疗反应中起重要作用。研究人员认为免疫抑制剂治疗的活性主要依赖于预先存在的CD8+T细胞浸润。
然而,肿瘤的T细胞浸润可被多种免疫抑制机制所抑制。首先,肿瘤新生血管异常引起的灌注和氧水平的不均匀性会影响T细胞的转运。此外,粘附过程也可以在肿瘤中调节,以排除抗肿瘤T细胞。细胞间粘附分子1/2、血管细胞粘附分子1的下调和内皮细胞上内皮素B受体的过度表达也与浸润性T细胞的缺失有关;
通过表观遗传学机制沉默肿瘤细胞中CXCL9和CXCL10的表达抑制T细胞浸润。此外,由抑制性髓细胞产生的肿瘤内活性氮物质能够诱导CCL2趋化因子硝化并阻碍T细胞迁移和浸润,这进一步证明促炎性趋化因子参与抑制T细胞浸润。此外,肿瘤依赖于其他成分的T细胞衰竭。例如,肿瘤间质,包括CAFs,可以抑制T细胞活化和T细胞浸润。
此外,体内模型表明,胶原的减少增强了T细胞的浸润,表明细胞外基质的密度与T细胞的迁移能力有关。
免疫细胞浸润障碍 TME中T细胞浸润程度与免疫治疗效能密切相关。影响T细胞浸润的因素存在多样性。例如在黑色素瘤小鼠模型中, 由于缺乏CD103+ DC分泌的CXCL9和CXCL10, 过继回输的效应T细胞无法有效进入TME。
在前列腺癌和结肠癌中, MDSC产生活性氮, 致使趋化因子CCL2发生硝化, 抑制CTL和Th1型效应细胞的浸润。
CAFs促进未成熟髓系细胞浸润, 该细胞可能整合和呈递肿瘤相关抗原至CD8+T细胞, 并携带相关的致死性信号PD-L2和凋亡相关配体FasL, 抑制肿瘤特异性CD8+T细胞浸润至TME。

5.免疫抑制信号通路的激活
肿瘤细胞与分子改变有关,包括但不限于Kras、FAK和JAK1/2的突变,这些突变直接影响肿瘤免疫微环境。
个体内Kras突变的肿瘤细胞:诱导粒细胞-单核细胞集落刺激因子,促进抑制性髓细胞和Treg细胞的积聚,导致T细胞衰竭。在Kras驱动的小鼠模型中,KrasG12D上调Hedgehog信号并激活原位胰腺肿瘤的炎症途径,导致T细胞衰竭。
FAK也被确定为肿瘤免疫微环境的关键调节因子。在鳞状细胞癌中,核FAK通过诱导CCL5招募Treg细胞来促进肿瘤生长和T细胞衰竭。FAK也被证明通过影响T细胞中TCR激活后C末端Src激酶成员的招募来负调节T细胞受体介导的信号转导。临床前数据显示FAK抑制剂VS-4718降低了T细胞的表达肿瘤纤维化,减少骨髓源性抑制细胞的数量,延长小鼠模型的生存期。
黑色素瘤获得性PD-1阻断抵抗与JAK1和JAK2功能缺失突变相关。这些突变阻断了IFNγ信号传导,导致其对癌细胞的抗增殖作用不敏感。

6.免疫抑制代谢的增强

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响
肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

三.免疫检查点抑制剂与靶向免疫微环境结合治疗

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响
第一代癌症免疫疗法,包括但不限于免疫刺激性细胞因子,旨在普遍激活免疫系统,从而促进伴随的抗肿瘤反应。第二代癌症免疫疗法,包括但不限于免疫检查点抑制剂、ICD诱导剂和CAR-T细胞,旨在阻断特异性免疫抑制分子、诱导特异性细胞过程或靶向特异性肿瘤细胞,从而引起相对可控的抗肿瘤反应。第三代肿瘤免疫治疗,包括但不限于疫检查点抑制剂和肿瘤免疫微环境的联合靶向治疗,旨在联合抑制负性免疫调节的多个方面,从而产生有效、安全的抗肿瘤反应。
四.免疫检查点抑制剂与靶向免疫微环境结合治疗的临床试验

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

五.肿瘤相关成纤维细胞重编程对免疫治疗的影响

肿瘤免疫微环境对肿瘤免疫治疗的影响

CAFs和细胞外基质在免疫抑制微环境的形成和维持中起着关键作用。首先,CAFs能在不同的恶性肿瘤中招募Treg细胞、MDSCs和TAMs进入肿瘤环境,促进免疫抑制环境的形成。此外,越来越多的证据还表明,CAFs可能会重新编程浸润的免疫细胞,使其具有促进肿瘤的功能。
【总结】
肿瘤免疫微环境是很有前途的肿瘤免疫治疗靶点,特别是对实体肿瘤。值得注意的是,肿瘤免疫微环境是一个有趣的领域,但大部分尚未开发。到目前为止,与抗PD-1/PD-L1或CTLA-4抗体相比,肿瘤免疫微环境靶向治疗的临床证据较少。目前的文献并不能充分证明肿瘤免疫微环境是癌症免疫治疗失败的主要原因,也不能证明调节肿瘤免疫微环境的新药能够克服这一限制。
在这篇综述中,(1)为目前的癌症免疫治疗提供新的见解,并揭示在临床应用中克服免疫治疗耐药性的潜在抗肿瘤免疫靶点;(2)强调靶向TIME的调节因子在抗癌免疫治疗中的重要性和优越性;(3)此外,还讨论了联合治疗以增强可控抗癌免疫反应的潜力和可行性。
为了进一步解决肿瘤免疫微环境的复杂性(包括肿瘤的异质性),在单个细胞和分子水平上对不同患者群体和癌症类型的研究可以为更广泛的临床应用,特别是为提高靶向肿瘤免疫微环境的治疗效果提供切实可行和精确的解决方案。

【思考及未来】
越来越多的证据表明,肿瘤免疫微环境(TIME)在肿瘤免疫监测和免疫逃逸中比ICP发挥着更重要的作用。许多因素共同作用于抗癌免疫,而ICPs只是肿瘤用来抵抗免疫系统攻击的一种武器。因此,除了其他相关或不相关的癌症治疗外,还需要进一步提高治疗的精确度,以限制以ICP为靶向的治疗的副作用。
目前阻碍免疫治疗效果的原因主要为:(1)宿主免疫系统对肿瘤抗原的低应答状态;(2)实体瘤中免疫细胞的低浸润程度;(3)免疫抑制性TME的形成。
针对目前肿瘤免疫治疗策略存在的局限,可能通过以下方面加以改善:(1)筛选针对不同免疫治疗策略效应敏感的标志物;(2)设计多元联合靶向的免疫治疗策略;(3)开发新型综合性免疫激活策略;(4)由于TME功能的两面性,干预需精确调控TME抑瘤或促瘤能力的平衡。因此需要研究确定TME分别在正常和肿瘤条件下关键的差异化信号。

【参考文献】
Tang T, HuangX, Zhang G, Hong Z, Bai X, Liang T. Advantages of targeting the tumor immunemicroenvironment over blocking immune checkpoint in cancer immunotherapy.Signal Transduct Target Ther. 2021 Feb 20;6(1):72. doi:10.1038/s41392-020-00449-4.

本篇文章来源于微信公众号: LCRT

版权声明:admin 发表于 2021-04-14 8:49:13。
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