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肝癌免疫微環(huán)境及免疫治療最新進(jìn)展

2019-03-18 02:06何其寬葉志宇陳曉崗
肝膽胰外科雜志 2019年12期
關(guān)鍵詞:免疫抑制免疫治療淋巴細(xì)胞

何其寬,葉志宇,陳曉崗

(寧波市第一醫(yī)院 普外科,浙江 寧波 315000)

肝細(xì)胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)作為最常見(jiàn)的原發(fā)性肝癌(占70%~90%),據(jù)統(tǒng)計(jì)全球每年新增HCC至少有70萬(wàn)例[1],僅我國(guó)就占到了其中一半。HCC主要的致病因素包括有:乙肝病毒、丙肝病毒、飲酒、糖尿病及一些代謝性疾病[2]。目前臨床關(guān)于HCC的治療選擇,對(duì)于早期局部肝癌患者,可采用局部手術(shù)切除、肝移植、射頻消融及經(jīng)動(dòng)脈化療栓塞。由于早期無(wú)特異性表現(xiàn),很多HCC患者在中晚期才能被確診。而對(duì)于中晚期肝癌,通常采用全身藥物治療以尋求手術(shù)機(jī)會(huì),最具代表性的是抑制血管生成的酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors,TKIs):索拉菲尼、樂(lè)伐替尼、瑞格非尼[3]。然而,由于藥物耐受等原因,TKIs的治療效果有限[4]。肝臟是機(jī)體最大的免疫器官,內(nèi)部存在各種免疫細(xì)胞,HCC作為典型的炎癥相關(guān)腫瘤,免疫耐受及逃避機(jī)制在癌癥進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用[5]。在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中,癌細(xì)胞、細(xì)胞因子、免疫細(xì)胞、非腫瘤細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成了一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng),它們相互作用,產(chǎn)生生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和趨化因子來(lái)參與免疫抑制,從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的進(jìn)展[6]。其中,更有免疫抑制細(xì)胞通過(guò)分泌及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)免疫逃避。在本文中,我們將闡述肝癌相關(guān)免疫抑制成分及潛在的免疫治療措施。

1 HCC腫瘤微環(huán)境中具有代表性的免疫抑制成分

1.1 骨髓來(lái)源抑制細(xì)胞(marrow-derived suppressor cells,MDSCs)

在HCC中,骨髓細(xì)胞分化為一組未成熟的髓樣細(xì)胞,具有很強(qiáng)的免疫抑制活性并影響抗原呈遞細(xì)胞功能[7]。MDSCs具有顯著的多樣性和可塑性,在不同環(huán)境中可以分化為巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞等。MDSCs在肝癌TME中主要通過(guò)以下幾個(gè)途徑發(fā)揮免疫抑制作用:(1)誘導(dǎo)并擴(kuò)增調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Tregs),減輕效應(yīng)T細(xì)胞功能;(2)抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)與自然殺傷細(xì)胞(natural killer,NK)極化狀態(tài),以及控制巨噬細(xì)胞向M2表型的轉(zhuǎn)變;(3)消耗T細(xì)胞必需氨基酸,誘導(dǎo)其凋亡;(4)誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)。腫瘤來(lái)源的細(xì)胞因子(如G-CSF、GM-CSF、VEGF、MCP-1、IL-1β等)可以進(jìn)一步誘導(dǎo)MDSCs的浸潤(rùn),其中肝臟內(nèi)源性細(xì)胞周期相關(guān)激酶(cell cycle related kinase,CCRK)可以通過(guò)EZH2/NF-κB信號(hào)通路上調(diào)白介素6(IL-6)的產(chǎn)生[8],誘導(dǎo)MDSCs在TME中聚集。同時(shí),腫瘤細(xì)胞增殖期間造成局部缺氧狀態(tài),可以進(jìn)一步促進(jìn)MDSCs的積累,缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)被證實(shí)能夠介導(dǎo)HCC細(xì)胞中CD39L1過(guò)表達(dá)以增加細(xì)胞外5’-AMP水平[9],促進(jìn)MDSCs進(jìn)入TME??傊?,由于MDSCs具有促進(jìn)腫瘤及免疫抑制作用,可以將其作為HCC治療的特異性靶點(diǎn),并為緩解HCC進(jìn)展提供可能的輔助療法。

1.2 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages,TAMs)

巨噬細(xì)胞起源于骨髓細(xì)胞來(lái)源的單核細(xì)胞,在不同環(huán)境刺激下巨噬細(xì)胞主要以M1和M2狀態(tài)存在。有研究證實(shí),交替激活狀態(tài)的巨噬細(xì)胞可以刺激腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移[10]。此外,作為骨髓來(lái)源細(xì)胞,TAMs可以通過(guò)分泌細(xì)胞因子和趨化因子,抑制腫瘤免疫能力并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。在HCC中,一些特異性免疫抑制TAMs已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。已知HCC來(lái)源的細(xì)胞因子如白介素4(IL-4)、白介素13(IL-13)、集落刺激因子1(CSF-1)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子等可以誘導(dǎo)相關(guān)炎性單核細(xì)胞分化為TAMs,或者激活巨噬細(xì)胞浸潤(rùn),進(jìn)一步降低先天性免疫及后天適應(yīng)性免疫。據(jù)報(bào)道,肝癌細(xì)胞可以分泌一種叫作骨橋蛋白的非膠原性骨基質(zhì)糖蛋白,它與肝癌組織中PD-L1表達(dá)呈正相關(guān),而且可以通過(guò)CSF1-CSF1受體途徑促進(jìn)肝癌中TAMs選擇性活化以及趨化遷移[11]。MDSCs與TAMs之間相互作用可促進(jìn)IL-10表達(dá)上升,IL-10作為一種強(qiáng)免疫抑制介質(zhì),能夠抑制下游CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用。HCC中TAMs衍生的IL-10還可以增加腫瘤內(nèi)Tregs的數(shù)量,從而抑制效應(yīng)T細(xì)胞的活化。肝癌細(xì)胞周圍基質(zhì)中的巨噬細(xì)胞可以分泌多種炎癥因子,其中IL-17可以介導(dǎo)CD4+T輔助細(xì)胞的擴(kuò)增,后者可過(guò)表達(dá)多種腫瘤活化標(biāo)志物來(lái)抑制抗腫瘤免疫作用[12]。TAMs還參與了其他免疫調(diào)節(jié)機(jī)制:轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β可以活化HCC中的TAMs,活化的TAMs通過(guò)NF-κB信號(hào)通路激活下游IL-6表達(dá),促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和免疫耐受,而IL-6/STAT3信號(hào)通路還被證實(shí)可以促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞來(lái)進(jìn)一步維持HCC的發(fā)生[13]。

1.3 腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(tumor associated neutrophils,TANs)

作為骨髓分化來(lái)源的又一類細(xì)胞,TANs與MDSCs、TAMs對(duì)HCC進(jìn)展都具有促進(jìn)作用。此外,TANs不僅能夠促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng),還具有抗腫瘤生長(zhǎng)作用。和巨噬細(xì)胞類似,TANs也可分為兩個(gè)細(xì)胞亞型,即N1亞型(抗腫瘤型)和N2亞型(促腫瘤型),分別通過(guò)腫瘤信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)進(jìn)一步發(fā)揮作用。TANs不同亞型的可塑性主要受轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)的影響;TGF-β可以將TANs極化到N2表型,而抑制TGF-β與干擾素β(IFN-β)表達(dá)則可以誘導(dǎo)N1表型[14]。在腫瘤微環(huán)境中,TANs可以通過(guò)釋放細(xì)胞生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)或者抑制腫瘤的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),HCC細(xì)胞及其TANs可激活患者外周血中性粒細(xì)胞,從而分泌細(xì)胞因子趨化因子配體2(CCL2)和趨化因子配體17(CCL17)。CCL2、CCL17與腫瘤大小、微血管浸潤(rùn)、腫瘤分化和分期等有關(guān)[15]。而且,CCL2和CCL17可以進(jìn)一步促進(jìn)HCC細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和Tregs的遷移活性。綜上,TANs可將巨噬細(xì)胞和Tregs細(xì)胞募集到肝癌細(xì)胞中,促進(jìn)HCC生長(zhǎng)和進(jìn)展。

1.4 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Tregs)

Tregs主要來(lái)源于外周T淋巴細(xì)胞、常駐T細(xì)胞以及其他細(xì)胞來(lái)源。Tregs不僅可以限制機(jī)體自身免疫反應(yīng),還可以抑制機(jī)體對(duì)微生物和病毒抗原、過(guò)敏原、腫瘤以及同種異體移植物的反應(yīng)。T細(xì)胞受體與IL-10及TGF-β結(jié)合,激活信號(hào)通路活化Tregs。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNAs)也對(duì)Tregs的激活起到關(guān)鍵作用,其中過(guò)表達(dá)的長(zhǎng)鏈非編碼表皮生長(zhǎng)因子受體(lnc-EGFR)與EGFR結(jié)合后可阻止Tregs因泛素化作用而降解,從而促進(jìn)Tregs在HCC中發(fā)揮免疫抑制作用[16]。在HCC患者中,Tregs的含量是顯著上升的,其與腫瘤細(xì)胞的侵襲性密切相關(guān)[17]。因此可以推測(cè),Tregs的水平與HCC的進(jìn)展有關(guān),并有可能成為HCC一個(gè)可靠的預(yù)測(cè)指標(biāo)或免疫治療的潛在靶點(diǎn)。

1.5 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)

成纖維細(xì)胞與癌細(xì)胞之間的作用至關(guān)重要,它可以通過(guò)分泌各種生長(zhǎng)因子及細(xì)胞因子來(lái)促進(jìn)腫瘤的增殖、侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移;而這些與癌細(xì)胞相互聯(lián)系的成纖維細(xì)胞被稱之為CAFs。Kanto等[18]發(fā)現(xiàn),骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)在HCC腫瘤微環(huán)境中作為CAFs的主要功能調(diào)節(jié)器之一,其內(nèi)源性或外源性的產(chǎn)生都可以促進(jìn)肝臟CAFs分泌細(xì)胞因子,增強(qiáng)肝癌細(xì)胞侵襲能力。HCC來(lái)源的成纖維細(xì)胞通過(guò)滅活NK細(xì)胞,使得NK細(xì)胞在TME處于無(wú)反應(yīng)狀態(tài),從而為肝癌的進(jìn)展提供了有利的條件。此外,CAFs還可以通過(guò)IL-6介導(dǎo)的STAT3信號(hào)通路激活并募集調(diào)節(jié)性DCs至TME中,而TME中分泌的TGF-β可以使其轉(zhuǎn)化為免疫耐受型DCs,并進(jìn)一步上調(diào)Tregs的產(chǎn)生[19]??傊?,CAFs在HCC細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用,靶向抑制CAFs也有望能有效緩解甚至阻止HCC的進(jìn)程。

1.6 腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs)

腫瘤中高密度的TILs被認(rèn)為是機(jī)體對(duì)癌細(xì)胞免疫反應(yīng)的結(jié)果。早期臨床數(shù)據(jù)表明,肝癌患者術(shù)后高水平的淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),尤其是T細(xì)胞浸潤(rùn)可以有效降低復(fù)發(fā)率并提高患者生存率。但是,越來(lái)越多的證據(jù)證明,HCC患者中總的TILs浸潤(rùn)程度并不能有效提高自身免疫來(lái)控制腫瘤的進(jìn)展。肝內(nèi)免疫反應(yīng)涉及到不同的淋巴細(xì)胞亞群,它們對(duì)HCC的免疫檢測(cè)能力不同。其中最典型的就是Tregs與細(xì)胞毒性T細(xì)胞,兩者之間的差異將決定TILs對(duì)HCC所起到的免疫作用[20]。

2 現(xiàn)階段HCC免疫治療策略

2.1 免疫節(jié)點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)

ICIs是一種特殊的膜結(jié)合分子,在腫瘤免疫逃避機(jī)制中起著重要的調(diào)節(jié)作用。在HCC中,最常見(jiàn)的ICIs包括程序性細(xì)胞死亡蛋白及其配體(PD-1,PD-L1)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞蛋白4(CTLA-4)、淋巴細(xì)胞活化基因3蛋白(LAG-3)和含黏蛋白結(jié)構(gòu)域分子3(Tim-3)。PD-1是調(diào)節(jié)CD4+、CD8+T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞表達(dá)的調(diào)節(jié)性免疫球蛋白,在維持T淋巴細(xì)胞的免疫耐受和抑制免疫細(xì)胞活性中起重要作用。在HCC中,循環(huán)系統(tǒng)和腫瘤內(nèi)PD-1+CD8+T細(xì)胞的增加預(yù)示著術(shù)后復(fù)發(fā)及不良預(yù)后,多種細(xì)胞因子尤其是IFN-γ誘導(dǎo)癌細(xì)胞PD-L1的上調(diào)進(jìn)而削弱機(jī)體抗腫瘤免疫力,促進(jìn)HCC進(jìn)展[21]?,F(xiàn)階段臨床研究的PD-1抑制劑納武單抗(Nivolumab)、派姆單抗(Pembrolizumab)、度伐單抗(Durvalumab)在HCC中已被證實(shí)了有效的治療作用。CTLA-4是一種活化的T細(xì)胞表達(dá)的抑制性共受體,主要存在于Tregs上,其在控制CD4+T細(xì)胞功能中起著關(guān)鍵作用。在HCC中,CTLA-4可以抑制腫瘤相關(guān)抗原識(shí)別和分化的T細(xì)胞增殖,通過(guò)誘導(dǎo)Tregs的活性和IL-10的產(chǎn)生進(jìn)一步介導(dǎo)免疫抑制作用。目前,CTLA-4的特異性抑制劑替西木單抗(Tremelimumab)在改善HCC患者生存時(shí)間上有著明顯的作用[22]。Tim-3是一種跨膜蛋白,可在分泌IFN-γ的Th1細(xì)胞、NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞上表達(dá),它可與可溶性配體半乳糖凝集素9(Galectin-9)相互作用負(fù)性調(diào)節(jié)T細(xì)胞作用。LAG-3是免疫球蛋白超蛋白家族的成員之一,其以高親和力和II類MHC分子結(jié)合,從而抑制T細(xì)胞的共刺激作用,來(lái)達(dá)到促癌作用?,F(xiàn)階段,有關(guān)Tim-3和LAG-3抑制劑在臨床上的治療價(jià)值還需要進(jìn)一步闡明。

2.2 過(guò)繼細(xì)胞療法(adoptive cell transfer,ACT)

近年來(lái),基于細(xì)胞的免疫療法在實(shí)體腫瘤治療中得到了一定的發(fā)展。其中,ACT為癌癥治療提供了有效而持久的抗腫瘤免疫能力。根據(jù)細(xì)胞類型,在HCC中使用的ACT療法分為兩種:一種是細(xì)胞因子誘導(dǎo)殺傷(cytokine-induced Killer,CIK)細(xì)胞療法,另一種是嵌合抗原受體修飾的T細(xì)胞(CAR-T)療法。CIK細(xì)胞是一系列T淋巴細(xì)胞的混合物,可以從外周單核細(xì)胞中獲取,且容易培養(yǎng)。與細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相比,由于沒(méi)有MHC限制,CIK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞具有更好的殺傷效果。CIK細(xì)胞還可以通過(guò)NKG2d配體相互作用,有效殺傷腫瘤干細(xì)胞,改善HCC患者生存時(shí)間。CIK細(xì)胞作為一種有效的ACT免疫療法,為HCC的治療提供了一種全新的選擇。然而,部分接受治療的患者存在“免疫疲勞”以及缺少足夠白細(xì)胞的情況[23],這也是CIK細(xì)胞治療有待克服的一個(gè)缺陷。另一種ACT療法,是基于CAR-T,其在HCC治療中也具有一定療效。磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(glypican-3,GPC-3)是一類在肝癌細(xì)胞膜上的癌胚蛋白多糖,可以促進(jìn)HCC的進(jìn)展,且與HCC不良預(yù)后有關(guān)。研究表明,細(xì)胞毒性T細(xì)胞活性與靶細(xì)胞中GPC-3的表達(dá)呈正相關(guān)[24],靶向GPC-3的CAR-T細(xì)胞為GPC-3+的HCC提供了新的免疫干預(yù)措施?;贏CT的治療為HCC的免疫治療提供了新的途徑。然而,在被廣泛用作臨床治療藥物前,它們?cè)谂R床的療效和腫瘤脫靶毒性仍需要進(jìn)一步評(píng)估。

2.3 HCC非細(xì)胞免疫和溶瘤病毒免疫治療

隨著越來(lái)越多腫瘤相關(guān)抗原的鑒定,AFP、GPC-3、人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)等多種腫瘤抗原已被確定為HCC免疫治療的靶點(diǎn)。早期HCC-AFP疫苗在臨床試驗(yàn)中可以檢測(cè)到短暫的免疫作用;從TERT衍生而來(lái)的一種16個(gè)氨基酸組成的多肽疫苗(GV1001)[25],它可以結(jié)合多個(gè)人類白細(xì)胞抗原復(fù)合物II分子,從而抑制腫瘤活性;GPC-3相關(guān)的疫苗可誘導(dǎo)HCC抗腫瘤作用,并延長(zhǎng)患者總體生存時(shí)間。除了這些經(jīng)典的腫瘤相關(guān)抗原外,還有一個(gè)潛在的新靶點(diǎn)即睪丸癌相關(guān)抗原(cancer-testis antigens,CTAs)[26],由于CTAs在多種腫瘤和正常組織中的表達(dá)模式受到了一定的限制,它被認(rèn)為是HCC免疫治療的新靶點(diǎn)。溶瘤病毒可選擇性地在腫瘤細(xì)胞中復(fù)制,殺傷腫瘤細(xì)胞并特異性地在腫瘤組織中傳播,而不損傷正常細(xì)胞。對(duì)于HCC免疫治療的溶瘤病毒,有報(bào)道多種治療基因重組的溶瘤腺相關(guān)病毒(adenoassociated viruses,AAVs)可以在肝癌細(xì)胞中發(fā)揮特異性殺傷作用。另外還有一種重組的AAVs模型,即含有hTERT和TNF-α相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體基因的AAVs載體,它以肝癌細(xì)胞端粒酶為靶點(diǎn)發(fā)揮了特異的細(xì)胞毒性和凋亡作用,抑制HCC的生長(zhǎng)。總的來(lái)說(shuō),非細(xì)胞疫苗及溶瘤病毒是有效的腫瘤治療藥物,這有助于進(jìn)一步擴(kuò)大HCC免疫治療的選擇。

3 結(jié)論

免疫耐受是導(dǎo)致HCC病死率居高不下、治療效果不佳、預(yù)后差等不良后果的主要原因之一。在HCC中,包括MDSCs、TAMs、TANs、Tregs、CAFs和TILs等在內(nèi)的免疫抑制細(xì)胞是TME的重要組成成分,它們與癌細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)等共同組成了腫瘤微環(huán)境,從而抑制了免疫細(xì)胞的抗腫瘤活性,對(duì)促進(jìn)HCC生長(zhǎng)和侵襲也發(fā)揮著重要的作用。這些免疫細(xì)胞的分化、成熟及功能的發(fā)揮還受到細(xì)胞因子及其它化學(xué)因子的調(diào)節(jié)。因此,我們迫切需要開(kāi)發(fā)針對(duì)這些免疫抑制細(xì)胞的治療方法。本文也介紹了一系列相關(guān)的免疫療法,包括ICIs、ACT療法、非細(xì)胞免疫療法和溶瘤病毒免疫療法等。然而,很多免疫相關(guān)療法尚處于試驗(yàn)階段,仍需要進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。總的來(lái)說(shuō),免疫治療有望成為治療HCC最有前景的方法之一,隨著不斷的研究探索,我們相信免疫治療還可以變得更加有效。

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