李偉,荊琪,趙倩倩,孫之,潘月眉,王傳璽
1 山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院腫瘤中心放療科,濟(jì)南 250000;2 山東第一醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院
免疫檢查點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)及免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICI)在臨床腫瘤治療中的廣泛應(yīng)用是本世紀(jì)腫瘤領(lǐng)域最重要的成就之一,基于ICI 的免疫療法已成為癌癥治療新的突破方向。作為免疫療法機(jī)制的核心,免疫檢查點(diǎn)近年來一直是腫瘤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。免疫檢查點(diǎn)是在免疫細(xì)胞上表達(dá)、能調(diào)節(jié)免疫激活程度的一系列分子,主要包括程序性細(xì)胞死亡蛋白1(PD-1)、細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(CTLA-4)、T 淋巴細(xì)胞免疫球蛋白和免疫受體酪氨酸抑制性基序結(jié)構(gòu)域(TIGIT)、T 淋巴細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白3(Tim-3)、B 和T 淋巴細(xì)胞衰減因子(BTLA)等。免疫檢查點(diǎn)是免疫系統(tǒng)用于自我識(shí)別、維持機(jī)體免疫平衡的重要靶點(diǎn),而另一方面,其也是腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸的重要途徑。在腫瘤微環(huán)境(TME)中,免疫細(xì)胞表面的免疫檢查點(diǎn)分子普遍高表達(dá),通過共抑制信號(hào)通路阻止免疫系統(tǒng)識(shí)別腫瘤細(xì)胞,協(xié)助其規(guī)避免疫系統(tǒng)的殺傷。因此,抑制免疫檢查點(diǎn)便可阻斷共抑制信號(hào)通路,恢復(fù)甚至增強(qiáng)免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞的能力,提高患者生存預(yù)期[2]。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是非編碼RNA中的關(guān)鍵亞類,可作為內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)性RNA(ceRNA)通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合微小RNA(miRNA)分子實(shí)現(xiàn)對(duì)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的調(diào)節(jié),從而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到調(diào)控作用。其作為免疫檢查點(diǎn)信號(hào)通路重要的上游調(diào)控分子,在免疫檢查點(diǎn)相關(guān)研究中備受關(guān)注。本文就lncRNA 在免疫檢查點(diǎn)信號(hào)通路中的作用作一綜述,以期為尋找新型腫瘤免疫藥物和免疫治療模式提供理論依據(jù)。
PD-1 是一種與細(xì)胞凋亡相關(guān)的蛋白受體,其廣泛存在于各類免疫細(xì)胞表面,參與調(diào)節(jié)效應(yīng)T 淋巴細(xì)胞功能,是免疫系統(tǒng)的內(nèi)源性抑制劑。PD-L1 是PD-1 廣泛表達(dá)的配體,其編碼基因?yàn)镃D274,可在炎癥刺激誘導(dǎo)下出現(xiàn)表達(dá)上調(diào)。在生理?xiàng)l件下,PD-1 與 PD-L1 結(jié)合后,能夠通過抑制 PI3K/AKT 及Ras/MEK/ERK 兩條信號(hào)通路來調(diào)節(jié)中樞和外周T淋巴細(xì)胞數(shù)量,還可以顯著降低效應(yīng)T 淋巴細(xì)胞的分化和功能,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)免疫系統(tǒng)的負(fù)性調(diào)節(jié)。這一調(diào)節(jié)作用有助于維持機(jī)體的免疫穩(wěn)態(tài),避免自身免疫反應(yīng)和過度免疫導(dǎo)致的組織損傷[3]。然而在TME 中,T 淋巴細(xì)胞表面顯示出 PD-1 的高表達(dá),其通過釋放細(xì)胞因子干擾素γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)及白細(xì)胞介素(IL)等誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)上調(diào),干擾T淋巴細(xì)胞的活化和功能,降低免疫反應(yīng),導(dǎo)致免疫系統(tǒng)對(duì)自身抗原耐受,腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸[4]。一直以來,PD-1/PD-L1 通路及其上下游分子形成的復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)都是腫瘤免疫的研究熱點(diǎn),受到了相關(guān)研究者的重點(diǎn)關(guān)注,而lncRNA已被發(fā)現(xiàn)在不同腫瘤的PD-1/PD-L1 信號(hào)通路中占據(jù)重要位置。
1.1 肺腺癌 lncRNA NKX2-1-AS1 被發(fā)現(xiàn)在肺腺癌中表達(dá)上調(diào),其是一種定位于14q13.3 染色體區(qū)域的lncRNA,有助于肺腺癌細(xì)胞黏附并抑制其遷移能力,但其對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡卻沒有明顯作用。此外,NKX2-1-AS1 可負(fù)性調(diào)節(jié)CD274/PD-L1的表達(dá),將該基因敲除后,不同肺腺癌細(xì)胞系中參與細(xì)胞遷移和PD-1/PD-L1 信號(hào)通路的基因表達(dá)均上調(diào)。另一方面,高水平的NKX2-1-AS1 對(duì)于維持低水平的PD-L1 表達(dá)非常重要,這說明肺腺癌中NKX2-1-AS1 表達(dá)增加可能是機(jī)體限制腫瘤細(xì)胞遷移、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和免疫系統(tǒng)逃避的一種保護(hù)機(jī)制,主要通過抑制CD274/PD-L1分子的表達(dá)起作用[5]。
在非小細(xì)胞肺癌中發(fā)現(xiàn)的lncRNA MALAT1 定位于人類11q13 染色體,與多種腫瘤的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移等行為密切相關(guān)。其表達(dá)增高往往預(yù)示著非小細(xì)胞肺癌后期轉(zhuǎn)移概率增加,是一個(gè)負(fù)性預(yù)后因素。WEI 等[6]研究顯示,MALAT1 表達(dá)與 miR-200a-3p 表達(dá)呈負(fù)相關(guān),而與PD-L1 的表達(dá)呈正相關(guān)。MALAT1能夠通過海綿作用降低miR-200a-3p表達(dá),對(duì)PD-L1的激活起到重要作用,為腫瘤的侵襲、遷移和免疫逃逸提供了有利條件。
1.2 消化系統(tǒng)腫瘤 在食管鱗癌中,ZHANG 等[7]發(fā)現(xiàn)lncRNA SNHG20 表達(dá)上調(diào),且其表達(dá)水平與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移概率、TNM 分期和腫瘤病理分級(jí)相關(guān),并通過功能營救實(shí)驗(yàn)確定SNHG20 有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲的作用。該研究在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),SNHG20 能夠調(diào)節(jié)多種經(jīng)典促癌因子如毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥突變蛋白(ATM)、磷酸化酪氨酸蛋白激酶1/2(p-JAK1/2)及PD-L1 的表達(dá),表明其可通過調(diào)控ATM/JAK/PD-L1 通路促進(jìn)食管鱗癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。在胰腺癌中,ZHANG等[8]發(fā)現(xiàn)lncRNA PSMB8-AS1 表達(dá)上調(diào),PSMB8-AS1通過海綿作用吸附miR-382-3p 使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子1(STAT1)表達(dá)上調(diào),從而改善胰腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移能力。而STAT1 可以激活PD-L1 表達(dá),提示PSMB8-AS1 能夠通過調(diào)節(jié)miR-382-3p/STAT1/PD-L1 軸促進(jìn)胰腺癌進(jìn)展。lncRNA SNHG4被發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌中過度表達(dá),并能夠通過其下游的miR-144-3p激活PD-1/PD-L1信號(hào)通路,誘導(dǎo)CD4+T淋巴細(xì)胞凋亡,從而促進(jìn)結(jié)腸癌的進(jìn)展[9]。
1.3 其他腫瘤 在乳腺癌,尤其是三陰乳腺癌中,lncRNA GATA3-AS1 表達(dá)上調(diào),其通過miR-676-3p/COPS5 軸誘導(dǎo) PD-L1 去泛素化,從而提高 PD-L1 的穩(wěn)定性,促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和免疫逃逸[10]。在卵巢癌中發(fā)現(xiàn)的lncRNA HOTTIP 是較為經(jīng)典的促癌lncRNA,其可通過增強(qiáng)IL-6表達(dá)上調(diào)TME中的中性粒細(xì)胞表面PD-L1 表達(dá),促使卵巢癌細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸[11]。此外,與 lncRNA SNHG4 結(jié)構(gòu)相似的lncRNA SNHG14 被發(fā)現(xiàn)可通過靶向下游的miR-152-3p調(diào)控PD-1/PD-L1信號(hào)通路,以抑制彌漫性大B 細(xì)胞淋巴瘤TME 中細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞的凋亡,并促使細(xì)胞增殖,對(duì)腫瘤進(jìn)展起到促進(jìn)作用[12]。
以上研究提示,在PD-1/PD-L1信號(hào)通路復(fù)雜調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)中,lncRNA 往往占據(jù)上游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),作為ceRNA 對(duì)PD-1 或PD-L1 分子的表達(dá)起到重要的調(diào)控作用,形成典型的lncRNA/miRNA/PD-1/PDL1調(diào)控軸,促進(jìn)或抑制腫瘤進(jìn)展和免疫逃逸。
TIGIT 也稱Vsig9/Vstm3/WUCAM,是近年來受到廣泛關(guān)注的新型抑制性受體,參與T 淋巴細(xì)胞和NK 細(xì)胞的免疫應(yīng)答。機(jī)制上,TIGIT 同源分子CD226 與其配體CD155 的結(jié)合可傳遞激活信號(hào),激活NK 細(xì)胞的免疫應(yīng)答,而TIGIT 以更高的親和力結(jié)合CD155并產(chǎn)生抑制作用[13]。另有研究表明,TIGIT還可以直接結(jié)合CD226 并破壞其激活作用,使得TIGIT 在自身免疫性疾病和惡性腫瘤的發(fā)展中占有重要地位[14]。
WANG 等[15]研究發(fā)現(xiàn),在再生障礙性貧血患者的CD4+T 淋巴細(xì)胞中,lncRNA MEG3 表達(dá)下降,導(dǎo)致miR-23a 表達(dá)上調(diào),進(jìn)而造成TIGIT 表達(dá)下降和CD4+T淋巴細(xì)胞活化。進(jìn)一步在自身免疫介導(dǎo)的再生障礙性貧血小鼠模型中進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)過表達(dá)MEG3 可延長小鼠中位生存期,并使小鼠紅細(xì)胞顯著增加,血漿中 TNF-α、INF-γ 和 IL-7 的濃度降低。在惡性腫瘤研究中,WANG 等[16]設(shè)計(jì)了一種新型樹枝狀聚酰胺胺聚合物納米顆粒,同時(shí)靶向TIGIT/PVR 和lncRNA ANRIL,通過免疫治療和基因治療結(jié)合的方式,能夠有效地在體內(nèi)抑制肝癌的發(fā)展,此研究為肝癌的治療提出了一種新的策略。
Tim-3 是在多種免疫細(xì)胞表面表達(dá)的跨膜糖蛋白,其配體主要有三種:半乳凝素-9 主要參與調(diào)控TME 中T 淋巴細(xì)胞的凋亡、高遷移率組蛋白B1 可抑制樹突狀細(xì)胞的抗原提呈功能、癌胚抗原細(xì)胞黏附分子1 可誘導(dǎo)T 淋巴細(xì)胞耗竭效應(yīng)。三種配體功能上的差異是Tim-3 誘導(dǎo)T 淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞免疫抑制的基礎(chǔ),使Tim-3 成為在TME、T 淋巴細(xì)胞耗竭和抗原遞呈等方面都具有重要作用的免疫檢查點(diǎn)分子[17]。另有研究表明,相較于抗CTLA-4 及抗PD-1 抗體,Tim-3 抗體自身免疫不良反應(yīng)減少,其臨床前景備受青睞[18]。
lncRNA對(duì)Tim-3信號(hào)通路的調(diào)控作用的研究主要集中在肝癌方面。YAN 等[19]研究發(fā)現(xiàn),肝癌中l(wèi)ncRNA NEAT1 表達(dá)上調(diào),而NEAT1 的低表達(dá)則有助于增強(qiáng)CD8+T 淋巴細(xì)胞的抗腫瘤功能。抑制NEAT1 可通過調(diào)控miR-155 進(jìn)而下調(diào)Tim-3 的表達(dá),降低CD8+T 淋巴細(xì)胞的凋亡,減少免疫逃逸,增強(qiáng)抗腫瘤能力,提示NEAT1/miR-155/Tim-3 軸是NEAT1促進(jìn)肝癌進(jìn)展的重要機(jī)制。LIU 等[20]研究發(fā)現(xiàn),lncRNA Ftx 可通過抑制miRNA-545 的表達(dá)增強(qiáng)Tim-3 的表達(dá),導(dǎo)致肝硬化中巨噬細(xì)胞的異常激活,增加了肝硬化患者癌變的風(fēng)險(xiǎn)。JI 等[21]則發(fā)現(xiàn),在肝癌中,lncRNA Lnc-Tim3 能夠通過結(jié)合Tim-3 并阻斷其與HLA-B 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3 的相互作用,從而抑制下游Lck/NFAT1/AP-1 信號(hào),最終誘導(dǎo)CD8+T 淋巴細(xì)胞耗竭,促進(jìn)了腫瘤進(jìn)展。以上研究提示,至少在肝癌中,lncRNA 在Tim-3 信號(hào)通路中占據(jù)著極其重要的位置。
除了上述的 PD-1/PD-L1、TIGIT 和 Tim-3 以外,還有諸如CTLA-4 和BTLA 等主要的免疫檢查點(diǎn)分子也被證實(shí)與lncRNA 存在一定關(guān)系。其中CTLA-4是最早被發(fā)現(xiàn)的免疫檢查點(diǎn),是一種屬于免疫球蛋白超家族成員的跨膜蛋白質(zhì),主要表達(dá)于活化的T淋巴細(xì)胞表面,在腫瘤發(fā)生的早期能夠抑制T 淋巴細(xì)胞的增殖與活化,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的發(fā)生[22]。然而作為發(fā)現(xiàn)最早、研究也較深入的免疫檢查點(diǎn)分子,調(diào)控CTLA-4 信號(hào)通路的lncRNA 研究目前卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于PD-1/PD-L1,僅在腫瘤外的領(lǐng)域有一定的研究,如 LIANG 等[23]發(fā)現(xiàn),lncRNA MALAT1/miR-155/CTLA-4 軸可以改變CD4+T 淋巴細(xì)胞內(nèi)的Th1/Th2 平衡,可為哮喘的治療提供了新的研究方向。而在腫瘤領(lǐng)域,相關(guān)研究還是以生信分析和預(yù)測(cè)為主,如 PENG 等[24]通過生信方法推測(cè) lncRNA MIR155HG 與 CTLA-4 和 PD-L1 的表達(dá)都存在強(qiáng)烈的正相關(guān)性,并通過qRT-PCR 證實(shí)了這一觀點(diǎn);在肺腺癌中,lncRNA C5orf64 與CTLA-4 的表達(dá)被發(fā)現(xiàn)可能存在相關(guān)關(guān)系等[25]。這些研究仍停留在理論預(yù)測(cè)上,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面仍處于空白,相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)仍待完善,可能成為今后CTLA-4研究的重點(diǎn)。
與CTLA-4 結(jié)構(gòu)相似的BTLA 是一種較為新型的免疫檢查點(diǎn),是定位于免疫細(xì)胞表面的跨膜蛋白。BTLA 信號(hào)通路對(duì)多種免疫細(xì)胞都具有明顯的抑制作用,且對(duì)于PD-1、CTLA-4 等免疫檢查點(diǎn)有一定協(xié)同作用[26]。與 CTLA-4 相似,BTLA 相關(guān)的 lncRNA 研究也處于空白,僅有的少量研究也集中于理論預(yù)測(cè)方面。如MA 等[27]通過生物信息學(xué)分析,預(yù)測(cè)了兩種與BTLA 表達(dá)密切相關(guān)的lncRNA:ENST00000492960 和 TCONS_00006930;LIU 等[28]則在宮頸癌中預(yù)測(cè)了與BTLA 具有顯著相關(guān)性的三種lncRNA:NONHSAT002712、NONHSAT095060 和TCONS_00026535。以上研究沒有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段,因此說服力仍顯不足,但這也恰恰說明,BTLA相關(guān)lncRNA的研究仍有較多的發(fā)展空間,有可能為今后免疫檢查點(diǎn)的研究提供全新的思路。
綜上所述,免疫檢查點(diǎn)是腫瘤免疫逃逸的重要途徑,lncRNA則可通過ceRNA機(jī)制調(diào)控位于下游的免疫檢查點(diǎn)及相關(guān)配體,二者這種機(jī)制上的關(guān)聯(lián)性有望成為腫瘤科研的新方向。在眾多免疫檢查點(diǎn)分子 中 ,PD-1/PD-L1、TIGIT 和 Tim-3 信 號(hào) 通 路 中l(wèi)ncRNA 的研究較為深入,這些lncRNA 包括了促癌基因和抑癌基因,大多通過ceRNA 機(jī)制對(duì)下游的免疫檢查點(diǎn)及其配體進(jìn)行調(diào)控,對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲、遷移等生物學(xué)行為起到重要的促進(jìn)或抑制作用,對(duì)包括自身免疫疾病在內(nèi)的其他疾病的病理發(fā)展過程也起到一定的作用。這也為尋找全新的免疫檢查點(diǎn)抑制劑和免疫治療的預(yù)測(cè)標(biāo)志物打下了良好的基礎(chǔ)。無論如何,lncRNA 在免疫檢查點(diǎn)信號(hào)通路中作用的研究當(dāng)前仍處于起步階段,該領(lǐng)域還有相當(dāng)大的發(fā)展空間,我們?cè)谶@一領(lǐng)域的研究還有很長的路要走。