腫瘤免疫微環(huán)境相關(guān)研究介紹
在過去的幾個(gè)世紀(jì)里,腫瘤的概念已經(jīng)從一個(gè)異常增殖細(xì)胞的簡(jiǎn)單聚集演變成一個(gè)高度組織的“器官"。構(gòu)成腫瘤的各種成分被稱為腫瘤微環(huán)境,在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中,包括但不限于巨噬細(xì)胞、DC(dendritic cell)、中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞、CAF(tumor associated fibroblast)等多種細(xì)胞被招募到腫瘤細(xì)胞周圍的微環(huán)境中,與ECM(extracellular matrix)等元素共同構(gòu)成TIME(tumor immune microenvironment)(圖1)。
圖1 TIME的組成
在Binnewies M等人的報(bào)告中,將TIME分為三種類型 (圖2):I類,在腫瘤核心中廣泛存在免疫細(xì)胞但CTLs(細(xì)胞毒淋巴細(xì)胞)相對(duì)缺乏的TIMEs稱為I-E(infiltrated-excluded)TIMEs,缺乏激活標(biāo)記物的表達(dá)和腫瘤核心的排斥是免疫忽視的特征,在這種免疫狀態(tài)下,適應(yīng)性免疫無法識(shí)別或?qū)Σ≡w或惡性腫瘤做出反應(yīng),該腫瘤也稱為"冷"腫瘤;II類,I-I(infiltrated-inflamed)TIMEs被認(rèn)為是免疫“熱"腫瘤,其特征是表達(dá)PD-1的CTLs和表達(dá)免疫抑制PD-1配體PD-L1的白細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的高度浸潤(rùn);III類 I-I TIMEs的一個(gè)子類,稱為TLS-TIMEs,該類型顯示出了TLSs(tertiary lymphoid structures)的組織學(xué)證據(jù),其細(xì)胞組成類似于淋巴結(jié)中的淋巴結(jié),TLSs通常但并不總是與良好的預(yù)后相關(guān)。
圖2 三種類型的TIME結(jié)構(gòu)圖。a, I-E類型TIMEs的特征是腫瘤核心排除CTLs。I-E TIMEs中的CTLs沿腫瘤外周出現(xiàn),與Ly6Clo F4/80+腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞接觸或“卡在"纖維化巢中。b, I–I TIMEs由大量的表達(dá)PD-L1的腫瘤和髓系細(xì)胞,及以Grzb、IFNγ和PD-1表達(dá)為特征的高度激活的CTLs定義。c, TLS-TIMEs具有含有TLSs的組織學(xué)證據(jù),聚集了多種免疫細(xì)胞,其成分與淋巴結(jié)中的相似,包括B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和Treg細(xì)胞。
TIME的復(fù)雜性是由于不受控制的癌細(xì)胞增殖、代謝和缺陷的血管發(fā)育等一系列過程引起的。酸性pH條件、缺氧、內(nèi)源性H2O2和ECM蛋白表達(dá)的改變是TIME的重要標(biāo)志,它在腫瘤發(fā)生中起著關(guān)鍵作用。酸性pH值通過促進(jìn)VEGFA(vascular endothelial growth factor A)和IL‐8(interleukin-8)等血管生成因子的表達(dá),是癌細(xì)胞遷移和侵襲的主要參與者之一,酸性pH來自于膜蛋白如ATP酶等的厭氧糖酵解排泄質(zhì)子(H+)和乳酸。另外,低氧這一特征也在許多TIME中發(fā)現(xiàn),位于腫瘤中心位置的細(xì)胞由于與現(xiàn)有血管的距離遠(yuǎn)出現(xiàn)缺氧情況,導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)被剝奪,因此,腫瘤細(xì)胞會(huì)上調(diào)缺氧誘導(dǎo)的血管生成因子,如VEGF,以克服增殖限制,然而,新生血管正常血管相比具有一定的缺陷,腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞具有間隙,導(dǎo)致血管滲漏和非層流,進(jìn)而導(dǎo)致灌注的不連續(xù)性,使血液凝固和局部組織水腫。
腫瘤免疫微環(huán)境像一個(gè)腫瘤免疫促進(jìn)與抑制的戰(zhàn)場(chǎng),腫瘤免疫的過程包括(圖3):1)腫瘤細(xì)胞發(fā)生死亡并釋放細(xì)胞相關(guān)抗原;2)樹突狀細(xì)胞捕獲抗原經(jīng)加工后通過MHC(Major histocompatibility complex)將抗原呈遞至·細(xì)胞外;3)在多種細(xì)胞因子的作用下使T細(xì)胞啟動(dòng)和激活;4)在趨化因子如CX3CL1、CXCL9等的作用下T細(xì)胞招募至腫瘤部位;5)活化后的T細(xì)胞浸潤(rùn)到腫瘤位置;6)活化的T細(xì)胞對(duì)相應(yīng)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別;7)T細(xì)胞通過分泌顆粒酶、穿孔素等殺死腫瘤細(xì)胞。在這一過程中,腫瘤細(xì)胞也通過各種作用衍生出了對(duì)抗免疫的機(jī)制,如a減少具免疫原性抗原的表達(dá);b通過多種機(jī)制如分泌免疫抑制因子IL-6,IL-10使DC功能紊亂抑制其抗原遞呈能力;c抑制T細(xì)胞向腫瘤的浸潤(rùn);d 免疫抑制細(xì)胞如M2類型的巨噬細(xì)胞、MDSC(myeloid‐derived suppressor cell)的調(diào)節(jié)作用;e免疫抑制信號(hào)通路的激活及免疫抑制方面的代謝的增強(qiáng)如無氧糖酵解引起的酸性環(huán)境等等,這些過程最終導(dǎo)致了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。
針對(duì)腫瘤的治療方面,在過去的十年里發(fā)生了一場(chǎng)新的變革,腫瘤藥物,廣泛的從例如化療和放療轉(zhuǎn)向使用基于抗體的免疫療法,調(diào)節(jié)針對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。第一代基于抗體的免疫療法,即所謂的ICB(immune-checkpoint blockade),通過阻斷分子的受體和/或配體相互作用起作用,如PD-1和CTLA-4,這些分子參與削弱T細(xì)胞的激活及功能。ICB療法對(duì)少數(shù)患者顯示出顯著的臨床獲益,這些患者表現(xiàn)出持久的反應(yīng)。對(duì)接受ICB治療的患者群體的回顧性分析顯示,有不同類型的TIME與那些更容易發(fā)生ICB反應(yīng)的腫瘤相關(guān)。不幸的是,對(duì)于大多數(shù)對(duì)ICB無反應(yīng)的患者,仍有未滿足的臨床需求。
基于化療藥物的免疫調(diào)節(jié)作用,如一些細(xì)胞毒性化療藥物可誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡,刺激抗腫瘤免疫應(yīng)答;還可以促使TAM從免疫抑制的M2型向免疫促進(jìn)的M1型的巨噬細(xì)胞的復(fù)極化,化療可能是α-PD-1/PD-L1的合適搭檔,以實(shí)現(xiàn)快速和長(zhǎng)期的癌癥控制。目前,化療聯(lián)合α-PD-1/PD-L1已成為一些癌癥患者的標(biāo)準(zhǔn)治療選擇,目前有數(shù)百項(xiàng)臨床試驗(yàn)正在探索化療聯(lián)合α-PD-1/PD-L1的療效和安全性,如阿特珠單抗聯(lián)合化療免疫療法。另外,與一些化療藥物一樣,放療也可以誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡,增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng),而且放療還可以促進(jìn)了T細(xì)胞浸潤(rùn),增加TILs的數(shù)量,并擴(kuò)大TIME中的T細(xì)胞受體(TCR)庫,增加腫瘤細(xì)胞上的MHC-I,與α-PD-1/PD-L1聯(lián)合治療可減輕對(duì)后者的耐藥性。α-PD-1/PD-L1抗體聯(lián)合VEGF抑制劑的治療,也顯示出良好的效果,但目前均處于臨床階段。除此之外,其它聯(lián)合免疫檢查點(diǎn)治療的方案還有多種,比如雙免疫檢查點(diǎn)抗體,聯(lián)合CAR-T治療等等。
盡管許多聯(lián)合方案在臨床前研究中表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗腫瘤活性,但一些積極的臨床前發(fā)現(xiàn)無法在臨床中得到驗(yàn)證。目前,F(xiàn)DA或NMPA僅批準(zhǔn)α-PD-1/PD-L1與化療、血管生成抑制劑或α-CTLA-4聯(lián)合使用。對(duì)于大多數(shù)組合,顯著的抗腫瘤活性在動(dòng)物腫瘤模型中是有限的。因此,如何選擇優(yōu)的臨床前模型是確定聯(lián)合方案活性的一大挑戰(zhàn)。隨著雙功能或雙特異性抗體等下一代α-PD-1/PD-L1藥物的開發(fā),α-PD-1/PD-L1治療的適應(yīng)癥將大大擴(kuò)展,希望更多患者可以從新的藥物研發(fā)中受益。
12月20日下午1:30,優(yōu)寧維應(yīng)用科學(xué)家Chaya將在小優(yōu)大學(xué)堂給大家分享腫瘤微環(huán)境相關(guān)背景、相關(guān)機(jī)制和藥物治療及相關(guān)案例.
識(shí)別下方圖片二維碼即可提前報(bào)名
參考文獻(xiàn)
1 Tang T, Huang X, Zhang G, et al. Advantages of targeting the tumor immune microenvironment over blocking immune checkpoint in cancer immunotherapy[J]. Signal transduction and targeted therapy, 2021, 6(1): 1-13.
2 Binnewies M, Roberts E W, Kersten K, et al. Understanding the tumor immune microenvironment (TIME) for effective therapy[J]. Nature medicine, 2018, 24(5): 541-550.
3 Liu Y, Guo J, Huang L. Modulation of tumor microenvironment for immunotherapy: focus on nanomaterial-based strategies[J]. Theranostics, 2020, 10(7): 3099.
4 Fu T, Dai L J, Wu S Y, et al. Spatial architecture of the immune microenvironment orchestrates tumor immunity and therapeutic response[J]. Journal of hematology & oncology, 2021, 14(1): 1-25.
5 Yi M, Zheng X, Niu M, et al. Combination strategies with PD-1/PD-L1 blockade: current advances and future directions[J]. Molecular cancer, 2022, 21(1): 1-27.
上海優(yōu)寧維生物科技股份有限公司
試劑 | 耗材 | 儀器 | 軟件 | 定制 | 實(shí)驗(yàn)服務(wù) | 供應(yīng)鏈
微信公眾平臺(tái):優(yōu)寧維抗體專家,歡迎關(guān)注!
小優(yōu)博士(小程序):5大課堂, 讓你的科研不再難!

