靶向腫瘤微環(huán)境（TME）免疫治療策略的研究進展

何香川（綜述） 劉明斌 張曉燕 徐建青△（審校）

（1復旦大學附屬公共衛(wèi)生臨床中心科研部 上海 201508；2復旦大學生物醫(yī)學研究院 上海 200032）

通常定植于正常組織的腫瘤細胞，能夠與基質(zhì)細胞、免疫細胞及其分泌因子、血管內(nèi)皮細胞和細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）等組分共同構(gòu)成腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）［1］。這些由腫瘤細胞招募和激活的免疫細胞及相關基質(zhì)成分，在腫瘤定植或生長早期，形成抑瘤性炎性微環(huán)境從而阻礙腫瘤發(fā)生發(fā)展。而經(jīng)過持續(xù)性腫瘤抗原刺激和免疫激活反應，微環(huán)境中相關效應細胞處于耗竭或重塑狀態(tài)，無法發(fā)揮正常功能甚至促進腫瘤的惡性表征，產(chǎn)生免疫抑制性微環(huán)境［2］。由于維持免疫抑制微環(huán)境的主要細胞成分在腫瘤進展早期也發(fā)揮抗腫瘤作用，因此可以通過靶向TME的免疫治療策略，激發(fā)或恢復免疫系統(tǒng)固有的抑瘤能力，重塑積極的免疫微環(huán)境，并產(chǎn)生綜合性應答效果［3］。

TME特點腫瘤細胞與基質(zhì)成分之間相互作用，形成了功能復雜的TME 。腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）是腫瘤基質(zhì)的主要成分。CAFs主要分布于血管周圍或腫瘤外周纖維間質(zhì)內(nèi)，分泌細胞因子、ECM成分及相關酶分子［4］。ECM為TME中細胞提供物理支持，在細胞黏附和浸潤中發(fā)揮重要作用，ECM沉積能夠產(chǎn)生包裹腫瘤的致密纖維間質(zhì)，使得腫瘤組織較正常組織的脆度和硬度更高，形成阻礙免疫細胞浸潤的物理屏障，抑制抗腫瘤藥物靶向TME［5］。同時CAFs分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶，能夠重塑ECM，釋放趨化因子、生長因子及促血管生成因子等，促進腫瘤的惡性轉(zhuǎn)化［6］。隨著腫瘤迅速生長和血管異化，瘤內(nèi)常發(fā)生血供不足現(xiàn)象，并長期處于缺氧環(huán)境中，同時細胞代謝會增加乳糖和氫離子累積，形成酸性TME，而由血管缺陷和代謝障礙導致的級聯(lián)信號激活，促進了免疫抑制性TME的形成［7-8］。

TME中有多種免疫細胞浸潤，其中CD8+或細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）發(fā)揮腫瘤殺傷功能，而調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T，Treg）減弱效應T細胞活性，促進TME的免疫抑制。通常M1型巨噬細胞分泌Th1細胞因子，發(fā)揮促炎和抗瘤作用，但TME中的腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）為M2型，通過分泌Th2細胞因子促進血管生成和腫瘤侵襲。另一種能夠殺傷腫瘤的免疫細胞——自然殺傷細胞（natural killer，NK），通過釋放顆粒酶和穿孔素或以其Fc段受體介導抗體依賴的細胞毒性作用殺傷靶細胞，但在TME中富集的TGF-β 會抑制其殺傷活性。樹突狀細胞（dendritic cell，DC）同樣會受到TME中缺氧和炎癥環(huán)境影響削弱其抗原提呈活性。而髓系來源抑制細胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）作為TME中的免疫負調(diào)控因素，能夠抑制T細胞激活和多種免疫細胞活性［9］。不同腫瘤的分子類型各異，但腫瘤細胞間的惡性表型相對統(tǒng)一，因此基質(zhì)細胞類型和富集程度往往決定了TME特性，進一步影響了靶向性免疫治療的應答機制［1］。

腫瘤微環(huán)境的免疫特征和相關機制TME的異質(zhì)性使得個體間腫瘤進展仍存在較大差異［10］。理論上腫瘤抗原能夠被宿主T細胞識別和清除，但實際上腫瘤的難治和復發(fā)現(xiàn)象提示了腫瘤的免疫逃逸。難治性腫瘤的免疫微環(huán)境通常分為豁免型和炎癥型。炎性腫瘤微環(huán)境中富集有活化的T細胞和髓系細胞，并有趨化因子、Ⅰ型干擾素（interferon，IFN）信號表達。相反，在“冷腫瘤”，也就是免疫豁免型TME中，僅存在少量免疫細胞或抑制性亞群，如Treg、MDSC和TAM，而效應性免疫細胞無法有效浸潤至腫瘤微環(huán)境，僅分布于外周基質(zhì)，難以發(fā)揮抑瘤功能［11-12］。因此需要根據(jù)TME中不同的免疫逃逸機制，開發(fā)針對差異性免疫微環(huán)境的激活策略［9］。

免疫細胞浸潤障礙 TME中T細胞浸潤程度與免疫治療效能密切相關。影響T細胞浸潤的因素存在多樣性。例如在黑色素瘤小鼠模型中，由于缺乏CD103+DC分泌的CXCL9和CXCL10，過繼回輸?shù)男猅細胞無法有效進入TME［13］。在前列腺癌和結(jié)腸癌中，MDSC產(chǎn)生活性氮，致使趨化因子CCL2發(fā)生硝化，抑制CTL和Th1型效應細胞的浸潤［14］。CAFs促進未成熟髓系細胞浸潤，該細胞可能整合和呈遞腫瘤相關抗原至CD8+T細胞，并攜帶相關的致死性信號PD-L2和凋亡相關配體FasL，抑制腫瘤特異性CD8+T細胞浸潤至TME［16］。

T細胞耗竭 慢性感染模型中T細胞的低應答現(xiàn)象稱為T細胞耗竭。近期發(fā)現(xiàn)TME中T細胞也存在相似狀態(tài)，在持續(xù)性暴露于腫瘤抗原和炎癥條件下，T細胞的抑制性受體激活和效應因子缺失，導致其殺傷功能損傷，最終形成了抑制性的免疫微環(huán)境［17］。耗竭早期T細胞IL-2的生成及殺傷能力受損，中期TNF-α 缺失，而晚期IFN-γ 和顆粒酶B的產(chǎn)生受限［18］。耗竭的T細胞高表達抑制性受體，包括程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）、CTLA-4、LAG-3、TIM-3、TIGIT等，其中PD-1是調(diào)控T細胞耗竭的主要抑制性受體［19］。

抑制性免疫細胞浸潤 在TME中具有抗腫瘤能力免疫細胞的浸潤，通常伴隨著免疫抑制性細胞的代償性增加，通過檢測單一類型細胞富集程度，無法有效體現(xiàn)對TME中免疫狀態(tài)的判斷，因此可通過綜合測定瘤內(nèi)CD8+T細胞和Treg細胞等抑制性細胞的比例評估其預后價值［20］。腫瘤的血管內(nèi)皮富含細胞凋亡相關配體FasL，使CTL難以富集至腫瘤，而Treg細胞能夠通過高表達凋亡抑制分子c-FLIP逃避FasL介導的殺傷而得以大量聚集［11］。乳腺癌中CAF能夠分泌CCL5，募集高表達其受體CCR1的Treg細胞至TME中［21］。而在SMAD4缺陷的結(jié)直腸癌，腫瘤侵襲區(qū)高表達的CCL15能夠趨化表達CCR1的MDSC至TME［22］。

靶向TME的免疫治療策略不同于腫瘤細胞累積產(chǎn)生的適應性突變和獲得性耐藥，靶向TME的免疫治療策略有較好的穩(wěn)定性優(yōu)勢。由于TME功能的兩面性，干預需精確調(diào)控TME抑瘤或促瘤能力的平衡。因此需要研究確定TME分別在正常和腫瘤條件下關鍵的差異化信號［24］。

免疫檢查點阻斷抗體 免疫檢查點蛋白是在免疫反應中產(chǎn)生共刺激或抑制信號的分子，在正常條件下調(diào)控宿主免疫反應。近期研究主要集中于免疫檢查點PD-1及其配體PD-L1信號軸，腫瘤中高表達的PD-L1能夠與T細胞表面的PD-1結(jié)合，限制T細胞激活并誘發(fā)其耗竭狀態(tài)從而導致腫瘤的免疫逃逸。因此對PD-L1陽性的腫瘤，應用PD-1或PD-L1單克隆阻斷抗體，糾正TME對T細胞的免疫抑制，能夠使T細胞恢復正常激活狀態(tài)［12］。近來研究發(fā)現(xiàn)，PD-L1陰性的腫瘤對PD-1/PD-L1的免疫檢查點阻斷治療有良好應答，同時TME中浸潤的免疫細胞高表達PD-L1，且與PD-L1阻斷的療效密切相關。這說明TME中表達的PD-L1，在腫瘤免疫逃逸中也發(fā)揮重要作用［25-26］。CTLA-4是表達在Treg上的免疫檢查點分子，通過抗CTLA-4單抗清除Treg細胞，能夠系統(tǒng)性解除機體對CTL的抑制，激活T細胞免疫應答［27］。

逆轉(zhuǎn)T細胞的耗竭狀態(tài)有助于免疫微環(huán)境正態(tài)化，恢復免疫系統(tǒng)抑制腫瘤的能力，是治療腫瘤的有效策略。2011年美國食品藥品監(jiān)督局（FDA）批準首款適用于轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的抗CTLA-4單克隆抗體藥物Ipilimumab［28］。2014年日本和美國分別批準首款抗PD-1單抗藥物Nivolumab和Pembrolizumab，應用于其他治療無效的高級別轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，且使用Pembrolizumab的患者較之于Ipilimumab有較長的無進展生存期且毒副作用減少［29］。同時PD-1單抗藥物的適應證范圍也在逐步擴大，在非小細胞肺癌、腎癌、膀胱癌、胃癌、頭頸癌等多種惡性腫瘤中也存在生存獲益［31］。且針對上述兩個不同策略（PD-1/CTLA-4）的聯(lián)合靶向阻斷也是目前療效良好的協(xié)同治療方案［27］。但隨著免疫檢查點抑制劑的廣泛使用，其相關并發(fā)癥如免疫性肝炎、肺炎、腸炎、心肌炎甚至神經(jīng)系統(tǒng)炎癥等多種疾病被逐漸發(fā)現(xiàn)，據(jù)報道經(jīng)PD1療法導致的免疫性心肌炎死亡率高達46%，目前尚無有效的干預手段，因此對免疫檢查點藥物的應用仍需謹慎，避免可能出現(xiàn)的嚴重并發(fā)癥［32］。

嵌合抗原受體T細胞技術（CAR-T）和T細胞受體嵌合型T細胞技術（TCR-T）CAR-T和TCRT技術都是將患者自身的T淋巴細胞在體外進行改造，然后回輸體內(nèi)殺傷腫瘤的過繼療法，但是它們識別抗原的機制不同。CAR-T技術通過在T細胞上直接嵌入與特定抗原結(jié)合的人工合成抗體，使T細胞能夠識別細胞表面的抗原，并靶向殺傷表達該腫瘤抗原的細胞。而TCR-T技術則利用α 和β 肽鏈構(gòu)成的異元二聚體來識別由主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）呈現(xiàn)在細胞表面的多肽片段，并通過基因修飾的方式，增強對腫瘤抗原識別能力較弱的T細胞的親和性［33］。

體外實驗中CAR-T細胞能夠有效裂解腫瘤細胞，同時在急性淋巴細胞白血病中，CAR-T治療的完全應答率接近90%，顯示出持續(xù)的疾病緩解效果，然而CAR-T對實體瘤的療效甚微［34］。由于實體瘤中TME及腫瘤抗原的復雜性，使得腫瘤中CAR-T細胞浸潤受限，靶向腫瘤的殺傷能力減弱。在TCR-T技術中，MHC分子能夠展示從細胞表面和細胞內(nèi)蛋白中獲得的肽鏈，與CARs相比，能夠靶向腫瘤內(nèi)外多種抗原，更具備腫瘤特異性。雖然CAR-T細胞殺傷腫瘤細胞的能力卓越，但如果沒有合適的靶點也無法對實體瘤發(fā)揮作用。同時，由于CAR靶向的抗原在腫瘤表面有上千個拷貝，可能會在CARs滲透到腫瘤內(nèi)部前將其吸收，使得CAR-T細胞附著在腫瘤外層難以向內(nèi)部滲透。而TCR-T細胞初遇腫瘤時接觸的抗原可能少于50個拷貝，使其能夠深入腫瘤內(nèi)部與抗原結(jié)合，從而保證更均衡的藥物分布［33，35］。鑒于TCR-T技術在識別腫瘤新抗原和浸潤能力方面的優(yōu)勢，有望突破CAR-T對實體瘤治療的局限，進一步優(yōu)化激活T細胞應答的策略。但該療法仍存在脫靶效應、細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）及神經(jīng)毒性等副作用，其中CRS以大量炎性細胞因子短暫劇烈升高為特征，嚴重時形成細胞因子風暴，造成全身器官功能紊亂甚至危及生命，因此仍需深入研究提升過繼細胞療法的安全性［36］。

溶瘤病毒治療 溶瘤病毒是天然或經(jīng)基因改造后可特異性攻擊和破壞腫瘤細胞的病毒。其中最受關注的為裝配有靶向或功能因子的病毒，根據(jù)插入基因序列的不同，或選擇性靶向腫瘤細胞、復制并發(fā)揮裂解功能，或激發(fā)TME、系統(tǒng)性重塑免疫環(huán)境。研究表明應用溶瘤病毒療法能夠使TME的免疫特征轉(zhuǎn)化，將傳統(tǒng)意義的“冷腫瘤”轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”［37］。同時溶瘤病毒能夠促進TME中免疫組分與腫瘤細胞間的交互作用，促使腫瘤細胞死亡［38］。與其他免疫治療方法相比，溶瘤病毒對腫瘤組織的破壞，能夠使腫瘤抗原特異性的CTL迅速反應，激活局部或系統(tǒng)性的免疫信號，與抗原激動性的腫瘤疫苗效果接近，使溶瘤病毒成為了免疫檢查點阻斷的理想聯(lián)合治療方案［39］。

在腦膠質(zhì)瘤模型中，使用表達IL-12的溶瘤病毒，并同時應用抗CTLA-4和PD-1的免疫檢查點阻斷治療，該三聯(lián)療法能夠增加瘤內(nèi)M1型巨噬細胞的富集及效應T細胞與調(diào)節(jié)性T細胞的比例，逆轉(zhuǎn)抑制性TME，是優(yōu)化的聯(lián)合治療策略［40］。TME中表達的PD-L1能夠誘發(fā)溶瘤病毒治療抵抗，在使用新城疫病毒的溶瘤治療時，盡管腫瘤中效應T細胞的浸潤增多，但PD-L1表達增高，相關的免疫抑制性通路被激活，而同時聯(lián)合PD-1或PD-L1靶向治療，不僅能使處理部位腫瘤減小，也能夠抑制遠端腫瘤生長，發(fā)揮旁觀者效應［41］。2015年美國FDA首次批準溶瘤病毒藥物talimogene laherparepvec（T-vec）用于手術切除后復發(fā)的黑色素瘤不可切除病灶的局部治療，其能夠顯著延長患者生存期并增強免疫檢查點阻斷療效［42］，目前由于治療效果及適宜人群較少等原因?qū)е略摦a(chǎn)品并未取得良好的銷售市場，但這為更好理解溶瘤病毒治療機制和開發(fā)更合理的聯(lián)合治療方案提供了參考。

靶向腫瘤基質(zhì) TME中的基質(zhì)和血管成分雖不及腫瘤浸潤免疫細胞在腫瘤免疫治療中的主角地位，該成分對抗腫瘤免疫治療也有重要影響。常用方法為降低基質(zhì)硬度和纖維化，改善免疫細胞浸潤和藥物遞送。在胰島管腺癌動物模型中，使用IL-15激活的NK細胞、CD40的特異性單抗及分泌GMCSF的全細胞疫苗，都能夠通過部分消解TME中的纖維間質(zhì)促進免疫細胞浸潤［43-45］。與此相似，抑制參與基質(zhì)纖維形成的蛋白酪氨酸激酶2，能夠延長小鼠生存期，同時使得其對T細胞過繼回輸和PD-1阻斷治療更加敏感［46］。在TME激活作用下，CAFs分泌的TGF-b通過激活促纖維信號通路加速纖維基質(zhì)的形成，使免疫細胞被阻隔于富含CAF和膠原纖維的腫瘤基質(zhì)中［47］，通過多種方式靶向TGF-b（中和單克隆抗體、受體抑制劑、配體陷阱）對致敏免疫檢查點阻斷的免疫治療及恢復炎性TME有效，表明TGF-b可作為針對炎性TME中免疫細胞浸潤障礙的靶點，開發(fā)新的免疫治療策略，并能夠?qū)γ庖呒毎櫿系K患者的免疫治療效應進行評估［48-50］。

靶向TME中其他細胞 TME中由腫瘤細胞和宿主細胞產(chǎn)生的色氨酸分解代謝酶IDO，能夠促使Treg細胞激活，并增加MDSC浸潤。因此使用IDO抑制劑，同時聯(lián)合CTLA-4、PD-1單克隆抗體和CAR-T細胞治療對腫瘤有良好療效［54-55］。在動物模型中，抑制CSF-1受體激活的單克隆抗體RG7155能夠有效減少TAM聚集并增加CD8+/CD4+細胞比例，同時在彌漫型巨細胞瘤的Ⅰ期臨床試驗中，注射RG7155的患者TME中CSF-1R+CD163+巨噬細胞明顯減少，并有顯著的臨床獲益［56］。CD47在多種腫瘤細胞和正常細胞上表達，并與髓系細胞的免疫檢查點蛋白SIRPα 結(jié)合后傳導“別吃我”信號，人源SIRPα 單克隆抗體KWAR23能夠阻斷其與CD47的結(jié)合，增強髓系細胞依賴的腫瘤殺傷功能，激活中性粒細胞和巨噬細胞，抑制腫瘤生長［57］。

挑戰(zhàn)與展望免疫治療策略對于少數(shù)晚期高級別腫瘤患者有著積極的治療效應和潛在的治愈可能，而在多數(shù)情況下，TME會通過代償反饋機制，動態(tài)進化，阻滯免疫治療效應，產(chǎn)生耐藥性抵抗，甚至發(fā)生腫瘤進展。鑒于腫瘤免疫微環(huán)境的多層次和復雜性，使用靶向TME中分子或信號通路的免疫治療仍存在較大提升空間。目前阻礙免疫治療效果的原因主要為：（1）宿主免疫系統(tǒng)對腫瘤抗原的低應答狀態(tài)；（2）實體瘤中免疫細胞的低浸潤程度；（3）免疫抑制性TME的形成［60］?，F(xiàn)階段已開發(fā)多種靶向TME的免疫治療藥物，但由于多元化的免疫抑制性信號共同作用，使單一靶向性的治療方案難以發(fā)揮長效作用，且不同種類腫瘤或處于不同進展階段的TME異質(zhì)性較大，這些都限制了腫瘤免疫治療策略應用的精準性和有效性。

針對目前腫瘤免疫治療策略存在的局限，可能通過以下方面加以改善：（1）篩選針對不同免疫治療策略效應敏感的標志物。合理的生物標志物能夠?qū)颊叻謱?，預估其對特定免疫療法的有效性，以及在治療過程中進行動態(tài)監(jiān)測，及時通過聯(lián)合靶向等方式調(diào)整治療方案。（2）設計多元聯(lián)合靶向的免疫治療策略。通過傳統(tǒng)腫瘤治療方式如放療和化療與免疫治療組合，或同時應用多種免疫治療策略，探索能夠加強殺滅腫瘤綜合效應的組合方式，減少治療性抵抗的發(fā)生，并提高免疫治療敏感性。（3）開發(fā)新型綜合性免疫激活策略。通過改造溶瘤病毒等免疫激活載體，影響局部TME的免疫狀態(tài)，促進炎性免疫微環(huán)境形成，并借助自身免疫潛力殺滅腫瘤，減少特定靶向治療可能發(fā)生的不良反應［61-62］。因此仍需研究TME在免疫治療進程中的互動機制，并通過臨床試驗探索安全有效的免疫激活治療策略，為進一步開發(fā)針對TME的潛在靶點提供依據(jù)。

結(jié)語TME的免疫狀態(tài)是影響腫瘤進展的重要因素。在特定免疫細胞或分子作用下，TME呈現(xiàn)差異化的免疫激活程度，而采用靶向TME的免疫治療策略，針對非腫瘤細胞和成分進行干預，能夠?qū)⒚庖邞饛拇倭鲂娃D(zhuǎn)化為抑瘤型，同時與抗腫瘤及針對多靶點的免疫治療藥物聯(lián)合應用，可避免適應性耐藥，并顯著改善腫瘤的預后和生存。因此深入研究TME中免疫應答的反應機制，能夠解釋腫瘤免疫治療中的抵抗現(xiàn)象，并對開發(fā)新的TME靶點有提示意義。