周新源,劉 楠,張 盼,霍美蓉
(中國藥科大學(xué)藥學(xué)院藥劑系,南京210009)
胰腺癌是高度致死的實(shí)體腫瘤,由于早期診斷困難,絕大多數(shù)患者確診時(shí)已是晚期[1],即使小部分確診為局部可切除的患者,其術(shù)后5年存活率也低于20%[2]。纖維結(jié)締組織增生(desmoplasia)是胰腺癌最為主要的病理特征[3],在腫瘤細(xì)胞周圍構(gòu)成了致密的基質(zhì)物理屏障,嚴(yán)重阻礙化療藥物的遞送和免疫細(xì)胞浸潤[4],造成腫瘤細(xì)胞對(duì)化療、放療和免疫治療均具有高度抵抗性。在胰腺癌纖維化進(jìn)程中,以腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)為主的腫瘤基質(zhì)扮演著重要角色[5]。胰腺癌細(xì)胞通過分泌音猬因子(SHH)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、血小板衍生生長因子(PDGF)和成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)[6]激活靜息的成纖維細(xì)胞大量分化為具有肌成纖維細(xì)胞表型的CAFs[7]。激活后的CAFs 大量分泌包括透明質(zhì)酸、膠原、纖連蛋白和細(xì)胞黏合素C 在內(nèi)的多種ECM(圖1)[8],CAFs 還可以自分泌TGF-β 自我維持病理循環(huán)[9],使得胰腺癌基質(zhì)纖維化不斷地發(fā)生,腫瘤基質(zhì)占腫瘤體積的比例高達(dá)90%[10]。高度纖維化的腫瘤基質(zhì)極大地升高了間質(zhì)液壓,大幅擠壓瘤內(nèi)血管,嚴(yán)重削弱藥物和免疫細(xì)胞的殺傷效果[11],使瘤內(nèi)處于高度乏氧和酸化條件下,瘤內(nèi)血管新生(angiogenesis)加劇,形成了惡性循環(huán)。腫瘤基質(zhì)內(nèi)存在多種由CAFs 旁分泌的細(xì)胞因子和生長因子,如胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(TSLP)、趨化細(xì)胞因子5(CCL5)、白細(xì)胞介素8(IL-8),促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞耐藥[12]、生長、侵襲和轉(zhuǎn)移[13-14]?;|(zhì)中大量三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的ECM 不僅是物理屏障,同時(shí)參與腫瘤細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),整合素α2β1 對(duì)1 型膠原有高親和力[15],二者的結(jié)合會(huì)顯著促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖和遷移[16],此外,ECM 可以被胰腺癌細(xì)胞通過巨胞飲的方式攝取,降解成氨基酸和葡萄糖參與三羧酸循環(huán),作為腫瘤細(xì)胞增殖的營養(yǎng)物質(zhì)[17]。本文綜述了包括細(xì)胞外基質(zhì)、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞和血管在內(nèi)的靶向胰腺癌基質(zhì)治療策略研究進(jìn)展,以期為胰腺癌的有效治療提供新思路。
Figure 1 Fibrotic pancreatic cancer stroma[11]
細(xì)胞外基質(zhì)由黏多糖、糖蛋白和膠原構(gòu)成[18],在腫瘤組織間質(zhì)中扮演著物理支撐和生物信號(hào)的雙重角色[19]。正常組織的間質(zhì)液壓等于或小于末梢小動(dòng)脈(40 ~80 mmHg)和毛細(xì)血管內(nèi)壓(15 ~40 mmHg),使得小分子從血管到組織間質(zhì)的擴(kuò)散、灌流和對(duì)流易于發(fā)生。然而,在胰腺癌組織中,由于腫瘤基質(zhì)高度纖維化,細(xì)胞外基質(zhì)大量沉積,間質(zhì)液壓大幅升高至75 ~130 mmHg[20],化學(xué)藥物及免疫細(xì)胞的滲透分布效果大打折扣。
透明質(zhì)酸(hyaluronic acid,HA)在大量實(shí)體腫瘤中普遍存在,晚期腫瘤中尤甚[21]。HA 是線性大分子黏多糖,能夠鍵合并鎖住細(xì)胞外基質(zhì)中的水分子成靜止、水化的凝膠狀態(tài)[22],胰腺癌基質(zhì)中大量的HA 導(dǎo)致間質(zhì)液壓升高。PEGPH20 是聚乙二醇化(polyethylene glycol,PEG)的重組人透明質(zhì)酸酶,能夠特異性降解腫瘤基質(zhì)中的HA同時(shí)實(shí)現(xiàn)了透明質(zhì)酸酶的體內(nèi)長效循環(huán)。在一項(xiàng)臨床前研究中[4],單次靜脈注射PEGPH20 即可大幅降低KPC(LSLKrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+;Pdx-1-Cre)胰腺導(dǎo)管腺癌小鼠瘤內(nèi)間質(zhì)液壓至與正常生理水平相近(圖2),當(dāng)PEGPH20與吉西他濱聯(lián)合用于KPC胰腺導(dǎo)管腺癌小鼠模型的治療時(shí),聯(lián)用組的腫瘤組織切片分析結(jié)果表明其Ki67(核增殖抗原)是單用吉西他濱組的二分之一,caspase-3(真核細(xì)胞凋亡剪切蛋白酶)陽性細(xì)胞率是單用吉西他濱組的5倍,展現(xiàn)出更大程度的腫瘤組織凋亡,小鼠中位生存期由55.5 d 延長至91.5 d。在一項(xiàng)PEGPH20 和白蛋白結(jié)合型紫杉醇納米粒/吉西他濱聯(lián)合用于治療Ⅳ期胰腺癌的Ⅱ期臨床試驗(yàn)中[23],較單用化療,PEGPH20預(yù)處理的高表達(dá)HA的患者(占入組總?cè)藬?shù)41%)的無進(jìn)展生存期(progression free survival,PFS)增加了114%(由4.3 個(gè)月提高至9.2 個(gè)月),對(duì)高表達(dá)HA的胰腺癌患者顯示出較強(qiáng)的治療效果改善。
Figure 2 Enhanced chemotherapy with pancreatic cancer stroma targeting PEGPH20[4]A: High interstitial fluid pressure of pancreatic cancer hampers the convection and perfusion of molecues.B: PEGPH20 digests HA to attenuate IFP and impair physical barriers.C: Combined therapy of PEGPH20 and gemcitabine to enhance chemotherapy for pancreatic cancer.(Pi: interstitial fluid pressure; Pv: intravascular pressure)
Zinger 等[24]研究發(fā)現(xiàn),在胰腺癌小鼠模型中,胰腺內(nèi)膠原的體積高達(dá)(12.8 ± 2.3)%,而健康小鼠胰腺內(nèi)膠原體積僅占(1.4 ± 0.4)%,其開發(fā)了一種裝載有膠原酶(酶學(xué)委員會(huì)編號(hào)3.4-24.3)的脂質(zhì)體,該膠原酶是一種水溶性的基質(zhì)金屬蛋白酶,對(duì)于膠原纖維有著特異的降解活性,通過將其包裹在脂質(zhì)體中,極大地延長了半衰期,該研究預(yù)先通過尾靜脈注射膠原酶脂質(zhì)體治療胰腺癌小鼠,再給以紫杉醇納米膠束進(jìn)行化學(xué)治療,極大地改善了紫杉醇膠束的瘤內(nèi)滲透分布,瘤體質(zhì)量是單用紫杉醇膠束組的13%,顯著提升了紫杉醇的化療效果。
胰腺癌基質(zhì)中的細(xì)胞組分由成纖維細(xì)胞、胰腺星狀細(xì)胞(pancreatic stellate cells,PSCs)、血管內(nèi)皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞構(gòu)成[25]。目前,臨床(前)研究主要集中在靶向CAFs和血管的治療。
2.1.1 化學(xué)藥物 在胰腺癌細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子刺激下,靜息的成纖維細(xì)胞和胰腺星狀細(xì)胞大量活化為具有肌成纖維細(xì)胞表型的腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞,成為纖連結(jié)締組織增生的首要制造者[7]。胰腺腫瘤細(xì)胞通過旁分泌配體的方式與CAFs 表面的Hedgehog 受體結(jié)合,激活Hedgehog信號(hào)通路,引發(fā)胰腺癌ECM 的沉積和腫瘤進(jìn)展[26]。IPI-926 通過抑制腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞中的Hedgehog 信號(hào)通路,大量殺傷、消融了CAFs 和纖維化的ECM,在臨床前研究中顯著改善了化療藥物的遞送。除IPI-926 外,全反式維甲酸、Galunisertib、吡非尼酮和倒捻子素等化學(xué)藥物在靶向調(diào)控胰腺癌CAFs 也發(fā)揮著重要作用,其作用機(jī)制和功能見表1。
全反式維甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)是最具活性的維生素A 代謝物,在健康的胰腺中,PSCs 可以存儲(chǔ)維生素A 的代謝物維甲酸,而在胰腺炎和胰腺癌患者中,由于分泌功能受損,PSCs受激活后丟失維甲酸呈現(xiàn)激活的肌成纖維細(xì)胞樣。Chronopoulos 等[27]發(fā)現(xiàn),ATRA 能夠通過維甲酸受體-β(RAR-β)/肌球蛋白輕鏈-2(MLC-2)通路,下調(diào)MLC-2基因的轉(zhuǎn)錄,大幅降低了PSCs 細(xì)胞的機(jī)械硬度。此外,研究表明[28]ATRA 可以引發(fā)PSCs 的G1期細(xì)胞周期阻滯,降低其增殖活性并恢復(fù)脂滴的蓄積,維持PSCs 的靜息狀態(tài)。ATRA 已作為胰腺癌基質(zhì)靶向藥物,與化療藥物白蛋白紫杉醇納米粒和吉西他濱聯(lián)合用藥,正在開展Ⅱ期臨床研究,從已經(jīng)公布的Ⅰ期臨床數(shù)據(jù)看,聯(lián)用治療方案的安全性和耐受性良好[28]。
Table 1 Mechanisms and function of chemotheraputics to target CAFs
TGF-β是一種多效的細(xì)胞因子,在胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。一方面,在正常組織和胰腺癌發(fā)生的早期,TGF-β 可以抑制細(xì)胞增殖,反映出其抑瘤特性;另一方面,伴隨著胰腺癌發(fā)展,TGF-β 能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、自我更新,發(fā)生間充質(zhì)轉(zhuǎn)換進(jìn)而更加具有侵襲性,同時(shí)它是CAFs 最為關(guān)鍵的活化因子。CAFs 細(xì)胞膜上TGFβ 受體活化后,會(huì)誘導(dǎo)Smad2、Smad3 信號(hào)分子磷酸化,并與Smad4 發(fā)生寡聚轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi),誘導(dǎo)靶標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄促進(jìn)ECM 蛋白分泌[29]。目前,靶向TGF-β/Smad 信號(hào)通路的抑制劑是公認(rèn)的能夠有效抑制CAFs 活化重塑胰腺癌纖維化基質(zhì)的治療手段。Galunisertib(GAL)是美國禮來制藥開發(fā)的同類第1 個(gè)口服小分子TGF-β1 型受體抑制劑[30],大量臨床(前)研究報(bào)道了其良好的抗纖維化效果。在2018年公布的Ⅱ期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)中,GAL和吉西他濱聯(lián)用治療晚期胰腺癌患者的總體生存期較單用吉西他濱(總體生存期7.1 個(gè)月)延長至8.9 個(gè)月[31]。
2014年FDA 批準(zhǔn)了TGF-β/Smad 信號(hào)通路抑制劑吡非尼酮(perfenidone,PFD)用于特發(fā)性肺纖維化的治療。近年來,越來越多的研究者認(rèn)識(shí)到TGF-β/Smad信號(hào)通路抑制劑在基質(zhì)豐富的胰腺癌治療中的重要作用,致力于開發(fā)高效的納米藥物遞送系統(tǒng)改善TGF-β/Smad 信號(hào)通路抑制劑的生物相容性。Ji 等[32]通過內(nèi)插法在脂質(zhì)體磷脂雙分子層中插入基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)響應(yīng)的肽段構(gòu)建了MMP-2 響應(yīng)的脂質(zhì)體,通過薄膜水化法將PFD 封裝在脂質(zhì)體親水腔中,并進(jìn)一步通過擠出法獲得了粒徑均一的納米粒,在該研究構(gòu)建的PSCs/Mia-paca-2 小鼠胰腺癌體內(nèi)模型中,PFD 原料藥(30 mg/kg)及其脂質(zhì)體制劑均能有效下調(diào)ECM 的表達(dá),其中以MMP-2 響應(yīng)型PFD 脂質(zhì)體重塑效果最佳,免疫組化結(jié)果表明,其對(duì)1型膠原和纖連蛋白體內(nèi)表達(dá)抑制水平超過80%,對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白Versican 和Tenascin C 的抑制率達(dá)到60%。MMP-2響應(yīng)的PFD 脂質(zhì)體重塑基質(zhì)極大地提升了小分子化合物的瘤內(nèi)灌注滲透能力[(972.2 ± 28.3)μm],滲透深度是對(duì)照組[(105.3 ± 12.1)μm]的10 倍,在與吉西他濱(20 mg/kg)聯(lián)合序貫治療的體內(nèi)藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)中也收獲了最大的抑瘤效果。
此外,中藥單體化合物在沉默CAFs 方面展現(xiàn)出巨大的潛力,也成為TGF-β/Smad 信號(hào)通路抑制的重要篩選對(duì)象。倒捻子素(α-mangostin,α-M)是從山竹果皮中分離出的天然黃酮類化合物,在體內(nèi)外研究中顯示出較好的CAFs 沉默效果。Feng等[33]采用聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)作為基礎(chǔ)載體,在PEG 頭部偶聯(lián)具有纖連蛋白黏附功能的CREKA 肽增強(qiáng)制劑的CAFs靶向性,裝載倒捻子素構(gòu)成膠束,倒捻子素有效敲低TGF-β 活化后NIH-3T3 細(xì)胞(CAFs 表型)中TGF-β 下游信號(hào)通路磷酸化Smad2、Smad3 的表達(dá),顯著抑制細(xì)胞外基質(zhì)的表達(dá),并且在NIH 3T3/Panc-1小鼠胰腺癌模型中也獲得了較好的基質(zhì)重塑效果,血管形態(tài)恢復(fù)、血流灌注增加,3 次靜脈給藥(倒捻子素劑量10 mg/kg)后,如圖3 所示,DiD 標(biāo)記的納米粒瘤內(nèi)滲透深度達(dá) 到(1189.49 ± 67.46)μm,是 生 理 鹽 水 組[(284.75 ± 49.82)μm]的4.2 倍,重塑的基質(zhì)微環(huán)境極大地增強(qiáng)了序貫治療方案中雷公藤甲素化療納米粒的抑瘤效果。
2.1.2 基因藥物 基因藥物通過分子生物學(xué)方法將目的基因?qū)氚屑?xì)胞以糾正基因異常引發(fā)的疾病,其需要選擇合適的目標(biāo)基因和作用靶點(diǎn),并依托于適合的載體進(jìn)行有效的遞送。伴隨著材料科學(xué)、生命科學(xué)的發(fā)展,以小干擾RNA、microRNA為代表的基因藥物(表2)已成為胰腺癌治療中重要的一環(huán)。
Figure 3 α-mangostin (α-M) micelles promoting penetration of DiD labelled nanoparticles in pancreatic cancer[33]Orthotopic pancreatic tumor bearing mice treatment of once, twice and thrice α-M (10 mg/kg) micelles and then injection of DiD labelled nanoparticles to investigate the intratumoral penetration and distribution through tail vein(Scale bars: 200 μm)
Table 2 Targets, types and function of gene theraputic agents targeting CAFs
小干擾RNA(siRNA)是雙鏈非編碼RNA 分子,長度通常在20 ~25 個(gè)核苷酸,siRNA 是基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域研究基因功能的金標(biāo)準(zhǔn),可以經(jīng)由多種轉(zhuǎn)染技術(shù)引入細(xì)胞內(nèi),與細(xì)胞質(zhì)中RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)結(jié)合并解旋,正義鏈被降解,反義鏈結(jié)合在RISC 上互補(bǔ)地和信使RNA 結(jié)合誘發(fā)特定基因轉(zhuǎn)錄后沉默[34],近來成為胰腺癌基質(zhì)調(diào)控的研究熱點(diǎn)。熱休克蛋白47(HSP47)是膠原正確折疊和分泌到胞外的必要的分子伴侶,在肝、胰腺纖維化中得到了較為廣泛的研究,Han等[35]通過瞄準(zhǔn)HSP47 作為ECM 調(diào)控靶點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了靶向PSCs的HSP47編碼基因的小干擾RNA(siHSP47),并通過靜電吸附的方式負(fù)載在PEG 化的PEI-金納米粒(Au@PP/siHSP47)上,同時(shí)荷載全反式維甲酸(ATRA)得到基因/化藥聯(lián)合治療的金納米粒(Au@PP/ATRA/siHSP47)。在PSCs 中,Au@PP/si-HSP47納米粒有效敲低HSP47、膠原和纖連蛋白表達(dá),Au@PP/ATRA/siHSP47 納米粒則取得了最佳的PSCs 抑制效果,極大地改善了藥物分子的瘤內(nèi)滲透和分布效果,并在體內(nèi)聯(lián)合吉西他濱的序貫治療中達(dá)到了近70% 的腫瘤抑制率。聚結(jié)合蛋白2能夠穩(wěn)定1型膠原的蓄積表達(dá)[36],進(jìn)一步引發(fā)胰腺癌纖連結(jié)締組織增生,Li 等[37]設(shè)計(jì)合成了能夠沉默PCBP2基因(編碼聚結(jié)合蛋白2)的小干擾RNA,與膽固醇-二硫鍵-親水肽在水溶液中通過自組裝自發(fā)形成納米復(fù)合物,高效沉默CAFs 中聚結(jié)合蛋白2 的分泌和膠原的沉積,在Panc-1/NIH3T3多細(xì)胞腫瘤球中顯著改善了小分子化合物的滲透深度,并在聯(lián)合吉西他濱的小鼠原位胰腺癌體內(nèi)模型中取得了72.3%的瘤重抑制效果。
MicroRNA(miRNA)是內(nèi)源性非編碼單鏈RNA,通常長度在21 ~23 個(gè)核苷酸,miRNA 是信使RNA 的互補(bǔ)序列,能夠調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞周期。在胰腺癌進(jìn)程中,miRNA 廣泛參與CAFs 的激活[38]。例如,胰腺癌高度乏氧的基質(zhì)環(huán)境會(huì)誘導(dǎo)miR-210 的過表達(dá),通過多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞適應(yīng)嚴(yán)重缺氧的環(huán)境[39],對(duì)于CAFs 中miR-210 的沉默可以使CAFs 功能失活有效調(diào)控胰腺癌基質(zhì)微環(huán)境。如圖4 所示,Xie 等[40]設(shè)計(jì)合成了靶向作用于miR-210 的互補(bǔ)配對(duì)抑制劑(anti-miR-210)用于中和PSCs 中miR-210,通過靜電吸附的方式將anti-miR-210 負(fù)載在課題組此前報(bào)道的膽固醇修飾的聚合物納米粒(PCX)上,實(shí)現(xiàn)靶向沉默PSCs調(diào)控基質(zhì)的目標(biāo),同時(shí)負(fù)載KRASG12D小干擾RNA(siKRASG12D)實(shí)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞的殺傷。在小鼠原位胰腺癌模型中,腹腔注射同時(shí)荷載anti-miR-210 和siKRASG12D的納米粒,靶向敲低PSCs 中miR-210 表達(dá),α-SMA 和1 型膠原表達(dá)抑制率達(dá)到60%,通過重塑基質(zhì)CD8+T 細(xì)胞瘤內(nèi)浸潤效果提升近5 倍,取得了良好的腫瘤生長抑制效果,與生理鹽水組相比瘤重抑制率達(dá)到60%,且顯著延長了胰腺癌小鼠34% 的生存期,并有效抑制了腫瘤向肝臟轉(zhuǎn)移,肝臟轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量為0。此外,在CAFs 中還存在抗纖維化作用的miRNA(如miR-29)。當(dāng)PSCs 被TGF-β 活化后,miR-29 的表達(dá)水平急劇降低,而當(dāng)在PSCs 中重新引入miR-29 后,ECM 基質(zhì)蛋白表達(dá)得到了顯著的抑制。PSCs 中miR-29 的過表達(dá)可以通過旁分泌效應(yīng)抑制腫瘤細(xì)胞活力,表明其在調(diào)控胰腺癌基質(zhì)增生和腫瘤進(jìn)展方面具有關(guān)鍵作用。伴隨著對(duì)于非編碼RNA 機(jī)制研究的深入,未來通過生物醫(yī)學(xué)工程手段提高PSCs中類似miR-29抑纖維化表達(dá)的基因?qū)⒕哂辛己玫闹委熐熬啊?/p>
Figure 4 Anti-miR-210 inhibiting PSCs to enhance gene therapy and immune infiltration[40]
2.1.3 抗體藥物 整合素α11β1 是CAFs 表面高表達(dá)的膠原受體[41],Zeltz 等[42]開發(fā)了特異性阻斷CAFs 表面整合素α11β1 受體的單克隆抗體mAB 203E1,有效阻斷了胰腺癌CAFs 和膠原之間的黏附、抑制成纖維細(xì)胞介導(dǎo)的膠原重塑和腫瘤侵襲。CAFs 不僅嚴(yán)重削弱藥物向腫瘤深部滲透,同時(shí)抑制免疫監(jiān)視并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞進(jìn)展[43]。具有標(biāo)志性和特定功能的CAFs 表面蛋白的挖掘,有望成為靶向胰腺癌基質(zhì)抗體藥物的開發(fā)對(duì)象。成纖維細(xì)胞激 活 蛋 白(fibroblast activation protein,F(xiàn)AP)是CAFs 膜表面最具特征的標(biāo)志物,其特征性強(qiáng)于α-SMA 和波形蛋白[44],在正常組織和健康器官中幾乎不表達(dá),而在基質(zhì)重塑的組織如傷口和腫瘤組織中高度表達(dá),越來越多臨床證據(jù)表明高表達(dá)FAP 的胰腺癌患者臨床預(yù)后往往較差[45]。表達(dá)FAP 的CAFs 細(xì)胞(FAP+CAFs)與腫瘤免疫抑制微環(huán)境高度相關(guān)[46],F(xiàn)AP+CAFs 能夠分泌CXCL12 鍵合到腫瘤細(xì)胞上,消除CD8+T 細(xì)胞[47],使得由于致密的基質(zhì)物理屏障造成的免疫細(xì)胞浸潤困難局面“雪上加霜”。目前,靶向胰腺癌CAFs 表面功能蛋白的抗體藥物仍然報(bào)道較少,抗體藥物在胰腺癌基質(zhì)治療中的有效性有待更多的研究支撐。
2.1.4 細(xì)胞藥物 嵌合抗原受體T 細(xì)胞(chimeric antigen receptor T cells,CAR-T)療法是指通過基因工程方法將具有特異性抗原識(shí)別結(jié)構(gòu)域融合到T 細(xì)胞受體信號(hào)域上,同時(shí)導(dǎo)入T 細(xì)胞協(xié)同刺激分子的遺傳物質(zhì)[48]。CAR 的細(xì)胞外部分負(fù)責(zé)抗原的特異性識(shí)別,隨后信號(hào)分子激活刺激T 細(xì)胞增殖、細(xì)胞因子分泌以溶解、消滅靶細(xì)胞[49]。
Wang 等[50]開發(fā)了一種靶向小鼠成纖維細(xì)胞FAP 的CAR-T,該FAP-CAR-T 細(xì)胞可以分泌干擾素γ 并特異性識(shí)別、殺傷表達(dá)FAP 的NIH3T3 細(xì)胞且其體內(nèi)安全性良好,治療期間小鼠體重、骨骼肌功能和主要器官均未出現(xiàn)明顯變化。Lo等[51]通過MigR1 質(zhì)粒將FAP 抗體(73.3)、CD8α 鉸鏈區(qū)和跨膜區(qū)作為單鏈Fv 片段,4-1BB 和CD3ζ 作為信號(hào)域克隆入逆轉(zhuǎn)錄病毒載體用以構(gòu)建靶向FAP 的CAR-T細(xì)胞。以4662胰腺癌細(xì)胞小鼠皮下腫瘤模型和KPC 小鼠自發(fā)性胰腺癌模型為研究對(duì)象,每隔1 周每只小鼠靜脈注射1×107個(gè)FAP-CAR-T 細(xì)胞(共兩次)。腫瘤組織中FAP+CAFs 數(shù)量分別下降62% 和91%,SMA 陽性細(xì)胞數(shù)量均下降超過70%,表明FAP-CAR-T 細(xì)胞對(duì)于FAP+CAFs 的有效消融。在KPC 小鼠自發(fā)胰腺癌模型中,膠原、透明質(zhì)酸和蛋白聚糖在治療后表達(dá)水平分別下降70%、52% 和74%,同時(shí)通過獲得性免疫抑制了腫瘤生長,在此基礎(chǔ)上,該研究進(jìn)一步聯(lián)用吉西他濱進(jìn)行化療,獲得了顯著增強(qiáng)的抑瘤效果,為靶向胰腺癌CAFs 的CAR-T 治療提供了新的希望。目前,靶向包含胰腺癌在內(nèi)等多種惡性實(shí)體腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞FAP 的CAR-T 正在進(jìn)行Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT03932565)[52],其臨床治療效果值得期待。
胰腺癌基質(zhì)高度纖維化,微血管密度高,高間質(zhì)液壓使瘤內(nèi)血管皺縮,加劇了低血流灌注的局面,造成腫瘤組織高度乏氧和酸化。乏氧狀態(tài)下,缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)能保持穩(wěn)定并誘導(dǎo)下游一系列基因的轉(zhuǎn)錄,刺激血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和血小板衍生生長因子(PDGF)的表達(dá),進(jìn)一步促進(jìn)非正常的血管新生。早在1970年,F(xiàn)olkman[53]就證明腫瘤的生長是血管新生依賴性的,實(shí)體腫瘤血管高度異質(zhì),根據(jù)腫瘤類型、發(fā)展階段的不同而變化[54],形態(tài)扭曲,表現(xiàn)為不充分、不規(guī)律地分岔,在腫瘤基質(zhì)中縱橫交錯(cuò)地構(gòu)成了一張雜亂的“網(wǎng)”(圖5),血管壁高度滲漏。Folkman 提出抗血管生成的治療策略即通過“饑餓腫瘤細(xì)胞”的方式抑制腫瘤生長,在隨后的幾十年中,大量抗血管新生藥物的臨床(前)研究如火如荼地進(jìn)行。
Figure 5 Heterogeneous tumor vessels[55]
然而,抗血管新生治療策略在胰腺癌治療一直是一個(gè)具有爭議的話題[56]。Gaustad 等[57]分別在裸鼠BxPC-3 和Capan-2 胰腺癌皮下移植腫瘤模型中研究了舒尼替尼(VEGF和PDGF受體抑制劑)對(duì)于腫瘤血管和氧氣的影響,通過背部視窗觀察發(fā)現(xiàn)舒尼替尼選擇性地消除了腫瘤內(nèi)細(xì)徑血管,降低了血液供應(yīng)并大幅加劇了瘤內(nèi)缺氧程度。事實(shí)上,多項(xiàng)針對(duì)胰腺癌抗血管新生的臨床試驗(yàn)結(jié)果均令人失望,如索拉非尼、阿帕西普和elpamotide等抗血管生成劑和吉西他濱聯(lián)用的Ⅲ期臨床試驗(yàn)中,患者的總體生存期和無進(jìn)展生存期均未得到有效延長,甚至出現(xiàn)了惡化,給胰腺癌抗血管新生治療蒙上了一層陰影[58]。乏氧會(huì)促使腫瘤細(xì)胞變得更具侵襲性,且通過克隆選擇存活下的腫瘤細(xì)胞往往更為耐受乏氧等極端條件,非正常新生血管由于形態(tài)滲漏給腫瘤細(xì)胞提供了向遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移、逃逸的通道。此外,乏氧會(huì)阻礙免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別殺傷并且直接阻礙包含放療在內(nèi)的需氧治療手段的療效。這里似乎存在一個(gè)悖論,抗血管生成劑如何在破壞血管的同時(shí)能保證化療藥物有效遞送到腫瘤部位而改善其治療療效。
近期,Katsuta 等[59]利用腫瘤基因圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)中的RNA 序列數(shù)據(jù),以CD31(血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物)表達(dá)量為指標(biāo)將胰腺癌患者分為高、低表達(dá)組,CD31高表達(dá)的患者展現(xiàn)出總體生存期顯著延長,且激活的記憶CD4+T細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞、γδ T 細(xì)胞和初始B 細(xì)胞浸潤量更高,該研究認(rèn)為CD31 表達(dá)增強(qiáng)能夠改善胰腺癌的免疫細(xì)胞浸潤和免疫應(yīng)答。上述研究結(jié)果表明,靶向胰腺癌基質(zhì)抗血管生成治療策略不能單純地以摧毀血管為終點(diǎn),而應(yīng)該將血管正?;鳛槟繕?biāo)——通過抗血管生成劑的使用,暫時(shí)地修復(fù)血管的異常形態(tài)和功能,利用血管正?;拇翱谄?,腫瘤的氧氣含量和藥物遞送均能得到有效提升。
由于胰腺癌基質(zhì)高度纖維化的特殊性,靶向腫瘤基質(zhì)在改善抗腫瘤藥物遞送和延長患者生存期仍然是極具效力的策略。目前,以CAFs 和ECM為靶標(biāo)的胰腺癌基質(zhì)治療是較為熱門且成熟的研究方向。從傳統(tǒng)的靶向藥物到免疫治療如CAR-T都有CAFs 的身影,其在胰腺癌治療中的地位至關(guān)重要。越來越多的研究表明,對(duì)于CAFs 的直接殺傷會(huì)使得胰腺癌細(xì)胞更具侵襲性且不利于患者生存期的改善[60],因而靶向胰腺癌CAFs 的治療策略應(yīng)當(dāng)注意避免使用過于極端的治療手段,需要將重點(diǎn)放在對(duì)CAFs 功能的調(diào)控以重塑纖維化胰腺癌基質(zhì),增強(qiáng)化療、放療和免疫治療療效。作為腫瘤基質(zhì)不可或缺的組分,血管是腫瘤營養(yǎng)物質(zhì)的必要通道,也是化學(xué)藥物、免疫細(xì)胞發(fā)揮作用的必經(jīng)之路。然而,抗血管生成策略在胰腺癌治療中收效甚微。2001年,也是在抗血管生成劑應(yīng)用的30年后,血管正常化的概念才為大家所了解,實(shí)際臨床研究中,由于測量設(shè)備、有效分子生物標(biāo)志的缺乏,患者血管正常化窗口的界定仍然是橫亙?cè)谂R床前研究轉(zhuǎn)化的一大鴻溝,相信在未來胰腺癌進(jìn)展中關(guān)鍵基因、標(biāo)志蛋白得到更為透徹的研究后,靶向胰腺癌基質(zhì)的治療會(huì)迎來更為寬廣的發(fā)展空間。