[Cancer Discovery]靶向肿瘤微环境的治疗策略

广东省肺癌研究所 李弘基  校对 ：夏媛媛


引言

       肿瘤微环境（TME）是肿瘤产生和生活的环境，其组成复杂，包括通常包括异质性的肿瘤细胞以及其周围的免疫细胞、基质细胞、细胞外基质（ECM）、分泌的细胞因子、胞外囊泡和相互交织的血管、淋巴管网络（表1）。TME参与抗肿瘤过程中的免疫逃逸、原发及获得性耐药、放射抵抗，进而促进肿瘤的复发和进展。因此，靶向TME的治疗策略逐渐得到重视，近年来有显著的进展。本文主要介绍了TME的治疗靶点，包括肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、骨髓来源的抑制性细胞（MDSC）和中性粒细胞、树突状细胞（DC）、T细胞、肿瘤脉管系统、细胞外基质（ECM）、肿瘤相关成纤维细胞（CAF）（图1）。

TAM

       肿瘤组织中原有的巨噬细胞和募集的单核细胞来源巨噬细胞（monocyte-dirived microphage，MDM）共同组成了TAM。TAM一方面影响TME，另一方面也在TME中被教育和改造，发挥抗瘤或促瘤的作用。然而大多数情况下，TAM增多与不良预后和治疗抗性相关，成为预后相关生物标志物及潜在治疗靶点，在临床前模型中显示出相当大的前景（图2）。



CSF1R抑制剂

CSF1R主要表达在巨噬细胞上，是一种III型跨膜受体酪氨酸激酶。CSF1或者IL34通过结合CSF1R，介导巨噬细胞的分化和生存，发挥促癌的作用。而CSF1R的中和抗体或者小分子抑制剂通过减少TAM或通过环境依赖的方式促进其向抗肿瘤表型转化的再教育过程发挥抗癌作用。
CSF1R抑制剂单药治疗在胰腺癌、乳腺癌和胶质母细胞瘤等多种原发肿瘤的临床前模型中产生抗肿瘤效果，并抑制了乳腺癌肺转移。CSF1R介导TAM耗竭增强了紫杉醇对乳腺癌的疗效，在胶质母细胞瘤中发现CSF1R促进TAM再教育并增强了放疗和TKI的疗效。
阻断CSF1R信号传导的多种药物与常规抗肿瘤治疗相结合已在I期和II期晚期实体瘤和转移性肿瘤中进行了安全性、药代动力学及药效学评估。在复发胶质母细胞瘤的II期研究中，Pexidartinib单药治疗虽然减少了TAM的数量，但并无PFS获益及疗效（PR或CR）获益。但晚期腱鞘巨细胞瘤的III期研究中，该药疗效显著，并被FDA批准用于该病的口服用药治疗。
这些疗效的异质性可能与多种因素有关。首先，TME中代偿通路的激活，如IL4/IGF1R/PI3K信号激活，使胶质母细胞瘤对CSF1R抑制剂产生耐药而复发。，且联合抑制这些通路提高在动物模型中疗效。其次，CSF1R在其他细胞如骨髓间充质干细胞、癌细胞，甚至神经元上表达，对疗效产生干扰。另外，TAM的异质性可能与疗效相关，CSF1R治疗往往导致TAM的减少或者向抗癌表型转化，显然后者更有效。破译TAM表型转化的密码，促进免疫激活的TME形成，是治疗的新策略。



CCL2/CCR2抑制剂

       肿瘤细胞分泌的CCL2可以募集组织中原有的巨噬细胞和血液中表达CCR2的Ly6Chi的单核细胞到肿瘤部位并分化为TAMs。血清和TME中CCL2增高与不同肿瘤包括乳腺癌和前列腺癌的不良预后相关。在小鼠模型中观察到CCL2抑制剂通过减少Ly6Chi单核细胞及TAM的募集，增强CD8+T细胞的抗肿瘤能力，从而抑制肿瘤生长和转移，但停药后TAM往往快速反弹，加速肺转移的形成并降低小鼠的存活率。目前相关临床试验结果存在异质性。有的学者认为疗效和副反应可能与系统性CCL2增多、肿瘤血管生成和局部的TAM增殖有关，有的研究提示CCL2/CCR2单抗联合其它疗法较单药治疗疗效好，合适的治疗方案仍在探索中。
CD47拮抗剂

       尽管TAM促癌效应更普遍，但在特定情况下也可以抑制肿瘤生长。表达在普通细胞或癌细胞上的CD47与TAM和DC上的SIRPα相互作用，传导“别吃我”信号，启动了抑制巨噬细胞吞噬能力的信号级联。作为一个重要的免疫检查点，阻断CD47-SIRPα结合增加了巨噬细胞介导的癌细胞清除，靶向CD47还诱导DC内吞和激活，从而刺激T细胞介导的肿瘤清除。CD47-SIRPα在临床前研究中已经被证明是一个可靠的靶点。目前相关临床研究的数据仍未发表。
CD40激动剂

       CD40表达在APC细胞（包括TAMs和DCs）上，属于TNF受体超家族，表达在CD4+T细胞上的CD40L是其配体。CD40-CD40L的激活可以上调MHC分子表达，产生促炎因子（如IL-12），进而对抗免疫抑制，启动抗肿瘤的T细胞免疫。激动CD40还通过IFN-γ促进TAM向抗癌表型转化。目前已有一些临床实验结果支持含CD40激动剂的治疗方案，但仍未有足够的数据做出结论。



其它TAM靶点

       PI3K信号通路在TAM介导的免疫抑制发挥重要作用。抑制PI3K可以提高MHC-II和IL-12的表达，并下调IL-10，从而募集免疫细胞发挥抗肿瘤作用。另外，PI3K通路的抑制还可以减少ICI耐药，重塑TME并且促进T细胞的抗癌活性。目前以PI3K为靶点的药物已经开始进入临床实验阶段。
       TREM2受体介导TAM表型转换。在动物模型中观察到TREM2缺陷的TAM向抗癌表型转化，且靶向TREM2可增强抗PD1免疫治疗的疗效。在人类样本中也发现TREM2在TAMs高表达与结直肠癌和乳腺癌的不良预后相关。目前靶向TREM2的临床实验正在开展。
       总的来看，目前的数据提示这些药物联合其它治疗方法有助于提高疗效，而为了让患者的受益最大化，我们需要精准地将合适的患者和合适的方案匹配起来。

MDSC和中性粒细胞

MDSC是一群异质性的未成熟髓样细胞，被认为通过抑制T细胞和NK细胞促进肿瘤生长，还可能与免疫治疗的耐药性相关。它还参与靶向TAM药物的耐药过程。
中性粒细胞也是一个潜在的治疗靶点。中性粒细胞在肿瘤发生发展中的角色比较复杂，可以发挥促癌或者抗癌的作用。



DC

       DC是一组来源于CD34+骨髓前体的高度异质性的抗原呈递细胞（APC），可向T细胞呈递抗原从而启动特异性免疫过程。DC分为cDC和pDC，前者又可以分为cDC1和cDC2。不同亚群的功能特征和在治疗中的作用仍不明确。DC有极强的迁移能力、抗原呈递能力和对TME的调节能力，因此对触发和维持强有力的抗肿瘤效应非常重要。DC，尤其是cDC密度的增加卵巢癌、肺癌、乳腺癌的良好预后相关。然而TME可以通过多种途径负向调节DC的功能，从而抑制T细胞激活，诱导免疫耐受。靶向DC的靶点包括FLT3L，GM-GSF和DC疫苗。



FLT3L

       FLT3L-FLT3的激活可以增加循环DC并促进DC向其它组织迁移，进而促进抗肿瘤免疫进程。重组FLT3L（CDX-301）单药、联合放疗或者联合CD40的治疗方案已经进入临床实验阶段，但相关数据仍未发表。



GM-CSF

       GM-CSF是一种由多种细胞类型（如T细胞、B细胞、巨噬细胞、肥大细胞和内皮细胞）分泌的炎症因子，可以促进DC增殖、成熟和生存。临床前研究已经证明GM-CSF可以通过作用DC驱动持久的抗肿瘤免疫，因此GM-CSF辅助治疗、病灶内单药注射、联合化疗或ICI的治疗方案已进入临床实验阶段，并取得了一些积极的结果。其不良反应可能与诱导免疫抑制性细胞如Treg和MDSC增殖有关。此外，肥胖患者应用GM-CSF可出现不良反应，需慎重评估。



DC疫苗

       DC疫苗通过分离患者DC并改造使其具有更强的呈递能力、迁移能力、对抗免疫抑制的能力和募集能力，从而在回输后发挥抗肿瘤效应。目前大多数DC疫苗来源于单核细胞或造血干细胞或祖细胞（HSPC）。然而目前认为单核来源巨噬细胞（MoDC）的抗肿瘤能力有限，对DC亚群更深入的研究是发展该疗法的基础。DC疫苗联合ICIs和化疗也已进入临床实验阶段。



T 细胞

ICI

       免疫检查点可以负性调节免疫系统，避免免疫系统过度激活。阻断该过程可释放抗肿瘤免疫潜能。目前常用的免疫检查点分子包括CTLA4、PD-1、TIM3、LAG3和TIGIT。
CTLA4

       T细胞上的CTLA4通过与APCs上的共刺激因子B7-1/B7-2结合，负性调节T细胞活性。临床前研究表明阻断CTLA4可以诱导长期稳定的抗肿瘤免疫。通过伊匹木单抗阻断CTLA4的疗效在已经在黑色素肿瘤中得到验证，亦有相关研究探索其在不同类型实体瘤中与其他药物联合使用的方案。
PD-1/PD-L1

       PD-L1与T细胞上的PD-1结合通过负性调节效应T细胞和Treg抑制免疫反应。与CTLA4不同，PD-1/PD-L1对分化的效应T细胞持续激活和增殖至关重要。PD-1与其配体的结合可以介导T细胞凋亡或诱导T细胞衰竭状态。肿瘤组织可以通过过表达PD-L1抑制免疫。目前临床前研究和临床研究已经证实了阻断PD-1或PD-L1在在多种肿瘤如黑色素瘤非小细胞肺癌、尿路上皮癌以及头颈部鳞状细胞癌的疗效。而CTLA4和PD-1/PD-L1在功能上相互补充，故有临床试验尝试评估靶向两者的复合制剂的疗效。
LAG3抑制剂

       LAG3信号通路的激活同样可以负性调节T细胞的激活、增殖和细胞因子分泌。LAG3在激活的T细胞上表达，其配体包括MHC-II、galectin-3、FGL1等。
       LAG3表达增高LAG3表达增高和LAG3+细胞向TME的浸润与疾病进展和不良预后相关，且可能参与抗PD-1疗法的耐药过程。一些研究提示抗LAG3抗体与抗PD-1药物联合治疗协同增强了CD8+ T细胞的细胞毒性并降低了TME中的tregs，从而抑制肿瘤细胞生长。目前相关药物（LAG525、relatlimab、IMP321、IMP761）已经进入临床试验阶段，评估单药或联合抗PD-1/PD-L1疗法的治疗方案。
TIM3抑制剂

       TIM3表达在包括T细胞、B细胞、Treg、NK细胞和APC等多种细胞上，目前已知的配体有galectin-9、HMGB1、CEACAM1和Ptdser。TIM3的激活可以负性调节T细胞反应并诱导T细胞凋亡。目前相关药物已经进入临床试验阶段。临床前和临床研究认为TIM3抑制剂在与抗PD-1药物联合时有较好的疗效。
TIGIT抑制剂

       TIGIT表达在NK细胞和T细胞上的抑制性受体，其配体APC和肿瘤上表达的CD155，激活后可以负性调节免疫功能。TIGIT在某些肿瘤中高表达且与不良预后相关。一项II期试验提示Tiragolumab联合阿特珠单抗对PD-L1高表达的NSCLC患者有效，并获得FDA BTD。其它临床试验也正在进行中。
过继T细胞疗法

       过继T细胞疗法（ACT）通过向患者输入抗肿瘤的T细胞以达到治疗目的，包括TIL、TCRT细胞疗法和CART细胞疗法。TIL来源于手术切除样本中的T细胞，经过分离、扩增后回输给患者以对抗肿瘤。TCR T细胞和CART细胞疗法则将T细胞在体外改造后回输，TCR T细胞识别抗原具有MHC限制性，而CART细胞识别抗原不依赖MHC分子。目前三种疗法均被临床试验证实有效。CART疗法对血液肿瘤疗效较好但对实体瘤疗效有限，可能与实体瘤更复杂的TME有关。
肠道菌群

       许多研究提示肠道菌群不仅影响疗效反应，还影响药物毒性。已有临床试验尝试评估肠道菌群移植联合抗PD-L1抗体的疗效。

靶向基质和脉管系统的疗法

       肿瘤血管与正常血管相比形态扭曲而功能异常，这种异常结构导致瘤内低氧环境，妨碍药物和免疫细胞进入肿瘤内。目前针对肿瘤血管的治疗策略包括抑制肿瘤血管生成、脉管正常化和增加药物的渗透能力。
       调控肿瘤血管生成的靶点包括VEGF、PDGF、EGF、FGF2、ANG。相应药物的疗效受到临床实验数据的支持。在研究过程中，学者们发现大剂量用药常导致瘤内低氧，进而促进肿瘤转移，而适当剂量的药物则可以促进血管正常化，反而有更好的预后。此外这些靶点互为代偿途径，联合使用这些药物可以获得更持久的疗效。
       靶向血管疗法可以增加免疫治疗的疗效，其机制与促进免疫细胞和药物进入肿瘤有关。其它增加药物穿透能力的方法包括应用纳米颗粒、脂质体、抗体药物耦合和超声技术。
       与靶向血管疗法类似，靶向肿瘤相关淋巴管的疗法也在开发中。



ECM

       细胞外基质含有多种蛋白和大分子，与肿瘤进展和药物耐药相关。与ECM相关治疗策略包括调控与基质形成和改建相关的酶，抑制FAK信号通路和抗纤维化。然而目前的临床实验提示，靶向ECM的疗法疗效有限，在某些情况下甚至可能促进肿瘤转移。这可能与ECM的复杂性有关，联合其它疗法是未来的发展方向。
CAF

       肿瘤相关成纤维细胞承担着细胞外基质的生成和改造的功能，还可以分泌细胞因子、外泌体和生长因子，促进肿瘤生长和侵袭。表达FAP的CAF与免疫抑制相关，阻断抑制FAP是一种治疗策略，类似的策略包括抑制NFκB、CXCR4、Hedgehog等信号通路。然而CAF是一个高度异质性的群体，特定类型的CAF可能促进抗肿瘤免疫，因此学者又提出了CAF重编程的治疗策略。目前这些疗法正在临床实验阶段。
       一些文献表明CD10和GRP77阳性的CAF提高了肿瘤对化疗的敏感性，CAF的代谢和体细胞拷贝数变异也可能和肿瘤有关。CAF的复杂性需要更深的探究。

总结

       总体而言，TME是肿瘤治疗的可靠靶点。但哪怕是目前最成功的ICI治疗，也仅有一部分患者能从中获益。如何在整体上干预TME，对抗其免疫抑制作用，是接下来发展的方向。多种机制参与免疫抑制的过程，因此同时干预多个靶点的疗法被认为是未来的发展方向。
       对患者TME和其它信息的动态检测对临床试验是极有价值的。检测外周血中的肿瘤DNA和外周免疫分析可以预测患者从ICI中的获益。细胞外囊泡也是一个潜在的生物标志物。更直接的方法是对肿瘤进行多次活检。
       目前的研究一方面明确TME的治疗价值，另一方面也揭示了TME的复杂性。我们不仅需要对TME进行系统性评价，更应该将患者作为一个整体系统地评价，为更多的患者提供精准有效的治疗。