趙 奇(綜述) 胡驍軼 郭劍明 王國民(審校)
(復旦大學附屬中山醫(yī)院泌尿外科 上海 200032)
腎細胞癌是泌尿系統(tǒng)的常見惡性腫瘤,占所有成人惡性腫瘤的2%~3%。在初診腎癌的患者中,20%~30%已存在轉(zhuǎn)移,另有將近30%的局限性腎癌患者在后續(xù)的治療中發(fā)生轉(zhuǎn)移[1]。而轉(zhuǎn)移性腎癌(metastatic renal cell carcinoma,mRCC)的5年生存率僅10%[2]。近年來,以血管內(nèi)皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor,VEGFRTKI)為代表的分子靶向藥物治療,正逐步替代傳統(tǒng)的干擾素、白介素治療,成為目前mRCC的標準治療方案。
具有酪氨酸激酶活性的靶受體有許多種,包括血管內(nèi)皮生長因子受體(vascular endothelial growthfactor receptor,VEGFR)-1、2、3,血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptor,PDGFR)-α和β,干細胞因子受體(stemcell factor receptor,c-KIT)、1型集落刺激因子受體(colony-stimulating factor-1 receptor,CSF-1R)和Fms樣酪氨酸激酶3(Fms-like tyrosine kinase receptor 3,F(xiàn)LT-3)等。索拉非尼、舒尼替尼等藥物是多靶點酪氨酸激酶的抑制劑,雖然TKI的應用為mRCC患者提供了新的治療途徑,但單用舒尼替尼等藥物的最初反應率也僅為30%~40%,并且在6~15個月后發(fā)生疾病進展[3]。值得注意的是,一些實驗現(xiàn)象不能完全解釋TKI抑制腫瘤血管而達到治療效果,例如,患者血清中VEGF水平與藥物的反應率并不相關[4-5]。服藥后腫瘤細胞凋亡發(fā)生在腫瘤滋養(yǎng)血管抑制之前,這與藥物使腫瘤血管減少而抑制腫瘤的解釋在時間順序上相矛盾[6]。這些都表明TKI除了抑制腫瘤血管形成外,可能存在其他的機制。因此,腎癌的免疫治療作為曾經(jīng)的標準治療又重新進入我們的視野。TKI聯(lián)合干擾素治療雖不良反應較大,但療效優(yōu)于單藥治療[7]。高劑量IL-2在有選擇的腎癌患者治療中仍有作用,并且腎癌程序性死亡(PD-1/PD-L1)通路的免疫治療研究進展迅速,可能迎來一個新的免疫治療時代。所以,闡明TKI與腎癌免疫之間的機制,可以為TKI聯(lián)合用藥和針對性用藥提供依據(jù)。
患者免疫微環(huán)境在腎癌治療中的地位 機體抗腫瘤的主要方式是細胞免疫。具有免疫原性的腎癌細胞,可以引起機體特異性免疫應答,其主要通過CD8+細胞毒性T淋巴細胞(CD8+CTL)介導的穿孔素/顆粒酶或Fas/FasL途徑或由T細胞產(chǎn)生的細胞因子使腫瘤靶細胞崩解[8]。但是腎癌進行性生長說明腫瘤細胞可以逃避機體的免疫攻擊。
機體免疫功能抑制是導致腫瘤發(fā)展及治療失敗的重要原因,腫瘤細胞可以產(chǎn)生多種免疫抑制性物質(zhì),促進腫瘤細胞增殖。近年來,腎癌中PD-1/PDL1通路的抑制取得了突破性療效,同時也證明了腎癌進展過程中免疫抑制的作用。腎癌細胞、腫瘤浸潤淋巴細胞及抗原提呈細胞細胞膜上表達PD-L1,其與效應T細胞上的PD-1結(jié)合,傳遞負性調(diào)控信號,導致腫瘤抗原特異性T細胞的凋亡或免疫無能,形成免疫抑制的腫瘤微環(huán)境,進而促使腫瘤細胞的逃逸[9]。
腎癌的腫瘤微環(huán)境涉及到CD4+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)及多種細胞因子、抗原簇,此類分子形成的免疫檢查點阻斷是腎癌免疫治療的熱點領域[10]。包括腎癌在內(nèi)的多種實體腫瘤,都測得Treg的活性增強。Treg通過細胞接觸方式發(fā)揮抑制CD8+細胞的作用,并在轉(zhuǎn)錄水平抑制穿孔素、顆粒酶及γ干擾素的分泌,使CD8+T細胞出現(xiàn)對外界刺激的低反應性[11]。除了IL-2通過激活細胞因子介導殺傷細胞(cytokine-induced killercells,CIK)對部分腎癌具有明確的治療作用外,IL-6、IL-8等細胞因子還參與了血管誘導生成,調(diào)節(jié)樹突狀細胞、T細胞成熟,具有趨化作用[12]。
TKI對腎癌免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié)作用
骨髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cell,MDSC) MDSC是骨髓來源的具有免疫抑制功能的異質(zhì)性細胞,根據(jù)形態(tài)及功能分為不同細胞亞群,主要包括單核樣、粒細胞樣及少量的樹突狀細胞和髓系前體細胞,是免疫系統(tǒng)的重要負性調(diào)節(jié)組分之一[13]。腫瘤微環(huán)境中的多種細胞因子或生長因子可通過激活相應的信號通路促進MDSC擴增及活化,進而通過包括抑制TCR通路、抑制T細胞生物學活性、誘導Treg細胞擴增在內(nèi)的多種機制抑制免疫細胞的功能,促進腫瘤個體免疫耐受的發(fā)生。
Kusmartsev等[14]從腎癌患者外周血中分離所得的MDSC在體外通過活性氧(reactive oxygen species,ROS)和一氧化氮(NO)作用于細胞毒性T淋巴細胞來影響抗原特異性T細胞反應,運用拮抗NO藥物可以明顯減弱MDSC介導的T細胞抑制反應。
舒尼替尼對于MDSCs擴增和激活具有抑制作用。Ko等[15]發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移性腎癌患者CD33+HLA-DR-MDSC和CD15+CD14-MDSC水平較正常人群高;同一患者在舒尼替尼治療后MDSC計數(shù)有所下降,并且具有腫瘤殺傷作用的1型T細胞數(shù)目上升。此實驗證實了MDSC的數(shù)目上升可能加大患者腫瘤轉(zhuǎn)移的概率,并且舒尼替尼有助于減少MDSCs,增加T細胞對腫瘤的殺傷作用。進一步的體外試驗發(fā)現(xiàn),隨著 MDSC耗盡,INF-γ迅速恢復正常水平,T細胞可以隨INF-γ擴增,猜測 MDSC可能通過抑制INF-γ從而調(diào)節(jié)T細胞使腫瘤獲得免疫逃逸。在體外用藥,舒尼替尼仍有抑制MDSC作用,但不影響 MDSCs成熟[16]。
粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte macrophage colony stimulating factor,GM-CSF) GM-CSF是一種調(diào)節(jié)造血細胞增殖和分化的細胞因子,相對分子質(zhì)量為22 000,可以用于治療晚期化療所引起的粒細胞缺乏癥。有研究顯示GM-CSF在宮頸癌、乳腺癌等腫瘤人群血漿中呈高表達[16]。
Yamada等[17]通過對單中心13例晚期腎癌患者服用 TKI前血清中包括 GM-CSF、IL-1ra、IL-2、MIP-1α、PDGF-BB 等在內(nèi)的 27 種細胞因子的對比,發(fā)現(xiàn)在治療后獲得PR患者中GM-CSF的水平遠高于SD或PD患者。因此,他們認為GM-CSF可以作為TKI治療能否獲益的預測指標,并猜測TKI的療效可能與GM-CSF有關。
TKI抑制GM-CSF的促腫瘤機制雖未在腎癌中有明確研究,但在乳腺癌的腫瘤模型中證實TKI阻斷了 GM-CSF促 MDSC作用[18]。Nagaraj等[19]把 MDSC按CD11b+/Gr-1+表達量分成高、中、低3個亞群,CD11b+/Gr-1+表達量與免疫抑制作用呈反相關。通過基因沉默的方法敲除小鼠GM-CSF,發(fā)現(xiàn) MDSC亞群的比例發(fā)生變化,Gr-1+中低表達的MDSC的細胞計數(shù)減少。GM-CSF可以優(yōu)先促使Gr-1+中低表達的 MDSCs分化與擴增,從而減少CD8+T細胞的細胞毒性,介導腫瘤的免疫耐受。因此,腎癌患者高GM-CSF可以通過TKI來抑制其促MDSC作用,可能是TKIs的獲益機制。
信號轉(zhuǎn)導子及轉(zhuǎn)錄激活因子 信號轉(zhuǎn)導子及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT3)STAT是常見的腫瘤信號通路JAK/STAT的重要組成部分,參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。STAT3是STAT家族一員,在細胞內(nèi)起著重要的信號傳遞作用,負責將細胞外的信號傳遞至細胞核,通過誘導 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1、Survivin等抗凋亡基因轉(zhuǎn)錄表達,發(fā)揮細胞增殖、分化的效應作用[20]。激活STAT3可以抑制腫瘤表達促炎因子與抑制樹突細胞成熟[21]。阻斷STAT3可以增加腫瘤組織表達細胞因子及趨化因子,激活先天免疫,活化樹突細胞,進而導致腫瘤特異性的T細胞應答[22]。
Kortylewski等[23]通過敲除小鼠 Stat3-/-,發(fā)現(xiàn)其樹突細胞、T細胞、NK細胞、粒細胞功能都有大幅提高。運用小分子靶向藥物抑制STAT獲得了同樣的激活免疫細胞的效果。同時發(fā)現(xiàn)STAT的持續(xù)活化不僅存在于腫瘤組織,而且在內(nèi)皮細胞、腫瘤相關巨噬細胞等髓樣細胞中廣泛存在,是腫瘤擴增轉(zhuǎn)移的重要因素。
Xin等[24]體外腫瘤細胞實驗證實了雖然舒尼替尼不改變STAT3總濃度,但可以抑制磷酸化STAT3(phosphorylated STAT3,p-STAT3),而p-STAT3與腫瘤的凋亡密切相關。舒尼替尼同時還抑制Src,Src是STAT3上游的磷酸化激酶,在多種腫瘤中過表達。免疫組化電鏡顯示,在舒尼替尼的作用下核內(nèi)STAT3轉(zhuǎn)移到胞漿,阻斷Src介導的STAT3活化。而在小鼠體內(nèi)實驗則證實,舒尼替尼抑制腫瘤的生長與STAT3呈負相關。
Yuan等[25]則用阿西替尼獲得了與舒尼替尼相似的結(jié)果。阿西替尼在Balb/c小鼠RENCA腎癌模型中對于腫瘤細胞STAT3總蛋白濃度沒有影響,而 明顯抑制的 p-STAT3,對其下游 Bcl-xL、Survivin、CyclinD1進行 Western blot分析,與p-STAT3成比例下降。免疫組化亦驗證了阿西替尼在RCC組織中的抑制p-STAT3作用。
近年來的研究發(fā)現(xiàn),STAT3也參與了 MDSC的信號調(diào)節(jié)。STAT在免疫細胞中的激活可以募集腫瘤相關巨噬細胞(TAM)和 MDSC[26]。分離出MDSCs的腫瘤小鼠中STAT呈高表達。在肺腺癌的小鼠模型中也得出了類似結(jié)論,肺上皮細胞高表達STAT后,MDSC在肺泡中明顯擴增,其表達的細胞因子IL-1β、IL-6、IL-10、IL-13、INF-γ、TNF-α、GM-CSF濃度上升,腫瘤明顯生長與轉(zhuǎn)移[27]。STAT下游的干擾素調(diào)節(jié)因子8(IRF8)參與了STAT與 MDSC之間的調(diào)節(jié)[28]。另外,IFN-α參與抗腫瘤免疫的細胞激活,其信號傳導則涉及到JAK/STAT通路[29],因此,MDSC可以干擾IFN-α介導的宿主免疫,并且證實MDSC產(chǎn)生NO從而參與免疫細胞對IFN-α的耐受[30]。
STAT3與p-STAT3的抑制ROS、精氨酸酶-1(arginase-1,Arg-1)活性的下降相一致,并通過流式細胞術顯示 MDSC計數(shù)下降[26]。ROS 、Arg-1與MDSC的功能密切相關,ATP/P2X7軸參與了腫瘤微環(huán)境中 MDSC的作用[31]。
T細胞反應與Treg T細胞介導的細胞免疫是免疫系統(tǒng)消滅腫瘤最重要的“武器”之一。腎癌患者的T細胞免疫2型反應(IL-4)比1型反應(IFN-γ)占優(yōu)勢,患者細胞內(nèi)液IL-4比IFN-γ水平高。舒尼替尼治療后,1型T細胞因子反應有所增強,可能是由于舒尼替尼對Treg的抑制所致[32],并且運用分離得到的Treg輸注經(jīng)舒尼替尼治療后的T細胞后發(fā)現(xiàn)其免疫抑制作用減弱[33]。Treg數(shù)目的增加與腎癌分期和分級呈正相關[34]。運用流式細胞術可以直接觀測服用舒尼替尼、索拉非尼或阿西替尼后各類T細胞的改變,Treg抑制后可以促進效應T細胞對腫瘤的殺傷作用[16,26,35]。但也有文獻指出索拉非尼具有誘導外周血Treg的作用而舒尼替尼未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象[36],可能由于索拉非尼相較于舒尼替尼有抑制Raf1激酶作用,其與Treg分化有關[37]。
結(jié)語 雖然腎癌靶向治療作為mRCC的一線用藥取得了較好的臨床效果,但抗腫瘤的低反應率和耐藥等問題仍亟需解決。腫瘤的微環(huán)境免疫變化是近年來提出的熱點,由于局部免疫微環(huán)境與腫瘤發(fā)生發(fā)展息息相關,對其機制的深入研究意義重大。多靶點TKIs作為抑制血管形成的抗腫瘤藥物,其對腫瘤及機體的免疫調(diào)節(jié)作用也不容忽視。
靶向藥物聯(lián)合免疫治療,可能成為腎癌治療的新趨勢。我們前期研究發(fā)現(xiàn)腎癌的預后與環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)表達相關聯(lián),抑制COX-2對 Treg有下調(diào)作用[38-39]。并在 balb/c小鼠Renca模型中進行COX-2抑制劑聯(lián)合IL-2治療,發(fā)現(xiàn)聯(lián)合用藥療效優(yōu)于單獨用藥[40]。我們推測TKI聯(lián)合COX-2也有望加強療效,并減少TKI用量及不良反應。此外,Nivolumab(anti-PD-1;BMS-936558;ONO-4538)等PD-1/PD-L1通路的抑制劑已在臨床試驗中取得令人欣喜的療效,其機制亦與MDSC、Treg有關,聯(lián)合TKI有理論依據(jù)。2013年美國臨床腫瘤學會(ASCO)年會上已有專家提出TKI與PD-1/PD-L1抑制劑聯(lián)用的建議。
機體免疫調(diào)節(jié)十分復雜,涉及多種信號通路與細胞間信號傳遞。深入研究TKI調(diào)節(jié)腎癌免疫微環(huán)境的關系可以為治療提供一個新思路。
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