固有免疫分子在抗腫瘤免疫中的作用研究進(jìn)展

李玉靈，吳圣偉

(皖南醫(yī)學(xué)院附屬弋磯山醫(yī)院，安徽蕪湖241000)

腫瘤，尤其是復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移的晚期惡性腫瘤，是威脅人類(lèi)健康的重要?dú)⑹?。雖然有手術(shù)、放療、化療、靶向治療等方法供患者選擇，但大部分腫瘤最終仍會(huì)繼續(xù)進(jìn)展。腫瘤免疫治療是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，尤其是以PD-1/PD-L1為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑為腫瘤患者帶來(lái)了曙光。其原理是通過(guò)激活腫瘤局部T淋巴細(xì)胞的特異性免疫效應(yīng)，發(fā)揮抗腫瘤作用[1]。固有免疫是特異性免疫的基礎(chǔ)，多種固有免疫分子在抗腫瘤免疫中同樣發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)就常見(jiàn)的Ⅰ型干擾素、高遷移率族蛋白1(HMGB1)、鈣網(wǎng)蛋白(CRT)、三磷酸腺苷(ATP)等固有免疫分子在抗腫瘤免疫中的作用進(jìn)行綜述，為腫瘤免疫治療提供新的思路。

1 Ⅰ型干擾素在抗腫瘤免疫中的作用

Ⅰ型干擾素以IFN-α與IFN-β為主，由先天性免疫細(xì)胞主要是樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)分泌。在腫瘤微環(huán)境中，壞死腫瘤細(xì)胞釋放的DAMPs被DC結(jié)合后可促進(jìn)其產(chǎn)生Ⅰ型干擾素。Ⅰ型干擾素可以增強(qiáng)DC的抗原交叉提呈作用，并將腫瘤相關(guān)抗原提呈給細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL)，從而對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行殺傷[2]。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，將IFN-β與靶向腫瘤細(xì)胞的單克隆抗體聯(lián)合應(yīng)用能激活DC產(chǎn)生強(qiáng)有力的抗腫瘤免疫效應(yīng)。例如，加載IFN-β的融合性腫瘤抗體(Ab-IFNβ)可以直接靶向腫瘤微環(huán)境內(nèi)的DC，通過(guò)增強(qiáng)抗原的交叉提呈來(lái)重新活化CTL。此外，Ab-IFNβ治療能夠誘導(dǎo)阻斷PD-L1信號(hào)通路[3]。

DC激活后產(chǎn)生的Ⅰ型干擾素也能促進(jìn)γδ T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ。單核巨噬細(xì)胞向腫瘤部位轉(zhuǎn)運(yùn)的IFN-α被發(fā)現(xiàn)能抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[4]。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，將IFN-β與靶向腫瘤細(xì)胞的單克隆抗體聯(lián)合應(yīng)用能激活DC產(chǎn)生強(qiáng)有力的抗腫瘤免疫效應(yīng)。此外，對(duì)腫瘤的局部放療也能促進(jìn)DC對(duì)T細(xì)胞的激活作用，這一機(jī)制也是通過(guò)Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)的[5]。除了對(duì)DC的激活，Ⅰ型干擾素還能增強(qiáng)NK細(xì)胞的增殖及活化，其作用明顯強(qiáng)于IFN-γ、IL-12、IL-18，是促進(jìn)NK細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)的主要分子[6]。Ⅰ型干擾素受體缺陷小鼠體內(nèi)，腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞(TAM)的數(shù)量明顯增加。TAM是一群具有免疫抑制功能的細(xì)胞，是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，它可以通過(guò)分泌IL-10、TGF-β和VEGF等因子抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)，這些現(xiàn)象說(shuō)明Ⅰ型干擾素能抑制TAM向腫瘤局部浸潤(rùn)[7]。

Ⅰ型干擾素是介導(dǎo)固有免疫向特異性免疫過(guò)渡的橋梁，學(xué)者們又進(jìn)一步研究了介導(dǎo)這一現(xiàn)象產(chǎn)生的配體及下游信號(hào)通路。研究發(fā)現(xiàn)，壞死腫瘤細(xì)胞釋放的核酸分子能誘導(dǎo)APC細(xì)胞產(chǎn)生Ⅰ型干擾素[8]。腫瘤細(xì)胞來(lái)源的RNA被胞內(nèi)的TLRs(主要是TLR3、TLR7/8)或細(xì)胞內(nèi)RNA識(shí)別分子視黃酸誘導(dǎo)基因蛋白1(RIG-1)識(shí)別后，通過(guò)磷酸化TANK結(jié)合激酶1(TBK1)和干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3)促進(jìn)Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生。腫瘤壞死細(xì)胞產(chǎn)生的DNA由TLR9或由細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的環(huán)鳥(niǎo)苷酸-腺苷酸合成酶(cGAS)識(shí)別，cGAS產(chǎn)生的環(huán)二核苷酸與干擾素刺激基因蛋白(STING)結(jié)合，導(dǎo)致IRF3磷酸化，從而誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素產(chǎn)生[9]。

研究發(fā)現(xiàn)，在STING或IRF缺失的小鼠轉(zhuǎn)移性腫瘤模型中，T細(xì)胞不能發(fā)揮正常的抗腫瘤免疫效應(yīng)。同樣的，在STING-/-小鼠模型中，具有腫瘤抗原特異性的CD8+T細(xì)胞不能發(fā)揮正常的免疫效應(yīng)[10,11]。該現(xiàn)象提示，固有免疫細(xì)胞對(duì)胞內(nèi)DNA分子的識(shí)別可能在腫瘤的固有免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中浸潤(rùn)的DC對(duì)腫瘤來(lái)源DNA分子的識(shí)別能導(dǎo)致TBK1和IRF3的磷酸化，從而促進(jìn)IFN-β產(chǎn)生[12]。這些結(jié)果與多種細(xì)胞和病毒感染模型中機(jī)體對(duì)核酸分子的識(shí)別有助于激發(fā)固有免疫反應(yīng)相一致。在自身免疫性疾病中會(huì)出現(xiàn)多種抗DNA分子抗體，說(shuō)明在病理情況下，可出現(xiàn)DNA分子的釋放和對(duì)免疫系統(tǒng)的激活[13]。因此，STING激動(dòng)劑的開(kāi)發(fā)和研究對(duì)增強(qiáng)抗腫瘤免疫有重要的指導(dǎo)意義。

2 DAMPs在抗腫瘤免疫中的作用

除了自然狀態(tài)下腫瘤局部發(fā)生的固有免疫反應(yīng)，近期研究表明，放化療在非特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性，進(jìn)而誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)。腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD時(shí)，一系列信號(hào)分子和細(xì)胞因子參與其中，包括細(xì)胞膜表面信號(hào)分子表達(dá)水平的改變、促免疫效應(yīng)因子的合成與釋放，此類(lèi)物質(zhì)被稱(chēng)為DAMPs，主要包括HMGB1、CRT、ATP等[14]。

2.1 HMGB1 HMGB1是由壞死細(xì)胞釋放的一種非組蛋白染色體結(jié)合蛋白。巨噬細(xì)胞在IL-1β、TNF-α或內(nèi)毒素的刺激下也能產(chǎn)生HMGB1[15]。HMGB1可以和DC表面的TLR4受體結(jié)合，促進(jìn)DC的成熟轉(zhuǎn)化及對(duì)淋巴結(jié)炎性趨化因子的反應(yīng)性，從而增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫效應(yīng)。TLR4功能缺陷的小鼠DC與HMGB1的結(jié)合降低,不能有效地誘導(dǎo)抗腫瘤T細(xì)胞免疫[16]。有研究報(bào)道，HMGB1刺激可促進(jìn)DC的成熟和遷移,誘導(dǎo)T細(xì)胞的Th1偏移,增強(qiáng)抗T細(xì)胞免疫應(yīng)答[17]。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者在接受放化療后，壞死腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的HMGB1與DC表面TLR4的結(jié)合，能明顯提高機(jī)體的抗腫瘤免疫效應(yīng)[18]。在乳腺癌患者中，TLR4基因的多態(tài)性與臨床預(yù)后呈正相關(guān)關(guān)系。然而，另一項(xiàng)研究表明，HMGB1的高表達(dá)與惡性黑色素瘤患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，用單克隆抗體阻斷HMGB1后，腫瘤的生長(zhǎng)反而被抑制[19]。膀胱癌患者HMGB1的高表達(dá)也和臨床預(yù)后呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[20]。另有研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1和腫瘤組織浸潤(rùn)的DC表面T細(xì)胞免疫球蛋白及黏蛋白3相互作用后，可以抑制固有免疫應(yīng)答。產(chǎn)生上述差異結(jié)果的原因，可能是由于HMGB1所處的氧化還原狀態(tài)不同。氧化后的HMGB1處于失活狀態(tài)，而還原狀態(tài)的HMGB1才具有化學(xué)趨化作用[21]。

2.2 CRT CRT是一種常駐內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的分子伴侶蛋白，腫瘤細(xì)胞給予蒽環(huán)類(lèi)抗腫瘤藥處理后，CRT會(huì)轉(zhuǎn)位到膜上，這樣就容易被DC攝取，并能有效增強(qiáng)抗原提呈細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞ICD[22]。CRT還可以作為腫瘤細(xì)胞上一個(gè)重要的信號(hào)分子，介導(dǎo)吞噬細(xì)胞對(duì)凋亡腫瘤細(xì)胞的吞噬作用。多項(xiàng)研究證實(shí)了CRT的抗腫瘤作用，將非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞與溶瘤病毒共培養(yǎng)后，CRT的表達(dá)會(huì)升高，并且向腫瘤局部注射溶瘤病毒后，可以明顯抑制腫瘤生長(zhǎng)[23]。同樣，在腫瘤疫苗模型中，用表面表達(dá)CRT的凋亡細(xì)胞皮下免疫接種小鼠引起腫瘤細(xì)胞免疫應(yīng)激，可以引起腫瘤細(xì)胞的減少[24]。移位到膜表面的CRT可以和巨噬細(xì)胞表面的CD91分子結(jié)合，從而加速其對(duì)腫瘤來(lái)源抗原的加工和處理。CD91的激活也被發(fā)現(xiàn)和APC的成熟、細(xì)胞因子的釋放和T細(xì)胞向Th17的極化有關(guān)，從而間接促進(jìn)機(jī)體的抗腫瘤反應(yīng)[25,26]。CRT向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)位是通過(guò)蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶對(duì)eIF2α的磷酸化和Caspase-8依賴(lài)的對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白BAP31的降解實(shí)現(xiàn)的。在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用siRNA阻斷CRT通路，能明顯降低化療藥物的抗腫瘤作用[27]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在急性髓系白血病中，CRT高表達(dá)患者的總生存期高于低表達(dá)者，高表達(dá)CRT的結(jié)腸癌患者預(yù)后也優(yōu)于低表達(dá)者[28]。

2.3 ATP 體外研究發(fā)現(xiàn)，多種抗腫瘤藥物可以促進(jìn)凋亡或壞死的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生ATP。有研究發(fā)現(xiàn)，自噬體的某些成分參與了該過(guò)程的發(fā)生[29]。細(xì)胞外ATP通過(guò)與嘌呤受體P2Y2結(jié)合，能對(duì)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和DC產(chǎn)生重要的趨化作用，并能促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬。此外，ATP還能誘導(dǎo)DC表面CD40、CD80、CD83及CD86分子表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)DC成熟，從而發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng)[30]。也有學(xué)者提出，細(xì)胞外ATP可以強(qiáng)烈誘導(dǎo)CXC趨化因子受體4及輕微上調(diào)CC趨化因子受體7在未成熟及成熟DC表面的表達(dá)，從而趨化DC快速到達(dá)腫瘤部位[31]。另有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞外ATP與DC表面的P2RX7受體結(jié)合后，可啟動(dòng)NOD樣受體家族NLRP3依賴(lài)的Caspase-1活化復(fù)合物，并導(dǎo)致IL-1β分泌增加，而IL-1β能促進(jìn)分泌IFN-γ的CD8+T細(xì)胞活化[32]。對(duì)IL-1R-/-、NLRP3-/-、或Casp-1-/-等基因缺陷小鼠給予奧沙利鉑處理后，ATP不再能促進(jìn)分泌IFN-γ的CD8+T細(xì)胞活化[33]。值得注意的是，ATP可以被核糖核酸酶CD39和CD73水解，ATP降解產(chǎn)生的腺苷具有免疫抑制作用。敲除CD73或腺苷受體A2A基因后，腫瘤的生長(zhǎng)受到控制[34]。這些結(jié)果說(shuō)明，腺苷可能在抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫效應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

綜上所述，固有免疫分子在介導(dǎo)抗腫瘤免疫效應(yīng)方面發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，免疫檢查點(diǎn)抑制劑通過(guò)增強(qiáng)T細(xì)胞特異性免疫的藥物已廣泛應(yīng)用于臨床，并且可以通過(guò)檢測(cè)某些生物標(biāo)記分子來(lái)預(yù)測(cè)患者對(duì)該藥物的反應(yīng)性。固有免疫分子是連接固有免疫和細(xì)胞免疫反應(yīng)的橋梁，如何更好地認(rèn)識(shí)固有免疫分子在抗腫瘤免疫中的作用有助于更好地認(rèn)識(shí)腫瘤。有學(xué)者提出，將增強(qiáng)固有免疫效應(yīng)與阻斷T細(xì)胞表面的負(fù)性調(diào)節(jié)通路聯(lián)合，可以達(dá)到控制甚至治愈腫瘤的目的。因此，將固有免疫和獲得性免疫有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，開(kāi)發(fā)多靶點(diǎn)、多機(jī)制、系統(tǒng)性的聯(lián)合治療方案成為未來(lái)腫瘤免疫治療的方向。