腫瘤微環(huán)境的免疫細胞、信號傳導通路及相關治療展望

伍學強 惠卉

腫瘤是一種因基因突變形成的可遺傳的疾病，在腫瘤發(fā)展的各個階段中，正常細胞內的遺傳物質結構改變，從而獲得腫瘤細胞的特征。這些特征包括無限制的增殖能力、遺傳和表觀遺傳變異、生長信號的自體產生、血管的持續(xù)生成、對抑制信號的抵抗、對細胞程序性死亡或衰老的抵抗、對免疫系統(tǒng)的逃逸以及組織侵襲和遠處轉移，這些特征是腫瘤發(fā)生的始動因素，也驅動了腫瘤的發(fā)展及轉移。

在腫瘤組織中，細胞群的異質性可以解釋為，某些亞克隆通過選擇優(yōu)勢在腫瘤微環(huán)境（Tumor microenvironment，TME）中生長超過其他克隆。但是腫瘤組織并不僅僅包括腫瘤細胞群，TME 也是腫瘤的重要組成部分。TME 是一個高度結構化的生態(tài)系統(tǒng)，包括多種免疫細胞、成纖維細胞（CAFs）、細胞外基質（ECM）等。TME 中的各種細胞可以是腫瘤抑制性的，也可以是腫瘤支持性的。這些成分可能因組織類型而異，并隨著腫瘤的進展而改變。

根據TME 中免疫細胞的空間分布情況，將腫瘤分為三種基本的免疫表型：免疫炎癥型（immuneinflammed）、免疫排斥型（immune-excluded）和免疫沙漠型（immune-desert）?！盁崮[瘤”通常指免疫細胞浸潤的腫瘤，而“冷腫瘤”腫瘤內部以及周圍的組織細胞被免疫細胞浸潤的部分較少。免疫檢查點阻斷療法（ICB）通過增強內源性的T 細胞的功能，從而發(fā)揮抗腫瘤效應。免疫性熱腫瘤有較高的T細胞浸潤，并對ICB 反應較好。免疫性冷腫瘤，如膠質母細胞瘤和胰腺癌，對ICB 通常有耐藥性。由于大多數實體腫瘤無法產生足夠的內源性免疫反應，對于ICB 的反應有限。腫瘤往往通過多種細胞及調節(jié)途徑來逃避免疫系統(tǒng)，可以通過阻斷這些免疫逃避途徑來增強對ICB 的反應。對于免疫性冷腫瘤，也可以靶向特定的細胞類型，如腫瘤相關巨噬細胞（TAMs），可以與基于T 細胞的免疫療法結合以改善療效，由此發(fā)現或許可以通過改變或修復TME，以提高腫瘤免疫治療效果。對此，我們分析TME 中的細胞成分、生理和病理特性，以尋求更合適的腫瘤治療方案。

1 TME 的免疫細胞

在不同的TME 中，免疫細胞的組成不同，通常包括定量與功能不同的CD4+T 細胞、CD8+T 細胞、自然殺傷（NK）細胞、樹突狀細胞（DCs）、TAMs、腫瘤相關中性粒細胞（TANs）、先天淋巴樣細胞（ILCs）等。1.1 T 細胞 TME 中存在多個T 細胞亞群，每一個T 細胞亞群都具有獨特的抗原受體（TCR），能夠識別獨特抗原。由于CD8+T 細胞可識別腫瘤細胞上存在的異常腫瘤抗原，從而消除靶向腫瘤細胞，所以CD8+T 細胞的存在經常與癌癥患者的良好預后相關。已有研究證實TME 中Th1 細胞濃度的升高與各種惡性腫瘤的良好預后相關。Th1 細胞可釋放細胞因子，如白細胞介素-2（IL-2）和干擾素-γ（IFN-γ），從而發(fā)揮其促炎特性，并促進CD8+T 細胞功能。

1.1.1 自然調節(jié)性T 細胞 自然調節(jié)性T 細胞可分為天然存在的自然調節(jié)性T 細胞（nTregs）和誘導產生的適應性調節(jié)性T 細胞（aTregs 或iTregs）。nTreg 主要為CD4+CD25+Treg，1995 年由日本學者Sakaguchi 等首次報道[1]。Treg 細胞通過抑制免疫細胞的活化和功能，發(fā)揮平衡免疫反應的作用。當機體內Treg 細胞數量增多及功能增強時，其免疫抑制功能升高，機體處于高度免疫耐受狀態(tài)，為腫瘤的發(fā)生和發(fā)展提供了逃逸免疫攻擊的優(yōu)勢環(huán)境[2]，多種腫瘤患者中均能檢測到Treg 細胞數量增多[3]。有研究表明，胃癌患者外周血CD4+CD25+Treg 細胞比例明顯升高，且細胞比例隨腫瘤負荷的變化而變化，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及腫瘤浸潤轉移存在一定相關性，證實CD4+CD25+Treg 細胞對胃癌患者病情評估、監(jiān)測機體免疫狀態(tài)及判斷預后具有一定臨床價值[4]。腫瘤患者體內Treg 細胞數量增多，能抑制宿主的抗腫瘤免疫應答，促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉移，與患者的生存率顯著相關。有報道顯示多種藥物化療后腫瘤患者外周血中Treg 水平降低[5，6]，提示腫瘤中Treg 細胞的聚集抑制機體的抗腫瘤免疫，介導免疫耐受，從而促進腫瘤生長侵襲，預示患者預后不良。Beyer 等研究發(fā)現，氟達拉濱可使Treg 細胞數目減少，Treg 細胞抑制功能明顯減退[7]。

FoxP3目前作為Treg 細胞的分子標記物，是決定CD4+CD25+Treg 功能的關鍵基因。FoxP3在Treg細胞中的穩(wěn)定表達依賴于其基因序列中特定去甲基化區(qū)域的去甲基化狀態(tài)，有研究發(fā)現，該區(qū)域的甲基化狀態(tài)可以用于區(qū)分Treg 細胞和非Treg 細胞[8]。既往的研究表明，FoxP3+Treg 細胞與腫瘤的早期復發(fā)轉移相關，且可通過抑制CD4+T 淋巴細胞來發(fā)揮腫瘤抑制作用[9]。Ghiringlle U 等綜述了FoxP3+Treg細胞與結腸癌的既往文獻，結果顯示腫瘤中浸潤高密度的FoxP3+Treg 細胞提示患者的預后較好[10]。Huang 等研究也發(fā)現，結直腸癌中FoxP3+Treg 細胞的表達與預后較好相關[11]。所以FoxP3+表達可能作為腫瘤良好預后的預測指標，且作為治療的潛在靶點值得進一步研究。

1.1.2 適應性調節(jié)性T 細胞（aTreg 或iTreg）適應性調節(jié)性T 細胞（aTreg 或iTreg），如Tr1（Tregulatory1）和Th3，起源于外周幼稚T 細胞，在微量抗原或免疫抑制性細胞因子的誘導下發(fā)育形成。Tr1 和Th3 等細胞主要通過分泌白細胞介素-10（IL-10）和轉化生長因子-β（TGF-β）抑制效應細胞的增殖與功能，抑制幼稚型和記憶型T 細胞的增殖反應。當與CD4+CD45+RBhi 細胞共同移植給SCID 小鼠時，Tr1細胞能有效預防自身免疫性腸炎的發(fā)生[12]。在接受干細胞移植的重癥免疫缺陷患者體內也發(fā)現了Tr1 細胞。此外，Tr1 和Th3 等細胞還可分泌白細胞介素-2（IL-2），參與維持NK 細胞的平衡和活性，從而在腫瘤的免疫抑制過程中發(fā)揮關鍵作用。Th3 細胞受到抗原特異性激活后，可分泌TGF-β以及不同水平的IL-4 和IL-10，對Th1 和Th2 可產生抑制作用。

1.2 TAMs通過對不同腫瘤中TAMs 的比較分析，研究者發(fā)現集落刺激因子-1（CSF-1）和單核細胞趨化蛋白2（CCL2）是巨噬細胞募集的主要趨化因子，在小鼠腫瘤模型中，CSF-1 的消耗導致巨噬細胞數量減少，并抑制了腫瘤轉移，CSF-1 在乳腺癌細胞骨髓轉移和招募TAMs 的過程中也起到了關鍵作用[13]。同時如果阻止CCL2 和表達CCR2R 的單核細胞的結合，可以抑制巨噬細胞進入乳腺癌小鼠模型體內位于肺部的轉移灶，從而延緩腫瘤轉移，延長小鼠生存期[14]。

TAMs 可分為M1 和M2 兩種亞型，分別具有抑制腫瘤和促進腫瘤的作用。在TME 中，TAMs向不同亞型的分化過程也受細胞因子的調控。通常，CSF-1 可誘導TAMs 向M2 樣表型分化[15]。有研究表明，TAMs 通過釋放細胞因子到TME 中，參與腫瘤發(fā)生的進程[16]。M1 型TAMs 產生活性氧（ROS）和促炎細胞因子，如IFN-γ、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-2 和IL-1β，這些因子在殺傷腫瘤細胞中發(fā)揮關鍵作用。相反，M2 型TAMs 產生具有抑制免疫反應效應的細胞因子，如IL-10 和TNF-β，從而促進腫瘤進展。此外，M2 型TAMs 通過分泌TGF-β1 誘導肝癌細胞發(fā)生上皮細胞-間充質轉化（EMT），獲得較高的侵襲能力[17]。同時有研究證實TAMs 可通過IL-6/STAT3 信號通路促進腫瘤干細胞增殖[18]，通過分泌趨化因子，如CXCL8和CXCL12 等，促進腫瘤干細胞分化[19]。研究發(fā)現，通過抑制CSF-1 間接消耗TAMs，可顯著降低乳腺癌患者的血管生成潛能和腫瘤負荷[20]。因此，TAMs 可作為有效的潛在靶向治療靶點。

1.3 DCsDCs 作為抗原提呈細胞，其主要職責是識別、捕獲及向T 細胞呈遞抗原。DCs 可進一步分為傳統(tǒng)樹突狀細胞（cDCs）和漿細胞樣樹突狀細胞（pDCs），其中cDCs 又可分為cDC1s 和cDC2s。雖然DCs 參與向T 細胞提呈腫瘤抗原和形成抗腫瘤免疫應答過程，能有效控制腫瘤生長，但是其表型和功能受到多種分子和細胞的影響，在TME 中可能發(fā)揮不同甚至相反的功能。在生理狀態(tài)下，DCs主要以未成熟的形式存在，具備強大的抗原攝取能力，其共刺激分子表達較低，細胞因子分泌量有限。當受到病原相關分子模式（PAMPs）、損傷相關分子模式（DAMPs）或某些細胞因子的刺激時，DCs 會活化和成熟，并遷移至淋巴結（LNs），進一步激活初始T 細胞。

在TME 中，腫瘤不僅能抑制DCs 的成熟，還能造成DCs 發(fā)育分化障礙。有研究證實，PI3K-AktmTORC1 通路在小鼠DCs 的發(fā)育分化中發(fā)揮作用，特別對于依賴Flt3L 的CD8+DCs、pDCs 以及朗格漢斯細胞（LCs）。DCs 中mTORC1 活性增強會導致線粒體活性增強，進而增加活性氧的含量，后進一步造成DCs 發(fā)育分化受損。mTOR 抑制劑依維莫司已用于一線靶向藥物治療失敗后的腎細胞癌和乳腺癌[21]。傳統(tǒng)mTOR 抑制劑雷帕霉素可以抑制mTORC1，但同時反饋性地增加PI3K 信號活躍度，從而影響治療預后。近年研究者發(fā)現第二代抑制劑可同時抑制mTORC1/2 和PI3K 活性，在腫瘤治療上頗具前景[22]。

1.4 腫瘤相關中性粒細胞（TANs）中性粒細胞是最早被炎癥性趨化因子招募到感染部位的吞噬細胞，在組織損傷和感染過程中的炎癥急性期進入受損部位，產生促炎介質，釋放中性粒細胞胞外陷阱（NETs），吞噬病原體。中性粒細胞是外周血中最豐富的白細胞，能有效地跨越生理屏障進入實體瘤，在腫瘤組織中含量較高。大量研究表明，TME 影響中性粒細胞分化及不同亞群的出現，包括發(fā)揮抗腫瘤作用的N1 和促腫瘤作用的N2[23]。

在TME 中，中性粒細胞的抗腫瘤或促腫瘤作用取決于腫瘤的分期和類型。研究表明，中性粒細胞在疾病的早期階段具有抗腫瘤特性。然而，隨著腫瘤的進展，中性粒細胞經常發(fā)揮免疫抑制作用，促進腫瘤發(fā)展[24]。TANs 通過分泌VEGF、MMP9/8和髓過氧化物酶（ROS）促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉移。此外，TANs 產生精氨酸酶1（ARG1）、ROS 和誘導型一氧化氮合酶（iNOS），可抑制CD8+T 細胞和NK 細胞在TME 中的功能。TANs 也在TME 中釋放NETs，其中包含基質金屬蛋白酶（MMPs）、中性粒細胞彈性蛋白酶（NE）和組織蛋白酶G（CG）。這些介質減少炎癥細胞因子的分泌，促進腫瘤的進展和轉移[25]。Albrengues 等[26]研究表明NETs 為促進腫瘤轉移所必需，消除NETs 可以維持腫瘤細胞休眠狀態(tài)并延長其不發(fā)生遠處轉移的生存期。綜上，TANs 可以促進腫瘤發(fā)展及轉移，因此，靶向或重編程這些細胞可以改善免疫治療中的抗腫瘤反應。在腫瘤細胞轉移的各個階段以中性粒細胞為靶點治療可以顯著抑制腫瘤侵襲，目前CAR-中性粒細胞也是CAR 治療研究領域的前沿。CAR-中性粒細胞顯示出良好的抗腫瘤活性[27，28]。

1.5 ILCsILCs 是在TME 中發(fā)現的一組具有異質性的單個核細胞，這些細胞與NK 細胞具有相似性，并且在腫瘤的抑制和進展過程中發(fā)揮重要作用。根據分泌細胞因子和表達轉錄因子的差異，ILCs 可分為ILC1、ILC2 和ILC3 三個亞型[29]。

ILC1 與NK 細胞擁有高度的相似性，ILC1 可以表達T-bet、NKp46，分泌顆粒酶介導腫瘤殺傷，且可以通過產生TNF-α 和IFN-γ 來抑制腫瘤細胞增殖并誘導腫瘤細胞凋亡[30]。ILC2 主要通過分泌與Th2 相關的細胞因子，如IL-5、IL-4 和IL-13，可產生抗過敏及炎癥反應[31]，也可通過PD-1、IL-4、IL-13 募集巨噬細胞和髓源性抑制細胞（MDSC）。ILC2 的分化依賴于轉錄因子GATA3[32]，在TME 中的抗腫瘤或促腫瘤作用具體取決于腫瘤類型的不同[33]。ILC3 包括三個亞群：ILC3-淋巴組織誘導細 胞（LTi）、NCRILC3 和NCR+ILC3，可 在TGF-β信號作用下分化為ILC 性調節(jié)細胞（ILCreg），分泌IL-10 進一步促進腫瘤生長。ILC3 同時也分泌IL-17、IL-22。研究表明，ILC3 產生的IL-17 和IL-22可誘導結腸癌的進展[34]。

ILCs 具有較高的可塑性，可以根據不同的刺激和腫瘤類型轉化為不同的表型。TGF-β 是調控ILCs 發(fā)育的主要信號分子，能夠誘導NK 細胞分化為ILC1 樣細胞，且各表型之間也會發(fā)生相互轉化，ILC3 在IL-12 作用下分化為ILC1，而ILC1 可能在IL-23 和視黃酸的作用下轉化為ILC3。不同腫瘤中的ILC 類型也不同，ILC1 主要在黑色素瘤中發(fā)揮抗腫瘤活性[35]，ILC2 與胃和乳腺腫瘤有關[36]，ILC3在結腸癌中較多[37]，這種可塑性為基于ILCs 的新治療方法提供了可能性。

2 TME 的細胞因子

腫瘤細胞通過誘導非癌宿主細胞的招募與重編程，以及調整血管系統(tǒng)和細胞外基質的結構，從而構建一個有利于腫瘤生長的環(huán)境。這一過程的核心在于腫瘤細胞與TME 中常駐或新招募的細胞之間的異質性相互作用。在TME 中存在多種調節(jié)細胞間作用的機制，包括細胞間的直接接觸以及旁分泌信號傳導等方式。細胞因子的細胞通信作用在TME 中發(fā)揮了關鍵作用。在腫瘤中普遍存在細胞因子表達的改變和失調。在TME 中，腫瘤細胞通過分泌細胞因子來抑制免疫應答。

2.1 IL-6在所有細胞因子中，IL-6 在腫瘤發(fā)病機制中的作用較為顯著，是刺激腫瘤細胞增殖、存活和轉移的關鍵因子。在體外試驗中，針對小鼠模型的研究結果顯示，IL-6 通過介導腫瘤細胞與激活的腫瘤浸潤細胞（如CAFs）之間的相互作用，促進免疫抑制。在肺癌模型中，IL-6 促進巨噬細胞向M2極化，導致CD8+T 細胞中PD-1 mRNA 表達升高。此外，IL-6 影響MDSC，通過抑制抗原特異性和非特異性的T 細胞反應來促進腫瘤進展。研究顯示，胃腸胰神經內分泌腫瘤（GEP-NETs）中IL-6 表達升高與疾病進展相關，且IL-6 水平升高與較高的GEP-NET 分級相關[38]。研究還表明，IL-6 在胃腸道腫瘤的免疫和化療耐藥性中的作用，可作為預后標志物和潛在的免疫治療靶點[39]。腫瘤細胞為逃避免疫系統(tǒng)攻擊可釋放免疫抑制細胞因子，如IL-10，從而抑制T 細胞的活性，阻礙其產生有效的抗腫瘤反應。

2.2 TNF-αTNF-α 在腫瘤中的作用也受到廣泛關注。在TME 中持續(xù)產生的TNF-α 具有抗凋亡作用，可能介導免疫細胞相互作用，并誘導一系列促進腫瘤發(fā)展的機制。TNF-α 可介導EMT 的過程，增強上皮細胞對間充質表型的獲得，導致上皮細胞極性和粘附喪失，從而促進腫瘤轉移過程[40]。

2.3 其他細胞因子臨床前研究數據充分支持，通過增強具有生長抑制和免疫刺激作用的細胞因子，如干擾素、IL-2、IL-7、IL-12 和IL-15[41]，可以有效抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。此外，常見的炎癥性細胞因子，如IL-1β、IL-2 和IFN-γ，在TME 中呈過表達，這些細胞因子可作為腫瘤的預后標志物，通過靶向它們轉導的信號，有望增加免疫治療的效果[42]。這些發(fā)現推動了多種細胞因子及其拮抗劑的臨床試驗，并揭示了相關治療在研藥物的生物活性。目前細胞因子治療策略在臨床試驗中主要針對晚期腫瘤患者，但療效仍較為有限。

3 TME 的免疫細胞信號傳導

3.1 VEGF 信號通路腫瘤需要強大的血液供應以支持其生長和擴散，因此會釋放VEGF 等信號分子以誘導新血管的形成。血管生成信號對腫瘤的生長和擴張具有關鍵作用。在膠質母細胞瘤中，VEGF 信號通路的增強作用會驅動EMT，從而促進腫瘤的侵襲和轉移，并通過抑制免疫細胞活性來削弱免疫系統(tǒng)的抗腫瘤作用。研究發(fā)現TGF-β 表達上調會促使VEGF-A 分泌，刺激血管生成，新生成的血管將為腫瘤細胞的生長提供營養(yǎng)物質，助力腫瘤細胞的生長和轉移[43]。目前，臨床上具有多種靶向TGF-β 通路的在研藥物，以阻斷其致瘤效應，同時保留其潛在的腫瘤抑制功能，從而提高腫瘤治療效果。TGF-β 靶向藥NIS793 對于胰腺癌的治療已進入Ⅲ期臨床試驗[44]。

3.2 cGAS-STING 信號通路在TME 中，cGASSTING 信號通路在腫瘤細胞和免疫系統(tǒng)之間的相互作用中發(fā)揮著關鍵作用。這一通路作為先天免疫反應的基礎，通常反映細胞應激或感染。在TME中激活后，cGAS 會對DNA 損傷或病毒感染等因素作出反應，合成環(huán)狀GMP-AMP，進而激活STING二聚體。該通路通過促進IRF3 介導的I 型干擾素合成以及NF-κB 介導的促炎因子（TNF、IL-1β和IL-6 等）合成兩條通路調控細胞免疫應答[45，46]。研究證實cGAS-STING 通路可以介導TET2 缺失導致的克隆性造血發(fā)生，抑制該信號通路可以有效地緩解TET2 缺失誘發(fā)的小鼠血液系統(tǒng)發(fā)育異常以及后續(xù)的血液系統(tǒng)惡性疾病[47]。cGAS-STING 通路不僅可以促進DCs、巨噬細胞和NK 細胞的參與，增強抗腫瘤免疫，還有助于促進適應性免疫反應，增強細胞毒性T 細胞對腫瘤細胞的識別和靶向性[48]。針對cGAS-STING 信號通路與免疫檢查點抑制劑聯(lián)合治療的深入研究有望成為改善腫瘤治療結果的有效治療方法。

3.3 Siglec 通路Siglecs 是一類細胞表面受體，作為跨膜受體，可以介導細胞與細胞或細胞與病原體間的相互作用。Siglecs 能夠識別細胞表面含有唾液酸的糖鏈結構（如唾液酸化蛋白質、脂質和RNA），通過兩種關鍵機制發(fā)揮作用：首先，Siglec9和Siglec10 等表達在TME 的免疫細胞表面，如T 細胞、B 細胞和DCs，與腫瘤細胞或其他免疫細胞上的唾液酸化配體接觸后，抑制信號傳導，從而抑制免疫反應并促進腫瘤免疫逃逸[49，50]。其次，在TME中，腫瘤細胞經常放大Siglec 的表達，促進與表達相應配體的免疫細胞相互作用，進而阻礙免疫細胞的激活，促進免疫耐受和腫瘤免疫逃逸。由于腫瘤細胞糖基化模式的改變導致TME 中唾液酸配體的豐富性增加，Siglec 介導的相互作用已成為研究潛在治療干預的焦點。針對Siglecs 或其配體的抗體和小分子的治療方法正在探索中，旨在抵消這些免疫抑制機制并增強腫瘤患者的抗腫瘤免疫反應。

4 結語

腫瘤的發(fā)生和發(fā)展涉及多種因素的相互作用。在TME 中，細胞間的信號傳導和相互作用對腫瘤的生長、侵襲和轉移具有重要影響。本綜述探討了TME 中多種免疫細胞、信號通路和細胞因子的相互作用及其與腫瘤發(fā)展的關系。對TME 中的免疫細胞、信號傳導道路和細胞因子的進一步研究，不僅有助于我們更好地理解腫瘤的發(fā)病機制提供了新的視角，也為開發(fā)新的腫瘤治療方法提供了潛在靶點。未來的研究應進一步探索免疫細胞、信號傳導通路和細胞因子在腫瘤靶向治療中的潛在應用，以期為患者帶來更好的治療效果和生活質量。