中性粒細胞在腫瘤免疫治療中的作用及研究進展*

鄭盼盼，盧斌峰，蔣敬庭(1.蘇州大學醫(yī)學部，江蘇蘇州 215000；2.蘇州大學附屬第三醫(yī)院腫瘤生物診療中心，江蘇省腫瘤免疫治療工程技術(shù)研究中心，蘇州大學細胞治療研究院，江蘇常州2100；.美國匹茲堡大學免疫系，美國匹茲堡 1521)

中性粒細胞是血液中一類豐富的白細胞，是抵抗感染和組織損傷的第一道防線。中性粒細胞可在感染過程中發(fā)揮抗菌作用，還會在多種腫瘤中發(fā)生浸潤，具有一定的免疫調(diào)控作用[1]。早期研究表明，中性粒細胞在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)中只是旁觀者，其壽命較短[2]。然而，最近越來越多研究證明中性粒細胞在TME中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中腫瘤相關(guān)中性粒細胞(tumor-associated neutrophil, TAN)是較重要的免疫細胞之一，可參與腫瘤生長、浸潤及轉(zhuǎn)移過程[3]。

1 中性粒細胞的生物學特征與功能

中性粒細胞來源于粒細胞-單核細胞祖細胞(granulocyte-monocyte progenitor, GMP)，具有表型和功能異質(zhì)性，在穩(wěn)態(tài)和疾病狀態(tài)下均表現(xiàn)出明顯的可塑性。在瑞氏(Wright)染色血涂片中，其胞質(zhì)呈無色或極淺的淡紅色，有許多彌散分布的細小淺紅或淺紫色的特有顆粒。中性粒細胞的細胞體積、表面特征、細胞質(zhì)含量、核形態(tài)和密度等方面與其他白細胞存在差異，由此可進行中性粒細胞計數(shù)并計算百分比，正常情況下其占血液白細胞總數(shù)的60%～70%。

據(jù)估計，人類和小鼠每天分別產(chǎn)生1011和107個中性粒細胞，從最后一次骨髓細胞分裂到釋放入循環(huán)中的時間分別是6～7 d和3 d[3-4]。中性粒細胞從循環(huán)系統(tǒng)進入組織，在宿主防御中起重要作用，具有保護人體先天和適應(yīng)性免疫的效應(yīng)功能，是炎癥和感染的第一反應(yīng)者，其表面表達FcγR、多種趨化因子受體(IL-8R等)和補體受體(C5aR/C3bR/C4bR等)，具有很強的趨化和吞噬能力，通過吞噬病原體，以胞內(nèi)顆粒(髓過氧化物酶、酸性磷酸酶、溶菌酶、堿性溶菌酶和防御素等)和形成細胞外陷阱等多種方式殺滅入侵微生物[5]。同時，還可釋放白三烯、嗜酸性粒細胞趨化因子、激肽酶原等多種炎癥介質(zhì)而引起炎癥反應(yīng)。

2 TME中不同表型的中性粒細胞

中性粒細胞是腫瘤浸潤性髓系細胞的重要組成部分，在炎癥驅(qū)動腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。中性粒細胞不是一個同質(zhì)的細胞群，在TME的調(diào)節(jié)下產(chǎn)生不同的表型和功能狀態(tài)，不同表型的中性粒細胞可促進或抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移[6]。所有已確定的中性粒細胞亞群均為Ly6G+CD11b+表型，但通過其細胞密度、核形狀(確定成熟階段)或其免疫抑制潛力可進一步區(qū)分[6]。

2.1N1/N2型TAN TAN能夠依賴于TME發(fā)揮促腫瘤或抗腫瘤作用[7]。TME使腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAM)向抗腫瘤(M1)與促腫瘤(M2)表型極化，也可誘導終末分化中性粒細胞的極化。在TME中，中性粒細胞經(jīng)歷分子重編程，駐留的TAN獲得一種類似于M2的原始表型，由轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)誘導為未成熟的具有促腫瘤特性和促血管生成能力的N2型TAN。在TGF-β阻斷后，中性粒細胞將獲得類似于M1的表型，成為發(fā)揮抗腫瘤作用的N1型TAN[8-10]。Pylaeva等[11]研究表明，I型干擾素(interferons, IFNs)通過調(diào)節(jié)中性粒細胞表面趨化因子受體促使其分化為N1抗腫瘤表型，抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。

2.2粒細胞樣髓源抑制性細胞(granulocyticmyeloid-derived supprressor cells, G-MDSCs) G-MDSCs是一種免疫抑制性中性粒細胞，可顯著抑制T細胞反應(yīng)活性。研究表明，小鼠體內(nèi)G-MDSCs可通過產(chǎn)生活性氧類(reactive oxygen species, ROS)抑制抗原特異性CD8+T細胞活性[12-13]，在促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。G-MDSCs具有不成熟的表型和功能異質(zhì)性[14]。小鼠G-MDSCs具有多種細胞表面標記，如CD11b+和Ly6CloLy6G+，而人G-MDSCs缺乏Ly6G/C，且存在異質(zhì)性，難以通過表面標記分離。最近有研究表明，可用CD14-CD11b+CD33+CD15+或CD66b+來標記人G-MDSCs[15]。目前仍需要進一步的研究來確定其分子特性和功能特征。

3 中性粒細胞與腫瘤生長

腫瘤細胞及各種基質(zhì)細胞、免疫細胞、細胞因子等構(gòu)成了復(fù)雜的TME。中性粒細胞是TME中浸潤免疫細胞的重要組成部分，參與腫瘤發(fā)生的不同階段，包括腫瘤的起始、增殖和轉(zhuǎn)移，具有抗腫瘤和促腫瘤作用。

3.1促腫瘤作用

3.1.1促腫瘤增殖 TAN可產(chǎn)生促血管生成因子和蛋白水解因子，如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(Matrix metalloproteinase-9, MMP-9)，也可通過分泌TGF-β、血小板衍生因子(platelet derived growth factor, PDGF)等刺激腫瘤細胞增殖[16]。趨化因子配體5(CXC chemokine ligand-5, CXCL5)是TAN的效應(yīng)因子，在原發(fā)性黑色素瘤晚期患者中表達上調(diào)，趨化TAN數(shù)量增加，從而發(fā)揮促腫瘤作用[6]。Zhou等[17]研究表明，中性粒細胞分泌CC趨化因子配體2(CCL2)和CC趨化因子配體17(CCL17)，介導M2型巨噬細胞和調(diào)節(jié)性T細胞向腫瘤浸潤，促進肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)發(fā)展。在透明斑馬魚幼蟲膠質(zhì)母細胞瘤中研究證明，中性粒細胞在腦內(nèi)早期TME中促進癌細胞增殖[18]。在彌漫性大B細胞淋巴瘤(diffuse large B-cell lymphoma, DLBCL)中，DLBCL產(chǎn)生的IL-8與其在中性粒細胞上受體CXCR2相互作用形成的中性粒細胞胞外網(wǎng)狀陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)可直接激活DLBCL中Toll樣受體9(TLR9)信號通路，促進腫瘤發(fā)展[19]。研究表明NETs的形成與腫瘤的加速進展相關(guān)，小鼠中性粒細胞來源的NETs可引發(fā)高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein, HMGB1)釋放并激活腫瘤細胞中TLR9依賴性途徑，促進腫瘤細胞的粘附、增殖、遷移和侵襲[20]。

3.1.2促腫瘤轉(zhuǎn)移 腫瘤轉(zhuǎn)移是導致腫瘤患者死亡的主要原因。研究證明中性粒細胞在腫瘤轉(zhuǎn)移中具有重要作用[5]。循環(huán)腫瘤細胞(circulating tumor cells, CTC)可隨中性粒細胞一起移動，致使腫瘤轉(zhuǎn)移概率提高[21]。研究表明，中性粒細胞通過釋放白三烯驅(qū)動乳腺癌細胞向肺部轉(zhuǎn)移，在自發(fā)性乳腺癌轉(zhuǎn)移的小鼠模型中，γδ17T細胞和中性粒細胞之間的相互作用可導致誘導型一氧化氮合酶(iNOS)抑制細胞毒性CD8+T細胞活性，促進乳腺癌肺轉(zhuǎn)移[22]。在黑色素瘤荷瘤小鼠模型中，紫外線誘導的中性粒細胞炎癥反應(yīng)可刺激血管生成，增強黑色素瘤細胞向內(nèi)皮細胞遷移的能力，導致黑色素瘤細胞沿血管內(nèi)皮細胞表面擴散，形成遠處轉(zhuǎn)移[23]。

3.2抗腫瘤作用 近年來，大量報道表明中性粒細胞對腫瘤具有細胞毒性或抑制作用[24]。Takasugi等[25]首次發(fā)現(xiàn)外周血中性粒細胞對多種腫瘤細胞系具有直接的細胞毒性。由過氧化氫(H2O2)介導的中性粒細胞與腫瘤細胞相互作用，通過細胞毒性抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移擴散。此外，中性粒細胞與腫瘤細胞之間Fas配體/ Fas信號轉(zhuǎn)導相互作用可導致腫瘤細胞周期停滯[26]。產(chǎn)生白細胞介素-17(IL-17)的γδT細胞(γδ17T細胞)可促進腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。Mensurado等[27]發(fā)現(xiàn)，TAN衍生的ROS通過誘導氧化應(yīng)激可抑制小鼠γδ17T細胞的增殖，抑制TME中IL-17的分泌，發(fā)揮抗腫瘤作用。

4 中性粒細胞在腫瘤免疫治療中的潛在作用

隨著免疫檢查點阻斷和嵌合抗原受體T細胞免疫療法(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy, CAR-T)的成功應(yīng)用，免疫治療已成為腫瘤治療中頗具應(yīng)用前景的方法之一[28]。目前，免疫療法主要靶向腫瘤浸潤的T淋巴細胞和自然殺傷細胞發(fā)揮抗腫瘤作用，但對于部分癌癥患者的痊愈還存在一定的局限性[29]。通過靶向TME中其他免疫細胞可實現(xiàn)協(xié)同治療效果。中性粒細胞是存在于TME中的重要免疫細胞，參與腫瘤進展及炎癥反應(yīng)，與腫瘤對化療和檢查點阻斷的抵抗有關(guān)[30]。目前關(guān)于中性粒細胞在腫瘤免疫治療中的研究如下。

4.1CD47-SIRPα檢查點與中性粒細胞 CD47是在腫瘤細胞上廣泛表達的髓樣細胞抑制性配體，通過與中性粒細胞表面表達的相應(yīng)受體信號調(diào)節(jié)蛋白α(signal regulatory protein α, SIRPα)結(jié)合，向下游發(fā)出免疫抑制信號。有數(shù)據(jù)表明，谷氨酰胺-肽環(huán)轉(zhuǎn)移酶樣蛋白(glutaminyl-peptidecyclotransferase-like protein, QPCTL)為CD47-SIRPα檢查點的主要組成部分，抑制其表達可限制CD47-SIRPα調(diào)控軸之間的信號轉(zhuǎn)導，通過抗體依賴性細胞吞噬作用和細胞毒性作用增強中性粒細胞對腫瘤細胞的殺傷能力[31]。Liu等[32]開發(fā)了一種抗人CD47單克隆抗體——Hu5F9-G4，在體外誘導可增強中性粒細胞介導的吞噬作用，且與利妥昔單抗聯(lián)合治療可完全消除異種移植小鼠非霍奇金淋巴瘤(non-hodgkin′s lymphoma, NHL)。Ring等[33]開發(fā)了一種抗SIRPα抗體——KWAR23，與其他免疫檢查點抑制劑聯(lián)合使用可顯著增強中性粒細胞的抗腫瘤活性。目前CD47-SIRPα檢查點有望成為新的免疫治療靶標，并且正在進行許多臨床試驗來評估CD47-SIRPα阻斷療法[34]。

4.2HGF-c-MET調(diào)控軸與中性粒細胞 c-MET是由MET原癌基因編碼的一種受體酪氨酸激酶，c-MET信號通路在組織再生和腫瘤發(fā)生中調(diào)節(jié)細胞存活、增殖和遷移。Glodde等[35]發(fā)現(xiàn)c-MET通過與其配體肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor, HGF)相互作用，促進骨髓中性粒細胞向淋巴結(jié)和腫瘤組織募集，抑制T細胞增殖和效應(yīng)功能，使用c-MET抑制劑——Capmatinib阻斷中性粒細胞募集，可促進T細胞浸潤腫瘤組織，改善T細胞靶向治療(如過繼性T細胞轉(zhuǎn)移和檢查點阻斷治療)的療效。見圖1。

4.3粒細胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF)與中性粒細胞 G-CSF是中性粒細胞產(chǎn)生和分化的主要調(diào)節(jié)因子，可將血液中的中性粒細胞、單核細胞和淋巴細胞募集到炎癥部位，并在多種腫瘤中高表達。Bru等[36]研究表明，重組人粒細胞集落刺激因子(rhG-CSF)通過誘導中性粒細胞增殖，抑制胰腺癌腫瘤生長。Li等[37]研究表明，G-CSF在AOM/DSS處理的小鼠結(jié)腸炎相關(guān)癌腫瘤模型中過表達，可將MDSC募集到發(fā)炎的結(jié)腸組織中，并保持未成熟狀態(tài)，促進MDSC增殖和抗凋亡能力。使用抗G-CSF單克隆抗體處理后MDSC積聚減少，腫瘤減小。Lu等[38]將免疫檢查點封鎖與靶向MDSC的療法聯(lián)合使用時，原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌表現(xiàn)出強大的協(xié)同反應(yīng)。因此，G-CSF可作為結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤免疫治療的潛在治療靶點。

4.4卡介苗(bacillus Calmette-Guérin, BCG)與中性粒細胞 BCG已成為治療膀胱癌的重要手段，其抗腫瘤作用與中性粒細胞有關(guān)[39]。Suttmann等[40]研究表明，膀胱癌小鼠模型中的中性粒細胞耗盡后，BCG的抗腫瘤作用將完全消除。NETs是中性粒細胞活化后釋放的由細胞質(zhì)和顆粒蛋白組成的胞外網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)對細胞外基質(zhì)蛋白的粘附作用,通過DNA酶局部處理或肽酰精氨酸脫氨酶(PAD4)抑制NETs形成。Liu等[41]研究表明，BCG誘導形成的NETs發(fā)揮細胞毒性作用，使細胞周期停滯凋亡或細胞凋亡，抑制膀胱癌細胞遷移。

4.5納米顆粒與中性粒細胞 利用光敏技術(shù)可使攜帶納米治療藥物的中性粒細胞迅速浸潤到腫瘤組織，增強藥物療效[42]。在黑色素瘤小鼠模型中，黑色素瘤的gp75抗原特異性單克隆抗體TA99免疫治療可引起中性粒細胞在TME中募集，使用特異性靶向中性粒細胞的納米顆粒(NPs)有助于將治療藥物運輸?shù)侥[瘤部位[43]。Osuka等[44]開發(fā)了一種新型的1,5-二十八烷基-N-組氨?；?谷氨酸鹽基陽離子脂質(zhì)體(CL)，含有紫杉醇-CL(PTX-CL)的中性粒細胞在炎癥刺激下表現(xiàn)出趨化性反應(yīng)，一旦進入炎癥反應(yīng)區(qū)域，主動產(chǎn)生超氧化物并釋放PTX-CL，這種中性粒細胞介導的藥物遞送有效地減緩了腫瘤的復(fù)發(fā)，但并不能完全抑制腫瘤的再生。

5 結(jié)語

中性粒細胞通過對TME和其他免疫細胞成分的調(diào)節(jié)，發(fā)揮抗腫瘤或促腫瘤作用。最近的研究強調(diào)了TME中中性粒細胞的功能復(fù)雜性和重要性，其表型動態(tài)和可塑性變化對腫瘤患者成功應(yīng)用免疫療法至關(guān)重要。已有研究證明,中性粒細胞是抗體的癌癥治療、光動力癌癥治療和BCG免疫治療中免疫反應(yīng)的重要參與者。目前對中性粒細胞促進或抑制腫瘤發(fā)展機制的新認識，為將中性粒細胞本身作為治療靶點的相關(guān)研究提供新策略?？傊?，中性粒細胞是腫瘤發(fā)生發(fā)展的參與者，隨著研究的深入，中性粒細胞及其相關(guān)因子有望成為腫瘤治療的新手段。