微小RNA對腫瘤微環(huán)境T細胞免疫調(diào)節(jié)作用研究的新進展

楊秋玲 劉朝奇 汪玉玲 張麗軒 李志英

(三峽大學附屬仁和醫(yī)院婦產(chǎn)科，宜昌 443000)

根據(jù)GLOBOCAN數(shù)據(jù)庫估計，2018年全球新增癌癥病例約為1 810萬例，因癌癥死亡人數(shù)約為960萬[1]。眾所周知，現(xiàn)今社會的醫(yī)療水平并不能對中晚期癌癥患者有很好的治療效果，并可能令癌細胞對放化療藥物產(chǎn)生耐藥性。因此，對腫瘤相關(guān)機制的研究尤為重要。隨著人們對微小RNA(microRNA,miRNA)及其靶基因網(wǎng)絡的發(fā)現(xiàn)和認識，miRNAs被認為是癌癥進展過程中的重要參與者，其參與了癌細胞凋亡、細胞周期進展及侵襲轉(zhuǎn)移等。T細胞來源于多功能骨髓干細胞，在分化成熟后成為具有免疫活性的T細胞，是腫瘤細胞免疫應答過程中的關(guān)鍵角色。近期研究表明，miRNAs參與調(diào)控腫瘤微環(huán)境中的免疫調(diào)控反應，其異常表達可影響T細胞的分化、發(fā)育及效應功能，導致免疫細胞的病理損傷，從而達到驅(qū)動腫瘤發(fā)生發(fā)展的目的[2,3]。本文主要從T細胞亞群即調(diào)節(jié)/抑制T細胞(regulatory/suppressor T cells,Tregs)、輔助T細胞(helper T cell,Th)及細胞毒性T細胞(cytotoxic T cell)等3個方面介紹了miRNA對腫瘤微環(huán)境中T細胞的免疫調(diào)節(jié)作用。

1 miRNA

miRNA是一種內(nèi)源性的，約由18～22個核苷酸構(gòu)成的小分子RNA。大多數(shù)miRNA的基因位于非編碼區(qū)域，其可從自身的啟動子中獨立轉(zhuǎn)錄。成熟的miRNA通過堿基互補配對的方式識別靶mRNA，并有效地抑制轉(zhuǎn)錄翻譯或降解靶mRNA。在大多數(shù)情況下，miRNA與靶mRNA之間發(fā)生不完全互補配對，轉(zhuǎn)錄翻譯抑制被驅(qū)動，這意味著單個miRNA能夠識別數(shù)十甚至數(shù)百種不同的mRNA轉(zhuǎn)錄物。而當miRNA以高度互補性與靶mRNA結(jié)合配對，mRNA就會在RISC復合物的參與誘導下被降解，從而達到負調(diào)節(jié)基因表達的目的。因此，miRNAs主要通過兩種方式來抑制基因的表達：轉(zhuǎn)錄翻譯抑制和對mRNA的降解。據(jù)了解，在miRBase登記預測的miRNA超過1 000種，已通過實驗驗證的人類miRNA超過500個，約占所表達基因的3%，而這一小部分miRNAs卻可以調(diào)節(jié)至少30%的人類蛋白質(zhì)編碼基因，約60%的哺乳動物蛋白質(zhì)編碼基因至少由一種miRNA調(diào)節(jié)[4，5]。因此，miRNA在參與腫瘤免疫，特別是在T細胞介導的腫瘤免疫應答過程中的作用不容忽視。

2 miRNA對腫瘤微環(huán)境T細胞的免疫調(diào)節(jié)作用

2.1miRNA與Tregs Tregs是一類免疫抑制性T細胞亞群，主要通過抑制或下調(diào)效應T細胞的誘導和增殖來抑制其他免疫細胞的免疫反應，在維持機體自身耐受和免疫穩(wěn)態(tài)過程中扮演重要角色。腫瘤微環(huán)境中滲透了大量腫瘤浸潤性淋巴細胞，Tregs似乎可以被優(yōu)先販運到腫瘤微環(huán)境，分泌多種免疫抑制性細胞因子，并抑制其他類型免疫細胞對腫瘤發(fā)生免疫作用，從而參與到由腫瘤抗原引起的免疫應答過程。

目前，有數(shù)個miRNA已經(jīng)被證明可以通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境Tregs功能調(diào)控抗腫瘤免疫機制，從而達到減緩或終止腫瘤發(fā)展的目的。Li等[6]運用miR-28模擬物或抑制劑轉(zhuǎn)染黑色素瘤小鼠脾分離的T細胞，發(fā)現(xiàn)miR-28模擬物可以減少Foxp3+PD1+和Foxp3+TIM3+Tregs，并導致IL-2、TNF-α分泌增多。因此，miR-28可以調(diào)節(jié)Tregs的產(chǎn)生或分化，并進一步恢復黑色素瘤中耗盡T細胞的細胞因子分泌功能。miR-138被發(fā)現(xiàn)在膠質(zhì)瘤中通過靶向PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制Tregs功能。報道稱，miR-138在體內(nèi)優(yōu)先調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，特別是通過與PD-1和CTLA-4相互作用以抑制腫瘤浸潤性Foxp3+Tregs，進而減輕腫瘤微環(huán)境中免疫抑制細胞的抑制作用[7]。此外，在小鼠乳腺癌模型中，miR-21與miR-126可能參與調(diào)節(jié)Tregs的誘導作用和效應功能，并賦予CD8+T細胞有效的抗腫瘤作用[8，9]。不同的是，miR-21的沉默通過PTEN/AKT途徑減少CCR6+Tregs體內(nèi)外增殖，而沉默miR-126則通過上調(diào)PI3K/Akt信號途徑降低Tregs中Foxp3的表達，最終削弱了Tregs的誘導作用和抑制活性。放射治療是癌癥治療的重要方法，主要通過對癌細胞DNA產(chǎn)生不可逆損傷達到治療目的。近期研究表明，放射治療可通過上調(diào)miR-545抑制Lewis肺癌中CCL-2對CD4+CD25+Tregs的特異性募集，沉默 miR-545可以逆轉(zhuǎn)Lewis肺癌的放射敏感性[10]。

以上研究表明，Tregs在腫瘤微環(huán)境中顯示出增強的腫瘤浸潤和積聚能力，并與腫瘤預后不良及患者存活率顯著相關(guān)。作為免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的重要貢獻者，腫瘤相關(guān)Tregs與miRNA構(gòu)成的免疫調(diào)控網(wǎng)絡可能揭示了腫瘤免疫治療新興分子靶點，為未來腫瘤治療提供新思路。

2.2miRNA與Th細胞 Th細胞是一種細胞表面主要表達CD4糖蛋白的T細胞亞群，主要通過其細胞表面的抗原接收器識別MHCⅡ類分子，并進一步與TCR相互作用而被激活。活化的Th細胞主要分為3種，包括Th1、Th2和Th17細胞。在腫瘤微環(huán)境中，Th細胞可以通過識別癌細胞表面腫瘤抗原而區(qū)分癌細胞與自身細胞的不同，進而指揮機體對抗癌細胞入侵，并向其他類型免疫細胞發(fā)送免疫信號，從而調(diào)控或輔助其他淋巴細胞發(fā)揮效應功能。據(jù)了解，miRNA是腫瘤微環(huán)境中Th細胞抗腫瘤免疫功能的重要調(diào)節(jié)因子，一方面其干擾了Th細胞極化；另一方面其在調(diào)節(jié)Th細胞的細胞因子(如IFN-γ、TNF-β)分泌的同時，進一步將免疫信號呈遞給殺傷性細胞，驅(qū)動抗腫瘤免疫應答，減緩腫瘤進展速度。

Ye等[11]報道稱，miR-24-3p、miR-891a、miR-106a-5p、miR-20a-5p和miR-1908可被癌細胞衍生外泌體轉(zhuǎn)移至T細胞，并通過下調(diào)MAPK途徑抑制Th1和Th17細胞的分化而損害T細胞功能，影響IL-1β、IL-6、IL-10、IFN-γ、IL-2、IL-17等細胞因子的分泌，降低抗腫瘤作用。另一項研究也表明，miR-24-3p可抑制T細胞增殖及Th1和Th17細胞的分化，并通過抑制FGF11表達以調(diào)節(jié)ERK和STAT蛋白磷酸化，導致癌細胞發(fā)生免疫逃逸[12]。Jiang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，miR-17-92簇，特別是miR-17和miR-19b參與調(diào)節(jié)黑色素瘤T細胞亞群的分化。實驗表明，miR-17-92簇在腫瘤微環(huán)境Th1細胞中過表達，其通過促進增殖、減少活化誘導的死亡、增強IFN-γ分泌及抑制Tregs分化來控制Th1細胞的免疫反應。Wan等[14]通過基因芯片和qPCR技術(shù)檢測了136例非小細胞肺癌患者組織，發(fā)現(xiàn)miR-142-5p在肺癌組織中表達上調(diào)，腫瘤微環(huán)境中CD4+T細胞水平降低，下調(diào)該miRNA表達可通過PTEN途徑降低PD-L1、PI3K和p-Akt蛋白表達水平，增加CCL17、CCL12及IFN-γ分泌到腫瘤微環(huán)境中，進而影響非小細胞肺癌中CD4+T細胞的癌癥效應。除此之外，過表達miR-142-5p還可阻斷PD-1/PD-L1信號途徑，導致腫瘤微環(huán)境中PD-1+T細胞減少，CD4+、CD8+T細胞增多，細胞因子IFN-γ、TNF-α分泌增加，IL-10減少，癌細胞增殖減緩[15]。Zarogoulidis等[16]研究發(fā)現(xiàn)miR-155在轉(zhuǎn)移性肺癌組織中表達水平顯著低于鄰近正常組織，晚期轉(zhuǎn)移階段肺癌組織中CD4+T細胞數(shù)量顯著低于早期階段，使用自噬抑制劑氯喹和卡鉑處理離體培養(yǎng)組織，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合用藥組的miR-155表達增強；利用miR-155轉(zhuǎn)染離體肺癌組織，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合用藥組的CD4+及Foxp3+T細胞數(shù)量顯著增加。因此，自噬阻斷通過調(diào)節(jié)miR-155促進腫瘤微環(huán)境中淋巴細胞浸潤增加肺癌對卡鉑的敏感性，miR-155在此過程中則扮演了新型免疫系統(tǒng)激活劑的角色。Colangelo[17]等利用劑米托蒽醌和奧沙利鉑暴露結(jié)直腸癌細胞，發(fā)現(xiàn)高表達miR-27a可通過相同的未折疊蛋白反應途徑阻礙化學治療誘導的癌細胞免疫原性死亡，離體實驗還發(fā)現(xiàn)高表達miR-27a可抑制樹突狀細胞成熟，增加特異性細胞因子IL-4、IL-6、IL-8分泌，減少CD4+T細胞增殖及IFN-γ分泌。這些實驗結(jié)果表明，miR-27a在結(jié)直腸癌中具有一定的抗腫瘤免疫效應。miR-141是在乳腺癌中參與下調(diào)CD4+T細胞免疫功能的miRNA之一，其機制可能涉及下調(diào)miR-141促進了靶基因MAP4K4蛋白表達，COX-2、PGE2、TNF-α表達降低，IL-10表達增加，且LDH、caspase-3及caspase-9活性降低，CD4+T細胞抗癌作用減弱，癌細胞得以存活并進一步增殖[18]。

總之，miRNA是Th細胞介導的抗腫瘤免疫應答網(wǎng)絡中的關(guān)鍵調(diào)控基因，其不僅可以通過調(diào)節(jié)一系列下游靶基因的表達活化Th細胞，還可以通過多種生物過程對Th細胞進行重新編程，并刺激誘導其他直接參與免疫反應的免疫細胞，有針對性地、特異性地調(diào)節(jié)腫瘤免疫應答，從而避免癌細胞發(fā)生免疫逃逸。

2.3miRNA與細胞毒性T細胞 細胞毒性T細胞是一類細胞表面主要表達CD8跨膜糖蛋白的免疫細胞，可以識別并結(jié)合被感染的細胞，通過顆粒酶、穿孔素及腫瘤壞死因子等途徑殺傷靶細胞，因而也被稱為殺手T細胞。據(jù)了解，CD8+T細胞是腫瘤發(fā)展最初的關(guān)鍵制動因素，同時也與腫瘤發(fā)展進程及預后息息相關(guān)。

miRNA分析研究鑒定了多種miRNA在腫瘤微環(huán)境CD8+T細胞活化過程中異常表達，例如miR-200、miR-195/-16家族、miR-424(322)等。有報道指出，miRNA-200在非小細胞肺癌中表達下調(diào)，miR-200/ZEB1軸通過調(diào)節(jié)PD-L1表達降低腫瘤微環(huán)境CD8+T細胞豐度抑制其殺傷活性，促進癌細胞增殖轉(zhuǎn)移[19]。Tao等[20]將前列腺癌細胞與T細胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)在高表達miR-195/-16的細胞中，輻射誘導的PD-1+/CD8+T細胞凋亡被阻斷，提示miR-195/-16在前列腺癌中通過阻斷PD-1/PD-L1途徑調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中的細胞因子分泌及CD8+T細胞豐度，逆轉(zhuǎn)放療誘導的免疫抗性。此外，miR-424(322)被發(fā)現(xiàn)與T細胞介導的卵巢癌細胞耐藥有關(guān)，其在卵巢癌中阻斷PD-L1免疫檢查點，通過調(diào)節(jié)T細胞的細胞因子分泌及IFN-γ+/CD8+T細胞豐度來增強化療療效[21]。miR-491也是調(diào)節(jié)CD8+T細胞增殖凋亡的miRNA之一。研究者們在結(jié)直腸癌CD8+T細胞中發(fā)現(xiàn)上調(diào)的miR-491，并鑒定了CDK4、TCF-1和Bcl-xL為miR-491靶標，過表達miR-491可抑制T細胞增殖，促進其凋亡，且CD8+T細胞中IFN-γ分泌減少，抗腫瘤能力降低[22]。因此，miR-491在腫瘤微環(huán)境中充當了T細胞功能負調(diào)節(jié)劑，有利于腫瘤免疫逃逸。TGF-β是腫瘤發(fā)生免疫逃逸的重要介質(zhì)，阻斷其表達可逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫耐受狀態(tài)。Lin等[23]發(fā)現(xiàn)TGF-β在腫瘤微環(huán)境中阻斷CD8+T細胞毒性的主要機制之一是miR-23a表達升高，抑制CD8+T細胞中miR-23a表達可減輕TGF-β介導的免疫功能抑制狀態(tài)。研究表明，miR-23a可與其靶標BLIMP-1的3′-UTR結(jié)合，抑制多個關(guān)鍵CD8+T細胞效應分子和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子T-bet表達，導致CD8+T細胞抗腫瘤反應遲鈍，對癌細胞殺傷活性降低，腫瘤進展速度加快。因此，在基于T細胞的抗腫瘤免疫療法中，miRNA及其相關(guān)基因的表達不僅在一定程度上改善了癌細胞耐藥問題，還可以調(diào)節(jié)CD8+T細胞殺傷活性，解除腫瘤微環(huán)境免疫耐受狀態(tài)，延緩腫瘤進展過程。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，miRNAs參與調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中T細胞生物學途徑的多個方面，包括免疫檢查點、腫瘤抑制因子和信號通路等(表1)。不可否認的是，miRNAs已經(jīng)成為調(diào)節(jié)T細胞存活、發(fā)育、分化和效應功能的關(guān)鍵調(diào)控因子。近年來，基于T細胞的抗腫瘤免疫療法已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注，而隨著研究者們對miRNAs介導的T細胞免疫調(diào)控網(wǎng)絡研究的不斷深入，miRNAs 已經(jīng)成為抗腫瘤免疫的新型調(diào)節(jié)劑，在未來亦可能成為癌癥免疫治療的潛在分子靶點。因此，可以將基于T細胞的抗腫瘤免疫療法與miRNAs的組合認為是用于癌癥治療的具有前景且穩(wěn)健的策略。但如何將其有效地整合并應用于臨床是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

表1 腫瘤微環(huán)境中T細胞免疫相關(guān)miRNAsTab.1 T cell immune-related miRNAs in tumor microenvironment