CSF-1及其受體在腫瘤微環(huán)境和免疫治療中的研究進展①

沈婧怡 蒿艷蓉（廣西中醫(yī)藥大學，南寧530001）

腫瘤微環(huán)境是一個動態(tài)的網(wǎng)絡，它由腫瘤細胞、免疫細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、細胞外基質(zhì)、細胞因子、趨化因子和受體構成。這個網(wǎng)絡的每一個元素都能夠誘導腫瘤的惡性轉化，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，并且保護腫瘤逃脫宿主免疫系統(tǒng)的滅殺。越來越多的證據(jù)顯示，腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞在促進腫瘤發(fā)生及進展過程中起到至關重要的作用［1］。在腫瘤發(fā)生及惡性進展過程中，腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）、骨髓來源的抑制性細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等腫瘤浸潤的免疫炎癥細胞發(fā)揮了重要的作用，它們能夠在腫瘤微環(huán)境中促進腫瘤細胞惡化［2-4］。此外，它們還建立起了復雜的細胞間相互作用網(wǎng)絡，有助于提高和維持免疫抑制性微環(huán)境，促進免疫逃逸，最終促進腫瘤的發(fā)展（圖1）。

圖1 腫瘤微環(huán)境中腫瘤與免疫細胞的相互作用網(wǎng)絡Fig.1 Tumour-immune cell interaction network in tumor microenvironment

集落刺激因子-1（colony stimulating factor-1，CSF-1），又稱巨噬細胞集落刺激因子（macrophage-Colony stimulating factor，M-CSF），長期以來被認為是調(diào)節(jié)TAM及其他單核吞噬細胞譜系細胞產(chǎn)生、分化和功能的主要生長因子，在多種組織和細胞中廣泛表達。CSF-1及其受體（CSF-1R）的異常共表達，是促進腫瘤形成和進展的自分泌生長環(huán)，在支持腫瘤細胞存活、增殖和增強運動中發(fā)揮關鍵作用［5］。近年研究發(fā)現(xiàn)，CSF-1作為調(diào)控因子在DCs分化和MDSCs的產(chǎn)生、募集和功能中都發(fā)揮重要作用并能夠影響免疫治療的臨床療效。因此，本文主要通過闡述CSF-1/CSF-1R對免疫炎癥細胞TAM、MDSCs和DCs的作用和在免疫治療中的臨床應用，對其在腫瘤微環(huán)境和免疫治療中的最新研究進展做一綜述。

1 CSF-1和CSF-1R

CSF-1基因位于人類1號染色體（1p13.3）上，編碼554個氨基酸，分子量為60 179 D?；钚孕问绞嵌蜴I連接的同二聚體，可能由膜結合前體的蛋白水解產(chǎn)生，能夠促進骨髓細胞（包括單核細胞、巨噬細胞和破骨細胞）的存活、增殖和分化［5］。有研究證實，CSF-1與腫瘤進展、轉移、血管生成和治療抵抗有關，其表達升高可能是腫瘤侵襲性增強的特征之一，并與癌癥患者的生存率低有關［6］。

CSF-1R是一種酪氨酸激酶跨膜受體，主要表達于單核細胞系，也表達于其他幾種細胞類型，如內(nèi)皮細胞、滋養(yǎng)層細胞、神經(jīng)祖細胞和上皮細胞，具有酪氨酸蛋白激酶的固有特異性［7］。目前已有多項研究證實，CSF-1R在肺癌、乳腺癌、卵巢癌等多種腫瘤組織中明顯高表達，并與腫瘤進展密切相關［6-9］。一些臨床前研究表明，CSF-1R在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，能夠通過誘導炎癥細胞因子的生成，促進腫瘤細胞的增殖、分化、侵襲和轉移。

CSF-1的多效作用都是通過其高親和力受體CSF-1R和v-fms癌蛋白的細胞同系物轉導的。CSF-1誘導的CSF-1R活化觸發(fā)多個細胞內(nèi)酪氨酸殘基的自身磷酸化，導致一系列以磷酸酪氨酸為基礎的信號級聯(lián)反應的啟動，而這些信號級聯(lián)反應又介導了對CSF-1的各種各樣的細胞反應，從而形成1個生長環(huán)，發(fā)揮其共同的生物學效應［10］。越來越多的證據(jù)表明，CSF-1與其受體之間的旁分泌相互作用在免疫抑制的腫瘤相關基質(zhì)中發(fā)揮重要作用。同時，CSF-1/CSF-1R還可以自分泌信號傳遞給一些表達CSF-1R的上皮癌細胞，如乳腺癌細胞、卵巢癌細胞等，使其更具侵襲性和轉移性。因此，在腫瘤微環(huán)境中，CSF-1具有自分泌和旁分泌的作用，能夠賦予CSF-1R的上皮腫瘤細胞更具侵襲性的表型［11］。

2 CSF-1/CSF-1R在腫瘤微環(huán)境和免疫治療中的研究進展

2.1 CSF-1/CSF-1R與TAM 巨噬細胞能夠保護宿主免受感染和損傷，并促進組織重塑。然而，它們經(jīng)常在病理環(huán)境中積累，包括癌癥、動脈粥樣硬化、代謝性疾病和膿毒癥，并對宿主有害的微生物環(huán)境作出反應［12］。巨噬細胞的極化、活化有兩種截然不同的極端狀態(tài)：經(jīng)典活化（M1）和交替活化（M2）巨噬細胞表型，M1巨噬細胞產(chǎn)生促炎細胞因子，提高誘導型一氧化氮合酶2（iNOS）和主要組織相容性復合體Ⅱ類（MHCⅡ）的表達，并具有抗腫瘤作用。而M2巨噬細胞主要由Th2細胞因子，如IL-4、IL-13、糖皮質(zhì)激素以及CSF-1誘導，能夠表達大量的抗炎細胞因子IL-10以及少量的IL-12，參與血管生成、組織重塑、傷口愈合以及抗炎等機體穩(wěn)態(tài)過程［2］。

TAM是成熟的M2極化分型的巨噬細胞，來自由腫瘤部位的癌細胞和間質(zhì)細胞產(chǎn)生的分子所招募的血液單核細胞。TAM通過分泌CSF-1，刺激巨噬細胞在腫瘤內(nèi)聚集和移動，CSF-1與其受體CSF-1R結合后，能夠促進人單核細胞存活和向巨噬細胞分化，使TAM的浸潤增加，進一步促進腫瘤的侵襲、轉移和血管生成［13-14］。CSF-1R信號的突變分析表明，CSF-1誘導運動的主要介質(zhì)是磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）和一個或多個Src家族激酶（SFK），它們激活信號，使巨噬細胞黏附、肌動蛋白聚合、極化，最終遷移和侵襲，從而促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展［15］。

在腫瘤微環(huán)境中，CSF-1R相關性TAM可以促進慢性炎癥的持續(xù)發(fā)生，導致正常細胞原癌基因發(fā)生突變產(chǎn)生致癌作用，在CSF-1R表達的TAM被耗盡或抑制后，血管生成減少，腫瘤進展延遲［5］。類似地，已經(jīng)證明在小鼠腫瘤模型中，TAM的缺失會使腫瘤對過繼轉移的T細胞治療和化療敏感［16-17］。通過紅細胞-癌細胞雜合膜將選擇性CSF-1R抑制劑BLZ945靶向遞送至TAM使其耗竭，能夠升高CD8+T細胞比率，逆轉腫瘤免疫微環(huán)境［18］。STEPHANIE等［19］在小鼠膠質(zhì)瘤模型中使用BLZ945阻斷CSF-1R信號，可以在不減少巨噬細胞數(shù)量的情況下，很好地重新編程巨噬細胞的反應，破壞M2巨噬細胞的促瘤功能，使已建立的腫瘤消退。總的來說，CSF-1/CSF-1R能夠促進TAM的表達，通過使用CSF-1/CSF-1R抑制劑，便能夠達到抑制TAM和腫瘤細胞侵襲和轉移的目的。

2.2 CSF-1/CSF-1R與MDSCs MDSCs是骨髓來源的一群未成熟異質(zhì)性細胞，在腫瘤、炎癥和感染過程中不斷擴增，具有對先天性和適應性免疫顯著抑制的能力。通過提高精氨酸酶活性、增強NO和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生來抑制T細胞的活化，參與腫瘤免疫逃逸的中心環(huán)節(jié)［3］。在炎癥因子的刺激下，骨髓中產(chǎn)生的未成熟髓細胞（immature myeloid cells，IMCs）分化成MDSCs，防止免疫細胞對機體過度的傷害。但在癌癥患者體內(nèi)，腫瘤來源的CSF-1能夠阻滯IMC的正常分化誘導其成為MDSCs，并在患者局部腫瘤組織內(nèi)大量募集、活化，促進腫瘤細胞存活，抑制固有抗癌免疫和適應性抗癌免疫，導致局部免疫耐受，促進腫瘤進展［20-22］。近年來，大量證據(jù)支持MDSCs在腫瘤免疫抑制微環(huán)境中發(fā)揮關鍵作用，在腫瘤血管生成、耐藥、促進腫瘤侵襲和轉移等方面都具有重要作用［23-25］。

SAUNG等［26］在臨床前模型中證實，抗CSF-1R抗體與胰腺癌疫苗GVAX聯(lián)合治療，可以靶向破壞MDSCs，并調(diào)節(jié)剩余髓樣細胞向抗腫瘤表型發(fā)展，增強抗PD-1抗體的抗腫瘤活性。另外，在表達吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）的小鼠黑色素瘤模型中，使用PLX647靶向抑制CSF-1R信號轉導消耗了超過65%的腫瘤浸潤的MDSCs，導致腫瘤進展延遲。CSF-1R抑制劑能夠使表達IDO的腫瘤對T細胞檢查點阻斷的免疫治療敏感，并提高針對CTLA-4、PD-1和IDO抑制劑的免疫治療效果［27-28］。因此，抑制CSF-1/CSF-1R信號可以在功能上阻斷腫瘤浸潤的MDSCs，增強抗腫瘤T細胞的反應，而靶向CSF-1/CSF-1R已成為降低MDSCs或抑制其促腫瘤功能的策略之一。

2.3 CSF-1/CSF-1R與DCs DCs是外周組織和免疫器官如胸腺、骨髓、脾臟和淋巴結中一種專門的抗原呈遞細胞，具有獨特的誘導T細胞活化和效應分化的能力，它們可以識別、攝取和處理病原體，并在MHC分子存在的情況下將抗原衍生的抗原肽呈遞給淋巴組織中的初始T淋巴細胞。DCs可以啟動各種類型的T細胞反應，其中一部分取決于DCs與T細胞相互作用的發(fā)育狀態(tài)［29］。未成熟DCs（iDCs）在小鼠中表現(xiàn)為CD11c+MHCIIlowCD86low細胞，專門識別和處理抗原，但免疫刺激物功能較差，可能會誘導免疫耐受。因此，必須嚴格調(diào)控DCs的成熟，以保持適當?shù)拿庖咂胶猓?0］。

目前，CSF-1已被證明除了能夠誘導巨噬細胞的發(fā)育外，還能誘導正常小鼠和Flt3L敲除的小鼠DCs的發(fā)育。JOEY等［30］研究證實，MicroRNA-22、-34a和-155在成熟的MHCIIhiCD86hiDCs中上調(diào)，介導CSF-1R mRNA和蛋白的下調(diào)。體外實驗抑制靶向CSF-1R的microRNAs，不僅可以維持高水平的CSF-1R蛋白表達，還可以在脂多糖的刺激下破壞DCs成熟。此外，通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)，PI3K能夠負向調(diào)控DCs的成熟，使用PI3K抑制劑治療，可以逆轉DCs發(fā)育過程中CSF-1R對其產(chǎn)生的阻滯作用。因此，CSF-1R介導的PI3K通路激活可能會阻斷LPS誘導的DCs最終成熟，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)，抑制CSF-1/CSF-1R信號和激活抗原提呈細胞（antigen presenting cells，APCs）與抗CD40激動劑聯(lián)合治療與臨床前腫瘤模型中的單藥治療相比，具有更高的抗腫瘤療效和生存率，這種聯(lián)合方法促進了DCs的成熟和分化，并驅(qū)動效應T細胞的有效啟動［31］。因此，下調(diào)CSF-1/CSF-1R的表達對DCs的最終成熟至關重要。

2.4 CSF-1/CSF-1R聯(lián)合免疫檢查點抑制劑治療近十年來，基于對腫瘤免疫的更深入了解，腫瘤免疫療法尤其是對免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的研究取得了巨大的進展。ICIs表現(xiàn)出強效的抗癌作用，可以阻斷負性免疫共刺激通路，使腫瘤浸潤淋巴細胞從衰竭狀態(tài)重新激活［32］。目前，CTLA-4或PD-1/PD-L1的治療抗體已被批準用于晚期黑色素瘤、腎細胞癌和非小細胞肺癌等多種惡性腫瘤的治療［33-35］。然而，它們的臨床效益卻僅限于小部分患者，并且大多數(shù)患者會出現(xiàn)原發(fā)性或獲得性耐藥，因此，其耐藥機制的鑒定和組合策略的開發(fā)對以上治療方法的進一步改進至關重要。

多項研究證實，靶向CSF-1/CSF-1R的小分子抑制劑和抗體在臨床研究中已顯示出良好的抗腫瘤活性，并能夠協(xié)同促進免疫檢查點抑制劑的臨床療效。RIKKE等［20］研究發(fā)現(xiàn)，靶向CSF-1/CSF-1R聯(lián)合CTLA-4阻斷能較好地降低MDSCs在腫瘤中的蓄積量，協(xié)同抑制腫瘤生長，但只有在CTLA-4先于或同時阻斷CSF-1/CSF-1R時才能看到效果。在一項研究中，SHI等［36］開發(fā)了一種CSF-1R抑制劑（PLX3397）、溶瘤病毒和抗PD-1抗體的組合。研究結果表明，三聯(lián)治療協(xié)同作用顯著控制了腫瘤，延長了結腸癌小鼠模型的生存期。該聯(lián)合治療通過增加腫瘤中T細胞的浸潤和增強抗腫瘤CD8+T細胞的功能，將免疫抑制腫瘤微環(huán)境重新編程為CD8+T細胞偏倚的抗腫瘤免疫，為臨床聯(lián)合治療提供了強有力的策略。同樣，在胰腺導管腺癌小鼠模型中，阻斷CSF-1R能夠上調(diào)包括PD-L1和CTLA-4在內(nèi)的T細胞檢查點分子，而PD-1和CTLA-4拮抗劑作為單一藥物抑制PDAC生長的效果有限，但將這些藥物與CSF-1R阻斷劑聯(lián)合使用，即使在已建立的腫瘤中，也能有效地誘導腫瘤消退［37］。以上研究表明，靶向CSF-1/CSF-1R聯(lián)合ICIs治療方法具有巨大的應用前景，在未來或許會成為一種新的治療策略。

3 總結與展望

綜上所述，CSF-1及其受體在腫瘤微環(huán)境中扮演著十分重要的角色。CSF-1與CSF-1R結合之后，不但能夠促進髓樣細胞增殖分化為TAM和MDSCs，還可以抑制LPS誘導的DCs最終成熟，從而影響腫瘤微環(huán)境，促進免疫逃逸，加速腫瘤進展。CSF-1/CSF-1R抑制劑的應用在很大程度上延緩了腫瘤的進展，并協(xié)同促進免疫治療的臨床療效。目前，CSF-1/CSF-1R抑制劑的開發(fā)已經(jīng)取得較大進展，但與其他治療方法相結合的臨床試驗還正在進行之中，希望通過本課題組進一步的探究，能夠制定出更多的治療方案，提高臨床療效，改善預后，讓更多患者從免疫治療中獲益，為惡性腫瘤患者帶來新的希望。