CXCR3及其配體在腫瘤免疫治療中的研究進(jìn)展①

肖文璐 蔣敬庭 盧斌峰

（蘇州大學(xué)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(xué)細(xì)胞治療研究院，常州213003）

趨化因子是一類與G蛋白耦聯(lián)受體亞群相互作用的小分子蛋白，根據(jù)N端兩個(gè)保守半胱氨酸殘基的位置，可分為兩個(gè)主要亞家族（CX3C和CXC）和兩個(gè)次要亞家族（CC和C）[1］。趨化因子能夠與表達(dá)相應(yīng)受體的靶細(xì)胞相結(jié)合并介導(dǎo)其功能[2］。趨化因子受體CXCR3由3種IFN-γ誘導(dǎo)型配體CXCL9、CX‐CL10和CXCL11激活[3］。CXCR3活化后優(yōu)先在Th1型CD4+T細(xì)胞、效應(yīng)CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞以及NKT細(xì)胞上高表達(dá)。CXCR3在效應(yīng)T細(xì)胞向炎癥和腫瘤部位的遷移中起關(guān)鍵作用[4］。

根據(jù)是否具有ELR（谷氨酸-亮氨酸-精氨酸）基序，將CXC趨化因子分為兩種形式：具有ELR基序者可促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞遷移和血管生成，不具有ELR基序者能促進(jìn)淋巴細(xì)胞遷移并抑制血管生成[5］。CXCL9，10，11是ELR陰性的CXC趨化因子，可通過抑制血管生成，發(fā)揮抗腫瘤作用。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)CXCL9，10，11增加腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移，可能是由于配體對(duì)CXCR3變體（CXCR3-A，CXCR3-B和CXCR3-alt）產(chǎn)生的不同影響[6］。CXCL9，10，11/CXCR3通路主要調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活化、分化和遷移，通過募集免疫細(xì)胞，如細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞（cyto‐toxic lymphocytes，CTL）、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等發(fā)揮免疫應(yīng)答效應(yīng)。

1 CXCR3及其配體

CXCR3，也稱為G蛋白偶聯(lián)受體9（GPR9）或CD183，是一種7跨膜結(jié)構(gòu)域G蛋白偶聯(lián)受體。人類趨化因子受體CXCR3存在3種剪接變體：CXCR3-A，CXCR3-B和一個(gè)截短的變體CXCR3-alt。CX‐CR3-A和CXCR3-B的 配 體 為CXCL9、CXCL10和CXCL11，而CXCR3-alt僅 結(jié) 合CXCL11[7］。CXCR3在CD4+Th1細(xì)胞、CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞以及NK和NKT細(xì)胞上表達(dá)，但在初始T細(xì)胞上不表達(dá)。CX‐CL9和CXCL10均能增強(qiáng)Th1細(xì)胞的效應(yīng)功能，但CXCL11結(jié)合在CXCR3受體上的不同位點(diǎn)，并介導(dǎo)相反的功能，促進(jìn)分化Foxp3?調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（T-regu‐latory 1，Tr1）的表達(dá)，抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能[8-9］。

趨化因子CXCL9，亦稱IFN-γ誘導(dǎo)的單核因子（MIG），在免疫細(xì)胞的趨化中發(fā)揮重要作用，可由多種細(xì)胞分泌，包括免疫細(xì)胞（T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞等）和非免疫細(xì)胞（內(nèi)皮細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等）[10］。CXCL9主要介導(dǎo)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)至局灶性部位并抑制腫瘤生長(zhǎng)。

趨化因子CXCL10，亦稱IFN-γ誘導(dǎo)蛋白10（IP-10）。人類CXCL10基因最初發(fā)現(xiàn)是在淋巴瘤細(xì)胞系（U937）中由IFN-γ誘導(dǎo)的早期反應(yīng)基因。CX‐CL10在胸腺、脾臟和淋巴結(jié)基質(zhì)中以低水平表達(dá)，可通過IFN-α、IFN-β、IFN-γ或LPS刺激，誘導(dǎo)其在多種細(xì)胞高表達(dá)，包括內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等，是活化T細(xì)胞的化學(xué)誘導(dǎo)物[11］。CXCL10除誘導(dǎo)效應(yīng)Th1細(xì)胞外，還可將CX‐CR3+CD8+T細(xì)胞募集到腫瘤部位，并通過這些細(xì)胞誘導(dǎo)顆粒酶-b的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)抗腫瘤效應(yīng)[12］。

趨化因子CXCL11，亦稱干擾素誘導(dǎo)的T細(xì)胞α化學(xué)引誘物（I-TAC）或IFN-γ誘導(dǎo)蛋白9（IP-9）。CXCL11是與CXCR3結(jié)合親和力最高的配體，這種相互作用促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞從骨髓中釋放并進(jìn)入外周組織[1］。此外，CXCL11可與CXCR7結(jié)合，這與細(xì)胞的侵襲性相關(guān)并減少腫瘤細(xì)胞的凋亡[13］。

2 CXCL9，10，11/CXCR3通路在腫瘤中的作用

CXCL9，10，11主要由單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞分泌產(chǎn)生。CXCL9，10，11/CXCR3通路有兩種作用方式：免疫激活的分泌信號(hào)和腫瘤細(xì)胞衍生的增殖轉(zhuǎn)移信號(hào)[14］。免疫激活的分泌信號(hào)主要作用于免疫細(xì)胞的遷移、分化和激活，通過該通路募集CTL、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和巨噬細(xì)胞發(fā)生免疫反應(yīng)性，介導(dǎo)Th1細(xì)胞極化，通過IFN-γ反應(yīng)而激活免疫細(xì)胞。對(duì)于腫瘤細(xì)胞衍生信號(hào)，腫瘤衍生的配體主要通過CXCR3-A使腫瘤細(xì)胞具有轉(zhuǎn)移傾向，并且腫瘤衍生的趨化因子促進(jìn)Th2細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）和骨髓來源的抑制性細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）的募集，產(chǎn)生促腫瘤作用（見圖1）。

圖1 CXCL9，10，11/CXCR3通路在腫瘤微環(huán)境中的作用[14-15］Fig.1 CXCL9，10，11/CXCR3 pathway in tumor micro?environment[14-15］

2.1 抗腫瘤作用 CXCL9和CXCL10是許多免疫反應(yīng)的關(guān)鍵組成部分，通過與CXCR3結(jié)合激活NK和Th1細(xì)胞，并誘導(dǎo)其進(jìn)入炎癥部位。ADDISON等[16］發(fā)現(xiàn)人類早期非小細(xì)胞肺癌中高表達(dá)ELR?CX‐CL9，重組人細(xì)胞因子（recombinant human cytokine CXCL9，rhCXCL9）或CXCL9的基因轉(zhuǎn)移均可抑制腫瘤衍生的血管生成，抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。在乳腺癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞表達(dá)的CXCL9通過募集宿主NK細(xì)胞和大量CXCR3+CD4+及CX‐CR3+CD8+宿主T細(xì)胞抑制局部腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[17］。CXCL9和CXCL10的高表達(dá)與CD8+T細(xì)胞的高密度顯著相關(guān)，能夠募集記憶CD8+T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。在Treg細(xì)胞耗竭的腫瘤中，CXCL9和CXCL10選擇性增加，CXCR3+T細(xì)胞募集，這表明靶向Treg細(xì)胞并上調(diào)CXCL9和CXCL10的表達(dá)可作為一種潛在的免疫療法[18］。

CXCL10對(duì)腫瘤發(fā)生具有雙重作用，這取決于相應(yīng)CXCR3受體的剪接變體。CXCR3-B具有生長(zhǎng)抑制特性，而CXCR3-A促進(jìn)細(xì)胞增殖[19］。CXCL10與腫瘤細(xì)胞表面的CXCR3-B受體結(jié)合，直接發(fā)揮抗增殖作用，縮短腫瘤細(xì)胞的生存期；與CXCR3-A受體結(jié)合，減弱FAS（CD95）介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡作用[20］。CXCL10是有效的血管生成阻斷劑，與CXCR3受體結(jié)合后，抑制腫瘤血管生成從而降低腫瘤內(nèi)血管密度，增加腫瘤細(xì)胞凋亡使腫瘤組織壞死[21］。CXCL10可招募多種免疫細(xì)胞直接殺傷腫瘤細(xì)胞，發(fā)揮抗腫瘤作用[12］。另外，CXCL10還可干擾致癌因子的表達(dá)，促使腫瘤細(xì)胞凋亡[22］。

2.2 促腫瘤作用 CXCL9與受體亞型CXCR3-A結(jié)合，激活rhCXCL9誘導(dǎo)的p-ERK1/2-MMP2/MMP9通路，增強(qiáng)CD133+肝細(xì)胞癌的遷移和侵襲能力[23］。EJAEIDI等[24］發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者血清中，CX‐CL9、CXCL10和CXCL11的表達(dá)水平明顯升高。血清中的這3種趨化因子，通過激活存活蛋白、β-鏈蛋白、絲裂原活化的蛋白激酶磷酸酶1（MKP-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶1（MMP-1），在乳腺癌的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。此外，抑制CXCL9的表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白聚合，細(xì)胞黏附和細(xì)胞存活，還可增加細(xì)胞內(nèi)的鈣濃度，誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞的遷移[25］。

腫瘤細(xì)胞分泌CXCL10，趨化CXCR3+CD4/CD8/Treg細(xì)胞進(jìn)入腫瘤組織，CXCL10的促進(jìn)或抑制作用可能取決于CXCR3+CD8+T細(xì)胞與CX‐CR3+Treg細(xì)胞間的平衡。CXCL10變體拮抗免疫細(xì)胞募集，使早期T細(xì)胞募集功能受損，增加Treg細(xì)胞的滲透比率。急性期肝移植后增強(qiáng)的CXCL10/CX‐CR3信號(hào)直接誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的動(dòng)員和募集，從而促進(jìn)肝細(xì)胞癌的生長(zhǎng)和移植后的復(fù)發(fā)[26］。因此，高表達(dá)CXCL10及CXCR3的某些腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移和侵襲能力。

3 CXCL9，10，11/CXCR3通路作為腫瘤免疫治療的靶點(diǎn)

CXCL9，10，11/CXCR3途徑通過激活免疫活化分泌信號(hào)，抑制腫瘤細(xì)胞衍生信號(hào)作為腫瘤治療的新靶點(diǎn)（見表1）。將Th1細(xì)胞、CTL、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和M1巨噬細(xì)胞募集到腫瘤部位的配體可作為有效的抗腫瘤策略。攜帶CXCL9的質(zhì)粒載體聯(lián)合順鉑治療可控制結(jié)腸癌和肺癌的發(fā)展，增強(qiáng)CTL的激活[27］。在腎細(xì)胞癌模型中，腫瘤內(nèi)CXCL9和系統(tǒng)性IL-2通過腫瘤內(nèi)浸潤(rùn)的CXCR3+單核細(xì)胞抑制腫瘤生長(zhǎng)和血管生成[28］。在骨髓瘤小鼠模型中，CX‐CL10-Ig融合蛋白具有更長(zhǎng)的半衰期，并保持重組蛋白的特征，可誘導(dǎo)CTL和NK細(xì)胞浸潤(rùn)到腫瘤部位[29］。另外，一種新的CXCL10-EGFRvIII融合蛋白（IP10-scFv）在神經(jīng)膠質(zhì)瘤小鼠模型中成功誘導(dǎo)了腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞，延長(zhǎng)小鼠生存期[30］。由于CX‐CL11可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞遷移或促進(jìn)Tr1和Th2細(xì)胞的極化，因此其能否作為腫瘤治療的靶點(diǎn)可能存在爭(zhēng)議。CXCR3的拮抗劑AMG487在體外抑制結(jié)腸癌和骨肉瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，在體內(nèi)模型中抑制肺轉(zhuǎn)移，但AMG487不能抑制肝轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移瘤的生長(zhǎng)[31-32］。AMG487靶向CXCR3的所有變體，抗CXCR3可通過旁分泌CXCL9，10，11/CXCR3途徑抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，還可抑制抗腫瘤宿主反應(yīng)。

表1 基于CXCL9，10，11/CXCR3通路的腫瘤免疫治療研究Tab.1 Tumor immunotherapy based on CXCL9，10，11/CXCR3 pathway

CXCL9，10，11/CXCR3通路與PD-1/PD-L1之間的關(guān)系是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，將該途徑與其他免疫療法相結(jié)合，通過多種機(jī)制改善對(duì)腫瘤發(fā)展的抑制作用，提高腫瘤免疫治療的療效。CHOW等[33］揭示了抗PD-1免疫療法的成功應(yīng)用需要CD8+T細(xì)胞表達(dá)CXCR3，以及CD103+DC產(chǎn)生CXCL9。在抗PD-1治療的荷瘤小鼠中，CXCR3及其配體在產(chǎn)生CD8+T細(xì)胞反應(yīng)中至關(guān)重要，腫瘤內(nèi)CD103+DC細(xì)胞產(chǎn)生CXCL9促進(jìn)抗PD-1誘導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)，表明CXCR3促進(jìn)了腫瘤微環(huán)境中DC與T細(xì)胞之間的相互作用[33］。PD-1和CTLA-4免疫檢查點(diǎn)雙重阻斷后，CXCL9和CXCL10的表達(dá)顯著上調(diào)，CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)和治療效果均依賴CXCR3。在荷瘤小鼠模型和經(jīng)免疫檢查點(diǎn)阻斷治療的患者中發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞是這兩種趨化因子的主要來源，其消耗可降低CD8+T細(xì)胞的浸潤(rùn)和免疫檢查點(diǎn)雙重阻斷的療效[34］。

4 展望

目前人們已經(jīng)了解到CXCR3趨化因子系統(tǒng)在炎癥過程中的作用，既增加CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞募集，驅(qū)動(dòng)炎癥反應(yīng)，也可誘導(dǎo)和募集Th1型特異性調(diào)節(jié)T細(xì)胞發(fā)揮抑制作用。然而CXCR3如何調(diào)節(jié)這些關(guān)鍵反應(yīng)之間的平衡有待進(jìn)一步研究。CX‐CR3及其配體在血管生成、腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中具有重要作用，但對(duì)于腫瘤組織中趨化因子的表達(dá)和定位，以及CXCL9，10，11/CXCR3通路在淋巴和外周組織中T細(xì)胞遷移的作用需要進(jìn)一步明確。CXCR3趨化因子系統(tǒng)的特征和作用使其成為免疫治療的潛在靶點(diǎn)，為腫瘤治療帶來新的希望。