胰腺癌腫瘤微環(huán)境的機(jī)制及靶向治療

張藝譯， 徐 敏

上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院 消化內(nèi)科， 上海 200080

胰腺癌是目前公認(rèn)的惡性程度最高的腫瘤之一，R0手術(shù)切除聯(lián)合輔助治療是當(dāng)前唯一有治愈意義的方案，但由于胰腺癌發(fā)病隱匿、早期診斷困難、進(jìn)展迅速，多數(shù)患者確診時(shí)已失去手術(shù)指征，加之其對(duì)抗腫瘤藥物不敏感，患者整體預(yù)后極差。2018年全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]顯示，胰腺癌的發(fā)病率雖未列入前十，但癌癥病死率排名第七[2]，胰腺癌患者整體中位生存期不超過(guò)12個(gè)月。在美國(guó)，胰腺癌5年相對(duì)生存率為10%，在所有癌癥中最低[3]。近年來(lái)，隨著對(duì)腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)的深入研究，為胰腺癌致病機(jī)理和靶向治療方面提供了新思路。

1 胰腺癌TME

胰腺癌TME是指胰腺癌細(xì)胞所處的局部環(huán)境，包括細(xì)胞成分和非細(xì)胞成分。細(xì)胞成分包括胰腺星狀細(xì)胞(pancreatic stellate cell，PSC)、癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblast，CAF)、免疫細(xì)胞和血管等(圖1)；非細(xì)胞成分，也稱為細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，含有膠原蛋白、基質(zhì)蛋白和多種可溶性因子，包括細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子等[4]。胰腺癌TME本質(zhì)上是一個(gè)由于活躍的結(jié)締組織增生沉積造成過(guò)度纖維化而形成的致密基質(zhì)[5]。廣泛纖維化、血管缺乏、免疫浸潤(rùn)和缺氧的基質(zhì)環(huán)境不僅促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和侵襲，還使其對(duì)抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐受抵抗。因此，研究胰腺癌TME中各成分的作用和靶向治療對(duì)胰腺癌未來(lái)的治療管理非常重要。

1.1 CAF和PSC CAF來(lái)源于基質(zhì)中各種成纖維細(xì)胞：原始成纖維細(xì)胞、骨髓衍生細(xì)胞和星狀細(xì)胞。在胰腺癌中，PSC是CAF最主要的來(lái)源[6]。癌細(xì)胞通過(guò)PI3k/Akt、JAK-STAT和Hedgehog等信號(hào)傳導(dǎo)途徑、炎癥細(xì)胞因子和活性氧成分激活PSC：胞質(zhì)中維生素A脂滴消失；大量α-平滑肌肌動(dòng)蛋白生成，被激活的PSC自分泌TGFβ、血小板衍生生長(zhǎng)因子受體、IL-6等因子，進(jìn)一步增強(qiáng)自身活性[2]，獲得肌成纖維細(xì)胞樣表型，即CAF[7]。CAF分泌大量膠原蛋白和基質(zhì)蛋白，蛋白交聯(lián)沉積，基質(zhì)過(guò)度纖維化，導(dǎo)致ECM又厚又硬[4,6]，不僅構(gòu)成物理屏障阻礙藥物輸送，且機(jī)械壓迫血管，造成脈管塌陷，使藥物運(yùn)送更加困難[2,6-7]。CAF還可分泌生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子及基質(zhì)金屬蛋白酶，以促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移[4,7]，同時(shí)上調(diào)免疫檢查點(diǎn)程序性死亡受體1(programmed death 1，PD-1)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte associated antigen 4，CTLA-4)的配體表達(dá)以誘導(dǎo)效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞凋亡，幫助癌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)免疫逃逸[4]。

圖1 胰腺癌TME細(xì)胞成分作用機(jī)制圖

1.2 免疫細(xì)胞

胰腺癌是一個(gè)免疫原性低、高度免疫抑制的腫瘤類型，其免疫治療在臨床上幾乎沒(méi)有成功，很大程度上可能受限于TME的免疫缺陷和免疫抑制。胰腺癌TME中免疫細(xì)胞主要分為三類：腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、腫瘤浸潤(rùn)性T淋巴細(xì)胞和髓源性抑制細(xì)胞。

1.2.1 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是胰腺癌預(yù)后不良的標(biāo)志，包括2種細(xì)胞分型：抗腫瘤的M1巨噬細(xì)胞和促腫瘤的M2巨噬細(xì)胞。在胰腺癌中，腫瘤細(xì)胞通過(guò)IL-13與巨噬細(xì)胞相互作用，誘導(dǎo)其分化成M2表型，不僅促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和血管生成[4，6]，還能夠募集調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)，抑制效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞對(duì)腫瘤的細(xì)胞毒作用[8]。

1.2.2 腫瘤浸潤(rùn)性T淋巴細(xì)胞 胰腺癌TME中浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞以T淋巴細(xì)胞為主，包括CD4+輔助性T淋巴細(xì)胞(Th)、Treg和CD8+T淋巴細(xì)胞，其中CD4+Th分為抗腫瘤的Th1和促腫瘤的Th2。盡管T淋巴細(xì)胞在胰腺癌基質(zhì)中大量存在，但抗腫瘤的效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)與活化被大大限制。研究[4]顯示，胰腺癌中豐富的Th2、M2 巨噬細(xì)胞、Treg以及髓源性抑制細(xì)胞都能夠阻斷Th1和CD8+T淋巴細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng)以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)，因此TME中Th1和CD8+T淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)偏高的胰腺癌患者通常預(yù)后較好[4，8]。此外，T淋巴細(xì)胞表面存在PD-1，T淋巴細(xì)胞受體識(shí)別癌細(xì)胞表面主要組織相容性復(fù)合體后，T淋巴細(xì)胞被激活分泌IFNγ，局部高濃度的IFNγ和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞分泌的TNFα誘導(dǎo)癌細(xì)胞表達(dá)程序性死亡配體1，特異性結(jié)合PD-1后啟動(dòng)T淋巴細(xì)胞凋亡，癌細(xì)胞由此實(shí)現(xiàn)免疫逃逸[9-10]。

1.2.3 髓源性抑制細(xì)胞 髓源性抑制細(xì)胞是腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)未成熟的髓系細(xì)胞分化而成，可抑制CD4+T淋巴細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞的增殖分化，限制CD8+T淋巴細(xì)胞的免疫監(jiān)視，并促進(jìn)Treg的擴(kuò)增，協(xié)助腫瘤細(xì)胞免疫逃逸[11]。

1.3 細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)

ECM的本質(zhì)是細(xì)胞成分生成的各種非細(xì)胞成分，包括基質(zhì)蛋白如纖連蛋白、層粘連蛋白、膠原蛋白、透明質(zhì)酸和多種可溶性因子，如細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子等，ECM不僅為胰腺組織提供結(jié)構(gòu)支持，且為胰腺中各細(xì)胞之間信號(hào)傳導(dǎo)提供平臺(tái)[4,7]。

1.3.1 基質(zhì)蛋白和膠原蛋白 基質(zhì)蛋白和膠原蛋白不僅能夠通過(guò)構(gòu)建物理屏障和缺血缺氧環(huán)境幫助腫瘤耐藥，而且促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和侵襲。研究[6,12]表明，纖連蛋白和層粘連蛋白不僅能夠抵抗因細(xì)胞色素C釋放誘導(dǎo)的凋亡過(guò)程，且能夠通過(guò)抑制半胱天冬酶來(lái)逃避凋亡程序，增加腫瘤細(xì)胞的存活期。膠原蛋白尤其是TME中最為豐富的Ⅰ型膠原，能夠降低癌細(xì)胞表面E-鈣黏蛋白的表達(dá)，破壞E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的形成，以迫使癌細(xì)胞加速細(xì)胞增殖周期；通過(guò)α2β1整合素破壞細(xì)胞之間的黏附接觸，促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移[6]；同時(shí)可誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶的分泌，降解基底膜，癌細(xì)胞由此進(jìn)入淋巴管和血管系統(tǒng)，侵襲能力顯著增強(qiáng)[13]。

1.3.2 透明質(zhì)酸 胰腺癌ECM中的透明質(zhì)酸含量在所有惡性腫瘤中最高，高含量透明質(zhì)酸是影響胰腺癌預(yù)后的獨(dú)立因素[14]。具有強(qiáng)大親水性的透明質(zhì)酸能夠捕獲水分子進(jìn)入細(xì)胞間隙，與蛋白質(zhì)結(jié)合形成蛋白凝膠，將細(xì)胞黏在一起又能夠彼此分離，使細(xì)胞易于遷移，同時(shí)阻止細(xì)胞分化，促進(jìn)腫瘤增殖。此外，大量水分的攝入使得ECM間質(zhì)膨脹，流體壓力增加，壓迫脈管系統(tǒng)[14-15]并形成機(jī)械屏障減少藥物攝入[2,4]，強(qiáng)化腫瘤對(duì)于化療藥物的耐受抵抗能力。

1.3.3 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) EMT是癌細(xì)胞由上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過(guò)程，是胰腺癌具有侵襲性和耐藥性的重要機(jī)制，與ECM中多種分泌因子及信號(hào)通路密切相關(guān)。在TGFβ、Notch通路、Wnt/β-Catenin通路等各種EMT誘導(dǎo)信號(hào)作用下[16-17]，Snail1/Snail2、Twist、Zeb-1、Zeb-2、SMAD蛋白家族等EMT轉(zhuǎn)錄因子激活，驅(qū)動(dòng)靶向基因轉(zhuǎn)錄，上調(diào)N-鈣黏蛋白等間充質(zhì)標(biāo)志物表達(dá)，抑制E-鈣黏蛋白等上皮標(biāo)志物表達(dá)，促使上皮細(xì)胞失去極性和細(xì)胞間的黏附連接，轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)表型，獲得遷徙能力，脫離上皮導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)侵襲和擴(kuò)散[16,18]，同時(shí)EMT抑制癌細(xì)胞增殖和藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)，強(qiáng)化對(duì)吉西他濱等抗增殖藥物的耐藥性[19]。

2 胰腺癌TME的靶向治療

隨著胰腺癌TME致病機(jī)理的研究逐漸深入，以TME為靶點(diǎn)的靶向治療成為新的治療研究方向，基質(zhì)致密纖維化和獨(dú)特的免疫環(huán)境是目前胰腺癌治療失敗的主要原因，所以基質(zhì)和免疫細(xì)胞是當(dāng)前最熱門(mén)也是最有希望實(shí)現(xiàn)突破的靶點(diǎn)。

2.1 靶向基質(zhì)的治療

胰腺癌對(duì)包括吉西他濱在內(nèi)的很多抗腫瘤藥物均有耐受抵抗，而參與吉西他濱耐藥的基因表達(dá)富集在基質(zhì)相關(guān)途徑中[20]，引發(fā)了以基質(zhì)耗竭為目的的靶向研究的蓬勃發(fā)展，但大量研究[4,21]結(jié)果顯示基質(zhì)耗竭不僅不能延長(zhǎng)總體生存期，在某些情況下，胰腺癌反而變成更具侵襲性。相比之下，誘導(dǎo)纖維化基質(zhì)恢復(fù)原有穩(wěn)態(tài)可能是更有希望的治療策略[2,22]。到目前為止，基質(zhì)靶向治療主要分為2種思路：(1)基質(zhì)消耗治療，如聚乙二醇化的重組人透明質(zhì)酸酶(PEGylated recombinant human hyaluronidase, PEGPH20)；(2)基質(zhì)調(diào)節(jié)治療，如結(jié)締組織因子抑制劑、FAK 抑制劑和維生素D類似物[15]。

2.1.1 聚乙二醇化的重組人透明質(zhì)酸酶(PEGPH20) PEGPH20能夠有效降解透明質(zhì)酸，降低腫瘤內(nèi)壓力，改善血管塌陷。HALO-109-201和HALO-109-202 Ⅱ期試驗(yàn)[23-24]顯示，對(duì)發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者，PEGPH20聯(lián)合GEM/Nab-紫杉醇方案不能改善整體無(wú)進(jìn)展存活期；但可明顯改善高透明質(zhì)酸患者(ECM中透明質(zhì)酸染色>50%)的無(wú)進(jìn)展存活期和中位生存期。然而，在專門(mén)針對(duì)高透明質(zhì)酸、Ⅳ期胰腺癌患者的HALO-109-301 Ⅲ期試驗(yàn)[25]中，PEGPH20聯(lián)合GEM/Nab-紫杉醇方案并不能改善該人群的無(wú)進(jìn)展生存期與總體生存期，反而不良事件發(fā)生率增加。此外，在SWOG S1313 ⅠB/Ⅱ期試驗(yàn)[26]中，PEGPH20聯(lián)合FOLFIRINOX方案反而縮短了患者的無(wú)進(jìn)展生存期和中位生存期。PEGPH20在轉(zhuǎn)移性胰腺癌中療效研究的失敗為基質(zhì)消耗治療策略帶來(lái)新的困境。但也有研究[27-28]發(fā)現(xiàn)，在小鼠模型中加用PEGPH20后腫瘤對(duì)抗血管生成治療更敏感；顯著增強(qiáng)腫瘤疫苗對(duì)TME中T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)的促進(jìn)作用，上述結(jié)果均展現(xiàn)了PEGPH20與其他靶向治療聯(lián)合應(yīng)用的可能性。

2.1.2 維生素D/維生素D受體 胰腺癌中維生素D降解酶CYP24A1表達(dá)增加，造成維生素D缺失，維生素D/維生素D受體信號(hào)失活，叉頭轉(zhuǎn)錄因子M1的表達(dá)增加，促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，這是胰腺癌發(fā)生和進(jìn)展的關(guān)鍵因素[29]。維生素D類似物骨化三醇與CAF表面的維生素D受體結(jié)合后可誘導(dǎo)CAF重新產(chǎn)生脂滴并降低α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)，恢復(fù)成靜息狀態(tài)的PSC，同時(shí)降低基質(zhì)中的纖維化和炎癥浸潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)基質(zhì)重構(gòu)并增加腫瘤中吉西他濱藥物濃度，最后使得同種異體腫瘤小鼠的腫瘤體積變小，生存期延長(zhǎng)[30-31]。除了吉西他濱，維生素D類似物聯(lián)合溶瘤病毒、免疫療法的試驗(yàn)結(jié)果也值得期待。

2.1.3 其他 纖維化的基質(zhì)是阻礙藥物運(yùn)送的主要屏障，選用合適的載體將藥物運(yùn)進(jìn)腫瘤細(xì)胞也是靶向治療的突破點(diǎn)，納米載體是當(dāng)前較為熱門(mén)的選擇。納米系統(tǒng)Au@PP/RA/siHSP47，通過(guò)AuNP納米載體，向胰腺癌腫瘤模型中同時(shí)傳遞誘導(dǎo)PSC恢復(fù)靜息狀態(tài)的全反式維甲酸和靶向熱休克蛋白47的siRNA，模型中藥物的輸送和滲透明顯改善，侵襲性胰腺腫瘤的進(jìn)展受到顯著抑制[22]。此外，納米顆粒載體還能夠改善吉西他濱、單克隆抗體的滲透性和靶向性[32]，增強(qiáng)其抗腫瘤療效。

2.2 靶向免疫細(xì)胞的治療 M2巨噬細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞、Treg作為T(mén)ME中主要的免疫抑制細(xì)胞，為胰腺癌的免疫治療提供了靶點(diǎn)。巨噬細(xì)胞集落刺激因子1受體(colony-stimulating factor 1 receptor，CSF1R)是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞表達(dá)的生長(zhǎng)因子受體。在同種異體腫瘤小鼠模型中，CSF-1R選擇性抑制劑AZD7507可顯著消耗巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)比例，導(dǎo)致腫瘤消退并提高小鼠生存率[33]。此外，抗CSF-1R抗體聯(lián)合腫瘤疫苗GVAX和抗PD-1抗體可提高轉(zhuǎn)移性胰腺癌小鼠的存活率[34]。CTLA-4是表達(dá)于Treg表面的抑制分子，抗CTLA-4抗體可阻斷免疫抑制信號(hào)的傳遞，增強(qiáng)效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞的抗腫瘤活性[35]。CTLA-4和PD-1作為經(jīng)典的免疫檢查點(diǎn)，是腫瘤免疫治療中的熱門(mén)靶點(diǎn)，但免疫檢查點(diǎn)抑制劑的單藥治療難以提高胰腺癌患者的生存率，目前研究較多的聯(lián)合免疫檢查點(diǎn)抑制劑的免疫療法有CAR-T淋巴細(xì)胞移植、腫瘤疫苗、溶瘤病毒和抗CD40單克隆抗體等。盡管當(dāng)前胰腺癌免疫治療的藥物試驗(yàn)尚未取得突破性進(jìn)展，但其療效和前景仍然值得期待。

3 小結(jié)

雖然胰腺癌的分子機(jī)制和藥物研究一直在深入，但胰腺癌患者的預(yù)后沒(méi)有顯著改善。由于胰腺癌TME組成成分的獨(dú)特性，它在腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸和耐藥等各個(gè)方面都產(chǎn)生極大的影響，因此深入研究胰腺癌TME組成成分的致病機(jī)理、新型靶向藥物以及聯(lián)合用藥方案是非常迫切又必要的。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：張藝譯負(fù)責(zé)收集資料，分析文獻(xiàn)，撰寫(xiě)論文；徐敏負(fù)責(zé)擬定寫(xiě)作思路，指導(dǎo)撰寫(xiě)文章并最后定稿。