趨化因子及其受體在膠質(zhì)瘤診斷及治療中的研究進展

董星辰，孫曉陽

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院神經(jīng)外科，江蘇 淮安 223000)

膠質(zhì)瘤是大腦中最常見的原發(fā)性腫瘤，占中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤的81%，通常起源于膠質(zhì)細胞或前體細胞，并逐漸發(fā)展為星形細胞瘤、少突膠質(zhì)細胞瘤或少突星形細胞瘤等[1]。在組織學(xué)分級上，神經(jīng)膠質(zhì)瘤可分為4級，其中Ⅰ級和Ⅱ級膠質(zhì)瘤為低級別膠質(zhì)瘤，Ⅲ級和Ⅳ級膠質(zhì)瘤為高級別膠質(zhì)瘤。低級別膠質(zhì)瘤患者的10年生存率為47%，中位生存期為11.6年；相對較高等級的膠質(zhì)瘤與較差的預(yù)后有關(guān)，Ⅲ級神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的中位總生存期約為3年，而Ⅳ級神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者僅為15個月[2]。盡管目前治療惡性腫瘤的方法較多，但被批準用于治療膠質(zhì)瘤的藥物很少，而血腦屏障是其阻礙因素之一[3]。腫瘤的發(fā)展增加了血腦屏障的通透性，導(dǎo)致巨噬細胞和淋巴細胞發(fā)生腫瘤浸潤。免疫抑制細胞的募集和激活主要由于促炎性細胞因子分泌的增多，包括白細胞介素、轉(zhuǎn)化生長因子和趨化因子等，這些外周免疫細胞對腫瘤進展和對抗腫瘤治療的反應(yīng)有重大影響，可能會限制膠質(zhì)瘤患者的療效[4]。趨化因子是結(jié)構(gòu)相關(guān)的小肝素結(jié)合蛋白，該類蛋白可以由各種類型的細胞合成，包括單核細胞、巨噬細胞、T 淋巴細胞以及神經(jīng)細胞、內(nèi)皮細胞等[5]。趨化因子及其受體通過促進細胞增殖、存活、轉(zhuǎn)移和新血管生成在各種腫瘤的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，部分趨化因子/受體軸在惡性腫瘤病理生理學(xué)中的作用已得到公認[6]。現(xiàn)對趨化因子及其受體家族蛋白在膠質(zhì)瘤診斷及治療中的研究現(xiàn)狀予以綜述。

1 趨化因子及其受體

趨化因子能夠影響免疫細胞的全身運動，根據(jù)N端附近半胱氨酸殘基的相對位置分為CC、CXC、CX3C和XC 4個家族[6]。趨化因子受體是一個多樣化的G蛋白偶聯(lián)受體家族，結(jié)構(gòu)上包含7個跨膜域(有助于配體結(jié)合)以及內(nèi)基序(包含G蛋白和抑制蛋白對接位點)，趨化因子受體在全身表達，常見于免疫細胞群，其在免疫細胞上的表達可由炎癥驅(qū)動[7]。趨化因子及其受體在健康的炎癥免疫反應(yīng)中具有較好的作用，趨化因子與同源受體結(jié)合后，可在組織內(nèi)發(fā)揮多種功能[8]，且趨化因子受體也具有多種功能，如趨化性調(diào)節(jié)、響應(yīng)病原體感染等[9]。趨化因子及其受體的各種功能對許多疾病的進展及其潛在治療有廣泛影響，針對趨化因子/趨化因子受體系統(tǒng)在惡性腫瘤進展中的作用，靶向趨化因子受體以減緩惡性腫瘤進展，可能是有效的藥理學(xué)方法。已經(jīng)確定CC趨化因子配體[chemokine(C-C motif) ligand，CCL]2/CC趨化因子受體[chemokine (C-C motif) receptor，CCR]2信號軸在各種癌癥的發(fā)展和進展中發(fā)揮作用，包括高度難治的類型，如膠質(zhì)母細胞瘤、胰腺癌等。CCR2及其配體通過從外周募集抑制性細胞來塑造免疫抑制性腫瘤微環(huán)境，從而在膠質(zhì)瘤的發(fā)展中發(fā)揮不可或缺的作用[10]。膠質(zhì)瘤患者CCL2/CCR2表達升高表明患者預(yù)后較差，而低水平CCL2患者的生存時間較長[11]。

2 趨化因子及其受體在膠質(zhì)瘤診斷中的作用

惡性腫瘤的生化診斷依賴于腫瘤標志物。某些基因在惡性腫瘤的發(fā)生、增殖和分化中的過度表達可能導(dǎo)致該基因產(chǎn)物在癌細胞中合成增加并釋放至血液或腦脊液中，這些過表達的基因產(chǎn)物可作為腫瘤標志物用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的診斷和監(jiān)測。

2.1血清中趨化因子及其受體 在神經(jīng)母細胞瘤患者血清中，包括癌胚抗原在內(nèi)的一些經(jīng)典腫瘤標志物水平升高，且其血清癌胚抗原水平隨疾病進展而升高[12]。但目前尚無具有高靈敏度及高特異度的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤(如神經(jīng)膠質(zhì)瘤)標志物，且尚無有效區(qū)分原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變和轉(zhuǎn)移性腦腫瘤的篩查試驗。因此，新的神經(jīng)膠質(zhì)瘤生物標志物正在研究中，特別是用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤早期診斷的生物標志物。由于趨化因子及其受體在神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)病中的作用，針對趨化因子的腫瘤標志物篩查可能是有效的研究方向。盡管神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞中存在各種趨化因子及其受體的表達，但對神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者血清趨化因子及其受體水平的認識尚不清楚。研究證明，與健康受試者相比，膠質(zhì)瘤患者血清CXC趨化因子配體[chemokine(C-X-C motif) ligand，CXCL]8水平顯著提高[13]。另一項研究表明，與健康人群相比，部分惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者血清CXCL12水平顯著升高，但間變性星形細胞瘤和多形性膠質(zhì)母細胞瘤患者CXCL12水平無顯著差異[14]。神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者血清CCL2和CCL5水平明顯高于健康志愿者，其中膠質(zhì)瘤患者血清CCL5水平甚至是健康志愿者的5倍，證實CCL2和CCL5均參與了神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)病[15]。

趨化因子網(wǎng)絡(luò)高度復(fù)雜，可能任何單一趨化因子或受體均不能成為診斷膠質(zhì)瘤的有效生物標志物，故多種生物標志物聯(lián)合可作為診斷膠質(zhì)瘤的替代方法。研究表明，蛋白質(zhì)組學(xué)可能是選擇神經(jīng)膠質(zhì)瘤潛在腫瘤標志物的有用工具[16]。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，表面增強激光解析電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)(一種生物質(zhì)譜技術(shù))出現(xiàn)，有研究采用該技術(shù)評估了一套用于膠質(zhì)母細胞瘤診斷的潛在血清生物標志物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了3種可作為推定膠質(zhì)瘤生物標志物的蛋白——CXCL4、S100A8、S100A9。與健康人群相比，膠質(zhì)母細胞瘤患者血清CXCL4、S100A8、S100A9水平升高[16]。由于不同的蛋白質(zhì)表征神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)展有不同的途徑，將這些標志物組合比確定單個標志物具有優(yōu)勢，且將為臨床提供更準確的信息。

2.2腦脊液中趨化因子水平及其受體 傳統(tǒng)采樣源(如血液、腫瘤組織)的蛋白質(zhì)組圖譜以及大多數(shù)潛在生物標志物在腦腫瘤臨床研究中的價值有限。膠質(zhì)瘤的生物標志物可以在其他生物樣品中進行鑒定，如腦脊液、囊液、腫瘤細胞系、腫瘤組織等。而腦脊液可能成為有潛力的膠質(zhì)瘤生物標志物研究樣本。血腦屏障可防止腫瘤特異性分子從大腦釋放到血液循環(huán)，腦脊液中的生物標志物可能由腫瘤組織分泌或滲漏產(chǎn)生，還可能由血腦屏障功能障礙以及外周血濾過增加產(chǎn)生[17]。因此，可考慮在腦脊液中尋找腦腫瘤生物標志物，但常規(guī)采集腦脊液用于臨床檢測有一定局限性[18]。與良性腦腫瘤或無腫瘤患者相比，神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者腦脊液樣本中CCL2水平顯著升高[17]。單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)是一種由76個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，屬于CC亞家族成員，可吸引單核細胞。膠質(zhì)瘤患者腦脊液樣本中MCP-1水平顯著高于良性腦腫瘤或無腫瘤患者，且膠質(zhì)瘤蛛網(wǎng)膜下腔播散患者腦脊液樣本中MCP-1水平明顯高于未播散患者[19]。腦脊液中MCP-1水平有助于準確診斷膠質(zhì)瘤并判斷腫瘤細胞的蛛網(wǎng)膜下腔播散，從而對此類患者進行及時、適當?shù)闹委煛?/p>

3 趨化因子及其受體在膠質(zhì)瘤治療中的作用

膠質(zhì)瘤的治療通常為手術(shù)治療聯(lián)合放療和(或)化療，但多數(shù)患者治療效果欠佳，且易復(fù)發(fā)，主要原因與常規(guī)療法未考慮不同亞型膠質(zhì)瘤的獨特分子特征有關(guān)。目前大部分研究集中于尋找合適的膠質(zhì)瘤診斷和治療方法，以有效預(yù)防神經(jīng)膠質(zhì)瘤的進展。

3.1靶向趨化因子及其受體的臨床前研究

3.1.1直接靶向趨化因子及其受體的療法 目前膠質(zhì)瘤治療中針對阻斷趨化因子/趨化因子受體軸的單一療法的應(yīng)用極為有限。單克隆抗體阻斷CCR4信號治療腎癌的潛力較大，Affi-5是一種CCR4阻斷性單克隆抗體，在腎癌臨床前研究中可以減少腫瘤生長并增加自然殺傷細胞的浸潤[20]。CCR4單克隆抗體已應(yīng)用于成人T細胞淋巴瘤，近年日本批準了一種完全人源化、去巖藻糖基化的免疫球蛋白G1抗體——Mogamulizumab，但Mogamulizumab會消耗調(diào)節(jié)性T細胞，從而增加移植物抗宿主反應(yīng)的風(fēng)險[21]。AMD3465是一種高度選擇性的CXC趨化因子受體[chemokine (C-X-C motif) receptor，CXCR]4拮抗劑，可抑制膠質(zhì)瘤和成神經(jīng)管細胞瘤細胞的生長，其抗腫瘤活性與環(huán)腺苷酸抑制的阻斷有關(guān)[22]。此外，在原位惡性膠質(zhì)瘤細胞U87MG的神經(jīng)膠質(zhì)瘤小鼠模型中，一類新的CXCR4拮抗劑環(huán)肽在體外可減弱U87MG細胞的代謝活性及增殖、遷移能力，并縮小腫瘤體積[23]。靶向CXCR4不僅限于單一療法，CCR7介導(dǎo)癌細胞的擴散和遷移，因此這種趨化因子受體軸可能成為膠質(zhì)瘤的治療靶點之一[24]。研究顯示，注射SB225002(一種CXCR2拮抗劑)的膠質(zhì)瘤動物模型的腫瘤體積縮小50%，且血管密度降低、小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞聚集、這些髓系細胞與腫瘤血管的相互作用增強，表明CXCR2拮抗劑在較高濃度下可直接影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤和內(nèi)皮細胞的增殖，抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長[25]。一項針對CXCR2抑制劑的臨床前研究表明，SB225002可抑制原位膠質(zhì)瘤動物模型的腫瘤生長，導(dǎo)致血管模擬結(jié)構(gòu)不完整，提示CXCR2靶向治療與膠質(zhì)瘤標準療法結(jié)合可能改善臨床試驗的治療效果[26-27]。

3.1.2免疫療法結(jié)合靶向趨化因子及其受體的療法 近年來，各種基于免疫的癌癥治療方法的開發(fā)和應(yīng)用取得了很大進展。免疫抑制性腫瘤微環(huán)境對許多癌癥有較大影響，且大部分可能依賴于趨化因子及其受體，但大部分癌癥采用單一免疫療法治療的效果欠佳。將現(xiàn)有免疫療法與針對趨化因子受體的新型拮抗劑相結(jié)合可能是治療膠質(zhì)瘤的潛在方法，對其他耐藥性癌癥的療效較好。在一項近期的膠質(zhì)瘤臨床前研究中，采用靶向程序性細胞死亡受體1(programmed cell death protein 1，PD-1)的單克隆抗體聯(lián)合靶向CCR2的小分子拮抗劑的治療方法結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CCR2拮抗劑CCX872單獨使用可延長膠質(zhì)瘤動物模型的中位生存期，其與抗PD-1聯(lián)合使用可進一步延長中位生存期和總生存期[11]，表明CCX872與抗PD-1聯(lián)合治療對延長膠質(zhì)瘤患者生存期有較大優(yōu)勢。此外，抗CXCR4聯(lián)合抗PD-1免疫療法可延長神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型的生存時間[28]，接受聯(lián)合治療動物模型的腫瘤浸潤性免疫抑制細胞數(shù)量減少，CD4+/CD8+比值升高，表明趨化因子受體阻滯劑與PD-1阻滯劑聯(lián)合可延長小鼠神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型的生存期。由于腫瘤異質(zhì)性、免疫抑制微環(huán)境以及瘤內(nèi)T細胞運輸和持久性不足，針對實體瘤的嵌合抗原受體T細胞療法的研究進展緩慢。腫瘤釋放的白細胞介素-8通過嵌合抗原受體增強腫瘤內(nèi)T細胞的運輸，證明白細胞介素-8受體(如CXCR1或CXCR2修飾的嵌合抗原受體)可顯著促進腫瘤中T細胞的遷移、增強其持久性，并在侵襲性腫瘤(如膠質(zhì)母細胞瘤)臨床前模型中誘導(dǎo)完全的腫瘤消退和持久的免疫記憶[29]。

3.2靶向趨化因子及其受體的臨床試驗 目前針對趨化因子/趨化因子受體軸的單一療法的臨床試驗較少，評估Plerixafor(CXCR4拮抗劑)膠質(zhì)瘤患者在最大安全手術(shù)切除和標準護理期間療效的Ⅱ期臨床試驗正在招募患者[30]。研究證實，新型吡啶甲酰胺骨架修飾的CXCR4阻斷劑(CPZ1344)可誘導(dǎo)GBM細胞凋亡，抑制U87細胞的遷移和血管生成，使細胞周期停滯于G1期，但相關(guān)臨床試驗尚未開展[31]。盡管目前關(guān)于趨化因子受體拮抗劑用于膠質(zhì)瘤的臨床試驗較少，但其在其他惡性腫瘤中與化療聯(lián)合應(yīng)用的研究較常見。PF-04136309與氟尿嘧啶、亞葉酸鈣、鹽酸伊立替康和奧沙利鉑等聯(lián)合治療胰腺癌的Ⅰ期臨床試驗顯示，趨化因子受體拮抗劑聯(lián)合化療的安全性較好，且患者耐受度較高[32]。

4 小 結(jié)

趨化因子網(wǎng)絡(luò)是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，由大量相互作用的配體和受體組成，且受體及配體的活性存在相互影響。趨化因子網(wǎng)絡(luò)是調(diào)節(jié)人體各種正常生命功能和發(fā)育所必需。趨化因子在組織發(fā)育、修復(fù)、免疫監(jiān)測和保護機體免受感染以及炎癥和免疫方面起著基本作用，其中涉及惡性腫瘤等疾病。神經(jīng)膠質(zhì)瘤是發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高度多樣化惡性腫瘤，其中趨化因子及其受體通常上調(diào)，可能在疾病發(fā)展中起關(guān)鍵作用。近年研究認為，趨化因子信號軸在各種癌癥發(fā)展和進展中起作用，趨化因子對腫瘤的影響機制可能與免疫反應(yīng)、腫瘤血管生成等有關(guān)。因此，趨化因子可能是靶向治療腫瘤及篩選腫瘤生物標志物的潛在靶點之一。未來，明確膠質(zhì)瘤腫瘤微環(huán)境的組成以及趨化因子/趨化因子受體軸在膠質(zhì)瘤中的作用可能是膠質(zhì)瘤的研究方向。