肿瘤免疫治疗丨调节性T细胞及其应用

2019-03-22 12:30:50 浏览：10238 来源： 中国工程院院刊

近年来，肿瘤免疫治疗已逐步成为最热门的肿瘤治疗手段之一。免疫检查点抑制剂等新型治疗方法的出现也为许多肿瘤患者带来了新的希望。

 

然而，目前只有20%~30%的患者能够对免疫检查点抑制剂产生应答。其原因之一就是在肿瘤微环境中存在着免疫抑制网络。调节性T细胞（Tregs）是这个抑制网络中重要的组成部分。

 

研究表明，在肿瘤患者的外周血、肿瘤组织和引流淋巴结中，Tregs均有不同比例的升高，其中以肿瘤组织中最为显著。

 

以往，科学家们通常认为Tregs与不良预后相关。Shimizu等发现，利用抗CD25抗体去除Tregs可有效缓解多种实体瘤。

最新的研究表明，Tregs可根据Foxp3和CD45RA的表达水平被分为3种类型：天然Tregs、效应Tregs和非Tregs。基于这种分类，结肠癌患者可被分为两种类型：一类患者肿瘤组织中富含效应Tregs；另一类则富含非Tregs。前一类患者的预后与肿瘤组织中Tregs的量呈负相关，而后一类则呈正相关。

目前，有力证据证明慢性炎症性疾病能够促进某些癌症（如结肠癌、肝癌和胰腺癌）的进展。因此，靶向肿瘤组织中的炎症网络可能能够促进肿瘤的预防和治疗。Tregs是主要的抗炎因素之一。流行病学数据显示，暴露于多种环境的个体往往拥有预防肿瘤的保护性Tregs表型，与之相比，在生命早期没有暴露于复杂卫生环境的个体在生命后期遭受恶性肿瘤的风险增加。

 

肿瘤细胞的一个突出特征是其无限的增殖能力，这导致了巨大的能量需求。细胞获得ATP有两种主要途径：一个是糖酵解途径，另一个是氧化磷酸化途径。

研究表明，无论是在有氧环境还是缺氧环境下，肿瘤细胞都优先选择糖酵解途径以获得ATP和其他形式的能量，这种现象被称为Warburg效应。

通过糖酵解途径，肿瘤细胞产生大量代谢物，如乳酸和二氧化碳。这些产物不仅能抑制T细胞发挥功能，而且能抑制树突状细胞的成熟与活化。然而，Tregs更喜欢脂肪酸能量供应途径，并且可以利用肿瘤的代谢物来获得能量。因此，有科学家认为，在肿瘤组织中，Tregs与肿瘤细胞形成了共生关系。

Plitas等人发现，与正常乳腺实质和外周血相比，乳腺癌肿瘤组织中Tregs的表达量更高、增殖活性更强。而且，最具侵袭性的乳腺癌往往具有最高水平的Tregs。

RNA-seq分析结果显示：趋化因子受体蛋白CCR8的表达量在肿瘤组织中的Tregs中增加。CCR8和Foxp3在mRNA水平上的表达量比值也被证明与患者的无病生存率和总体生存率呈负相关。

 

随后的研究证实，CCR8也在结肠癌中高表达，并且靶向CCR8可对结肠癌起到有效的缓解作用。目前，针对CCR8的免疫疗法正在进行临床试验。

 

除此之外，De Simone等人也发现了其他在肿瘤组织中的Tregs中上调的基因，包括CTLA-4、CD134（OX40）、GITR、4-1BB、TIGIT、ICOS和CD27。然而，因为这些细胞表面标志物在非肿瘤组织中的Tregs中也有部分表达，针对这些受体的抗肿瘤免疫疗法的功效仍不确定。

目前，基于Tregs的肿瘤免疫治疗策略主要包括：Tregs相关的免疫检查点抑制剂治疗、抑制Tregs功能和特异性清除肿瘤组织中的Tregs。

免疫检查点（如CTLA-4，PD-1和PD-L1）抑制剂可以在多种肿瘤中诱导出稳健且持久的反应。由于CTLA-4信号对于Tregs和效应T细胞（Teffs）都是必需的，因此治疗性抗CTLA-4抗体的使用不仅减弱了Tregs的免疫抑制功能，而且能增强Teffs的功能。

 

目前有研究表明，抗CTLA-4抗体可能不是通过阻断免疫检查点发挥作用，而是通过诱导抗体依赖性细胞毒性。抗PD-1抗体在阻断Tregs中的作用尚未确定。据报道，在小鼠模型中，表达PD-1的Tregs的抑制功能强于没有表达PD-1的Tregs。

 

GITR和OX40是由Tregs组成型表达的共刺激分子，抗GITR、OX40的抗体能够在抑制Tregs功能的同时，增强Teffs的功能。小鼠实验表明，与肿瘤接种前或接种后立即施用抗GITR抗体相比，当肿瘤大小超过一定范围时施用效果更佳。目前针对GITR和OX40的免疫疗法正在进行临床试验。

 

除表面分子外，Tregs特异性依赖的信号分子也可作为控制Tregs功能的潜在靶点。例如，磷脂酰肌醇3-激酶（PI(3)K）在细胞增殖、存活和运动中发挥重要作用。 PI(3)K的失活已被证明在人类白血病中具有良好的抗肿瘤效应。在小鼠模型中，PI(3)K的阻断也已被证明能够诱导各种实体瘤的消退。

以往，人们普遍认为IL-2在激活Tregs和Teffs方面发挥的双重作用限制了CD25和IL-2阻断的临床应用。然而，Levin等人发现，经过遗传修饰的IL-2对CD25+细胞具有较低的结合亲和力，并且其诱导Teffs增殖的能力比诱导Tregs增殖的能力更强。

 

与低剂量IL-2令人失望的治疗效果相反，对转移性黑素瘤和肾细胞癌患者施用高剂量IL-2不仅能延长患者的无病生存期而且能对部分患者的肿瘤起到完全消退的作用。抗CD25单克隆抗体的作用目前也存在争议。 此外，小鼠实验表明，在接种肿瘤前施用抗CD25单克隆抗体比在肿瘤接种后施用效果更佳。

 

由于Tregs具有诱导肿瘤免疫逃逸和维持机体免疫平衡的双重功能，Tregs的消除往往会伴随着严重的自身免疫疾病。因此，如何实现肿瘤特异性Tregs的消除已成为迫切需要解决的关键问题。

 

肿瘤组织中的Tregs分子特异性表达的趋化因子可能能够帮助我们达成这一目标，如乳腺癌中的CCR4、卵巢癌中的CXCR4以及胰腺癌中的CCR8。

 

值得注意的是，在许多肿瘤（如结肠癌）中，免疫抑制性Tregs可能在限制癌症进展中发挥关键作用；因此，在这些肿瘤中消除Tregs并不可取。