基于補體機制的肺癌研究進展

何培勇 李竹 劉建英

肺癌(LC)是全世界最常見的惡性腫瘤，占所有癌癥比例的11.6%，同時是癌癥相關死亡的主要原因，占所有癌癥相關死亡的18.4%[1]。盡管針對LC的放化療、靶基因治療及免疫治療已經取得了很大進步，但LC的總體生存率仍未顯著提高，從而強調了對新型治療方法的需求，靶向補體代表一種新型免疫療法。

補體系統的激活

補體系統是由超過30個細胞內外及膜結合的蛋白組成，占人血清蛋白的5%到10%，主要在肝臟合成釋放，目前研究支持補體系統可在血管內、組織細胞和局部浸潤細胞的細胞內合成并分泌[2]。主要由經典途徑、凝集素途徑和替代途徑三種基本途徑激活。C3和C5是補體途徑的中心分子，不同途徑的激活在C3轉化酶形成中會聚，C3轉換為C3a和C3b，C3b與C3轉換酶結合進一步裂解C5為C5a和C5b，隨后組裝成攻膜復合物(MAC)介導靶細胞裂解。補體分子不是簡單的蛋白分子，復雜的補體系統具有識別并呈遞抗原、連接先天免疫與適應性免疫、趨化巨噬細胞等炎癥細胞在炎癥部位聚集、免疫監視和免疫平衡等復雜的免疫功能[3]。同時在凝血、血管生成、神經發育、組織修復、骨代謝、胰島素分泌等非免疫反應中發揮重要作用[4]。既往認為，補體系統能夠起到監視腫瘤的作用，補體激活形成攻膜復合物和補體5b-9復合物(C5b-9)能導致腫瘤細胞的膜破壞。然而，最近研究發現即使C5b-9沉積在A549肺癌組織中，癌細胞也會繼續增殖生長[5]。近10年的研究支持以C3a和C5a為中心的補體分子的激活，具有促進腫瘤生長和轉移的功能，同時基于補體分子的癌癥免疫療法，更加說明補體發揮著促進腫瘤進展的作用。

補體誘導肺癌免疫抑制微環境

腫瘤微環境(TME)在腫瘤發生、發展、復發及轉移中具有不可替代的作用，由腫瘤細胞、基質外細胞(免疫細胞和成纖維細胞)和細胞外成分組成。腫瘤細胞及基質外細胞產生補體蛋白，在TME中被激活，激活的補體蛋白可沉積在細胞表面或釋放到體液中與特定的受體結合，募集免疫抑制淋巴細胞群，包括腫瘤相關巨噬細胞(TAM)、髓源抑制細胞(MDSCs)和調節性T細胞(Tregs)進入TME，營造免疫抑制微環境，促進腫瘤細胞的增殖和遷移[6]。腫瘤相關巨噬細胞(TAM)是浸潤在腫瘤組織中的巨噬細胞，是腫瘤微環境的重要組成部分，主要通過阻斷CD8+T淋巴細胞作用促進腫瘤進展[7]。MDSC是一組從不成熟髓系細胞衍生的高度異質細胞，通常分為兩個亞群組，多形核的MDSC(PMN-MDSC)和單核細胞的MDSC(M-MDSC)，MDSC涉及腫瘤血管形成、腫瘤細胞侵襲、轉移前生態位的形成，外周血MDSCs的水平與LC患者的預后密切相關，同時研究支持MDSC可用于預測免疫檢查點封鎖治療的的療效，但仍有許多未知的機制需要進一步研究[8]。調節性T細胞則是一類控制體內自身免疫反應的T細胞亞群，由CD4+T淋巴細胞分化而成，Treg被腫瘤細胞和其他基質細胞募集到TME中，促進腫瘤進展[9]。

C5a在非小細胞肺癌(NSCLC)局部表達增加，參與肺癌微環境的形成，肺癌患者血漿C5a水平升高，則提示存在腫瘤微環境外的全身補體激活[10]。腫瘤細胞衍生的C5a可誘導MDSC的招募和分化，促進Treg和TAM的形成，抑制T淋巴細胞的免疫反應，抑制免疫系統對腫瘤細胞的攻擊[11]。肺癌細胞可自分泌C3a和C5a，作用于CD8+T細胞表面受體，促進IL-10的釋放，抑制CD8+T細胞的功能，營造免疫抑制微環境[12]。靶向C5aR顯著降低了荷瘤小鼠肺癌組織內的MDSCs聚集，說明C5a/C5aR的拮抗效應主要體現在MDSCs群體上[13]。有研究表明，C5a可結合TAM表面的C5aR，通過NF-κB途徑介導巨噬細胞極化，促進結腸癌轉移[14]。在卵巢腫瘤小鼠模型中，表達C5a的腫瘤細胞表現出加速生長，并且在脾臟和腫瘤組織中觀察到明顯降低的CD4+和CD8+T淋巴細胞浸潤[15]。NSCLC患者肺癌組織中與增殖相關的基因(KLF5、GCN5、GDF15)以及C5a和C5aR的表達明顯上調，C5a可以通過增加這些增殖基因的表達來促進A549細胞增殖[16]。肺癌小鼠模型血漿C3a的表達水平更高，C3缺陷型小鼠可以顯著抑制小鼠肺癌細胞的生長，生長抑制效應伴隨著腫瘤局部CD4+T細胞的聚集和肺癌細胞表面MHC Ⅱ類分子的高表達[17]，而肺癌細胞內源性MHC Ⅱ分子的高表達可以增強PD-1/PD-L1檢查點的封鎖效應，這與局部T細胞的浸潤增加有關，提示這些途徑的聯合阻斷可能加強檢查點療法的抗腫瘤反應[18]。在NSCLC患者癌組織中證實C3在鱗癌和腺癌的細胞質以及基質和癌周巢中強烈表達，C3高表達與CD4+和CD8+T細胞的高度浸潤呈正相關[19]。以上研究支持以C3a和C5a為主的補體蛋白參與肺癌微環境的形成，同時伴隨著腫瘤外的全身補體激活。

補體參與肺癌的轉移

癌癥轉移是指原發型腫瘤細胞遷移到遠處部位，并重新定位的過程。補體可以通過上皮-間質轉換(EMT)、轉移前生態位的形成、增加血管對腫瘤細胞的通透性等機制促進腫瘤轉移。最近研究報道了腫瘤細胞分泌的C5a和C3a可分別誘導肝細胞癌和卵巢癌的EMT過程，通過下調E-鈣粘蛋白的表達增強腫瘤細胞的侵襲性[20]。肺癌組織中C5aR與E-鈣粘蛋白的表達呈負相關，C5aR阻斷會損害肺癌細胞的遷移并上調E-鈣粘蛋白的表達，拮抗C5aR1可抑制肺癌的EMT和侵襲性[21]，抑制補體途徑的治療策略可能是抑制EMT和限制肺癌遠處轉移的一種有前途的方法。C5a-C5aR信號轉導通過促進Treg生成并抑制T細胞應答來促進乳腺癌肺轉移[22]。結腸癌細胞產生的C5a通過增加單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)，IL-10，Arg-1和TGF-β1的表達促進腫瘤轉移[23]。C3在肺癌轉移模型中上調，對于軟腦膜空間內的癌細胞生長是必需的，肺癌細胞衍生的C3a激活脈絡叢上皮中的C3a受體，破壞血液CSF屏障，有利于肺癌腦轉移[24]。CAF是TME中豐富且重要的基質細胞，癌相關成纖維細胞(CAF)是乳腺癌腫瘤微環境(TME)主要聚集細胞之一，C3a-C3aR通過激活PI3K-AKI信號通路增強CAF分泌轉移細胞因子(如TGF-β)，從而促進乳腺癌的肺轉移，藥理學阻斷C3aR可有效的抑制小鼠模型中乳腺癌的肺轉移[25]。肺泡巨噬細胞(AM)可在C5a的作用下局部增殖，獲得T細胞抑制功能，有助于乳腺癌肺轉移前生態位的形成，C5aR抑制可協同預防乳腺癌肺轉移，成為抗癌治療的新靶點[26]。阻斷C5aR1信號的傳導消除了與腫瘤轉移相關的破骨細胞的生成活性，損害了骨質的定植，有效的抑制了肺癌骨轉移，表明靶向C5a在抑制肺癌骨轉移的潛在療效，并且發現該作用在體外可通過添加外源性趨化因子CXCL16來減輕[27]。CXCR6是一種存在于肺癌細胞中的受體，CXCL16/CXCR6軸的激活可上調肺癌細胞分泌基質金屬蛋白酶(MMP)，增加腫瘤的侵襲性和遷移力[28]。一種新型小分子C5aR抑制劑DF3016A可以抵抗多種腫瘤的骨轉移，它可以降低破骨細胞的成骨活性，并可通過減少歸巢于骨的腫瘤細胞水平來抑制腫瘤骨轉移[29]。綜上，補體在原位腫瘤或轉移靶器官乃至全身激活，將有助于腫瘤細胞的轉移定植，靶向補體為抑制肺癌轉移帶來新的希望。

補體分子作為肺癌的新型標志物

目前臨床上的肺癌標志物的特異性和敏感性在肺癌早期乃至晚期診斷效果均不佳，超過75%的肺癌患者在III期和IV期診斷，迫切需要更有價值的早期標志物協助早期肺癌的診斷。生物標記物如自身抗體、microRNA、補體片段等新型標志物已經在肺癌臨床隊列的血液標本中產生了有希望的結果。在腫瘤致瘤性轉化過程中，不同組織學亞型的腫瘤細胞可激活補體系統，生物體液及組織中補體衍生分子的檢測可以為腫瘤的診斷和預后提供信息，目前已經提出過敏毒素作為潛在的新型標志物協助腫瘤的臨床管理[10]。C4d作為一種穩定的補體裂解產物，在來自肺癌患者的肺癌組織、肺泡灌洗液和血漿中均增加，C4d在肺癌早期診斷和晚期預后評估中均有價值, 并且因為C4d在肺癌患者血漿中顯著升高而在COPD患者中卻沒有，提示可能避免與C5a測量相關炎癥的混雜效應[30]。而最近使用對C4d的特異性抗體，已經顯示能夠通過ELISA評估肺癌患者中C4d的血漿水平來區分良性結節和惡性結節[31]。晚期肺癌患者血漿中C5a顯著高于對照組[10]，C3a在食管癌和乳腺癌中表現出了預后價值[32]，最新一項meta分析表明，肺癌患者血清C3濃度顯著高于健康人。但需注意，這些標志物在肺癌診斷中缺乏特異性，肺部感染及炎癥是最重要的混雜因素，或許會干擾補體分子作為肺癌獨立標志物的效用。

靶向補體途徑作為肺癌新型免疫療法

抗癌的免疫療法旨在重新激活抗腫瘤免疫周期，包括免疫原性細胞死亡、抗原呈遞細胞的成熟、T細胞的激活、阻斷免疫抑制劑等。癌細胞表達異常水平的細胞蛋白或突變蛋白，適應性免疫系統可以初步識別腫瘤細胞，后期主要依靠T細胞激活查殺，補體分子的激活參與了T細胞的免疫抑制，表明靶向該途徑可能代表一種新型的免疫療法[17]。用免疫檢查點抑制劑破壞程序性細胞死亡蛋白1(PD-1)途徑代表了非小細胞肺癌治療的重大突破，活化的T細胞表面PD-1升高，與在癌細胞以及包括巨噬細胞在內的腫瘤微環境中的炎癥細胞中表達升高的PD-L1結合，導致T細胞凋亡、無反應和衰竭，從而保護腫瘤細胞免于CD8+T細胞介導的細胞溶解作用[33]。PD-1和PD-L1的單克隆抗體在肺癌治療中顯示出臨床療效，靶向免疫檢查點程序性細胞死亡蛋白1(PD-1)或其配體(PD-L1)的中和抗體旨在重新激活T淋巴細胞，并且抗體產生持久的應答，不引起嚴重的副反應。然而，相當一部分患者對這些療法表現出先天性和后天性的的抵抗力，單獨抑制該免疫檢查點的總體有效率不足20%，有報道在肺腺癌絡氨酸激酶突變基因靶向療法無效的情況下，單獨靶向PD-1/PD-L1未顯示出療效[34]。在這種情況下，靶向多于一個癌癥免疫周期步驟的聯合療法可能會產生重大益處。研究表明，PD-1/PD-L1抗體誘導C5a產生，在兩條途徑之間建立了調節環[35]。適體是短的單鏈寡核苷酸，其能夠特異性結合單分子和細胞結構，在肺癌小鼠模型中，使用針對C5a的適體(AON-D21)和抗PD-1單克隆抗體，對治療肺癌的腫瘤負荷和轉移有顯著的協同作用，這種效應伴隨著腫瘤內MDScs的減少和CD8+T細胞頻率的增加，以及CD8+T淋巴細胞衰竭標志物的減少，導致CD8+T細胞耗竭的逆轉，并延長了小鼠生存期[36]。NOX-D12是一種L-RNA適體，NOX-D12和抗PD-1單克隆抗體的聯合療法抑制了C5a和C5aR1介導的CXCL16的高表達，從而抑制了肺癌小鼠的骨轉移[37]。補體C3是補體激活的核心分子，是補體抑制特別有吸引力的靶標，C3片段對垂死細胞進行調理作用可誘導抗炎細胞因子的產生，并降低樹突狀細胞成熟所需的共刺激分子，導致腫瘤對T細胞免疫耐受，將腫瘤轉化為易受PD-1/PD-L1封鎖的腫瘤，二者聯合靶向，對抑制腫瘤生長可能存在協同作用[7]。C3a可通過C3a-C3aR-P13Kγ信號傳導調節TAM抑制抗腫瘤免疫，具有高表達的腫瘤細胞中C3的缺失可增強靶向PD-L1的抗腫瘤療效[38]。C3a-C3aR信號傳導通過抑制中性粒細胞和CD4+T細胞應答而促進黑色素瘤的生長，拮抗C3aR對黑色素瘤、腸癌、乳腺癌均具有抑制作用，是抗腫瘤反應的有效手段[39]。靶向血管內皮生長因子(VEGF)的治療抗體已經成為腫瘤治療的關鍵，但單一療效通常受到耐藥和多種血管生成機制的限制，基于補體促進癌癥進展和血管生成中的作用，正在成為癌癥靶向治療的候選者，靶向補體C3b/C4b與阻斷VEGF對抑制乳腺癌、結腸癌血管形成、細胞增殖和MDSC浸潤具有協同作用[40]。以上證據支持補體阻斷與癌癥-免疫周期有關的許多效應子途徑的觀點，為旨在增強抗PD-1 / PD-L1檢查點抑制劑的抗腫瘤功效的新治療組合提供理論基礎。

結 語

最新有關補體產生及其生物效應的觀點，正在挑戰傳統的認識，特別是在促進腫瘤進展中所發揮的作用。補體中心分子C3a和C5a已被確定為免疫檢查點阻斷劑的潛在組合伙伴，補體途徑作為肺癌的治療和預防策略，具有重大意義。在本綜述我們強調了補體抑制的抗肺腫瘤價值，但是，還需要對補體途徑在腫瘤微環境中的作用有透徹的了解，才能有選擇性的、安全的靶向補體的促腫瘤效應。