腫瘤相關成纖維細胞在晚期前列腺癌免疫診療中的研究進展

謝 敏 蔣恩琰 郭 曉

前列腺癌是一種常見的男性泌尿系統惡性腫瘤,在世界范圍內的發生率和病死率中排名分別列第2和第5位[1]。前列腺癌晚期極易轉移。目前,轉移性前列腺癌的治療方法以雄激素剝奪療法為主,其平均可以延緩2年的轉移,但是大多數患者最后都會患上去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)。當前,隨著微觀概念的發展,腫瘤微環境的作用越來越受到研究者的重視。目前已有報道稱,前列腺癌病死率高的原因之一是腫瘤相關成纖維細胞(cancer associated fibroblast, CAF)對惡性腫瘤的增殖和轉移起到促進作用。根據其他癌癥的研究,如肝癌中基于CAF獲取的風險特征可以有效地預測肝癌的預后,在乳腺癌中通過抑制CAF亞群中的CAF-S1介導的免疫抑制來增強抗腫瘤免疫效果,因此筆者認為CAF有望成為治療前列腺癌的新領域[2,3]。本綜述將對近年來有關CAF用于治療晚期前列腺癌的研究進行總結。

一、腫瘤相關成纖維細胞

成纖維細胞是一種在組織中可合成膠原的間質細胞,主要來源于成纖維母細胞,也可以來自星狀細胞、脂肪的遷移、骨髓源性基質細胞、內皮細胞和上皮細胞[4]。CAF為位于腫瘤內部或鄰近的成纖維細胞(非上皮性、非癌性、非內皮和非免疫細胞)。CAF參與組成腫瘤免疫微環境,分泌多種因子發揮作用,包括肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)、胰島素樣生長因子(insulin like growth factor,IGF-1)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等[5～7]。CAF還可以對各種免疫細胞產生作用,包括T細胞、巨噬細胞和NK細胞[8,9]。

二、細胞因子

1.IGF-1對前列腺癌的影響:越來越多的證據表明,與良性前列腺增生組織比較, IGF-1能起到促進腫瘤進展的作用,其機制是促進細胞的增殖,并抑制細胞的程序化死亡[10]。循環中總IGF-1水平與晚期前列腺癌風險呈正相關,且IGF信號通路的失調更有助于癌癥的進展。另有研究發現,IGF-1能提高前列腺癌的黏附能力,并通過IL-17促進其轉移[11]。IGF-1還參與一些導致前列腺癌發生的信號通路,如PI3K通路、PKC通路和MAPK通路等[11]。并且有研究發現,IGF信號通路轉導可以被一些神經肽增強,如CVP和血管活性腸肽。目前常見的治療方法是通過抑制IGF-1和IGF-1R的結合,阻斷下游信號通路的傳遞,降低癌細胞對生長因子的應答,降低癌癥組織新生血管形成。綜上所述,IGF-1水平升高意味著前列腺癌預后差。

2.HGF在前列腺癌中的機制:HGF最初被認為是肝營養因子,負責肝臟再生,但現在它的其他功能,如介導腫瘤間質與細胞形態、運動和有絲分裂活性的相互作用以及增強血管內皮細胞潛在的血管生成活性已廣為人知。研究顯示,CAF借助HGF促進細胞分散、上皮-間充質轉化以及癌細胞的轉移,并且Yasuda等評估血液循環中的HGF為潛在的前列腺癌生物學標志物,并隨著腫瘤分級的增加而增加。Knuppel等[12]研究發現,HGF受體c-Met參與了前列腺癌的轉移,并且在體外培養的前列腺癌組織中的表達增強,因此這也意味著HGF促進前列腺癌轉移。研究發現,HGF可能是前列腺癌的間接標志物,也可能是其進展的標志。Cicco等[13]研究發現,血清中HGF濃度越高,無進展生存期(progression free survival,PFS)越短。因此,HGF對前列腺癌進展的影響日益突出。

3.VEGF在前列腺癌中的作用:VEGF能增加血管的通透性,促進新生的毛細血管網絡形成,進而促進腫瘤的新生[12]。有證據表明,直徑超過2mm的實體腫瘤完全依賴血管提供的營養物質生長,這表明血管在腫瘤轉移和侵襲中發揮著至關重要的作用,VEGF在癌癥發生過程中起著重要的作用。并且Kong等研究發現,VEGF的高表達與腫瘤的發生、發展有關[13,14]。目前研究發現,可以用多西紫杉醇聯合地塞米松來抑制癌細胞VEGF的表達,提高前列腺癌患者的治療效果[15]。也有實驗表明,可以聯合應用多西紫杉醇和比卡魯胺降低晚期前列腺癌患者血清PSA和VEGF水平[16]。有研究顯示,多西紫杉醇聯合地加瑞克可增強前列腺癌患者的治療效果,減輕炎性反應,抑制癌細胞VEGF表達[15]。綜上所述,筆者發現通過靶向VEGF的治療方法較多,在未來可作為治療前列腺癌的重要突破口。

三、免疫細胞

1.CAF與腫瘤相關巨噬細胞之間的相互作用:腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophage,TAM)在參與腫瘤免疫微環境形成過起到關鍵作用,分為M1型和M2型,促進癌癥增殖、侵襲和轉移。研究表明,M1型發揮抗腫瘤作用主要是通過介導抗體依賴性細胞毒性和產生ROS和TNF,而M2型主要是通過促進腫瘤血管的生成、免疫抑制、癌細胞的侵襲和轉移以及ECM的重塑而表現出促腫瘤活性[17～20]。眾所周知,CAF與TAM之間存在相互作用,目前已有多組研究了基質成纖維細胞對單核細胞/巨噬細胞的影響之后證實CAF會增加單核細胞募集和轉化為TAM[21]。在前列腺癌中,使用來自巨噬細胞的條件培養基(conditional medium,CM)處理癌細胞,然后用IL-6 或SDF-1(均來自前列腺癌)招募單核細胞,可以使其分化成M2型巨噬細胞。反過來由腫瘤或基質細胞分化的巨噬細胞會影響前列腺癌細胞運動,巨噬細胞可以將成纖維細胞激活為CAF,Comito等在研究中發現,用來自M1型或M2型巨噬細胞的CM(在用 IFN-γ/LPS 或 IL-4 進行體外分化后)以及來自CAF誘導的M2型巨噬細胞的CM處理,并以α-SMA為標志物檢測CAF的活化,發現巨噬細胞能夠引起HPF對CAF的激活,這表明成纖維細胞激活與巨噬細胞之間呈正相關,并且被巨噬細胞激活的成纖維細胞對前列腺癌產生了強大的運動刺激,IL-6和SDF-1在這種相互作用中起關鍵作用[22]。CAF也可以通過分泌IL-8和CXCL12誘導M1型巨噬細胞形成M2型巨噬細胞[19]。

M2型巨噬細胞具有促進血管生成的作用,研究顯示,M2型巨噬細胞有助于增強EPC和 HUVECs細胞中的管狀結構形成,表明M2型巨噬細胞在驅動前列腺癌血管化中的關鍵作用。既往研究發現,M2型巨噬細胞浸潤與前列腺癌侵襲性相關。近年來研究發現,M2型巨噬細胞侵襲更多地出現在前列腺癌囊外延伸中(Gleason 評分為7～10分),而M1型巨噬細胞多局限于前列腺癌內部(Gleason 評分為6～7分)[22]?？傊?可以把TAM作為治療前列腺癌的一個靶點來研究。

2.CAF與NK細胞之間的相互作用:NK細胞在癌癥發生、發展過程中扮演著重要角色。Farhood等[23]研究報道,在共培養實驗中,CAF 顯著抑制NK細胞的功能,但成纖維細胞對NK細胞的表型和功能影響很小。CAF抑制NK細胞的途徑有多種多樣,包括抑制NK受體、穿孔素等表達,并抑制細胞因子TNF-α和干擾素-1(IFN-1)等的分泌。在免疫循環途徑中,循環腫瘤細胞促進CAF、中性粒細胞和血小板相互作用,增加免疫抑制細胞的募集,保護它們抵御抗腫瘤免疫細胞(如NK細胞)的侵襲作用[24]。NK細胞的活性對于抑制腫瘤轉移也很重要,Owen等[21]研究表明,植入骨內的前列腺癌細胞失去其內在的IFN-1的信號轉導,這使它們能夠抑制腫瘤免疫原性并抑制腫瘤對免疫療法的反應,是轉移性實體腫瘤治療失敗的原因。CAF產生的TGF-β配體是NK細胞免疫功能的重要調節劑。TGF-β能抑制NKp30及NKG2D活化受體的表達,從而抑制 NK細胞毒性。此外,TGF-β誘導miR-183的表達,它結合并抑制DNAX激活蛋白12(DAP12),這是NK細胞裂解功能的信號適配器,并且TGF-β途徑中發生功能突變會引發細胞生長的不受控制,最終導致腫瘤的發展[22]。

3.CAF與T細胞之間的相互作用:腫瘤有破壞T細胞反應的特殊機制。CD8+T細胞是殺傷主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類分子的腫瘤細胞的關鍵免疫細胞。為了完成此過程,CD8+T細胞首先通過與樹突狀細胞(dendritic cells,DC)、自然殺傷細胞(natural killer cell,NK)和CD4+T細胞的基本相互作用來啟動,其中這些細胞在啟動過程中起著至關重要的作用。然后,活化的細胞形成效應細胞毒性T細胞,通過釋放顆?；蛘T導FasL介導的凋亡來殺滅癌細胞。并且這些關鍵效應細胞的功能被癌細胞與腫瘤基質細胞(如CAF)、Tregs以及M2型巨噬細胞之間的免疫抑制相互作用所抑制[23]。研究表明,在精囊侵犯的前列腺癌患者中,CD8+T細胞有助于預測預后。另有研究發現,產生ROS的酶NOX4在許多腫瘤中(包括前列腺癌)被CAF上調,然后NOX4中的siRNA敲低或藥理學抑制可以將CAF轉為靜止表型并促進腫瘤內CD8+T細胞浸潤,克服機體帶來的排斥效應,最后發現通過NOX4抑制在富含CAF的腫瘤中恢復了免疫治療反應。這表明,可以通過抑制NOX4來有效克服CAF介導的CD8+T細胞排斥的免疫治療耐藥性,并可以改善前列腺癌的預后[24]。

除了CD8+T細胞在前列腺癌中的作用外,Th17細胞和調節性T細胞(Treg)也發揮關鍵作用。其中Th17細胞分泌的IL-17通過刺激CAF上調VEGF,促進癌癥細胞增殖,誘導血管相關成分生成,導致癌癥新生血管生成[23]。但是Th17細胞是促進還是抑制腫瘤的發展取決于腫瘤的類型。在乳腺癌患者中存在IL-17招募的促腫瘤中性粒細胞;在卵巢癌中,腫瘤相關IL-17的增加預示著患者存活率的提高,而在前列腺癌患者中,Th17細胞含量減少和Treg細胞含量增加[11]。另外Treg在抵御腫瘤免疫反應、防止自身免疫和免疫動態平衡方面發揮重要作用,并且在腫瘤患者血液循環中發現,Treg數量也顯著增加[12]。此外,數小時或數天的效應細胞毒性T細胞活化能引起這些細胞上的共同抑制受體的表達,從而限制新的CD8+T細胞激活或使其凋亡,主要抑制了腫瘤微環境(tumor microenvironment,TME)內的免疫激活信號,所有這些都有利于腫瘤的進展和侵襲。

四、展 望

晚期前列腺癌的特點:進展快、預后差、易耐藥,更明確了免疫治療對晚期治療的優勢。CAF可以分泌細胞因子調控腫瘤免疫細胞浸潤來影響腫瘤免疫微環境和免疫治療的效果。調控CAF的治療可協同腫瘤免疫治療,這對晚期前列腺癌患者的生存具有重大意義。CAF在腫瘤中的研究及其靶向治療可能會改善癌癥患者的預后。CAF與巨噬細胞、肥大細胞、NK細胞、DC、MDSCs、TANS和T細胞之間的相互作用對腫瘤的發展起著重要的調節作用。如上所述,CAF可以通過自分泌、旁分泌等多種信號途徑與免疫細胞和癌細胞相互作用,尤其是CAF與癌細胞的相互作用可以通過分泌外泌體形成復雜的分子網絡,發揮其生物學功能。

值得注意的是,大規模的隨機臨床試驗仍然是CAF靶向治療的一項空白,許多臨床前研究沒有顯示出顯著的抗腫瘤作用,也不能顯著延長患者的生存時間,并且在不同類型和分期的腫瘤中還需要開展深入研究,在明確機制的基礎上找到有效且不良反應小的治療靶點可顯著提高患者的生存率,對未來防治、篩查、早診、精準治療等方面均潛力巨大,表明腫瘤的精準治療將是未來疾病治療的重要趨向。在今后,需要開展大量針對CAF的原創性研究來進一步闡明其臨床價值和對癌癥進展的影響,因此需要尋找CAF調控前列腺癌免疫細胞的分子機制,同時也可推動晚期前列腺癌的個體化精準治療。