CSF-1及其受體在腫瘤微環境和免疫治療中的研究進展①

沈婧怡 蒿艷蓉（廣西中醫藥大學，南寧530001）

腫瘤微環境是一個動態的網絡，它由腫瘤細胞、免疫細胞、成纖維細胞、內皮細胞、細胞外基質、細胞因子、趨化因子和受體構成。這個網絡的每一個元素都能夠誘導腫瘤的惡性轉化，促進腫瘤的發生和發展，并且保護腫瘤逃脫宿主免疫系統的滅殺。越來越多的證據顯示，腫瘤微環境中的免疫細胞在促進腫瘤發生及進展過程中起到至關重要的作用［1］。在腫瘤發生及惡性進展過程中，腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）、骨髓來源的抑制性細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等腫瘤浸潤的免疫炎癥細胞發揮了重要的作用，它們能夠在腫瘤微環境中促進腫瘤細胞惡化［2-4］。此外，它們還建立起了復雜的細胞間相互作用網絡，有助于提高和維持免疫抑制性微環境，促進免疫逃逸，最終促進腫瘤的發展（圖1）。

圖1 腫瘤微環境中腫瘤與免疫細胞的相互作用網絡Fig.1 Tumour-immune cell interaction network in tumor microenvironment

集落刺激因子-1（colony stimulating factor-1，CSF-1），又稱巨噬細胞集落刺激因子（macrophage-Colony stimulating factor，M-CSF），長期以來被認為是調節TAM及其他單核吞噬細胞譜系細胞產生、分化和功能的主要生長因子，在多種組織和細胞中廣泛表達。CSF-1及其受體（CSF-1R）的異常共表達，是促進腫瘤形成和進展的自分泌生長環，在支持腫瘤細胞存活、增殖和增強運動中發揮關鍵作用［5］。近年研究發現，CSF-1作為調控因子在DCs分化和MDSCs的產生、募集和功能中都發揮重要作用并能夠影響免疫治療的臨床療效。因此，本文主要通過闡述CSF-1/CSF-1R對免疫炎癥細胞TAM、MDSCs和DCs的作用和在免疫治療中的臨床應用，對其在腫瘤微環境和免疫治療中的最新研究進展做一綜述。

1 CSF-1和CSF-1R

CSF-1基因位于人類1號染色體（1p13.3）上，編碼554個氨基酸，分子量為60 179 D。活性形式是二硫鍵連接的同二聚體，可能由膜結合前體的蛋白水解產生，能夠促進骨髓細胞（包括單核細胞、巨噬細胞和破骨細胞）的存活、增殖和分化［5］。有研究證實，CSF-1與腫瘤進展、轉移、血管生成和治療抵抗有關，其表達升高可能是腫瘤侵襲性增強的特征之一，并與癌癥患者的生存率低有關［6］。

CSF-1R是一種酪氨酸激酶跨膜受體，主要表達于單核細胞系，也表達于其他幾種細胞類型，如內皮細胞、滋養層細胞、神經祖細胞和上皮細胞，具有酪氨酸蛋白激酶的固有特異性［7］。目前已有多項研究證實，CSF-1R在肺癌、乳腺癌、卵巢癌等多種腫瘤組織中明顯高表達，并與腫瘤進展密切相關［6-9］。一些臨床前研究表明，CSF-1R在免疫系統中發揮重要的調節作用，能夠通過誘導炎癥細胞因子的生成，促進腫瘤細胞的增殖、分化、侵襲和轉移。

CSF-1的多效作用都是通過其高親和力受體CSF-1R和v-fms癌蛋白的細胞同系物轉導的。CSF-1誘導的CSF-1R活化觸發多個細胞內酪氨酸殘基的自身磷酸化，導致一系列以磷酸酪氨酸為基礎的信號級聯反應的啟動，而這些信號級聯反應又介導了對CSF-1的各種各樣的細胞反應，從而形成1個生長環，發揮其共同的生物學效應［10］。越來越多的證據表明，CSF-1與其受體之間的旁分泌相互作用在免疫抑制的腫瘤相關基質中發揮重要作用。同時，CSF-1/CSF-1R還可以自分泌信號傳遞給一些表達CSF-1R的上皮癌細胞，如乳腺癌細胞、卵巢癌細胞等，使其更具侵襲性和轉移性。因此，在腫瘤微環境中，CSF-1具有自分泌和旁分泌的作用，能夠賦予CSF-1R的上皮腫瘤細胞更具侵襲性的表型［11］。

2 CSF-1/CSF-1R在腫瘤微環境和免疫治療中的研究進展

2.1 CSF-1/CSF-1R與TAM 巨噬細胞能夠保護宿主免受感染和損傷，并促進組織重塑。然而，它們經常在病理環境中積累，包括癌癥、動脈粥樣硬化、代謝性疾病和膿毒癥，并對宿主有害的微生物環境作出反應［12］。巨噬細胞的極化、活化有兩種截然不同的極端狀態：經典活化（M1）和交替活化（M2）巨噬細胞表型，M1巨噬細胞產生促炎細胞因子，提高誘導型一氧化氮合酶2（iNOS）和主要組織相容性復合體Ⅱ類（MHCⅡ）的表達，并具有抗腫瘤作用。而M2巨噬細胞主要由Th2細胞因子，如IL-4、IL-13、糖皮質激素以及CSF-1誘導，能夠表達大量的抗炎細胞因子IL-10以及少量的IL-12，參與血管生成、組織重塑、傷口愈合以及抗炎等機體穩態過程［2］。

TAM是成熟的M2極化分型的巨噬細胞，來自由腫瘤部位的癌細胞和間質細胞產生的分子所招募的血液單核細胞。TAM通過分泌CSF-1，刺激巨噬細胞在腫瘤內聚集和移動，CSF-1與其受體CSF-1R結合后，能夠促進人單核細胞存活和向巨噬細胞分化，使TAM的浸潤增加，進一步促進腫瘤的侵襲、轉移和血管生成［13-14］。CSF-1R信號的突變分析表明，CSF-1誘導運動的主要介質是磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）和一個或多個Src家族激酶（SFK），它們激活信號，使巨噬細胞黏附、肌動蛋白聚合、極化，最終遷移和侵襲，從而促進腫瘤的發生和發展［15］。

在腫瘤微環境中，CSF-1R相關性TAM可以促進慢性炎癥的持續發生，導致正常細胞原癌基因發生突變產生致癌作用，在CSF-1R表達的TAM被耗盡或抑制后，血管生成減少，腫瘤進展延遲［5］。類似地，已經證明在小鼠腫瘤模型中，TAM的缺失會使腫瘤對過繼轉移的T細胞治療和化療敏感［16-17］。通過紅細胞-癌細胞雜合膜將選擇性CSF-1R抑制劑BLZ945靶向遞送至TAM使其耗竭，能夠升高CD8+T細胞比率，逆轉腫瘤免疫微環境［18］。STEPHANIE等［19］在小鼠膠質瘤模型中使用BLZ945阻斷CSF-1R信號，可以在不減少巨噬細胞數量的情況下，很好地重新編程巨噬細胞的反應，破壞M2巨噬細胞的促瘤功能，使已建立的腫瘤消退。總的來說，CSF-1/CSF-1R能夠促進TAM的表達，通過使用CSF-1/CSF-1R抑制劑，便能夠達到抑制TAM和腫瘤細胞侵襲和轉移的目的。

2.2 CSF-1/CSF-1R與MDSCs MDSCs是骨髓來源的一群未成熟異質性細胞，在腫瘤、炎癥和感染過程中不斷擴增，具有對先天性和適應性免疫顯著抑制的能力。通過提高精氨酸酶活性、增強NO和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產生來抑制T細胞的活化，參與腫瘤免疫逃逸的中心環節［3］。在炎癥因子的刺激下，骨髓中產生的未成熟髓細胞（immature myeloid cells，IMCs）分化成MDSCs，防止免疫細胞對機體過度的傷害。但在癌癥患者體內，腫瘤來源的CSF-1能夠阻滯IMC的正常分化誘導其成為MDSCs，并在患者局部腫瘤組織內大量募集、活化，促進腫瘤細胞存活，抑制固有抗癌免疫和適應性抗癌免疫，導致局部免疫耐受，促進腫瘤進展［20-22］。近年來，大量證據支持MDSCs在腫瘤免疫抑制微環境中發揮關鍵作用，在腫瘤血管生成、耐藥、促進腫瘤侵襲和轉移等方面都具有重要作用［23-25］。

SAUNG等［26］在臨床前模型中證實，抗CSF-1R抗體與胰腺癌疫苗GVAX聯合治療，可以靶向破壞MDSCs，并調節剩余髓樣細胞向抗腫瘤表型發展，增強抗PD-1抗體的抗腫瘤活性。另外，在表達吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）的小鼠黑色素瘤模型中，使用PLX647靶向抑制CSF-1R信號轉導消耗了超過65%的腫瘤浸潤的MDSCs，導致腫瘤進展延遲。CSF-1R抑制劑能夠使表達IDO的腫瘤對T細胞檢查點阻斷的免疫治療敏感，并提高針對CTLA-4、PD-1和IDO抑制劑的免疫治療效果［27-28］。因此，抑制CSF-1/CSF-1R信號可以在功能上阻斷腫瘤浸潤的MDSCs，增強抗腫瘤T細胞的反應，而靶向CSF-1/CSF-1R已成為降低MDSCs或抑制其促腫瘤功能的策略之一。

2.3 CSF-1/CSF-1R與DCs DCs是外周組織和免疫器官如胸腺、骨髓、脾臟和淋巴結中一種專門的抗原呈遞細胞，具有獨特的誘導T細胞活化和效應分化的能力，它們可以識別、攝取和處理病原體，并在MHC分子存在的情況下將抗原衍生的抗原肽呈遞給淋巴組織中的初始T淋巴細胞。DCs可以啟動各種類型的T細胞反應，其中一部分取決于DCs與T細胞相互作用的發育狀態［29］。未成熟DCs（iDCs）在小鼠中表現為CD11c+MHCIIlowCD86low細胞，專門識別和處理抗原，但免疫刺激物功能較差，可能會誘導免疫耐受。因此，必須嚴格調控DCs的成熟，以保持適當的免疫平衡［30］。

目前，CSF-1已被證明除了能夠誘導巨噬細胞的發育外，還能誘導正常小鼠和Flt3L敲除的小鼠DCs的發育。JOEY等［30］研究證實，MicroRNA-22、-34a和-155在成熟的MHCIIhiCD86hiDCs中上調，介導CSF-1R mRNA和蛋白的下調。體外實驗抑制靶向CSF-1R的microRNAs，不僅可以維持高水平的CSF-1R蛋白表達，還可以在脂多糖的刺激下破壞DCs成熟。此外，通過進一步的研究發現，PI3K能夠負向調控DCs的成熟，使用PI3K抑制劑治療，可以逆轉DCs發育過程中CSF-1R對其產生的阻滯作用。因此，CSF-1R介導的PI3K通路激活可能會阻斷LPS誘導的DCs最終成熟，在腫瘤微環境中發揮重要作用。此外，研究發現，抑制CSF-1/CSF-1R信號和激活抗原提呈細胞（antigen presenting cells，APCs）與抗CD40激動劑聯合治療與臨床前腫瘤模型中的單藥治療相比，具有更高的抗腫瘤療效和生存率，這種聯合方法促進了DCs的成熟和分化，并驅動效應T細胞的有效啟動［31］。因此，下調CSF-1/CSF-1R的表達對DCs的最終成熟至關重要。

2.4 CSF-1/CSF-1R聯合免疫檢查點抑制劑治療近十年來，基于對腫瘤免疫的更深入了解，腫瘤免疫療法尤其是對免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的研究取得了巨大的進展。ICIs表現出強效的抗癌作用，可以阻斷負性免疫共刺激通路，使腫瘤浸潤淋巴細胞從衰竭狀態重新激活［32］。目前，CTLA-4或PD-1/PD-L1的治療抗體已被批準用于晚期黑色素瘤、腎細胞癌和非小細胞肺癌等多種惡性腫瘤的治療［33-35］。然而，它們的臨床效益卻僅限于小部分患者，并且大多數患者會出現原發性或獲得性耐藥，因此，其耐藥機制的鑒定和組合策略的開發對以上治療方法的進一步改進至關重要。

多項研究證實，靶向CSF-1/CSF-1R的小分子抑制劑和抗體在臨床研究中已顯示出良好的抗腫瘤活性，并能夠協同促進免疫檢查點抑制劑的臨床療效。RIKKE等［20］研究發現，靶向CSF-1/CSF-1R聯合CTLA-4阻斷能較好地降低MDSCs在腫瘤中的蓄積量，協同抑制腫瘤生長，但只有在CTLA-4先于或同時阻斷CSF-1/CSF-1R時才能看到效果。在一項研究中，SHI等［36］開發了一種CSF-1R抑制劑（PLX3397）、溶瘤病毒和抗PD-1抗體的組合。研究結果表明，三聯治療協同作用顯著控制了腫瘤，延長了結腸癌小鼠模型的生存期。該聯合治療通過增加腫瘤中T細胞的浸潤和增強抗腫瘤CD8+T細胞的功能，將免疫抑制腫瘤微環境重新編程為CD8+T細胞偏倚的抗腫瘤免疫，為臨床聯合治療提供了強有力的策略。同樣，在胰腺導管腺癌小鼠模型中，阻斷CSF-1R能夠上調包括PD-L1和CTLA-4在內的T細胞檢查點分子，而PD-1和CTLA-4拮抗劑作為單一藥物抑制PDAC生長的效果有限，但將這些藥物與CSF-1R阻斷劑聯合使用，即使在已建立的腫瘤中，也能有效地誘導腫瘤消退［37］。以上研究表明，靶向CSF-1/CSF-1R聯合ICIs治療方法具有巨大的應用前景，在未來或許會成為一種新的治療策略。

3 總結與展望

綜上所述，CSF-1及其受體在腫瘤微環境中扮演著十分重要的角色。CSF-1與CSF-1R結合之后，不但能夠促進髓樣細胞增殖分化為TAM和MDSCs，還可以抑制LPS誘導的DCs最終成熟，從而影響腫瘤微環境，促進免疫逃逸，加速腫瘤進展。CSF-1/CSF-1R抑制劑的應用在很大程度上延緩了腫瘤的進展，并協同促進免疫治療的臨床療效。目前，CSF-1/CSF-1R抑制劑的開發已經取得較大進展，但與其他治療方法相結合的臨床試驗還正在進行之中，希望通過本課題組進一步的探究，能夠制定出更多的治療方案，提高臨床療效，改善預后，讓更多患者從免疫治療中獲益，為惡性腫瘤患者帶來新的希望。