腫瘤間質與惡性腫瘤的治療進展

肖夢霞，姚頤,2#，宋啟斌,2#，吳彬，周鄧婧

1武漢大學人民醫院腫瘤中心，武漢 430060

2湖北省腫瘤精準醫學研究中心，武漢 430200

全球惡性腫瘤的發病率逐年上升，2020年全球新發惡性腫瘤約1930萬例，病死約995萬例，預計2040年新增惡性腫瘤病例約2840萬例，比2020年增加47%。目前，多數抗腫瘤療法主要針對腫瘤細胞，而對腫瘤間質的作用不足。研究顯示，腫瘤間質可直接或間接影響腫瘤細胞的生長、侵襲、轉移和耐藥，腫瘤間質比（tumor-stroma ratio，TSR）甚至被認為是評估患者預后的獨立影響因子。目前，腫瘤間質作用于腫瘤細胞的具體機制尚未完全清晰，是否可通過干預腫瘤間質達到抗腫瘤治療的目的也尚需進一步探討，本文就腫瘤間質成分，及以腫瘤間質為靶點的抗腫瘤治療的相關研究進展進行綜述。

1 腫瘤間質概況

腫瘤間質由細胞成分和非細胞成分構成，細胞成分包括骨髓間充質干細胞（mesenchymal stromal cell，MSC）、腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）、腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）、內皮細胞、調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）等；非細胞成分包括細胞外基質（extracellular matrix，ECM）、各種細胞因子和代謝產物等。目前，主流觀點認為，腫瘤間質的作用除組織填充、物理支撐和調控新陳代謝外，對腫瘤的惡性生物學行為也可發揮促進作用。

1.1 細胞成分對腫瘤細胞的作用

MSC產生于骨髓造血組織，發生惡性病變時，受炎性因子、生長因子及低氧的趨化而定向遷移至腫瘤組織。MSC可釋放多種促進腫瘤細胞存活和增殖的因子，如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纖維細胞生長因子2（fibroblast growth factor 2，FGF2）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）和轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等。其中VEGF、FGF2通過介導抗凋亡因子——B細胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）的表達，使腫瘤細胞具有抗凋亡能力；TGF-β可通過誘導上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）過程促進腫瘤發生、發展和轉移；VEGF、FGF、TNF-α還可通過激活細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/ERK2和p38促分裂原活化的蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38MAPK）信號通路，上調腫瘤細胞中VEGF和CXC趨化因子受體 4（C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4）的表達，促進腫瘤新生血管生成。此外，白細胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、TGF-β和前列腺素E2等可抑制T淋巴細胞和B淋巴細胞，還可促進活化T淋巴細胞的凋亡，促進免疫抑制。

CAF是活化的成纖維細胞，可通過分泌FGF、HGF、TGF-β等因子和激活程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱 PD-1）/程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）等信號通路促進腫瘤的發生、發展、侵襲和轉移。CAF中，yes相關蛋白（yes-associated protein，YAP）及同源蛋白是兩種高度相關的轉錄調控因子，一旦被激活，可改變ECM的組成和物理特性，增加細胞可塑性，誘導EMT，導致腫瘤進展并產生耐藥。血小板衍生生長因子（platele derived growth factor，PDGF）由 CAF 分泌，是調控腫瘤新生血管生成的重要因子，可通過激活受體酪氨酸激酶，促進腫瘤新生血管生成。CAF 可通過核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號通路分泌大量的IL-6，而IL-6又能刺激CAF釋放VEGF，誘導腫瘤新生血管生成。IL-6還可通過激活JAK-信號轉導與轉錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號誘導原癌基因c-myc的表達。此外，CAF還是多種免疫調節酶的主要來源，如環氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）和吲哚胺 2，3-雙加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO），還可調節T淋巴細胞活化，抑制自然殺傷（natural killer，NK）細胞和細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的功能。

TAM也與腫瘤的發生發展密切相關，可通過分泌基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）來激活TGF-β。TAM也是血管生成因子的重要來源，除 VEGF 外，還有 TGF-β1、TNF-α和PDGF等，其中TGF-β1可通過缺氧誘導因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）α/HIF-1β和細胞信號轉導因子（mothers against decapentaplegic homolog，SMAD）3/SMAD4信號通路促進巨噬細胞VEGF、MMP9的表達。缺氧條件下，TAM可上調HIF-1α mRNA的表達，誘導VEGF mRNA的表達，促進腫瘤新生血管生成。TAM的一個重要特點是，可在不同條件下分化為促炎性M1型和致瘤性M2型。M2型和Treg可抑制腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）中CD8CTL介導的抗腫瘤免疫反應，為腫瘤細胞的免疫逃逸提供機會。研究表明，TAM中G蛋白偶聯受體4可通過STAT3通路促進M2型極化，抑制CTL，促進腫瘤進展，而M2型細胞還可促進IL-10和PD-L1的表達，促進T淋巴細胞凋亡，從而抑制CD8CTL介導的抗腫瘤免疫反應。

1.2 非細胞成分對腫瘤細胞的作用

ECM是腫瘤間質中最重要的非細胞成分，是由膠原蛋白、蛋白聚糖和蛋白酶構成的復雜網絡。ECM主要包括間隙結締組織和基底膜，前者由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原蛋白和蛋白聚糖等組成，為組織提供結構支撐；后者主要為Ⅳ型膠原蛋白，基底膜作為屏障可將腫瘤細胞與相鄰間質隔開。腫瘤組織中最常見的ECM改變是膠原沉積，ECM中90%為膠原蛋白，HIF-1可誘導Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型膠原蛋白的產生。膠原蛋白可激活促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、PI3K/AKT和MEK/ERK等信號通路，增加腫瘤細胞活性。除膠原蛋白沉積外，MAPK、PI3K/AKT信號通路的失調和HIF-1還可上調MMP2和MMP9的表達，促進Ⅳ型膠原蛋白降解，損傷基底膜屏障，誘導腫瘤新生血管生成，促進腫瘤細胞的侵襲。研究發現，Ⅳ型膠原過表達還會激活黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）/PI3K/AKI信號通路，促進腫瘤細胞的增殖和轉移。

蛋白聚糖也能促進腫瘤的發生發展，可通過MAPK和NF-κB信號通路直接抑制腫瘤細胞凋亡，也可通過HIF、促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）、活性氧等促進腫瘤新生血管生成，從而間接參與腫瘤的發生發展過程。目前，研究較多的蛋白聚糖包括 serglycin、syndecan-1、glypican 3、agrin和decorin等，其中glypican 3可以在40%的肝癌患者血清中檢測到，被認為是肝癌診斷和治療中最有價值的蛋白聚糖。

成纖維細胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP）是一種Ⅱ型穿膜糖蛋白，是CAF活化的標志，通過水解Ⅰ、Ⅳ型膠原和α-抗血纖維蛋白酶等降解ECM，利于腫瘤細胞從原發病灶脫落，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。此外，賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）是一種細胞外胺氧化酶，主要發揮翻譯后修飾ECM膠原蛋白和彈性蛋白的作用。LOX可增加ECM的穩定性，阻礙藥物的滲透，有利于營造適于腫瘤細胞存活和增殖的微環境。

2 以腫瘤間質為靶點的抗腫瘤治療的相關研究

2.1 針對CAF的抗腫瘤治療

靶向CAF的治療策略主要包括消除、降低活性或逆轉為靜息態的成纖維細胞。IL-6和JAK/STAT3信號通路主要參與CAF的活化過程，干預上述信號通路的藥物已被美國食品藥品管理局（FDA）批準用于治療骨髓增生性腫瘤，如IL-6單抗——司妥昔單抗，IL-6受體單抗——托珠單抗，JAK抑制劑——托法替尼、蘆可替尼和巴瑞替尼等，其中司妥昔單抗聯合激素治療多發性骨髓瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究結果顯示，客觀緩解率（objective response rate，ORR）為 90.9%。 同 樣 的 ，STAT3抑制劑如 AZD9150、STA-21、C188-9和OPB-51602等的研究正在進行中。血小板衍生生長因子受體（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）信號通路是調控FGF表達的重要通路，研究發現，伊馬替尼也可通過阻斷PDGFR信號通路降低CAF中FGF2、FGF7的表達，進而抑制腫瘤新生血管生成、抑制腫瘤進展。M7824是一種可同時靶向PD-L1和TGF-β的雙效蛋白，可通過抑制CAF活性發揮抗腫瘤作用。動物實驗證明，M7824聯合化療的效果顯著，目前，關于M7824的Ⅰ期臨床研究正在進行中。

2.2 針對TAM 的抗腫瘤治療

以TAM為靶點的治療策略包括抑制致瘤性M2型的極化和消耗TAM。研究表明，腫瘤細胞可分泌集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）1促進單核巨噬細胞的生長分化，阻斷CSF1/CSF1R信號通路可導致M2型減少，CSF1R激酶抑制劑包括 PLX3397、BLZ945和 LY3022855等 ，其 中PLX3997的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究結果顯示，24例腱鞘巨細胞瘤患者，其中12例達部分緩解。STAT3的激活可促進TAM極化為M2型，STAT3抑制劑CA-LCL-αCD163經CD163抗體修飾后，可通過抑制STAT3調控IL-10的表達，上調TNF-α的表達，從而發揮抗腫瘤作用。雙磷酸鹽與破骨細胞中焦磷酸酶的結構相同，可誘導M2型向M1型極化，即選擇性地消耗TAM。帕米膦酸、唑來膦酸（zoledronic acid，ZA）等已被用于治療多發性骨髓瘤和骨轉移瘤，但有研究報道，單獨使用ZA治療晚期前列腺癌患者的中位總生存期（overall survival，OS）短于32個月，而ZA聯合化療患者的中位OS為76個月，表明ZA聯合化療可明顯抑制腫瘤生長。

2.3 針對FAP的抗腫瘤治療

針對FAP的靶向制劑包括DNA疫苗、肽疫苗、抗體-藥物偶聯物、嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）T淋巴細胞和雙特異性抗體。pFAP-α DNA疫苗可通過誘導CD8T淋巴細胞的免疫應答抑制腫瘤生長；FAPατ-MT由IDO抑制劑1-MT和腫瘤抗原肽FAPατ結合而成，可破壞腫瘤的免疫耐受性，抑制腫瘤細胞的生長；PT-100不僅可水解FAP蛋白，還可競爭性抑制FAP的活性，在晚期NSCLC和黑色素瘤的Ⅱ期臨床研究中，PT-100組患者的ORR分別為5.5%和8.1%。動物實驗表明，FAP-CART細胞可通過釋放腫瘤壞死因子-γ（tumor necrosis factor-γ，TNF-γ）降低CAF水平和白細胞計數，從而抑制腫瘤生長；晚期黑色素瘤小鼠體內，雙特異性抗體與溶瘤病毒治療聯用組的腫瘤體積明顯小于對照組，其機制可能與破壞腫瘤間質屏障、加強藥物在瘤體中的擴散有關，提示抗FAP的免疫治療聯合溶瘤病毒可能是解決腫瘤免疫治療耐受的新突破。

2.4 針對膠原基質的抗腫瘤治療

針對膠原基質的抗腫瘤治療策略主要包括抑制膠原合成和促進膠原降解，目前幾乎均處于臨床前研究中。最新研究表明，抑制LOX可下調整合素α（integrin-α，ITGA）/纖維連接蛋白 1（fibronectin 1，FN1）的表達，抑制FAK/類固醇受體共激活因子（steroid receptor coactivator，SRC）信號通路，減少膠原基質的組裝，增加藥物的滲透，誘導腫瘤細胞凋亡并增加細胞對化療藥物的敏感性。LOXL2的功能與LOX類似，PXS-S1A和PXS-S2B是LOXL2的小分子抑制劑。乳腺癌模型中，PXSS1A和PXS-S2B可使腫瘤體積分別縮小75%和55%。氯沙坦也被證實可降解膠原蛋白、提高藥物的遞送效率。靶向膠原基質的制劑包括LDE225、EN3835和TRC093等，均處于研究中。控制膠原基質的還有MMP和FAK抑制劑，目前，多個MMP抑制劑已進入Ⅰ～Ⅲ期臨床研究，如TNP-470、坦諾司他、BMS-275291和MMI-270。晚期卵巢癌的Ⅲ期臨床研究中，坦諾司他組患者的中位OS為13.9個月，明顯長于對照組患者的11.9個月。FAK是膠原蛋白活化的重要靶標，抑制FAK活性可阻斷VEGFR、IGFR1、c-met等信號通路，其小分子抑制劑如GSK2256098、VS-6063和BI853520等也已進入臨床研究。

2.5 其他

除“改變”腫瘤間質的策略外，通過載體使藥物“突破”間質運抵腫瘤也是新提出的思路。MSC在趨化因子的作用下可游弋浸潤至腫瘤內，若將MSC作為載體攜帶化療藥物，或可精準投送至腫瘤內部，維持局部穩定的藥物濃度，達到抗腫瘤治療的目的。Layek等采用攜帶紫杉醇的MSC處理小鼠卵巢癌模型，取得了良好的抗腫瘤作用，延長了動物生存期。構建脂質體運載化療藥物也是研究熱點，Ji等將吡非尼酮和吉西他濱裝載至β-環糊精（β-cyclodextrin，β-CD）修飾的MMP2反應性脂質體中，用于胰腺癌模型后發現，該脂質體不僅可抑制Ⅰ型膠原蛋白和TGF-β的表達，減輕纖維化，破壞基質屏障，還因攜帶了可深入瘤體內部的吉西他濱，可更好地殺傷腫瘤細胞。

3 小結與展望

惡性腫瘤的治療不僅要從殺死腫瘤細胞本身出發，還要兼顧對腫瘤間質的干預和調節，新的治療策略應是聯合使用抗腫瘤治療方案與調節腫瘤間質，可更有效地殺死腫瘤細胞，抑制腫瘤的復發和轉移。惡性腫瘤患者抗腫瘤治療的同時，應該注重腫瘤間質的消除和去活化，以達到更好的治療效果和更長的生存時間。盡管目前此類抗腫瘤治療方法已較多，但如何實現個體化、精準化治療仍需更多的實驗和臨床研究驗證。