腫瘤間質(zhì)與惡性腫瘤的治療進(jìn)展

肖夢霞，姚頤,2#，宋啟斌,2#，吳彬，周鄧婧

1武漢大學(xué)人民醫(yī)院腫瘤中心，武漢 430060

2湖北省腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究中心，武漢 430200

全球惡性腫瘤的發(fā)病率逐年上升，2020年全球新發(fā)惡性腫瘤約1930萬例，病死約995萬例，預(yù)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(shù)抗腫瘤療法主要針對腫瘤細(xì)胞，而對腫瘤間質(zhì)的作用不足。研究顯示，腫瘤間質(zhì)可直接或間接影響腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥，腫瘤間質(zhì)比（tumor-stroma ratio，TSR）甚至被認(rèn)為是評估患者預(yù)后的獨(dú)立影響因子。目前，腫瘤間質(zhì)作用于腫瘤細(xì)胞的具體機(jī)制尚未完全清晰，是否可通過干預(yù)腫瘤間質(zhì)達(dá)到抗腫瘤治療的目的也尚需進(jìn)一步探討，本文就腫瘤間質(zhì)成分，及以腫瘤間質(zhì)為靶點(diǎn)的抗腫瘤治療的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 腫瘤間質(zhì)概況

腫瘤間質(zhì)由細(xì)胞成分和非細(xì)胞成分構(gòu)成，細(xì)胞成分包括骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stromal cell，MSC）、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast，CAF）、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM）、內(nèi)皮細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）等；非細(xì)胞成分包括細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）、各種細(xì)胞因子和代謝產(chǎn)物等。目前，主流觀點(diǎn)認(rèn)為，腫瘤間質(zhì)的作用除組織填充、物理支撐和調(diào)控新陳代謝外，對腫瘤的惡性生物學(xué)行為也可發(fā)揮促進(jìn)作用。

1.1 細(xì)胞成分對腫瘤細(xì)胞的作用

MSC產(chǎn)生于骨髓造血組織，發(fā)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(jìn)腫瘤細(xì)胞存活和增殖的因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纖維細(xì)胞生長因子2（fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF2）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、肝細(xì)胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）和轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等。其中VEGF、FGF2通過介導(dǎo)抗凋亡因子——B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞具有抗凋亡能力；TGF-β可通過誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）過程促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移；VEGF、FGF、TNF-α還可通過激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)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(diào)腫瘤細(xì)胞中VEGF和CXC趨化因子受體 4（C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4）的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤新生血管生成。此外，白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、TGF-β和前列腺素E2等可抑制T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，還可促進(jìn)活化T淋巴細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)免疫抑制。

CAF是活化的成纖維細(xì)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(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移。CAF中，yes相關(guān)蛋白（yes-associated protein，YAP）及同源蛋白是兩種高度相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，一旦被激活，可改變ECM的組成和物理特性，增加細(xì)胞可塑性，誘導(dǎo)EMT，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展并產(chǎn)生耐藥。血小板衍生生長因子（platele derived growth factor，PDGF）由 CAF 分泌，是調(diào)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(jìn)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(dǎo)腫瘤新生血管生成。IL-6還可通過激活JAK-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信號誘導(dǎo)原癌基因c-myc的表達(dá)。此外，CAF還是多種免疫調(diào)節(jié)酶的主要來源，如環(huán)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(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞活化，抑制自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的功能。

TAM也與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，可通過分泌基質(zhì)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(dǎo)因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）α/HIF-1β和細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子（mothers against decapentaplegic homolog，SMAD）3/SMAD4信號通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞VEGF、MMP9的表達(dá)。缺氧條件下，TAM可上調(diào)HIF-1α mRNA的表達(dá)，誘導(dǎo)VEGF mRNA的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤新生血管生成。TAM的一個重要特點(diǎn)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(huán)境（tumor microenvironment，TME）中CD8CTL介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)，為腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸提供機(jī)會。研究表明，TAM中G蛋白偶聯(lián)受體4可通過STAT3通路促進(jìn)M2型極化，抑制CTL，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，而M2型細(xì)胞還可促進(jìn)IL-10和PD-L1的表達(dá)，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞凋亡，從而抑制CD8CTL介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)。

1.2 非細(xì)胞成分對腫瘤細(xì)胞的作用

ECM是腫瘤間質(zhì)中最重要的非細(xì)胞成分，是由膠原蛋白、蛋白聚糖和蛋白酶構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。ECM主要包括間隙結(jié)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(jié)構(gòu)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(xì)胞與相鄰間質(zhì)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(dǎo)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型膠原蛋白的產(chǎn)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(xì)胞活性。除膠原蛋白沉積外，MAPK、PI3K/AKT信號通路的失調(diào)和HIF-1還可上調(diào)MMP2和MMP9的表達(dá)，促進(jìn)Ⅳ型膠原蛋白降解，損傷基底膜屏障，誘導(dǎo)腫瘤新生血管生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲。研究發(fā)現(xiàn)，Ⅳ型膠原過表達(dá)還會激活黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）/PI3K/AKI信號通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。

蛋白聚糖也能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，可通過MAPK和NF-κB信號通路直接抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，也可通過HIF、促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO）、活性氧等促進(jìn)腫瘤新生血管生成，從而間接參與腫瘤的發(fā)生發(fā)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g(shù)lypican 3可以在40%的肝癌患者血清中檢測到，被認(rèn)為是肝癌診斷和治療中最有價值的蛋白聚糖。

成纖維細(xì)胞活化蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）是一種Ⅱ型穿膜糖蛋白，是CAF活化的標(biāo)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(xì)胞從原發(fā)病灶脫落，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）是一種細(xì)胞外胺氧化酶，主要發(fā)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(wěn)定性，阻礙藥物的滲透，有利于營造適于腫瘤細(xì)胞存活和增殖的微環(huán)境。

2 以腫瘤間質(zhì)為靶點(diǎn)的抗腫瘤治療的相關(guān)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(zhuǎn)為靜息態(tài)的成纖維細(xì)胞。IL-6和JAK/STAT3信號通路主要參與CAF的活化過程，干預(yù)上述信號通路的藥物已被美國食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)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(lián)合激素治療多發(fā)性骨髓瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究結(jié)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(jìn)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(diào)控FGF表達(dá)的重要通路，研究發(fā)現(xiàn)，伊馬替尼也可通過阻斷PDGFR信號通路降低CAF中FGF2、FGF7的表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤新生血管生成、抑制腫瘤進(jìn)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(fā)揮抗腫瘤作用。動物實(shí)驗(yàn)證明，M7824聯(lián)合化療的效果顯著，目前，關(guān)于M7824的Ⅰ期臨床研究正在進(jìn)行中。

2.2 針對TAM 的抗腫瘤治療

以TAM為靶點(diǎn)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(xì)胞可分泌集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）1促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞的生長分化，阻斷CSF1/CSF1R信號通路可導(dǎo)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(jié)果顯示，24例腱鞘巨細(xì)胞瘤患者，其中12例達(dá)部分緩解。STAT3的激活可促進(jìn)TAM極化為M2型，STAT3抑制劑CA-LCL-αCD163經(jīng)CD163抗體修飾后，可通過抑制STAT3調(diào)控IL-10的表達(dá)，上調(diào)TNF-α的表達(dá)，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。雙磷酸鹽與破骨細(xì)胞中焦磷酸酶的結(jié)構(gòu)相同，可誘導(dǎo)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(fā)性骨髓瘤和骨轉(zhuǎn)移瘤，但有研究報道，單獨(dú)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(lián)合化療患者的中位OS為76個月，表明ZA聯(lián)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(lián)物、嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）T淋巴細(xì)胞和雙特異性抗體。pFAP-α DNA疫苗可通過誘導(dǎo)CD8T淋巴細(xì)胞的免疫應(yīng)答抑制腫瘤生長；FAPατ-MT由IDO抑制劑1-MT和腫瘤抗原肽FAPατ結(jié)合而成，可破壞腫瘤的免疫耐受性，抑制腫瘤細(xì)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(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)AP-CART細(xì)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(xì)胞計數(shù)，從而抑制腫瘤生長；晚期黑色素瘤小鼠體內(nèi)，雙特異性抗體與溶瘤病毒治療聯(lián)用組的腫瘤體積明顯小于對照組，其機(jī)制可能與破壞腫瘤間質(zhì)屏障、加強(qiáng)藥物在瘤體中的擴(kuò)散有關(guān)，提示抗FAP的免疫治療聯(lián)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(zhì)的抗腫瘤治療

針對膠原基質(zhì)的抗腫瘤治療策略主要包括抑制膠原合成和促進(jìn)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(diào)整合素α（integrin-α，ITGA）/纖維連接蛋白 1（fibronectin 1，F(xiàn)N1）的表達(dá)，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(zhì)的組裝，增加藥物的滲透，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡并增加細(xì)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(shí)可降解膠原蛋白、提高藥物的遞送效率。靶向膠原基質(zhì)的制劑包括LDE225、EN3835和TRC093等，均處于研究中。控制膠原基質(zhì)的還有MMP和FAK抑制劑，目前，多個MMP抑制劑已進(jìn)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(biāo)，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(jìn)入臨床研究。

2.5 其他

除“改變”腫瘤間質(zhì)的策略外，通過載體使藥物“突破”間質(zhì)運(yùn)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(nèi)，若將MSC作為載體攜帶化療藥物，或可精準(zhǔn)投送至腫瘤內(nèi)部，維持局部穩(wěn)定的藥物濃度，達(dá)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(gòu)建脂質(zhì)體運(yùn)載化療藥物也是研究熱點(diǎn)，Ji等將吡非尼酮和吉西他濱裝載至β-環(huán)糊精（β-cyclodextrin，β-CD）修飾的MMP2反應(yīng)性脂質(zhì)體中，用于胰腺癌模型后發(fā)現(xiàn)，該脂質(zhì)體不僅可抑制Ⅰ型膠原蛋白和TGF-β的表達(dá)，減輕纖維化，破壞基質(zhì)屏障，還因攜帶了可深入瘤體內(nèi)部的吉西他濱，可更好地殺傷腫瘤細(xì)胞。

3 小結(jié)與展望

惡性腫瘤的治療不僅要從殺死腫瘤細(xì)胞本身出發(fā)，還要兼顧對腫瘤間質(zhì)的干預(yù)和調(diào)節(jié)，新的治療策略應(yīng)是聯(lián)合使用抗腫瘤治療方案與調(diào)節(jié)腫瘤間質(zhì)，可更有效地殺死腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。惡性腫瘤患者抗腫瘤治療的同時，應(yīng)該注重腫瘤間質(zhì)的消除和去活化，以達(dá)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(shí)現(xiàn)個體化、精準(zhǔn)化治療仍需更多的實(shí)驗(yàn)和臨床研究驗(yàn)證。