腫瘤相關成纖維細胞介導免疫治療耐藥的機制研究*

黃鈺瑩，方明治，李敏

210001 南京，南京中醫藥大學附屬南京中醫院 腫瘤科

惡性腫瘤的生物學行為由癌細胞的內在特性和外在變量所決定［1］。腫瘤微環境（tumor microenvironment， TME）作為最關鍵的外在變量，其復雜的動態變化及異質性是免疫治療效果顯著差異的重要原因。腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts， CAFs）作為TME 中最主要的基質細胞，與不同的免疫細胞之間相互作用，并通過各種旁分泌機制分泌可溶性因子抑制抗腫瘤免疫反應［2］。本文基于CAFs 的異質性和可塑性，重點關注CAFs 介導免疫治療耐藥的具體機制，并分析了CAFs 作為預后生物標志物的價值，以期為靶向CAFs 治療恢復抗腫瘤免疫反應的研究開辟新思路。

采用SPSS 19.0統計學軟件處理數據，計量資料采用（±s）表示，進行 t檢驗；計數資料采用[n（%）]表示，進行χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

1 CAFs 的異質性

1.1 原始異質性

CAFs 是一類具有高度異質性的細胞群，其原始異質性可能取決于它來自不同的細胞前體。組織駐留的成纖維細胞以及靜止的星狀細胞可通過調節劑的刺激轉變為CAFs。健康肝臟中處于靜止狀態的肝星狀細胞，在肝臟受損時受TGF-β 激活，可獲得肌成纖維細胞樣表型［3］。有研究顯示［4］，TGF-β1 可以誘導增殖的內皮細胞或上皮細胞發生間充質轉化，促進成纖維細胞特異性蛋白-1（fibroblast specific protein-1， FSP1）表達，進而轉變為成纖維細胞樣細胞。間充質干細胞（mesenchymal stem cells， MSCs）是CAFs 的另一種前體細胞，被招募到腫瘤中后激活分化為CAFs。CAFs 還可以來源于脂肪細胞，EB病毒通過感染人脂肪細胞，增強脂肪酶和AMPK 代謝途徑的表達，進而刺激脂肪分解，誘導脂肪細胞去分化為成纖維細胞樣細胞［5］。此外，也有研究表明血管、周細胞、平滑肌細胞也可以轉化為CAFs［6］。來源的多樣性在一定程度上解釋了CAFs 的原始異質性。不同來源的CAFs，由于保留了起源組織的部分功能，受不同的活性因子或信號調控，其分子特征表現出明顯的差異性，可對腫瘤的發展產生不同的作用。進一步探討CAFs 的起源，將為CAFs 的生物標志物、信號通路和激活機制的研究和識別提供參考依據。

1.2 表型異質性

CAFs 的表型異質性可以通過特定TME 內各種生物標志物的表達差異觀察得到。幾種常用的標志物可用于檢測CAFs，如成纖維細胞活化蛋白、α-平滑肌動蛋白、血小板衍生生長因子受體及FSP-1 等。盡管CAFs 標志物具有多樣性，但仍缺乏特異性的細胞表面標志物。為了區分CAFs 亞群，鑒定可靠且具有特異性的細胞表面標志物十分關鍵。

考慮到CAFs 獨特的細胞起源、不同的分化階段以及周圍復雜的微環境，它的亞群及其基因特征在各種腫瘤類型中具有差異性［7］。Li 等［8］使用scRNA-seq鑒定了胃癌中4 種不同的CAFs 亞群，都表現出較強的促腫瘤活性。其中，細胞外基質CAFs（eCAFs）主要分布于遠端基質區域，其特征是高表達腫瘤侵襲相關基因（MMP14，LOXL2 和POSTN），且表現出對M2巨噬細胞更強的趨化作用；炎性CAFs（iCAFs）主要分布在腫瘤腺體區域，通過分泌IL-6 和CXCL12 與T細胞相互作用，進而調節炎癥反應。CAFs 是一類具有高度異質性的細胞群，不同亞型的CAFs 生物學特性通常各異，使得不同的患者在放化療敏感性、免疫治療反應、臨床療效及疾病預后等方面表現出巨大的差異。針對CAFs的來源以及亞型進行特異性的靶向，有助于對惡性腫瘤進行精準治療。

1.3 功能異質性

CAFs 由不同功能的異質亞群組成，對腫瘤具有促進和抑制雙向調節功能。CAFs 的促腫瘤作用已經得到了廣泛的研究，如在肝細胞癌（hepatic cell cancer， HCC）中，CAFs 分泌的趨化因子CCL5 通過與特定受體結合，抑制缺氧誘導因子HIF1α 的泛素化和降解，從而上調ZEB1，并誘導上皮-間充質轉化，促進腫瘤進展［9］。也有研究顯示［10］，CAF 分泌的外泌體circEIF3K 通過miR-214/PD-L1 軸促進了結直腸癌的進展。這也進一步提示靶向CAFs分泌的細胞因子、外泌體及其下游通路可能會增強腫瘤的治療效果。此外，以往的研究也觀察到CAFs 存在著腫瘤抑制作用，Hu 等［11］根據非小細胞肺癌中HGF 和FGF7 的不同表達水平，將CAFs 分為三種亞型，其中III 型CAFs（低HGF/低FGF7）可以促進T 淋巴細胞和單核細胞向腫瘤內募集，從而逆轉免疫檢查點抑制劑的耐藥性。在ER＋乳腺癌中，CD146＋CAFs 可以維持乳腺癌細胞中ER 的表達，提高他莫昔芬對乳腺癌細胞的敏感性［12］。CAFs 腫瘤抑制功能的發現也進一步提示了區分亞群的重要性。值得注意的是，CAFs 存在著可塑性，由于TME 中各種成分復雜的相互作用，其可在腫瘤促進或腫瘤抑制表型之間動態及可互換的轉移。誘導CAFs 獲得腫瘤抑制表型可能為靶向CAFs提供新的方向。

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CAFs 通過產生膠原蛋白、纖連蛋白、MMPs 以及激活FAK 信號通路重塑細胞外基質來促進免疫抑制。CAFs 通過分泌大量膠原、纖維蛋白等促進細胞外基質（extracellular matrix， ECM）固化，產生的大量ECM 以及增加的間質液壓力使得CD8+T 細胞難以向腫瘤內部滲入［35］。基質細胞通過排除T 細胞，限制了T 細胞在腫瘤細胞中積累的能力，在空間上阻礙了T 細胞浸潤及其與腫瘤細胞的互作。研究顯示使用賴氨酰氧化酶抑制劑降低小鼠的腫瘤硬度，增加了腫瘤浸潤T 細胞的數量并且改善了對抗PD-1 治療的反應［36］。膠原蛋白可以調節巨噬細胞的功能，高膠原密度促進巨噬細胞的M2 極化，同時也可以直接下調T 細胞的毒性活性，降低免疫治療的療效［37］。MMPs 可以促進正常ECM 結構的降解，促進癌細胞侵襲和轉移［38］。一項胰腺腫瘤研究證明，FAK 作為ECM 信號傳導的關鍵細胞內效應器，激活的FAK 可以增加腫瘤的遷移和侵襲能力，驅動ECM 重塑和CAFs 沉積，并且促進M2 巨噬細胞極化和募集［39］。此外，CAFs 產生的ECM 會進一步加劇缺氧的狀態，間接調節抗腫瘤免疫反應。總之，CAFs 重塑的ECM 可以調控免疫細胞的活動和功能，有助于免疫抑制微環境的形成。

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2 CAFs 介導免疫治療耐藥的機制

免疫治療已成為腫瘤治療的主要手段之一，但耐藥成為當前制約免疫治療的一大瓶頸，導致其臨床獲益有限。靶向TME 中對免疫耐藥起關鍵作用的免疫抑制性細胞是當前治療的一個新思路。CAFs 的異質性和TME 的復雜性決定了CAFs 介導的免疫微環境的復雜性。CAFs 可以通過多種途徑介導免疫微環境的改變，調節腫瘤的生物學行為，在免疫治療耐藥中起著重要的作用。然而，CAFs 促進腫瘤免疫耐藥的機制研究尚不夠深入。闡明CAFs介導免疫治療耐藥的主要機制，為今后精準制定逆轉免疫治療耐藥的高效策略提供理論依據，是當前腫瘤免疫治療領域亟需解決的關鍵問題。

2.1 促進免疫抑制細胞的募集和分化

2.1.1 CAFs 募集腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages， TAMs）并誘導促腫瘤表型 TAMs具有高度的異質性和可塑性，由不同的極化細胞因子激活，可以分為兩個功能類別：經典活化的巨噬細胞（M1）和替代活化的巨噬細胞（M2）［13］。M2 巨噬細胞代表了實體瘤進展和轉移的關鍵促進力。CAFs 通過分泌過多的可溶性介質，促進單核細胞的募集并分化為促腫瘤巨噬細胞亞群，進而抑制T 細胞的增殖并表現出更突出的免疫抑制。例如，在三陰性乳腺癌中，CAFs 通過調控CXCL12-CXCR4 軸，將單核細胞重編程為免疫抑制性的脂質相關巨噬細胞（lipid-associated macrophages， LAMs），從而抑制了T 細胞的活化和增殖，通過對這一LAMs 亞群的基因進行耗竭，可以抑制腫瘤的生長［14］。這一發現為減少乳腺癌的免疫抑制提出了一種潛在的靶向策略。Li 等［15］發現，CAFs 分泌的IGFBP7 通過調控FGF2/FGFR1/PI3K/AKT 軸促進巨噬細胞向M2/TAM表型極化。IGFBP7 在多種腫瘤中表達上調，其在腫瘤生成中復雜的生物學作用和分子機制仍然是目前關注的焦點。同樣的，M2/TAM 也調節CAFs 活化［16］。活化的CAFs 進一步增強了TAM 的活性，從而構成了免疫抑制的加強循環。

2.1.2 CAFs 參與腫瘤相關嗜中性粒細胞（tumor-associated neutrophils， TANs）的募集與分化 在腫瘤早期形成階段，TANs 通過增加細胞毒性、刺激適應性免疫系統、調控自身遷移能力等發揮抗腫瘤的作用；在腫瘤晚期形成階段，TANs 通過釋放胞外誘捕網、抑制免疫反應以及產生細胞因子、蛋白酶等衍生物起到促腫瘤轉移的作用。CAFs 能夠誘導TANs的募集與分化，在HCC 中，Song 等［17］發現，一方面，CAFs 衍生的CLCF1 增加了腫瘤細胞中CXCL6 和TGF-β的分泌，以旁分泌的方式促進TANs 浸潤和極化，另一方面，腫瘤細胞分泌CXCL6 和TGF-β 激活CAFs 的ERK1/2 信號傳導，以促進CLCF1 的產生，從而形成正反饋回路，加速誘導肝癌細胞干性和TANs“N2”極化。該研究結果可能支持CLCF1 作為潛在的預后生物標志物，并表明選擇性阻斷CLCF1或ERK1/2 信號傳導可以為肝癌患者提供有效的治療靶點。另外一項關于HCC 的研究中，CAFs 通過SDF1a/CXCR4 途徑將外周血嗜中性粒細胞招募到HCC 中，其釋放的IL6 通過JAK-STAT3 信號通路誘導TANs 分化為PDL1+TANs，從而抑制T 細胞的活性［18］。由此可見，CAFs 介導TANs 的活化為腫瘤免疫治療提供了一種新機制。

2.1.3 CAFs 誘導骨髓來源抑制性細胞（myeloid-derived suppressor cells， MDSCs）浸潤和產生 MDSCs 是未成熟骨髓細胞的多樣化群體。在病理情況下，未成熟的髓系細胞往往分化受阻，功能失調。在實體瘤患者中，MDSCs 水平與治療效果密切相關。CAFs 通過分泌各種細胞因子和趨化因子，促進MDSCs 的遷移和產生，對獲得性免疫和固有免疫均發揮抑制作用。有學者發現，肺鱗狀細胞癌來源的CAFs 通過分泌CCL2，促進CD14+CCR2+單核細胞向局部TME 遷移，然后誘導單核細胞重編程為MDSCs，MDSCs 通過上調NOX2 和IDO1 的表達產生過量的ROS，同時發現CD8+T 細胞的增殖受到了抑制，從而引發免疫耐受［19］。這也提示我們有效地清除過量的ROS 可能會改善T 細胞反應。最近一項關于食管鱗狀細胞癌的研究觀察到，CAFs 分泌IL-6 和外泌體miR-21，通過共激活STAT3 信號通路來誘導M-MDSCs 的產生，同時使得樹突狀細胞（dendritic cell， DC）和巨噬細胞功能缺陷，不能有效激活抗腫瘤免疫，進而促進腫瘤細胞的耐藥性［20］。這些數據強調了靶向IL-6/miR-21-STAT3 軸以逆轉耐藥性的潛在機會。

通過篩選CAFs 相關的差異表達基因，提供新的生物標志物，有助于根據TME 差異對腫瘤患者進行分類，進一步明確不同亞型的患者在治療效果和預后上的差異。根據這些新的生物標志物制定精準化治療方案，可以提高患者治療的有效率，進而提高患者生存率，具有較好的應用前景。

2.2.2 CAFs 抑制自然殺傷細胞（natural killer， NK）介導的抗腫瘤免疫 在人類實體瘤中，NK 細胞的抗腫瘤活性受到了極大的損害。這主要是由于NK 細胞在腫瘤內浸潤率低以及NK 細胞功能障礙。CAFs 可通過多種機制直接或間接的對NK 細胞抗腫瘤免疫產生抑制作用。其一，CAFs 通過下調其激活受體/受體相關配體的表達來降低NK 細胞的活性和功能。研究發現，脊髓灰質炎病毒受體（PVR/CD155）是激活NK 受體DNAM-1 的配體，CAFs 可以通過下調細胞表面的PVR 來減少與DNAM-1 的相互作用，從而抑制NK 細胞的殺傷活性［27］。其二，CAFs通過分泌