中性粒细胞在肿瘤免疫治疗中的作用及研究进展*

郑盼盼，卢斌峰，蒋敬庭(1.苏州大学医学部，江苏苏州 215000；2.苏州大学附属第三医院肿瘤生物诊疗中心，江苏省肿瘤免疫治疗工程技术研究中心，苏州大学细胞治疗研究院，江苏常州2100；.美国匹兹堡大学免疫系，美国匹兹堡 1521)

中性粒细胞是血液中一类丰富的白细胞，是抵抗感染和组织损伤的第一道防线。中性粒细胞可在感染过程中发挥抗菌作用，还会在多种肿瘤中发生浸润，具有一定的免疫调控作用[1]。早期研究表明，中性粒细胞在肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)中只是旁观者，其寿命较短[2]。然而，最近越来越多研究证明中性粒细胞在TME中发挥关键作用，其中肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associated neutrophil, TAN)是较重要的免疫细胞之一，可参与肿瘤生长、浸润及转移过程[3]。

1 中性粒细胞的生物学特征与功能

中性粒细胞来源于粒细胞-单核细胞祖细胞(granulocyte-monocyte progenitor, GMP)，具有表型和功能异质性，在稳态和疾病状态下均表现出明显的可塑性。在瑞氏(Wright)染色血涂片中，其胞质呈无色或极浅的淡红色，有许多弥散分布的细小浅红或浅紫色的特有颗粒。中性粒细胞的细胞体积、表面特征、细胞质含量、核形态和密度等方面与其他白细胞存在差异，由此可进行中性粒细胞计数并计算百分比，正常情况下其占血液白细胞总数的60%～70%。

据估计，人类和小鼠每天分别产生1011和107个中性粒细胞，从最后一次骨髓细胞分裂到释放入循环中的时间分别是6～7 d和3 d[3-4]。中性粒细胞从循环系统进入组织，在宿主防御中起重要作用，具有保护人体先天和适应性免疫的效应功能，是炎症和感染的第一反应者，其表面表达FcγR、多种趋化因子受体(IL-8R等)和补体受体(C5aR/C3bR/C4bR等)，具有很强的趋化和吞噬能力，通过吞噬病原体，以胞内颗粒(髓过氧化物酶、酸性磷酸酶、溶菌酶、碱性溶菌酶和防御素等)和形成细胞外陷阱等多种方式杀灭入侵微生物[5]。同时，还可释放白三烯、嗜酸性粒细胞趋化因子、激肽酶原等多种炎症介质而引起炎症反应。

2 TME中不同表型的中性粒细胞

中性粒细胞是肿瘤浸润性髓系细胞的重要组成部分，在炎症驱动肿瘤的发生发展中起着至关重要的作用。中性粒细胞不是一个同质的细胞群，在TME的调节下产生不同的表型和功能状态，不同表型的中性粒细胞可促进或抑制肿瘤发生、发展和转移[6]。所有已确定的中性粒细胞亚群均为Ly6G+CD11b+表型，但通过其细胞密度、核形状(确定成熟阶段)或其免疫抑制潜力可进一步区分[6]。

2.1N1/N2型TAN TAN能够依赖于TME发挥促肿瘤或抗肿瘤作用[7]。TME使肿瘤相关巨噬细胞(TAM)向抗肿瘤(M1)与促肿瘤(M2)表型极化，也可诱导终末分化中性粒细胞的极化。在TME中，中性粒细胞经历分子重编程，驻留的TAN获得一种类似于M2的原始表型，由转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)诱导为未成熟的具有促肿瘤特性和促血管生成能力的N2型TAN。在TGF-β阻断后，中性粒细胞将获得类似于M1的表型，成为发挥抗肿瘤作用的N1型TAN[8-10]。Pylaeva等[11]研究表明，I型干扰素(interferons, IFNs)通过调节中性粒细胞表面趋化因子受体促使其分化为N1抗肿瘤表型，抑制肿瘤的发生、发展和转移。

2.2粒细胞样髓源抑制性细胞(granulocyticmyeloid-derived supprressor cells, G-MDSCs) G-MDSCs是一种免疫抑制性中性粒细胞，可显著抑制T细胞反应活性。研究表明，小鼠体内G-MDSCs可通过产生活性氧类(reactive oxygen species, ROS)抑制抗原特异性CD8+T细胞活性[12-13]，在促进肿瘤的生长和转移过程中发挥重要作用。G-MDSCs具有不成熟的表型和功能异质性[14]。小鼠G-MDSCs具有多种细胞表面标记，如CD11b+和Ly6CloLy6G+，而人G-MDSCs缺乏Ly6G/C，且存在异质性，难以通过表面标记分离。最近有研究表明，可用CD14-CD11b+CD33+CD15+或CD66b+来标记人G-MDSCs[15]。目前仍需要进一步的研究来确定其分子特性和功能特征。

3 中性粒细胞与肿瘤生长

肿瘤细胞及各种基质细胞、免疫细胞、细胞因子等构成了复杂的TME。中性粒细胞是TME中浸润免疫细胞的重要组成部分，参与肿瘤发生的不同阶段，包括肿瘤的起始、增殖和转移，具有抗肿瘤和促肿瘤作用。

3.1促肿瘤作用

3.1.1促肿瘤增殖 TAN可产生促血管生成因子和蛋白水解因子，如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)和基质金属蛋白酶9(Matrix metalloproteinase-9, MMP-9)，也可通过分泌TGF-β、血小板衍生因子(platelet derived growth factor, PDGF)等刺激肿瘤细胞增殖[16]。趋化因子配体5(CXC chemokine ligand-5, CXCL5)是TAN的效应因子，在原发性黑色素瘤晚期患者中表达上调，趋化TAN数量增加，从而发挥促肿瘤作用[6]。Zhou等[17]研究表明，中性粒细胞分泌CC趋化因子配体2(CCL2)和CC趋化因子配体17(CCL17)，介导M2型巨噬细胞和调节性T细胞向肿瘤浸润，促进肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)发展。在透明斑马鱼幼虫胶质母细胞瘤中研究证明，中性粒细胞在脑内早期TME中促进癌细胞增殖[18]。在弥漫性大B细胞淋巴瘤(diffuse large B-cell lymphoma, DLBCL)中，DLBCL产生的IL-8与其在中性粒细胞上受体CXCR2相互作用形成的中性粒细胞胞外网状陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)可直接激活DLBCL中Toll样受体9(TLR9)信号通路，促进肿瘤发展[19]。研究表明NETs的形成与肿瘤的加速进展相关，小鼠中性粒细胞来源的NETs可引发高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein, HMGB1)释放并激活肿瘤细胞中TLR9依赖性途径，促进肿瘤细胞的粘附、增殖、迁移和侵袭[20]。

3.1.2促肿瘤转移 肿瘤转移是导致肿瘤患者死亡的主要原因。研究证明中性粒细胞在肿瘤转移中具有重要作用[5]。循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTC)可随中性粒细胞一起移动，致使肿瘤转移概率提高[21]。研究表明，中性粒细胞通过释放白三烯驱动乳腺癌细胞向肺部转移，在自发性乳腺癌转移的小鼠模型中，γδ17T细胞和中性粒细胞之间的相互作用可导致诱导型一氧化氮合酶(iNOS)抑制细胞毒性CD8+T细胞活性，促进乳腺癌肺转移[22]。在黑色素瘤荷瘤小鼠模型中，紫外线诱导的中性粒细胞炎症反应可刺激血管生成，增强黑色素瘤细胞向内皮细胞迁移的能力，导致黑色素瘤细胞沿血管内皮细胞表面扩散，形成远处转移[23]。

3.2抗肿瘤作用 近年来，大量报道表明中性粒细胞对肿瘤具有细胞毒性或抑制作用[24]。Takasugi等[25]首次发现外周血中性粒细胞对多种肿瘤细胞系具有直接的细胞毒性。由过氧化氢(H2O2)介导的中性粒细胞与肿瘤细胞相互作用，通过细胞毒性抑制肿瘤细胞转移扩散。此外，中性粒细胞与肿瘤细胞之间Fas配体/ Fas信号转导相互作用可导致肿瘤细胞周期停滞[26]。产生白细胞介素-17(IL-17)的γδT细胞(γδ17T细胞)可促进肿瘤生长和转移。Mensurado等[27]发现，TAN衍生的ROS通过诱导氧化应激可抑制小鼠γδ17T细胞的增殖，抑制TME中IL-17的分泌，发挥抗肿瘤作用。

4 中性粒细胞在肿瘤免疫治疗中的潜在作用

随着免疫检查点阻断和嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy, CAR-T)的成功应用，免疫治疗已成为肿瘤治疗中颇具应用前景的方法之一[28]。目前，免疫疗法主要靶向肿瘤浸润的T淋巴细胞和自然杀伤细胞发挥抗肿瘤作用，但对于部分癌症患者的痊愈还存在一定的局限性[29]。通过靶向TME中其他免疫细胞可实现协同治疗效果。中性粒细胞是存在于TME中的重要免疫细胞，参与肿瘤进展及炎症反应，与肿瘤对化疗和检查点阻断的抵抗有关[30]。目前关于中性粒细胞在肿瘤免疫治疗中的研究如下。

4.1CD47-SIRPα检查点与中性粒细胞 CD47是在肿瘤细胞上广泛表达的髓样细胞抑制性配体，通过与中性粒细胞表面表达的相应受体信号调节蛋白α(signal regulatory protein α, SIRPα)结合，向下游发出免疫抑制信号。有数据表明，谷氨酰胺-肽环转移酶样蛋白(glutaminyl-peptidecyclotransferase-like protein, QPCTL)为CD47-SIRPα检查点的主要组成部分，抑制其表达可限制CD47-SIRPα调控轴之间的信号转导，通过抗体依赖性细胞吞噬作用和细胞毒性作用增强中性粒细胞对肿瘤细胞的杀伤能力[31]。Liu等[32]开发了一种抗人CD47单克隆抗体——Hu5F9-G4，在体外诱导可增强中性粒细胞介导的吞噬作用，且与利妥昔单抗联合治疗可完全消除异种移植小鼠非霍奇金淋巴瘤(non-hodgkin′s lymphoma, NHL)。Ring等[33]开发了一种抗SIRPα抗体——KWAR23，与其他免疫检查点抑制剂联合使用可显著增强中性粒细胞的抗肿瘤活性。目前CD47-SIRPα检查点有望成为新的免疫治疗靶标，并且正在进行许多临床试验来评估CD47-SIRPα阻断疗法[34]。

4.2HGF-c-MET调控轴与中性粒细胞 c-MET是由MET原癌基因编码的一种受体酪氨酸激酶，c-MET信号通路在组织再生和肿瘤发生中调节细胞存活、增殖和迁移。Glodde等[35]发现c-MET通过与其配体肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)相互作用，促进骨髓中性粒细胞向淋巴结和肿瘤组织募集，抑制T细胞增殖和效应功能，使用c-MET抑制剂——Capmatinib阻断中性粒细胞募集，可促进T细胞浸润肿瘤组织，改善T细胞靶向治疗(如过继性T细胞转移和检查点阻断治疗)的疗效。见图1。

4.3粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF)与中性粒细胞 G-CSF是中性粒细胞产生和分化的主要调节因子，可将血液中的中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞募集到炎症部位，并在多种肿瘤中高表达。Bru等[36]研究表明，重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)通过诱导中性粒细胞增殖，抑制胰腺癌肿瘤生长。Li等[37]研究表明，G-CSF在AOM/DSS处理的小鼠结肠炎相关癌肿瘤模型中过表达，可将MDSC募集到发炎的结肠组织中，并保持未成熟状态，促进MDSC增殖和抗凋亡能力。使用抗G-CSF单克隆抗体处理后MDSC积聚减少，肿瘤减小。Lu等[38]将免疫检查点封锁与靶向MDSC的疗法联合使用时，原发性和转移性去势抵抗性前列腺癌表现出强大的协同反应。因此，G-CSF可作为结肠炎相关肿瘤免疫治疗的潜在治疗靶点。

4.4卡介苗(bacillus Calmette-Guérin, BCG)与中性粒细胞 BCG已成为治疗膀胱癌的重要手段，其抗肿瘤作用与中性粒细胞有关[39]。Suttmann等[40]研究表明，膀胱癌小鼠模型中的中性粒细胞耗尽后，BCG的抗肿瘤作用将完全消除。NETs是中性粒细胞活化后释放的由细胞质和颗粒蛋白组成的胞外网状结构，调节对细胞外基质蛋白的粘附作用,通过DNA酶局部处理或肽酰精氨酸脱氨酶(PAD4)抑制NETs形成。Liu等[41]研究表明，BCG诱导形成的NETs发挥细胞毒性作用，使细胞周期停滞凋亡或细胞凋亡，抑制膀胱癌细胞迁移。

4.5纳米颗粒与中性粒细胞 利用光敏技术可使携带纳米治疗药物的中性粒细胞迅速浸润到肿瘤组织，增强药物疗效[42]。在黑色素瘤小鼠模型中，黑色素瘤的gp75抗原特异性单克隆抗体TA99免疫治疗可引起中性粒细胞在TME中募集，使用特异性靶向中性粒细胞的纳米颗粒(NPs)有助于将治疗药物运输到肿瘤部位[43]。Osuka等[44]开发了一种新型的1,5-二十八烷基-N-组氨酰基-谷氨酸盐基阳离子脂质体(CL)，含有紫杉醇-CL(PTX-CL)的中性粒细胞在炎症刺激下表现出趋化性反应，一旦进入炎症反应区域，主动产生超氧化物并释放PTX-CL，这种中性粒细胞介导的药物递送有效地减缓了肿瘤的复发，但并不能完全抑制肿瘤的再生。

5 结语

中性粒细胞通过对TME和其他免疫细胞成分的调节，发挥抗肿瘤或促肿瘤作用。最近的研究强调了TME中中性粒细胞的功能复杂性和重要性，其表型动态和可塑性变化对肿瘤患者成功应用免疫疗法至关重要。已有研究证明,中性粒细胞是抗体的癌症治疗、光动力癌症治疗和BCG免疫治疗中免疫反应的重要参与者。目前对中性粒细胞促进或抑制肿瘤发展机制的新认识，为将中性粒细胞本身作为治疗靶点的相关研究提供新策略。总之，中性粒细胞是肿瘤发生发展的参与者，随着研究的深入，中性粒细胞及其相关因子有望成为肿瘤治疗的新手段。