肿瘤间质与恶性肿瘤的治疗进展

肖梦霞，姚颐,2#，宋启斌,2#，吴彬，周邓婧

1武汉大学人民医院肿瘤中心，武汉 430060

2湖北省肿瘤精准医学研究中心，武汉 430200

全球恶性肿瘤的发病率逐年上升，2020年全球新发恶性肿瘤约1930万例，病死约995万例，预计2040年新增恶性肿瘤病例约2840万例，比2020年增加47%。目前，多数抗肿瘤疗法主要针对肿瘤细胞，而对肿瘤间质的作用不足。研究显示，肿瘤间质可直接或间接影响肿瘤细胞的生长、侵袭、转移和耐药，肿瘤间质比（tumor-stroma ratio，TSR）甚至被认为是评估患者预后的独立影响因子。目前，肿瘤间质作用于肿瘤细胞的具体机制尚未完全清晰，是否可通过干预肿瘤间质达到抗肿瘤治疗的目的也尚需进一步探讨，本文就肿瘤间质成分，及以肿瘤间质为靶点的抗肿瘤治疗的相关研究进展进行综述。

1 肿瘤间质概况

肿瘤间质由细胞成分和非细胞成分构成，细胞成分包括骨髓间充质干细胞（mesenchymal stromal cell，MSC）、肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblast，CAF）、肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）、内皮细胞、调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）等；非细胞成分包括细胞外基质（extracellular matrix，ECM）、各种细胞因子和代谢产物等。目前，主流观点认为，肿瘤间质的作用除组织填充、物理支撑和调控新陈代谢外，对肿瘤的恶性生物学行为也可发挥促进作用。

1.1 细胞成分对肿瘤细胞的作用

MSC产生于骨髓造血组织，发生恶性病变时，受炎性因子、生长因子及低氧的趋化而定向迁移至肿瘤组织。MSC可释放多种促进肿瘤细胞存活和增殖的因子，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纤维细胞生长因子2（fibroblast growth factor 2，FGF2）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）和转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等。其中VEGF、FGF2通过介导抗凋亡因子——B细胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）的表达，使肿瘤细胞具有抗凋亡能力；TGF-β可通过诱导上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）过程促进肿瘤发生、发展和转移；VEGF、FGF、TNF-α还可通过激活细胞外信号调节激酶（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）信号通路，上调肿瘤细胞中VEGF和CXC趋化因子受体 4（C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4）的表达，促进肿瘤新生血管生成。此外，白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、TGF-β和前列腺素E2等可抑制T淋巴细胞和B淋巴细胞，还可促进活化T淋巴细胞的凋亡，促进免疫抑制。

CAF是活化的成纤维细胞，可通过分泌FGF、HGF、TGF-β等因子和激活程序性死亡受体1（programmed cell death 1，PDCD1，也称 PD-1）/程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）等信号通路促进肿瘤的发生、发展、侵袭和转移。CAF中，yes相关蛋白（yes-associated protein，YAP）及同源蛋白是两种高度相关的转录调控因子，一旦被激活，可改变ECM的组成和物理特性，增加细胞可塑性，诱导EMT，导致肿瘤进展并产生耐药。血小板衍生生长因子（platele derived growth factor，PDGF）由 CAF 分泌，是调控肿瘤新生血管生成的重要因子，可通过激活受体酪氨酸激酶，促进肿瘤新生血管生成。CAF 可通过核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路分泌大量的IL-6，而IL-6又能刺激CAF释放VEGF，诱导肿瘤新生血管生成。IL-6还可通过激活JAK-信号转导与转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）信号诱导原癌基因c-myc的表达。此外，CAF还是多种免疫调节酶的主要来源，如环氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）和吲哚胺 2，3-双加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO），还可调节T淋巴细胞活化，抑制自然杀伤（natural killer，NK）细胞和细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的功能。

TAM也与肿瘤的发生发展密切相关，可通过分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）来激活TGF-β。TAM也是血管生成因子的重要来源，除 VEGF 外，还有 TGF-β1、TNF-α和PDGF等，其中TGF-β1可通过缺氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）α/HIF-1β和细胞信号转导因子（mothers against decapentaplegic homolog，SMAD）3/SMAD4信号通路促进巨噬细胞VEGF、MMP9的表达。缺氧条件下，TAM可上调HIF-1α mRNA的表达，诱导VEGF mRNA的表达，促进肿瘤新生血管生成。TAM的一个重要特点是，可在不同条件下分化为促炎性M1型和致瘤性M2型。M2型和Treg可抑制肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中CD8CTL介导的抗肿瘤免疫反应，为肿瘤细胞的免疫逃逸提供机会。研究表明，TAM中G蛋白偶联受体4可通过STAT3通路促进M2型极化，抑制CTL，促进肿瘤进展，而M2型细胞还可促进IL-10和PD-L1的表达，促进T淋巴细胞凋亡，从而抑制CD8CTL介导的抗肿瘤免疫反应。

1.2 非细胞成分对肿瘤细胞的作用

ECM是肿瘤间质中最重要的非细胞成分，是由胶原蛋白、蛋白聚糖和蛋白酶构成的复杂网络。ECM主要包括间隙结缔组织和基底膜，前者由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白和蛋白聚糖等组成，为组织提供结构支撑；后者主要为Ⅳ型胶原蛋白，基底膜作为屏障可将肿瘤细胞与相邻间质隔开。肿瘤组织中最常见的ECM改变是胶原沉积，ECM中90%为胶原蛋白，HIF-1可诱导Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型胶原蛋白的产生。胶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等信号通路，增加肿瘤细胞活性。除胶原蛋白沉积外，MAPK、PI3K/AKT信号通路的失调和HIF-1还可上调MMP2和MMP9的表达，促进Ⅳ型胶原蛋白降解，损伤基底膜屏障，诱导肿瘤新生血管生成，促进肿瘤细胞的侵袭。研究发现，Ⅳ型胶原过表达还会激活黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）/PI3K/AKI信号通路，促进肿瘤细胞的增殖和转移。

蛋白聚糖也能促进肿瘤的发生发展，可通过MAPK和NF-κB信号通路直接抑制肿瘤细胞凋亡，也可通过HIF、促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）、活性氧等促进肿瘤新生血管生成，从而间接参与肿瘤的发生发展过程。目前，研究较多的蛋白聚糖包括 serglycin、syndecan-1、glypican 3、agrin和decorin等，其中glypican 3可以在40%的肝癌患者血清中检测到，被认为是肝癌诊断和治疗中最有价值的蛋白聚糖。

成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP）是一种Ⅱ型穿膜糖蛋白，是CAF活化的标志，通过水解Ⅰ、Ⅳ型胶原和α-抗血纤维蛋白酶等降解ECM，利于肿瘤细胞从原发病灶脱落，从而促进肿瘤细胞的侵袭和转移。此外，赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）是一种细胞外胺氧化酶，主要发挥翻译后修饰ECM胶原蛋白和弹性蛋白的作用。LOX可增加ECM的稳定性，阻碍药物的渗透，有利于营造适于肿瘤细胞存活和增殖的微环境。

2 以肿瘤间质为靶点的抗肿瘤治疗的相关研究

2.1 针对CAF的抗肿瘤治疗

靶向CAF的治疗策略主要包括消除、降低活性或逆转为静息态的成纤维细胞。IL-6和JAK/STAT3信号通路主要参与CAF的活化过程，干预上述信号通路的药物已被美国食品药品管理局（FDA）批准用于治疗骨髓增生性肿瘤，如IL-6单抗——司妥昔单抗，IL-6受体单抗——托珠单抗，JAK抑制剂——托法替尼、芦可替尼和巴瑞替尼等，其中司妥昔单抗联合激素治疗多发性骨髓瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床研究结果显示，客观缓解率（objective response rate，ORR）为 90.9%。 同 样 的 ，STAT3抑制剂如 AZD9150、STA-21、C188-9和OPB-51602等的研究正在进行中。血小板衍生生长因子受体（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）信号通路是调控FGF表达的重要通路，研究发现，伊马替尼也可通过阻断PDGFR信号通路降低CAF中FGF2、FGF7的表达，进而抑制肿瘤新生血管生成、抑制肿瘤进展。M7824是一种可同时靶向PD-L1和TGF-β的双效蛋白，可通过抑制CAF活性发挥抗肿瘤作用。动物实验证明，M7824联合化疗的效果显著，目前，关于M7824的Ⅰ期临床研究正在进行中。

2.2 针对TAM 的抗肿瘤治疗

以TAM为靶点的治疗策略包括抑制致瘤性M2型的极化和消耗TAM。研究表明，肿瘤细胞可分泌集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）1促进单核巨噬细胞的生长分化，阻断CSF1/CSF1R信号通路可导致M2型减少，CSF1R激酶抑制剂包括 PLX3397、BLZ945和 LY3022855等 ，其 中PLX3997的Ⅰ/Ⅱ期临床研究结果显示，24例腱鞘巨细胞瘤患者，其中12例达部分缓解。STAT3的激活可促进TAM极化为M2型，STAT3抑制剂CA-LCL-αCD163经CD163抗体修饰后，可通过抑制STAT3调控IL-10的表达，上调TNF-α的表达，从而发挥抗肿瘤作用。双磷酸盐与破骨细胞中焦磷酸酶的结构相同，可诱导M2型向M1型极化，即选择性地消耗TAM。帕米膦酸、唑来膦酸（zoledronic acid，ZA）等已被用于治疗多发性骨髓瘤和骨转移瘤，但有研究报道，单独使用ZA治疗晚期前列腺癌患者的中位总生存期（overall survival，OS）短于32个月，而ZA联合化疗患者的中位OS为76个月，表明ZA联合化疗可明显抑制肿瘤生长。

2.3 针对FAP的抗肿瘤治疗

针对FAP的靶向制剂包括DNA疫苗、肽疫苗、抗体-药物偶联物、嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）T淋巴细胞和双特异性抗体。pFAP-α DNA疫苗可通过诱导CD8T淋巴细胞的免疫应答抑制肿瘤生长；FAPατ-MT由IDO抑制剂1-MT和肿瘤抗原肽FAPατ结合而成，可破坏肿瘤的免疫耐受性，抑制肿瘤细胞的生长；PT-100不仅可水解FAP蛋白，还可竞争性抑制FAP的活性，在晚期NSCLC和黑色素瘤的Ⅱ期临床研究中，PT-100组患者的ORR分别为5.5%和8.1%。动物实验表明，FAP-CART细胞可通过释放肿瘤坏死因子-γ（tumor necrosis factor-γ，TNF-γ）降低CAF水平和白细胞计数，从而抑制肿瘤生长；晚期黑色素瘤小鼠体内，双特异性抗体与溶瘤病毒治疗联用组的肿瘤体积明显小于对照组，其机制可能与破坏肿瘤间质屏障、加强药物在瘤体中的扩散有关，提示抗FAP的免疫治疗联合溶瘤病毒可能是解决肿瘤免疫治疗耐受的新突破。

2.4 针对胶原基质的抗肿瘤治疗

针对胶原基质的抗肿瘤治疗策略主要包括抑制胶原合成和促进胶原降解，目前几乎均处于临床前研究中。最新研究表明，抑制LOX可下调整合素α（integrin-α，ITGA）/纤维连接蛋白 1（fibronectin 1，FN1）的表达，抑制FAK/类固醇受体共激活因子（steroid receptor coactivator，SRC）信号通路，减少胶原基质的组装，增加药物的渗透，诱导肿瘤细胞凋亡并增加细胞对化疗药物的敏感性。LOXL2的功能与LOX类似，PXS-S1A和PXS-S2B是LOXL2的小分子抑制剂。乳腺癌模型中，PXSS1A和PXS-S2B可使肿瘤体积分别缩小75%和55%。氯沙坦也被证实可降解胶原蛋白、提高药物的递送效率。靶向胶原基质的制剂包括LDE225、EN3835和TRC093等，均处于研究中。控制胶原基质的还有MMP和FAK抑制剂，目前，多个MMP抑制剂已进入Ⅰ～Ⅲ期临床研究，如TNP-470、坦诺司他、BMS-275291和MMI-270。晚期卵巢癌的Ⅲ期临床研究中，坦诺司他组患者的中位OS为13.9个月，明显长于对照组患者的11.9个月。FAK是胶原蛋白活化的重要靶标，抑制FAK活性可阻断VEGFR、IGFR1、c-met等信号通路，其小分子抑制剂如GSK2256098、VS-6063和BI853520等也已进入临床研究。

2.5 其他

除“改变”肿瘤间质的策略外，通过载体使药物“突破”间质运抵肿瘤也是新提出的思路。MSC在趋化因子的作用下可游弋浸润至肿瘤内，若将MSC作为载体携带化疗药物，或可精准投送至肿瘤内部，维持局部稳定的药物浓度，达到抗肿瘤治疗的目的。Layek等采用携带紫杉醇的MSC处理小鼠卵巢癌模型，取得了良好的抗肿瘤作用，延长了动物生存期。构建脂质体运载化疗药物也是研究热点，Ji等将吡非尼酮和吉西他滨装载至β-环糊精（β-cyclodextrin，β-CD）修饰的MMP2反应性脂质体中，用于胰腺癌模型后发现，该脂质体不仅可抑制Ⅰ型胶原蛋白和TGF-β的表达，减轻纤维化，破坏基质屏障，还因携带了可深入瘤体内部的吉西他滨，可更好地杀伤肿瘤细胞。

3 小结与展望

恶性肿瘤的治疗不仅要从杀死肿瘤细胞本身出发，还要兼顾对肿瘤间质的干预和调节，新的治疗策略应是联合使用抗肿瘤治疗方案与调节肿瘤间质，可更有效地杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤的复发和转移。恶性肿瘤患者抗肿瘤治疗的同时，应该注重肿瘤间质的消除和去活化，以达到更好的治疗效果和更长的生存时间。尽管目前此类抗肿瘤治疗方法已较多，但如何实现个体化、精准化治疗仍需更多的实验和临床研究验证。