肿瘤免疫微环境及肿瘤精准治疗进展

徐媛媛 崔瀛书 龙 珊 文庆莲 李晓松

（1.西南医科大学附属医院肿瘤科，四川 泸州，646099；2.中国人民解放军总医院第五医学中心肿瘤医学部，北京，100039；3.中国人民解放军医学院，北京，100853；4.南开大学医学院，天津，300074）

肿瘤微环境是有利于肿瘤生长繁殖的局部稳态环境，由肿瘤细胞和其他基质细胞（如免疫细胞、炎性细胞和成纤维细胞等）组成[1]。研究发现，由免疫细胞、细胞表面受体和相关细胞因子构建的肿瘤免疫微环境可阻止机体免疫对肿瘤细胞的特异性识别，使其发生免疫逃逸，从而加速机体肿瘤的生长、增殖、复发和转移[2-3]。因此，靶向肿瘤免疫微环境的精准疗法应运而生，在抗肿瘤临床应用中取得一定疗效，成为继手术、放化疗后治疗肿瘤的有效手段。本文将介绍肿瘤免疫微环境的组成及其对肿瘤生长的影响，阐述以肿瘤免疫微环境为治疗靶点的精准疗法的临床应用。

1 肿瘤免疫微环境的组成及对肿瘤细胞生长繁殖的影响

抗肿瘤免疫微环境和肿瘤免疫抑制性微环境共同存在，两者之间的制衡力量决定了肿瘤微环境中的血管重塑速度和肿瘤细胞生长、繁殖、转移、复发等生物学特性，见图1。

图1 肿瘤免疫微环境影响肿瘤细胞生物学特性

1.1 抗肿瘤免疫微环境

抗肿瘤免疫应答包括细胞免疫和体液免疫，其中主要应答方式为细胞免疫，“主力军”是细胞毒性T细胞，其可特异性地识别肿瘤细胞表面抗原决定簇主要组织相容性复合体（MHC）Ⅰ类复合物转化为效应T细胞。效应T细胞可分泌颗粒酶、穿孔素等分子促使肿瘤细胞死亡；另一方面可分泌肿瘤坏死因子（TNF）-β，表达细胞凋亡相关分子，从而诱导肿瘤细胞的凋亡[4-6]。

固有免疫是机体抗肿瘤免疫的天然免疫系统，可抑制肿瘤细胞生长繁殖，在清除肿瘤过程中发挥重要作用：（1）自然杀伤细胞（NK细胞）是机体杀伤肿瘤细胞的重要屏障，可通过多种方式发挥抗肿瘤作用。NK细胞可分泌TGF-α、IFNγ等趋化因子介导细胞毒性；当NK细胞表面激活性受体表达信号高于抑制性受体表达信号时，可释放颗粒酶、穿孔素等介质杀伤肿瘤细胞；另外，NK细胞还通过表达FAS配体（FasL）和TNF相关凋亡诱导配体（TRAIL）这些配体与相应受体FAS和DR4/DR5结合，将使肿瘤细胞启动死亡受体介导的细胞凋亡[7-8]。（2）抗原呈递细胞（DC细胞）具有强大的提呈抗原能力，未成熟的DC细胞则高表达MHC-Ⅰ/Ⅱ、C3b受体及TLR2/TLR9等Toll样受体，迁移能力强，可摄取、处理加工抗原，在刺激因素下转化为成熟DC细胞；成熟的DC细胞高表达MHC-Ⅱ/Ⅰ和B7、CD40等共刺激分子，呈递肿瘤抗原来激活T细胞，启动免疫应答；在特定内环境下，DC细胞可分泌趋化因子，趋化初始T细胞；且DC细胞和T细胞结合后分泌白细胞介素（IL）-2、IL-8、IL-12等细胞因子，从而进一步激活T细胞的增殖，增强机体清除肿瘤的能力[9-10]。（3）M1型肿瘤相关巨噬细胞在机体免疫环境稳态或肿瘤生长早期数量较多，发挥一定的抗肿瘤免疫效应[11]。（4）固有淋巴样细胞（ILCs细胞）是参与肿瘤固有免疫监视的淋巴细胞群。ILC1可依赖于RORγt并能够分泌颗粒酶、IFNγ等杀死肿瘤细胞。ILC2可促使M2型巨噬细胞的转化并聚集髓源性抑制细胞（MDSC），协助肿瘤参与免疫逃逸，促进肿瘤的进展。ILC3对于肿瘤发生发展具有抗癌抑癌双向作用，其过分泌IL-22，促进癌症的发生和生长，但亦有研究表明其可在IL-12和IL-15的诱导下转化为NK样细胞，从而特异性识别肿瘤表面相关配体杀伤肿瘤细胞[12-13]。

1.2 肿瘤免疫抑制性微环境

肿瘤免疫抑制性微环境较复杂且动态变化，协助肿瘤细胞免疫逃逸，其中免疫抑制性细胞发挥主力作用，包括Treg细胞、骨髓来源的抑制性细胞及肿瘤相关巨噬细胞等。此外，免疫相关抑制性细胞因子和由肿瘤细胞产生的免疫相关抑制分子也参与了免疫抑制性微环境的构建，交互复杂的网络共同调控着肿瘤细胞的生长繁殖、迁移、侵袭和转移。

1.2.1 免疫抑制性细胞

调节性T细胞多为CD4+CD25+T细胞亚群，是肿瘤患者自身免疫负反馈的主要细胞之一。活化后的Treg细胞可通过分泌抑制性细胞因子或代谢竞争物抑制DC细胞、效应T细胞和NK细胞等的杀伤能力。此外，其可上调免疫检查点抑制剂[如LAG-3、CTLA-4及细胞程序性死亡配体（PD-L1）等]，从而抑制机体免疫[7,14]。在肿瘤微环境中，相关巨噬细胞由M1型转变为M2型，可激活PI3Kγ信号通路，抑制效应T细胞的活化[15-16]。MDSCs是来源于非正常机体骨髓的抑制性细胞，在免疫微环境中干扰T细胞的活力和迁移，竞争性的摄取T细胞所需的营养物质，从而抑制效应T细胞的数量和质量[17-18]。

1.2.2 免疫相关抑制性细胞因子

免疫相关抑制性细胞因子由免疫抑制性细胞激活产生，交互作用于抗肿瘤免疫细胞和肿瘤抑制性免疫细胞，帮助肿瘤免疫逃逸，促使肿瘤血管生成，从而促进肿瘤的发生和进展。缺氧的肿瘤微环境可促使巨噬细胞分泌促血管生成因子[如表皮生长因子（VEGR）、IL-8和PGE2等以及血管外基质(如MMP-9和μPA等)，使得肿瘤血管快速生成，在加速肿瘤生长繁殖过程中发挥重要作用[19-20]。研究发现IL-10可下调表面呈递抗原决定簇MHCⅡ类分子，抑制CD80、CD86的表达从而抑制CD4+T细胞的功能[21-23]。IL-17具有双重免疫效应，可抑制MDSCs的增殖能力，同时能促进炎症细胞因子IL-6、IL-12、TNF-α等的分泌，激活效应T细胞和NK细胞的抗肿瘤免疫效应[24]。

1.2.3 免疫相关抑制分子

肿瘤细胞分泌或肿瘤细胞表面存在一些负性调节分子，如细胞程序性死亡受体（PD-1）以及PD-L1、GAL-3、CTLA-4、LAG-3、TIM3等[25-26]。近年来，精准靶向此类分子治疗使患者受益匪浅，在靶向免疫微环境的精准医疗中具有里程碑意义。

2 肿瘤免疫逃逸

免疫系统可监视机体识别并杀灭肿瘤细胞，但肿瘤细胞的修饰可使免疫抑制细胞因子和基质细胞动态变化，将抑制肿瘤生长的微环境转变为促进肿瘤生长的微环境，从而介导其逃避机体免疫的监视。肿瘤细胞表面抗原的缺失、MHC Ⅰ类分子的降低及其正性共刺激分子表达下降，使其免疫原性弱且提呈抗原的能力弱，减弱T细胞增殖和活化的第二信号，此时抗肿瘤免疫微环境无法诱导机体产生免疫应答。研究表明，肿瘤细胞负性共刺激分子和免疫抑制性分子表达的升高是其逃避免疫监视的重要原因[27-28]。随着对肿瘤免疫逃逸的深入研究，靶向免疫微环境的抗肿瘤治疗应运而生，为肿瘤个体化治疗和精准治疗模式提供重要依据。

3 靶向免疫微环境的精准医疗

3.1 免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）疗法

ICI是针对阻断免疫检查点的肿瘤免疫治疗，近年来通过了多种肿瘤治疗的临床试验，是目前临床应用最广的肿瘤免疫治疗之一。2011年，第一个靶向免疫检查点CTLA-4的抑制剂——单抗药物伊匹单抗（ipilimumab）获得FDA批准上市，应用于晚期黑色素瘤的免疫治疗。2014年，全球首个PD-1抑制剂——Nivolumab于日本上市，同年Keytruda（靶向免疫检查点PD-1）被FDA批准上市，几年时间被批准黑色素瘤、复发性头颈癌、晚期非小细胞肺癌等至少15种癌症的免疫治疗，开创了肿瘤免疫治疗新纪元[29-32]。P D-L1抑制剂也广泛应用于临床，2019年Durvalumab成为在国内首个成功上市的适用于治疗进展的Ⅲ期非小细胞肺癌；2020年阿替利珠单抗注射液Atezolizumab在国内上市，批准于小细胞肺癌的一线治疗；2021年全球首个皮下注射PD-L1抑制剂——恩沃利单抗在国内批准用于实体瘤患者的治疗，避免了静脉输液不耐受的患者无法用药的情况，注射剂量较静脉输液少，减少了免疫相关副反应的发生；2022年，Upadhaya等统计报告，全球以PD-1/PD-L1 抑制剂进行单药治疗或联合治疗的正在进行的临床试验有5683项，是抗肿瘤治疗中最具曙光的领域之一[33-34]。

3.2 免疫细胞治疗

通过基因改造嵌入抗原受体的T细胞可特异性地识别肿瘤相关表面抗原，避免肿瘤细胞免疫逃逸，促进T细胞杀死癌细胞。2017年Kymriah、Yescarta被FDA批准上市，开启了血液肿瘤免疫治疗的先河[35-36]。目前，其他CAR-T治疗血液肿瘤和实体肿瘤的临床试验在广泛开展中，迎来了免疫细胞治疗的曙光。

3.3 免疫性放疗

放疗与免疫检查点抑制剂、免疫佐剂、CAR-T等免疫疗法联合应用，在肿瘤免疫调节方面实现了共赢。低剂量放疗可改善T细胞的归巢，联合免疫细胞疗法提高了免疫细胞浸润水平。韩松辰团队[37]、蓝清华团队[38]研究发现两者联合改善肿瘤免疫微环境，使T细胞的浸润水平达到最佳。研究表明，大分割放疗使肿瘤相关抗原表达增多，发挥肿瘤疫苗效应，联合免疫检查点抑制剂和免疫佐剂可提高肿瘤患者全身免疫效应，延长患者无进展生存期和寿命[39]。

3.4 肿瘤疫苗治疗

肿瘤疫苗的制备近几年发展迅速，研究者旨在将灭活的肿瘤细胞、表达肿瘤相关抗原的基因等导入肿瘤患者体内，增强或诱导机体免疫应答，逆转肿瘤免疫抑制微环境，从而达到精准激活免疫系统，促使T淋巴细胞活化并加强细胞免疫因子的释放，控制肿瘤生长繁殖。目前，肿瘤疫苗可分为预防性抗肿瘤疫苗和治疗性抗肿瘤疫苗。宫颈癌疫苗和乙肝疫苗的广泛应用，可控制宫颈癌和肝癌的发生。治疗性抗肿瘤疫苗可激活T细胞数目，主要用于术后辅助治疗。过去十年里，用于前列腺癌、膀胱癌及黑色素瘤等疫苗被批准应用于临床，并延长了患者的生存期[40]。

3.5 肿瘤代谢调节疗法

精准调节肿瘤代谢改善肿瘤免疫抑制微环境也取得了显著的效果。IDO抑制剂epacadostat和ndoximod临床试验表现出良好的安全性和有效性[41]。epacadostat和pembrolizumab（抗PD-1抗体）的联合应用延长了晚期癌症患者的无症状进展期和寿命[42]。谷氨酰胺酶抑制剂CB-839、单羧酸转运蛋白抑制剂AZD3965等系列临床试验也在招募中。

3.6 其他精准免疫疗法

免疫调节剂可调节免疫细胞功能，如干扰素-α、IL-2应用于白血病、晚期恶性黑色素瘤等肿瘤患者，具有一定的疗效。ICI联合抗血管生成药，ICI联合化疗可阻断肿瘤血管生成通路，促使肿瘤微环境短暂的正常化，增强其免疫原性，在未来个体化治疗肿瘤道路上发挥不可替代的作用[43-44]。

3 小结

肿瘤免疫微环境的异常与肿瘤的发展联系密切，因此，精准其组成成分、重塑健康稳定的免疫微环境是实现肿瘤个体化治疗的战略革新，是肿瘤精准医疗的重要力量。自21世纪以来，精准免疫疗法取得了突飞猛进的成果，成为治疗肿瘤的核心手段之一。但免疫疗法的稳定性、安全性和有效性在既往研究和临床应用中也不尽人意，而精准免疫疗法与分子靶向药物、放疗、化疗等多模式联合治疗更有利于发挥抗肿瘤的功能，成为人类消灭肿瘤细胞的新型武器。