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软组织肉瘤的免疫状态:为免疫治疗提供线索
软组织肉瘤是一种罕见的异质性肿瘤,其复杂性导致临床诊断和治疗极具挑战性。以一篇综述为基础,我们会系统介绍免疫细胞、可溶性血浆因子、免疫检查点的生物学功能,它们潜在的软组织肉瘤治疗应答的预测作用,以及带给软组织肉瘤免疫治疗新药物开发的启示。
系列二:软组织肉瘤中的可溶性因子和免疫检查点
可溶性因子:细胞因子、趋化因子、生长因子等
可溶性因子是由某些免疫细胞和非免疫细胞合成的不同类型的蛋白质,对免疫系统功能的发挥起重要作用。
细胞因子(cytokine):有些细胞因子会刺激免疫系统(促炎),有些会抑制免疫系统(抗炎)。包括白细胞介素(interleukin),如IL-6(促炎), IL-8(促炎)和IL-10(抗炎)、干扰素(interferon)和集落刺激因子(colony-stimulating factor)等。
趋化因子(chemokine):刺激某些类型白细胞的运动并将它们吸引到炎症区域,有助于保持免疫系统正常工作。
生长因子(growth factor):具有调节细胞分裂和细胞存活的功能,如血管内皮生长因子(VEGF),可刺激新血管的形成。也称为血管内皮生长因子。
促炎和抗炎的细胞因子、趋化因子和生长因子协同作用,调节免疫细胞的信号传导和功能,在很大程度上促成了肿瘤微环境的复杂性。在多种肿瘤的研究中表明,可溶性因子有可能参与了癌症的发生、进展或复发。此外,它们的表征有可能对临床结果有预后价值。
软组织肉瘤中的可溶性因子
研究发现,软组织肉瘤患者的某些细胞因子、生长因子等免疫相关可溶性受体的血清水平升高,如白细胞介素 6 (IL-6)、TNF 受体 (TNF-RI 和 TNF-RII)、白细胞介素2受体α(IL-2Rα)、白细胞介素10 (IL-10)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF) 、白细胞介素8 (IL-8)和血管内皮生长因子(VEGF)等。也有报道发现,VEGF和FGF通过促进血管生成,促进肿瘤生长和增加转移扩散。此外,VEGF还促进了免疫抑制细胞的增殖和 T 细胞耗竭,在很大程度上促进了免疫逃逸和癌症的发展。
鲁特科夫斯基团队(Rutkowski et al)分析了治疗前软组织肉瘤患者血清中的 13 种细胞因子和可溶性受体的水平。 结果证实了上述升高的 VEGF、FGF、IL-6、TNF RI、TNF RII、IL-2Rα、IL-10、M-CSF 和 IL-8 水平。 此外,他们试图将这些细胞因子的血清水平与临床病理特征联系起来。他们发现IL-2Rα、TNF RI、M-CSF 和 VEGF 与肿瘤大小相关,IL-8 与肿瘤分级相关,IL-6 似乎与肿瘤大小、分级和转移相关。IL-6和IL-8与存活率降低相关。
免疫检查点(Immune checkpoint)
免疫检查点是指在免疫细胞上表达,能调节免疫激活程度的一系列分子,它们对于人体自我防控感染或者癌症有重要作用。另外,它们也发挥防止自身免疫的作用(免疫功能发生异常,对正常细胞发动攻击)。
刺激性检查点分子(Stimulatory checkpoint molecules)
刺激性检查点分子,又称共刺激分子(co-stimulatory molecules),增强免疫反应对抗恶性细胞。恶性细胞通常通过抑制共刺激途径来促进肿瘤的发生。共刺激检查点分子在调节免疫细胞效应功能中发挥关键作用,激活共刺激通路可能提高免疫系统抗癌能力,产生持久的抗肿瘤反应。以下列举的共刺激检查点分子包括5个肿瘤坏死因子 (TNF) 受体超家族的成员CD27、CD40、OX40、GITR 、CD137和2个B7-CD28 超家族成员CD28和 ICOS。
CD27:支持初始 T 细胞的抗原特异性扩增,对 T 细胞记忆的产生至关重要。CD27 也是记忆 B 细胞的标记。 CD27 的活性受其配体 CD70(表达在淋巴细胞和树突细胞上)的调控。
CD40:在多种抗原呈递细胞上广谱表达,配体为CD40L,也称为 CD154,多在活化的 CD4+ T 细胞表面上表达。CD40 可促进呈递抗原的树突细胞分化,从而触发 T 细胞活化和分化。
OX40:也称为 CD134,其配体为 OX40L (又称为CD252)。与 CD27 一样,OX40 促进效应 T 细胞和记忆 T 细胞的扩增。
GITR:该可促使T细胞扩增,包括Treg扩增。 GITR的配体主要在抗原呈递细胞上表达。
CD137:也称为 4-1BB,与 CD137 配体结合时,可诱导 T 细胞增殖。另外, CD137 介导的信号传导可保护 T 细胞,特别是 CD8+ T 细胞,免受活化诱导的细胞死亡。
CD28:该分子在几乎所有CD4 T 细胞和大约一半的CD8 T 细胞上持续性表达。通过与其两个配体CD80 和 CD86(在树突状细胞上表达)结合,可促进 T 细胞扩增。
ICOS:该也称为 CD278,在活化的 T 细胞上表达。其配体是ICOSL,主要在B细胞和树突细胞上表达。该分子可能在 T 细胞效应功能中很重要。
抑制性检查点分子(Inhibitory checkpoint molecules)
免疫细胞还会产生一系列抑制免疫反应的蛋白分子,肿瘤细胞利用这种机制,抑制免疫细胞对肿瘤的杀伤,逃逸免疫反应而存活下来。
B7-H3:也称为CD276,最初被认为是一种共刺激分子,但现在被认为是共抑制分子。
CTLA-4:细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白4的缩写,也称为 CD152。 CTLA-4 主要在 Treg 细胞上的表达,用于负面控制 T 细胞增殖。
LAG3:它通过对 Treg 的作用以及对 CD8+ T 细胞的直接作用来抑制免疫反应。
PD-1:Programmed Death 1 (PD-1) receptor的缩写,有两个配体PD-L1和PD-L2。PD-1抗体就是通过阻断PD-1信号通路,在肿瘤微环境中恢复免疫功能,起到杀伤肿瘤的效果。
TIM-3:它在活化的人 CD4+ T 细胞上表达并调节 Th1 和 Th17 细胞因子。 TIM-3 通过与其配体 galectin-9 相互作用触发细胞死亡,从而充当 Th1/Tc1 功能的负调节剂。
软组织肉瘤中的检查点分子
免疫检查点对于调节免疫反应至关重要。它们有可能在癌症中失调,成为肿瘤对患者免疫系统的“逃逸”或抵制机制。
2013年首次评估免疫检查点PD-1和PD-L1对软组织肉瘤的影响。免疫组化结果显示,大多数软组织肉瘤样本中存在PD-1阳性淋巴细胞的肿瘤内浸润和 PD-L1的表达。此外,PD-1 阳性、PD-L1 阳性和 PD-1/PD-L1 双阳性是生存期的独立预后指标。有研究通过免疫组织化学评估免疫检查点PD-1 和 PD-L1的表达,证实其与不良预后的关联。然而也有研究发现PD-1 和 PD-L1 的表达似乎很低或不存在,并且 PD-L1 的表达与软组织肉瘤的不良预后无关。 Wunder 等人最近表明,PD-1 和 PD-L1 表达和 PD-L1 的预后价值取决于软组织肉瘤亚型,证明了不同软组织肉瘤亚型之间的差异。此外,上述研究结果的差异也可能来自不同的表达评估方法、临界值、抗体克隆和组织样本。
一些研究表明,PD-1 和 PD-L1 表达水平也与 T 细胞浸润相关,并且 PD-L1 表达与更多 PD-1 阳性 TIL 相关。
除PD-(L)1以外的其它免疫检查点已经在其它一些癌种中进行了研究,但关于软组织肉瘤的报道很少。最近的一些研究显示了LAG3在CD8 TILs上的的高表达,显示了LAG3在CD8 TILs上的高表达,通过免疫组化研究LAG3的表达,确认了其在TILs上的高表达并且发现 LAG3 表达与不良预后显著相关。另外,在B7-H3在转移性胃肠道间质瘤和横纹肌肉瘤中表达的评估发现,这种分子的表达与较差的预后有关。
总结
上述异质性免疫检查点的表达和预后价值在软组织肉瘤中尚存争议,有待于进一步的探索,此类研究将对PD-1疗法的预后有积极作用,2020 年一项研究得出结论,对 PD-1抗体药物帕博利珠单抗(pembrolizumab)有应答的软组织肉瘤患者比无应答者表现出更多表达 PD-L1 的巨噬细胞。同样地,研究软组织肉瘤中的共刺激性检查点分子,以及它们与抑制性检查点分子之间的相互作用,会有非常重要的临床意义。包含不同免疫检查点连同可溶性因子的综合图谱可能对软组织肉瘤治疗方案的选择和后续监测具有重要的指导意义。
肿瘤坏死因子受体超家族( TNFRSF) 共刺激分子
参考文献:Sousa, L.M.; Almeida, J.S.; Fortes-Andrade,T.; Santos-Rosa,M.; Freitas-Tavares,P.;Casanova,J.M.; Rodrigues-Santos, P. Tumor and Peripheral Immune Status in Soft Tissue Sarcoma: Implications for Immunotherapy. Cancers 2021,13,3885. https://doi.org/10.3390/ cancers13153885
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