CAF綜述——CAF在炎癥和抗腫瘤免疫中的作用

腫瘤相關(guān)性炎癥(TAI)是幾乎所有癌癥的特征，具有促進(jìn)腫瘤和抑制腫瘤的功能。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)是腫瘤微環(huán)境(TME)的一種異質(zhì)性細(xì)胞成分，具有高度可塑性。最近的研究揭示了不同癌癥中的CAF亞型，并確定了關(guān)鍵的CAF亞型，如肌成纖維細(xì)胞CAF、炎性CAF和抗原提呈CAF，前兩種CAF幾乎存在于所有腫瘤中。重要的是，這三個(gè)CAF亞型參與并調(diào)節(jié)了TAI。CAF的顯著可塑性使它們能夠隨著環(huán)境的變化而在表型和功能上發(fā)生變化。今天給大家介紹一篇關(guān)于CAF的綜述，在這篇綜述中，作者描述了CAF如何促進(jìn)腫瘤炎癥和抑制獲得性免疫。還總結(jié)了最近出現(xiàn)的關(guān)于CAF在TAI背景下抑制腫瘤功能的證據(jù)。最后，總結(jié)了CAF作為腫瘤免疫治療靶點(diǎn)的研究進(jìn)展。

CAF在促腫瘤炎癥和免疫抑制中的作用

首先，CAF吸引促腫瘤的髓系細(xì)胞。巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)和髓系抑制細(xì)胞(MDSCs)等髓系細(xì)胞通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移、支持血管生成和抑制獲得性免疫反應(yīng)而侵襲腫瘤并促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。然而，一些髓系細(xì)胞亞群，如傳統(tǒng)的(c)DCs也可以增強(qiáng)抗腫瘤免疫。然而，一般來說，腫瘤中髓樣細(xì)胞的存在被視為陰性預(yù)后的指標(biāo)。Erez等人首次提供了CAFs如何支持鱗狀細(xì)胞癌生長的功能和分子證據(jù)，證明CAFs通過分泌促炎細(xì)胞因子IL-1、IL-6和趨化因子CXCL1和CXCL2吸引巨噬細(xì)胞。重要的是，這種促炎CAF表型依賴于IL-1觸發(fā)的核因子kappa B (NF-kB)的激活，這是炎癥的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。胰腺星狀細(xì)胞和結(jié)腸成纖維細(xì)胞中IL-1受體1(IL1R1)的缺失大大降低了它們的促炎潛能，并減少了髓系細(xì)胞群對結(jié)直腸腫瘤的侵襲。IL1信號在形成促炎CAF中的突出作用已被多項(xiàng)研究證實(shí)。此外，成纖維細(xì)胞中病原體識別受體(PRR)Toll樣受體4(TLR4)及其下游效應(yīng)分子MyD88的缺失可減少結(jié)直腸癌模型的腫瘤發(fā)生，并與腫瘤中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤減少有關(guān)。根據(jù)這些結(jié)果，可以推測細(xì)菌脂多糖(LPS；TLR4配體)也可能是結(jié)直腸癌中產(chǎn)生炎性成纖維細(xì)胞吸引髓系細(xì)胞的原因。值得注意的是，炎性成纖維細(xì)胞被認(rèn)為存在于人類結(jié)直腸癌的管腔表面，與管腔細(xì)菌相互作用。此外，HIF2a（一種在低氧條件下穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄因子）在成纖維細(xì)胞中介導(dǎo)巨噬細(xì)胞向胰腺腫瘤的遷移，并使其極化為免疫抑制表型。此外，成纖維細(xì)胞分泌的CHI3L1刺激乳腺癌細(xì)胞分泌CCL2和其他趨化因子，從而吸引巨噬細(xì)胞并促進(jìn)小鼠乳腺癌模型的腫瘤生長。

CAF分泌的促炎細(xì)胞因子促進(jìn)腫瘤生長。CAF影響腫瘤生長的另一個(gè)機(jī)制是分泌促炎細(xì)胞因子，直接作用于腫瘤細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖，抵抗細(xì)胞死亡和上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。IL6、IL11和白血病抑制因子(LIF)屬于IL6促炎癥細(xì)胞因子家族，是炎癥驅(qū)動腫瘤發(fā)生的重要介質(zhì)。CAF在包括IL1b和TGF-b在內(nèi)的多種刺激下分泌IL6、IL11和LIF。CAF產(chǎn)生的IL6對多種類型的癌細(xì)胞具有促增殖作用。此外，CAF來源的IL6在固有的胰腺模型中提供化療耐藥性，并促進(jìn)食道癌的EMT。IL11由結(jié)腸成纖維細(xì)胞分泌，激活癌細(xì)胞中的STAT3和ERK信號，促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。最后，胰腺星狀細(xì)胞來源的LIF作用于胰腺癌細(xì)胞，誘導(dǎo)去分化和對化療的抵抗。

CAF抑制獲得性免疫反應(yīng)。CAF支持腫瘤進(jìn)展的第三種方式是涉及MDSCs和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)的免疫抑制，它們是通過使用各種機(jī)制抑制細(xì)胞毒性(即CD8+)T細(xì)胞功能而抑制TME的主要驅(qū)動因素。通過分泌IL1?，CAF刺激MDSCs在原發(fā)癌和轉(zhuǎn)移性乳腺癌中的募集，從而具有促腫瘤作用。此外，CAF產(chǎn)生的趨化因子CXCL-1、2、5、CCL2和CCL3會吸引腫瘤。此外，胰腺CAF產(chǎn)生IL6和其他細(xì)胞因子，將單核細(xì)胞分化為MDSCs，進(jìn)而抑制T細(xì)胞的增殖。除此之外，CAF還能誘導(dǎo)T_reg的形成。apCAF刺激CD4+T細(xì)胞分化為T_reg，而apCAF誘導(dǎo)的T_reg在體外抑制CD8+T細(xì)胞的增殖。另一個(gè)T_reg亞群CD73+ ?δ T_reg是由CAF衍生的IL6誘導(dǎo)，并在乳腺癌中抑制CD4+T細(xì)胞的增殖。此外，Costa等人描述了在乳腺癌和卵巢癌中發(fā)現(xiàn)的一種名為“CAF-S1”的CAF亞群，它通過產(chǎn)生CXCL12和增強(qiáng)T_reg分化來增加T_reg的侵襲。在后續(xù)研究中，作者進(jìn)一步闡述了“caf-s1”亞群的一個(gè)亞群，即“ecm-myCAF”，提高了T_reg上免疫檢查點(diǎn)PD-1和CTLA-4的表達(dá)，并與ICB的原發(fā)抗性有關(guān)。除了對CD8+T細(xì)胞功能的這些間接影響外，CAF和CD8+T細(xì)胞之間的直接相互作用也有助于CAF介導(dǎo)的免疫抑制。Lakins等人證明，apCAF觸發(fā)抗原特異性、FASL和PD-L2依賴的CD8+T細(xì)胞的凋亡，從而阻礙體內(nèi)抗原特異性腫瘤控制。此外，CAF來源的FGF2通過上調(diào)T細(xì)胞受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制物SPRY1來增加CD8+T細(xì)胞的耗竭。最后，CAF分泌的?ig-h3(也稱為TGF-?i)抑制CD8+T細(xì)胞的抗原特異性增殖，從而在胰腺癌模型中產(chǎn)生促腫瘤作用。

最后，腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)的密度、組成和硬度主要由CAF活性決定，影響T細(xì)胞向腫瘤核心的滲透，與特定的T細(xì)胞亞群結(jié)合，從而影響抗腫瘤免疫。例如，TME中致密的膠原蛋白模式抑制了T細(xì)胞的滲透。此外，在卵巢癌中，包括成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的基質(zhì)分子(如膠原蛋白和纖維連接蛋白)的蛋白質(zhì)信號與T_reg和TH2分化標(biāo)記的表達(dá)正相關(guān)，這表明TME具有免疫抑制和腫瘤促進(jìn)作用。相反，最近的一項(xiàng)研究表明，衰老皮膚中細(xì)胞外基質(zhì)密度的喪失促進(jìn)了T細(xì)胞對黑色素瘤的排斥。與此相一致的是，胰腺癌中α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)+CAF亞群中I型膠原的缺失與T細(xì)胞的減少有關(guān)。

CAFS在抗腫瘤免疫中的作用

與廣泛研究的促腫瘤作用相比，抑制腫瘤的CAF在抗腫瘤免疫中的作用還沒有得到很好的描述。2014年產(chǎn)生的首次證據(jù)表明，α-SMA+肌成纖維細(xì)胞群是抑制調(diào)節(jié)性T_reg和維持CD8+T細(xì)胞功能所必需的。最近，同一小組的另一項(xiàng)研究證實(shí)了這一點(diǎn)，該研究報(bào)告稱，α-SMA+CAF確實(shí)具有腫瘤限制功能，而FAP+CAF通過加強(qiáng)免疫抑制而誘導(dǎo)胰腺癌的腫瘤進(jìn)展。重要的是，α-SMA+CAF中I型膠原的丟失加速了胰腺腫瘤的進(jìn)展，并與MDSCs的滲透增加相關(guān)，因此T細(xì)胞的滲透可能減少，這在一定程度上解釋了α-SMA+CAF的腫瘤抑制功能。值得注意的是，在炎癥驅(qū)動的結(jié)直腸癌模型中，COL1a2+成纖維細(xì)胞中IKKβ的丟失與T_reg增加和腫瘤生長增強(qiáng)相關(guān)。而在同一模型中，col6+成纖維細(xì)胞中IKKβ的缺失導(dǎo)致腫瘤免疫細(xì)胞含量下降，并阻礙了腫瘤的生長。這些研究的不同結(jié)果支持這樣的觀點(diǎn)，即特定的基因在不同的CAF亞群中發(fā)揮相反的功能，這反過來要求在對成纖維細(xì)胞進(jìn)行遺傳操作以研究CAF與免疫細(xì)胞的相互作用時(shí)仔細(xì)選擇標(biāo)記基因。此外，CD105陰性的CAF群體顯示阻礙了胰腺癌的腫瘤生長。這種表型依賴于完整的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，這表明CD105陰性的CAF促進(jìn)了抗腫瘤免疫。

耐人尋味的是，與之前的研究相反。研究表明apCAF還具有腫瘤抑制作用，這是由于apCAF分泌的C1q作用于CD4+T細(xì)胞以保護(hù)其免受凋亡的影響。三級淋巴結(jié)構(gòu)(TLS)是在炎癥和癌變組織中形成的B細(xì)胞和T細(xì)胞的堆積，表現(xiàn)出二級淋巴器官的一些關(guān)鍵特征。重要的是，在多種癌癥實(shí)體中，TLS的存在與更好的預(yù)后和對ICB的反應(yīng)相關(guān)。在小鼠黑色素瘤和結(jié)直腸癌模型中，F(xiàn)AP陰性的CAF部分通過CXCL-13-CXCR-5積聚B細(xì)胞來協(xié)調(diào)TLS的形成。相反，在Sj?gren’s綜合征小鼠模型中，F(xiàn)AP+成纖維細(xì)胞主要參與TLS的組裝，再次暗示成纖維細(xì)胞亞群的不同功能取決于局部和病理類型。本質(zhì)上，越來越多的證據(jù)表明CAF具有抗腫瘤免疫功能，包括與T_reg、MDSCs和B細(xì)胞之間的相互作用。

CAF作為腫瘤免疫治療靶點(diǎn)的研究進(jìn)展

免疫療法的轉(zhuǎn)化，特別是ICB在臨床環(huán)境中的應(yīng)用，代表著腫瘤學(xué)的一項(xiàng)突破。然而，盡管一些腫瘤如黑色素瘤對轉(zhuǎn)移階段表現(xiàn)出很好的反應(yīng)，因此可以通過ICB治療持續(xù)控制甚至治愈，但其他腫瘤如胰腺癌和大多數(shù)結(jié)直腸癌則不是這樣。重要的是，在一系列癌癥中，腫瘤成纖維細(xì)胞含量高與抗CTLA-4、抗PD1和抗PD-L1治療的反應(yīng)減弱有關(guān)。因此，靶向CAF是克服免疫治療耐藥性的一種有前景的策略。然而，如上所述，CAF耗竭對臨床前模型的結(jié)果也有不利影響，這就是為什么在從TME中刪除CAF時(shí)需要非常謹(jǐn)慎的原因。目前針對CAF或由CAF介導(dǎo)的免疫治療方法包括耗盡免疫抑制的FAP+CAF群體，利用FAP+TME細(xì)胞作為載體以腫瘤特異性的方式部署藥物和抗體，以及阻斷TGF-β和IL-1信號。

與FAP+CAF在肺癌和胰腺癌中的免疫抑制作用一致，針對FAP+細(xì)胞的嵌合抗原受體T(CAR-T)細(xì)胞顯著降低了肺癌模型中的腫瘤負(fù)荷。FAP特異性CAR-T療法在不同的皮下模型中增加了內(nèi)源性CD8+T細(xì)胞對腫瘤的反應(yīng)。此外，通過CAR-T細(xì)胞去除FAP+細(xì)胞還通過免疫非依賴性作用抑制腫瘤生長，包括減少腫瘤血管密度和減少細(xì)胞外基質(zhì)沉積。然而，FAP特異性CAR-T治療在幾種皮下腫瘤模型中產(chǎn)生了顯著的骨毒性和惡病質(zhì)，因此在將這些結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床時(shí)值得謹(jǐn)慎。此外，在兩個(gè)皮下腫瘤模型中，既針對FAP又作為CD40激動劑的雙特異性抗體在兩個(gè)皮下腫瘤模型中誘導(dǎo)了有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)，并產(chǎn)生了有限的全身副作用。一種名為OMTX705的新型FAP靶向抗體藥物結(jié)合物(ADC)即使在對PD1耐藥的腫瘤模型中也通過增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的滲透而誘導(dǎo)完全消退。

如上所述，TGF-β和IL-1信號通路是CAF激活的關(guān)鍵。因此，阻斷這兩條通路可能有利于抗腫瘤免疫。事實(shí)上，2018年的兩項(xiàng)里程碑式的研究描述了TGF-β受體1抑制劑Galunisertib或TGF-β抗體如何與ICB協(xié)同作用，釋放強(qiáng)大而持續(xù)的T細(xì)胞反應(yīng)。Jiao等人的結(jié)果表明，在骨轉(zhuǎn)移模型中，TGF-β阻滯劑與ICB有協(xié)同作用，但在原發(fā)性前列腺癌模型中不起作用，表明分期和宿主器官特異性因素決定聯(lián)合治療的反應(yīng)。在另一項(xiàng)研究中，阻斷TGF-β導(dǎo)致了CD73+干擾素(IL)CAF的群體，這些CAF表現(xiàn)出與干擾素信號應(yīng)答的signature。此外，ilCAF產(chǎn)生T細(xì)胞誘導(dǎo)劑CXCL-9、10和11，從而可能增加細(xì)胞浸潤，抑制腫瘤生長，并與ICB協(xié)同作用。這提示，在TGF-β抑制劑治療的腫瘤中，ILCAF可能有助于增強(qiáng)抗腫瘤免疫。由于這些有希望的臨床前研究結(jié)果，目前有幾項(xiàng)臨床研究正在調(diào)查聯(lián)合應(yīng)用TGF-β阻滯劑和聯(lián)合化療對各種癌癥實(shí)體的有益作用。

最后，用重組白細(xì)胞介素1受體拮抗劑(Anakinra)阻斷IL-1信號時(shí)，胰腺癌中促腫瘤的iCAF是敏感的。因此，在直腸癌模型中，阿納金納聯(lián)合放射治療可防止iCAF極化，并減緩腫瘤進(jìn)展。重要的是，在那項(xiàng)研究中，阿納金納治療與照射腫瘤內(nèi)CD8+T細(xì)胞的顯著增加有關(guān)，這表明ICB在該環(huán)境中可能具有額外的協(xié)同作用。目前正在對直腸癌患者進(jìn)行I期研究，研究放化療與阿納金納的潛在有益組合?？傊?，CAF導(dǎo)向的免疫治療方法，包括免疫檢查點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合治療，在臨床前模型中產(chǎn)生了令人振奮的結(jié)果，目前正在轉(zhuǎn)化為臨床。

總結(jié)：

CAF的多種功能可分為“物理”和“化學(xué)”兩個(gè)方面：CAF通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)“物理”地阻止或促進(jìn)免疫細(xì)胞的滲透，并通過細(xì)胞因子和趨化因子的分泌與免疫細(xì)胞“化學(xué)”地相互作用。重要的是，這些可溶性因子很可能是系統(tǒng)活性的，因此可能會影響轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。因此，在制定旨在調(diào)節(jié)CAF功能以增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)的治療方案時(shí)，需要仔細(xì)考慮這些假定的多效性CAF效應(yīng)以及其他因素，如腫瘤實(shí)體、分期、TME成分和既往的治療干預(yù)。然而，它們的多功能性和可塑性提供了一個(gè)很好的機(jī)會來調(diào)節(jié)它們各自的功能以達(dá)到治療的目的。