引言
實(shí)體瘤由腫瘤細(xì)胞和宿主組織的細(xì)胞和分子成分組成,包括淋巴管、血管、細(xì)胞外基質(zhì)、癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞以及組織和血液中的先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞,這些元素共同構(gòu)成了腫瘤微環(huán)境(TME)。腫瘤細(xì)胞和TME間質(zhì)之間的串?dāng)_在癌癥進(jìn)展中具有重要意義。這些細(xì)胞群釋放TME中的可溶性因子,包括脂質(zhì)、基質(zhì)重塑酶、炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子和趨化因子,以及腫瘤細(xì)胞和各種免疫細(xì)胞類型上表達(dá)的表面配體,可以驅(qū)動慢性炎癥,解除免疫監(jiān)視,誘導(dǎo)間質(zhì)重塑和血管生成。
腫瘤血管是TME的關(guān)鍵要素。它們不僅是營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣進(jìn)入和代謝廢物出口的門戶,還支持腫瘤結(jié)構(gòu)的形成,為癌癥干細(xì)胞提供生長環(huán)境,調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞運(yùn)輸,并與淋巴管一起促進(jìn)腫瘤侵入組織和轉(zhuǎn)移。從治療的角度來看,腫瘤血管允許將包括小分子和免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICI)在內(nèi)的癌癥藥物輸送到腫瘤部位。此外,它們還調(diào)節(jié)過繼轉(zhuǎn)移的免疫細(xì)胞的運(yùn)輸,如腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞和嵌合抗原受體(CAR)T細(xì)胞。腫瘤相關(guān)血管系統(tǒng)(TAV)的異常性質(zhì)會阻礙內(nèi)源性和轉(zhuǎn)移的T細(xì)胞歸巢到腫瘤中。此外,腫瘤血管的泄漏性質(zhì),再加上淋巴引流功能失調(diào),導(dǎo)致間質(zhì)壓升高和組織灌注失調(diào),從而引發(fā)局部缺氧和酸性條件。所有這些特性都介導(dǎo)局部免疫抑制、腫瘤進(jìn)展和治療耐藥性。因此,對腫瘤血管生物學(xué)進(jìn)行進(jìn)行深刻的理解,對于開發(fā)以TAV為靶點(diǎn)的療法至關(guān)重要。
一、腫瘤相關(guān)血管系統(tǒng)的特征和生成機(jī)制
人們早就認(rèn)識到,TAV對于超過臨界尺寸(直徑1-2mm)的腫瘤生長至關(guān)重要。事實(shí)上,腫瘤細(xì)胞必須足夠接近灌注的血管,以獲得足夠的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì),如葡萄糖,以維持生存和生長。然而,腫瘤血管生成并不像胚胎血管生成那樣受到嚴(yán)格調(diào)控,因此會導(dǎo)致血管異質(zhì)性和功能異常。
腫瘤血管通常是曲折的,表現(xiàn)出不規(guī)則的分支模式,與正常組織中的血管相比,其直徑通常更大。此外,這些血管的細(xì)胞和結(jié)構(gòu)成分,包括腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞(TEC)、周細(xì)胞(包裹TEC的壁細(xì)胞)和基底膜組織異常。例如,TEC可能具有更大的細(xì)胞間隙,導(dǎo)致血管通透性增加。這種異常的滲透性導(dǎo)致間質(zhì)液壓力增加,從而導(dǎo)致血管塌陷、血瘀和壞死。腫瘤血管的另一個特點(diǎn)是血流緩慢且紊亂,動脈和靜脈循環(huán)血流之間的過渡不明確,在動脈和靜脈系統(tǒng)之間缺乏明確的方向,交換血管之間的距離增加。這些異常阻礙了氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)向TME的有效輸送,并阻礙了代謝廢物的清除,從而產(chǎn)生了缺氧、酸性和有毒的微環(huán)境。這些條件不僅促進(jìn)了對抗凋亡和易轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞的選擇,而且對T細(xì)胞的功能和持久性具有高度抑制作用。
病理性血管生成過程從根本上是由促血管生成和抗血管生成信號之間的不平衡驅(qū)動的;作為關(guān)鍵的促血管生成生長因子和細(xì)胞因子,如血 管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)、促血管生成素2(ANG2)、成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF2)和轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β),會壓倒內(nèi)皮抑素、血管抑素和凝血酶敏感蛋白1等血管靜態(tài)信號,從而誘導(dǎo)促血管生成開關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF1α)是腫瘤細(xì)胞和各種免疫細(xì)胞中這些促血管生成因子的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。
此外,腫瘤也可能通過血管周圍癌細(xì)胞遷移和周圍組織中正常血管的結(jié)合,以非血管生成依賴性機(jī)制形成血管,稱為"血管選擇"。事實(shí)上,大多數(shù)腫瘤包括血管生成和血管選擇,后者既不增殖也不進(jìn)行形態(tài)重塑,因此不易接受抗血管生成治療。
二、效應(yīng)T細(xì)胞的腫瘤歸巢
T細(xì)胞從血管遷移到外周組織是一個復(fù)雜的多步驟過程,涉及協(xié)調(diào)的粘附和信號事件,統(tǒng)稱為粘附級聯(lián)。這種級聯(lián)反應(yīng)由T細(xì)胞上表達(dá)的歸巢受體與其內(nèi)皮細(xì)胞上相應(yīng)配體之間的相互作用介導(dǎo),取決于靶組織的解剖位置和T細(xì)胞狀態(tài)。效應(yīng)T細(xì)胞從血管歸巢到腫瘤組織包括四個主要階段:粘附與滾動、趨化因子激活、牢固粘附和遷移。
簡而言之,TEC上的束縛和滾動是由透明質(zhì)酸、E-選擇素和P-選擇素介導(dǎo)的,它們與T細(xì)胞表達(dá)的CD44、E-選擇蛋白配體和P-選擇蛋白配體配對。接下來,由TEC、腫瘤細(xì)胞和/或各種浸潤性免疫細(xì)胞分泌的促炎趨化因子,如CXCL9、CXCL10、CXCL11和CCL5,與效應(yīng)T細(xì)胞上的CXCR3和CCR5結(jié)合。這促進(jìn)了T細(xì)胞整合素VLA4和LFA1的激活,它們分別與TEC上的粘附分子ICAM1和VCAM-1結(jié)合。這些相互作用促進(jìn)了T細(xì)胞的牢固粘附和阻滯。隨后,T細(xì)胞通過TEC連接處滲透到腫瘤中。包括IFN-γ、IL-1和TNF在內(nèi)的炎癥信號上調(diào)VCAM-1、ICAM1、CXCL9、CXCL10和CXCL11的表達(dá),從而促進(jìn)T細(xì)胞募集。
三、幼稚T細(xì)胞的腫瘤歸巢
幼稚和中樞記憶T細(xì)胞可以通過稱為異位高內(nèi)皮微靜脈(HEVs)的特殊血管進(jìn)入腫瘤,這些血管是在特定的免疫促進(jìn)條件下(自發(fā)或經(jīng)過特定治療后)產(chǎn)生的。HEV的內(nèi)皮細(xì)胞不僅表達(dá)泛內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物,包括VE-cadherin和CD31,而且上調(diào)與淋巴細(xì)胞募集相關(guān)的基因,如外周淋巴結(jié)尋址蛋白(PNAd),它與幼稚T細(xì)胞(以及中央記憶T細(xì)胞和幼稚B細(xì)胞)上的CD62L(也稱為L-選擇素)結(jié)合,并啟動粘附和滾動。
炎癥腫瘤中HEV的異位形成受免疫細(xì)胞信號的調(diào)節(jié)。例如,CD8+T細(xì)胞(通過IFN-γ、TNF、LTα3和LTα1β2)和NK細(xì)胞(通過IFN-γ和LTα2β2)促進(jìn)其形成,而Treg細(xì)胞通過其對CD8+T細(xì)胞的抑制活性阻止其形成。循環(huán)幼稚T細(xì)胞的局部募集是由CCL19和CCL21趨化因子介導(dǎo)的,這些趨化因子在HEV或附近的腫瘤相關(guān)基質(zhì)細(xì)胞中被IFN-γ上調(diào)。它們與CCR7的結(jié)合激活了LFA1,使幼稚T細(xì)胞牢固粘附,并通過HEVs細(xì)胞連接處歸巢到腫瘤。腫瘤相關(guān)的HEV還可以上調(diào)P-選擇素和E-選擇素的表達(dá),并使活化的淋巴細(xì)胞能夠歸巢。
四、導(dǎo)致T細(xì)胞歸巢異常的機(jī)制
多種機(jī)制可以導(dǎo)致腫瘤血管功能失調(diào),阻止T細(xì)胞歸巢。
黏附分子異常
在TEC中,參與粘附級聯(lián)的分子,如ICAM1和VCAM-1,通常不規(guī)則地聚集或以低水平存在。這種異常表達(dá)可防止T細(xì)胞滲入,它們是TEC無能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。FGF2通過阻止NF-κΒ轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核來抑制TEC激活,從而阻斷靶基因轉(zhuǎn)錄。此外,VEGFA誘導(dǎo)一氧化氮的產(chǎn)生,這會破壞內(nèi)皮ICAM-1和VCAM-1的聚集,并損害淋巴細(xì)胞粘附。內(nèi)皮素受體B(ETBR)也通過一氧化氮-ICAM1途徑參與TEC無能。
功能抑制
除了作為物理屏障外,TEC還可以通過分泌免疫抑制因子,包括IL-6、前列腺素E2(PGE2)、IDO1和IL-10,以及上調(diào)檢查點(diǎn)配體或受體,如PDL1、B7-H3和B7-H4,直接削弱T細(xì)胞功能。
誘導(dǎo)凋亡
此外,腫瘤來源的VEGFA、IL-10和PGE2共同誘導(dǎo)TEC上FASL的表達(dá),這反過來又引發(fā)了遷移效應(yīng)T細(xì)胞的凋亡,由于Treg細(xì)胞抗凋亡調(diào)節(jié)因子cFLIP的高表達(dá),Treg細(xì)胞不受影響。這可能使得TME中能夠選擇性排除效應(yīng)T細(xì)胞和Treg細(xì)胞的積累。
偏向性轉(zhuǎn)運(yùn)
TEC上多功能受體CLEVER1(也稱為穩(wěn)定蛋白1)的上調(diào)可以促進(jìn)Treg細(xì)胞和TAMs的選擇性經(jīng)內(nèi)皮滲入和存活。
總的來說,腫瘤血管系統(tǒng)高度異常,可以通過多種機(jī)制抑制效應(yīng)T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤,并促進(jìn)Treg細(xì)胞等免疫抑制細(xì)胞的腫瘤滲入。
五、靶向腫瘤相關(guān)血管正?;牟呗?/strong>
TAV正?;?001年首次提出的一個概念,通過特定干預(yù),修剪不成熟的血管,加固成熟的血管,恢復(fù)其結(jié)構(gòu)完整性、血流、灌注和通透性,同時降低滲漏性。從而可以達(dá)到改善藥物遞送,增強(qiáng)效應(yīng)T細(xì)胞的遷移與功能,以及促進(jìn)免疫細(xì)胞浸潤的目的。
靶向VEGFA-VEGFR2信號通路
通過靶向VEGFA-VEGFR2軸實(shí)現(xiàn)的TAV正常化可以顯著增強(qiáng)基于T細(xì)胞的免疫療法的抗腫瘤療效。例如,一項(xiàng)早期臨床研究表明,腺癌患者單次輸注貝伐單抗可使TAV結(jié)構(gòu)和功能正常化。同樣,低劑量抗VEGFR2抗體(DC101)可以使TAV正?;?,并促進(jìn)小鼠腫瘤內(nèi)T細(xì)胞浸潤和M1巨噬細(xì)胞極化,用DC101抗體治療乳腺癌小鼠模型減弱了MDSC對T細(xì)胞的抑制,減少了腫瘤內(nèi)Treg細(xì)胞,并抑制了腫瘤生長。同樣,樂伐替尼是一種廣泛用于黑色素瘤的多酪氨酸激酶抑制劑,可以有效抑制VEGFR1-VEGFR3,與PD1阻斷劑聯(lián)合使用已被證明可以使TAV正?;?,重編程巨噬細(xì)胞并減少腫瘤中的MDSC。
靶向ANG2-TIE2通路
ANG2-TIE2通路也可以作為靶點(diǎn),使TAV正?;⒃鰪?qiáng)抗腫瘤免疫。在缺氧、炎癥或腫瘤微環(huán)境中,Ang2表達(dá)上調(diào),競爭性抑制Ang1與Tie2結(jié)合,阻斷Tie2磷酸化,導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞連接破壞、周細(xì)胞脫落,血管通透性增加。阻斷ANG2,可以促進(jìn)血管正?;瑫r也會促進(jìn)腫瘤內(nèi)CD8+T細(xì)胞浸潤和對抗PD1治療的敏感性。
靶向TGF-β阻斷
TGFβ是一種多效性細(xì)胞因子,在腫瘤中大量存在,由于其促血管生成活性、抑制T細(xì)胞增殖和效應(yīng)功能以及激活Treg細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞的能力,與侵襲性增加、疾病進(jìn)展和預(yù)后較差相關(guān)。阻斷TGF-β信號傳導(dǎo)已被證明可以增加腫瘤中的效應(yīng)T細(xì)胞,恢復(fù)對ICI的敏感性,并使TAV正?;?,包括通過減少缺氧和血管生成介質(zhì)(如VEGFA)的產(chǎn)生來增加血管灌注。
將TGF-β阻斷劑與其他血管正常化藥物結(jié)合使用顯示出有希望的臨床前結(jié)果。例如,TGFβ和VEGF的雙重抑制導(dǎo)致腫瘤內(nèi)皮重塑,血管密度降低,對抗PD-1的敏感性增強(qiáng),腫瘤抑制作用增強(qiáng)。這些研究表明,免疫療法結(jié)合阻斷VEGF和TGF-β值得進(jìn)一步評估。
其它靶向通路
使用ETBR拮抗劑阻斷內(nèi)皮素1-ETBR軸已被證明可以通過恢復(fù)ICAM1聚集來增強(qiáng)T細(xì)胞與TEC的粘附。這促進(jìn)了T細(xì)胞滲入,從而提高了基于疫苗和過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移的抗腫瘤療效。同樣,在攜帶膠質(zhì)瘤的小鼠中抑制PAK4信號傳導(dǎo)可以挽救內(nèi)皮粘附分子的表達(dá),并增強(qiáng)CAR -T細(xì)胞的浸潤和活性。最后,通過抑制VEGF和PGE2,可以實(shí)現(xiàn)效應(yīng)T細(xì)胞對Treg細(xì)胞的增強(qiáng)腫瘤浸潤,以增強(qiáng)腫瘤控制。
靶向T細(xì)胞活化
TAV的正?;梢源龠M(jìn)保護(hù)性免疫,反過來,有效激活抗腫瘤效應(yīng)細(xì)胞也可以調(diào)節(jié)TEC并抑制腫瘤血管生成。事實(shí)上,免疫效應(yīng)細(xì)胞釋放的重要介質(zhì),包括TNF、IFN-γ和干擾素誘導(dǎo)的趨化因子CXCL9、CXCL10和CXCL11,具有直接的血管抑制作用。
例如,在臨床上,用貝伐單抗和依普利單抗(CTLA4)治療的黑色素瘤患者通過上調(diào)趨化因子(CXCL10)和內(nèi)皮粘附分子(ICAM-1、VCAM-1和E-選擇素)表現(xiàn)出增強(qiáng)的T細(xì)胞浸潤。此外,durvalumab(抗PD-L1)和貝伐單抗的組合對轉(zhuǎn)移性乳腺癌癥患者表現(xiàn)出血管正常化特征,T細(xì)胞效應(yīng)和記憶基因特征增加,Treg細(xì)胞數(shù)減少。
靶向炎癥介質(zhì)
cGAS-STING通路可以被細(xì)胞內(nèi)DNA激活,進(jìn)而誘導(dǎo)I型IFN反應(yīng)程序,最終激活先天免疫。重要的是,I型干擾素具有強(qiáng)大的抗血管生成作用。STING激動劑可增強(qiáng)血管系統(tǒng)正常化基因的表達(dá),包括編碼PDGFRβ、促血管生成素1、鈣粘蛋白5、ICAM-1、VCAM-1和L-選擇素。這些變化減少了缺氧,增加了腫瘤血管周細(xì)胞的覆蓋率,并維持了TEC基底膜的完整性。其它促進(jìn)腫瘤血管正?;拇傺捉橘|(zhì)還包括TNF。
放療和化療
輻射是一種有效的免疫調(diào)節(jié)劑,即使在低劑量下也能將冷腫瘤轉(zhuǎn)化為熱腫瘤。輻射會導(dǎo)致DNA損傷并觸發(fā)DNA感應(yīng)-IFN通路,從而實(shí)現(xiàn)免疫治療。此外,局部照射可引發(fā)血管重塑、VCAM-1上調(diào)和腫瘤內(nèi)T細(xì)胞浸潤。還有報(bào)道稱,局部照射可增強(qiáng)嗜酸性粒細(xì)胞向腫瘤的運(yùn)輸,這對CTL浸潤和活性至關(guān)重要。
節(jié)律化療(頻繁的低劑量給藥)也可以將TME從抑制性轉(zhuǎn)化為免疫刺激性,并誘導(dǎo)血管正?;?。節(jié)律化療對TAV的抗血管生成作用已被證明是由TSP1(由基質(zhì)細(xì)胞和癌細(xì)胞產(chǎn)生)水平升高介導(dǎo)的,TSP1誘導(dǎo)循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞凋亡并改善腫瘤灌注和充氧。增強(qiáng)的氧氣供應(yīng)可以進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤免疫。
溶瘤病毒
溶瘤病毒可以特異性感染腫瘤細(xì)胞并引發(fā)免疫活性,因其調(diào)節(jié)腫瘤內(nèi)皮和促進(jìn)腫瘤內(nèi)T細(xì)胞浸潤的能力而越來越受到認(rèn)可。例如,在受感染的腫瘤細(xì)胞中,溶瘤病毒對HIF通路的破壞可以減少缺氧時VEGFA的產(chǎn)生,從而減少血管灌注并增強(qiáng)T細(xì)胞活化。重要的是,用編碼各種抗血管生成劑的治療基因武裝溶瘤病毒可以進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤控制。
靶向內(nèi)皮細(xì)胞代謝
TEC主要使用糖酵解產(chǎn)生ATP,這是運(yùn)動和增殖等功能所必需的,因此上調(diào)了糖酵解激活劑,包括6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-磷酸酶3(PFKFB3)和甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)。研究表明,PFKFB3的抑制會將TEC糖酵解法水平降低到靜止內(nèi)皮細(xì)胞的水平,通過周細(xì)胞活化促進(jìn)TAV正常化,增強(qiáng)血管灌注和藥物輸送,并通過減弱NF-κB信號傳導(dǎo)和低氧減少轉(zhuǎn)移。
靶向TEC的CAR-T細(xì)胞
臨床前研究探索了針對各種TEC抗原的CAR T細(xì)胞,包括VEGFR1、VEGFR2、αvβ3-整合素、內(nèi)皮抑素和EIIIB(纖維連接蛋白的剪接變體)。靶向TAV的優(yōu)點(diǎn)包括TEC抗原比腫瘤細(xì)胞表達(dá)的抗原具有更高的遺傳穩(wěn)定性,TEC抗原可接近循環(huán)CAR-T細(xì)胞,以及在多種腫瘤類型中共享表達(dá)。據(jù)報(bào)道,用抗VEGFR2 CAR T細(xì)胞治療通過誘導(dǎo)內(nèi)皮粘附分子(VCAM-1和E-選擇素)以及淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞趨化因子(CXCL8)的表達(dá)來促進(jìn)腫瘤血管正?;?,并且該治療還可以減少小鼠模型中各種類型血管化腫瘤的生長。然而,在癌癥患者中用抗VEGFR2 CAR-T細(xì)胞治療的早期臨床試驗(yàn)(NCT01218867)沒有產(chǎn)生客觀響應(yīng)。
結(jié)語
功能失調(diào)的TAV深刻影響T細(xì)胞的運(yùn)輸、功能和存活,它會產(chǎn)生缺氧、免疫抑制和促進(jìn)腫瘤的微環(huán)境。TAV正?;窃鰪?qiáng)T細(xì)胞歸巢到腫瘤中的基礎(chǔ)。以血管優(yōu)化為標(biāo)準(zhǔn)的抗血管生成治療已逐漸成為一種流行的抗腫瘤策略。但一些不可忽視的問題仍有待解決,如治療效果不足、耐藥性等。這些限制激勵著研究人員開發(fā)新的血管生成抑制劑,探索更多靶點(diǎn)的藥物以及可靠的生物標(biāo)志物。相信隨著對腫瘤血管生成、腫瘤微環(huán)境和耐藥性的深入了解,這些問題可能在不久的將來得到解決。作為一種新興的策略,抗血管生成治療將為癌癥患者和抗腫瘤治療帶來更多的臨床益處。
參考資料:
1. Tumour-associated vasculature in T cell homing and immunity: opportunities for cancer therapy. Nat Rev Immunol.2025 Jun 27.
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