Efferocytosis-癌症免疫逃逸的帮凶

efferocytosis、胞吞作用、肿瘤微环境重塑、肿瘤免疫、肿瘤放疗、肿瘤化疗、肿瘤靶向治疗耐药 肿瘤联合治疗

Efferocytosis-癌症免疫逃逸的帮凶

• 基本介绍
  • 吞噬死细胞或移除细胞尸体被形象地描述为“埋葬死细胞”，这一过程后来被称为efferocytosis“胞吞作用”【32251387】
  • 巨噬细胞、树突状细胞等凋亡细胞的清除过程被称为“胞吞作用”，在多细胞生物中对维持组织稳态起着重要作用。
  • Efferocytosis的生物学机制
    • 胞吞细胞感知并趋化迁移至凋亡细胞 (AC)
      • 在第一阶段，AC 释放几种生化介质，例如 C-X3-C 基序趋化因子配体 1（CX3CL1，也称为神经触素或分形因子）, 三磷酸腺苷 (ATP)[23],三磷酸尿苷(UTP)[23], 鞘氨醇 1-磷酸 (S1P)[24], 核苷酸【23],溶血磷脂酰胆碱(LPC)[25]，[26]以及S19核糖体蛋白的交联同型二聚体(RP S19)[27]被称为“找到我”信号，以触发吞噬细胞免疫细胞迁移到它们附近。这些可溶性趋化因子还调节吞噬细胞骨架并增强吞噬细胞受体和主动消化机制的表达[3] 此外，乳铁蛋白和Annexin A1对中性粒细胞和嗜酸性粒细胞具有强大的抗迁移作用，可视为“阻止”信号
    • 胞吞细胞识别 AC
      • 随着efferocyte趋化和迁移到 AC，efferocyte通过多种特定的细胞表面标志物（称为“吃我”信号）识别和接触 AC[31] 吞噬细胞上表达的几种吞噬受体负责与 PS 结合，例如 T 细胞免疫球蛋白和粘蛋白 (TIM) 家族，如 TIM-1、TIM-3 和 TIM-4[35]，[36]，[37]、脑特异性血管生成抑制剂1（BAI1，又称粘附G蛋白偶联受体B1）[38]、CD300 家族成员（CD300a、CD300b 和 CD300f）[39]，[40]，[41], 稳定蛋白 1[42], 稳定蛋白 2[43]以及晚期糖基化终产物受体(RAGE)[44]。
      • 最常见且研究最广泛的“吃我”信号是磷脂酰丝氨酸(PS)，它通常位于健康细胞质膜的内层，但在发生细胞凋亡时转移到外层[32]其他“吃我”信号包括钙网蛋白、碳水化合物和细胞间粘附分子3 (ICAM3)[33]，[34]。
      • PS 可以与一些桥接分子相互作用，这些桥接分子同时与出胞细胞上表达的受体结合。例如，生长停滞特异性蛋白 6 (Gas6) 是促进 PS 与 Tyro3、Axl 和 MerTK 结合的桥接分子，而Protein S促进 PS 与 Tyro3 和 MerTK 结合。此外，tubby 和 tubby 样蛋白-1 (TULP1) 和半乳糖凝集素-3 将 PS 与 MerTK 桥接，而乳脂肪球表皮生长因子-8 (MFGE8) 将 PS 与 α v β 3和 α v β 5整合素桥接。
      • 清道夫受体F 类成员 1 可协助树突状细胞 (DC)、巨噬细胞和内皮细胞通过补体成分 C1q识别和吞噬 AC [45]。通过检测CD31和CD47等“别吃我”信号证实，吞噬细胞不会吞噬健康和正常细胞[46][47]。
    • 吞噬和消化 AC
      • 一旦 AC 被识别并束缚在efferocyte上，efferocyte内就会发生细胞骨架重排，然后诱导伪足延伸以包围 AC，并介导AC 的内化。目前调控这一过程的分子机制尚不十分清楚：
      • 但已有研究表明，吞噬细胞与AC结合后，含磷酸酪氨酸结合结构域的吞噬衔接蛋白1（GULP1）和由吞噬和细胞运动蛋白1（ELMO1）与胞质分裂蛋白1 （DOCK180）形成的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）复合物被激活，进而激活Ras同源物家族的小鸟苷三磷酸酶，如ras相关的C3肉毒毒素底物1（Rac1），以增强肌动蛋白重塑和吞噬杯形成[38]，[48]，[49]此外，胸腺素β4 可以与稳定蛋白 2 的胞质结构域相互作用，并与稳定蛋白 2 共定位，从而参与 AC 的内化[50]，[51]。 此后，动力蛋白相关蛋白 1 介导的线粒体裂变响应 AC 的吸收而触发，从而增加 Ca2 +向细胞质中的释放[52]进而促进磷脂酰肌醇 3,4,5-三磷酸 (PtdIns(3,4,5)P 3 ) 和活性氧(ROS) 的生成，而这些都是吞噬过程所必需的[53]从而诱导吞噬溶酶体的组装和酸化以及AC的降解[54]
      • ACs消化降解后的产物可进一步激活肝脏X受体-α(LXRα)、过氧化物酶体增殖激活受体-γ(PPARγ)和PPARδ[55]，[56]，[57]，刺激抗炎细胞因子的分泌，包括白细胞介素 10 (IL-10) 和转化生长因子 β (TGF-β)[57]，[58]，最终导致免疫抑制的 TME。
      • 此外，活性LXRα和PPARγ可以进一步促进Tyro3、Axl、MerTK、MFGE8、Gas-6和Rac1的转录[59]，[60]，[61]，[62]
• 正常的胞吐作用被中断可导致多种自身免疫性疾病以及其他疾病的发生和发展，例如哮喘,脂肪肝 , 糖尿病,系统性红斑狼疮 、神经退行性疾病和溃疡性结肠炎。
• 与肿瘤相关性
  • 胞吐作用相关的分子或通路与癌症的发展、转移和治疗耐药性有着密切的联系。efferocytosis相关的分子或通路与癌症的发展、转移和治疗耐药性有着密切的联系。可以通过一系列协调的事件重塑免疫抑制微环境
  • efferocytosis 诱导免疫抑制性TME的形成
    • 诱导巨噬细胞向M2型极化（A）
      • TAM可以加速癌症的生长、转移和治疗耐药性，是 TME 中含量丰富且关键的专业细胞[64]。
      • TAM 主要由两个亚群组成——经典激活/促炎 M1 型和替代激活/抗炎 M2 型，其中 M1 型 TAM 倾向于利用糖酵解作为其能量供应，而 M2 型 TAM 倾向于利用线粒体依赖性脂肪酸氧化(FAO)[65]，[66]，[67]
      • 在胞吐过程中， FAO的关键转录因子PPARγ被激活，促进TAMs吸收外源脂肪酸，提高FAO水平，从而诱导TAMs向M2型极化[68]。 胞吐过程中的活性 LXR 也是 TAM 的 M2 极化所必需的[69] 此外，TAMs向M2型极化的现象也与胞吞后细胞因子的异常分泌密切相关。
    • 抑制树突状细胞的成熟、抗原加工和呈递
      • 在吸收 AC 后，DC 无法正常分化和成熟，从而导致特异性耐受性的产生[70]
      • 研究胰岛细胞胞吐后DC的分子和功能变化，结果表明，即使在受到促炎刺激后，DC刺激自体T细胞增殖的能力也会受损，成熟DC的功能受到抑制，参与抗原加工和呈递的基因也出现了差异表达[71] 然而另有研究认为，感染AC的胞吐作用导致DC中CD86和CC基序趋化因子受体7表达增高，DC的迁移能力增强，但该过程的精准调控机制有待进一步研究[72]。
    • 抑制T细胞扩增，诱导T细胞耗竭并削弱T细胞的抗肿瘤功能
      • AC 在胞吐作用下的降解产物 27-羟基胆固醇以 LXR 依赖的方式损害 T 细胞的扩增和细胞毒功能。 Tian L等研究发现PS受体CD300f的缺失，促使DC对抗原的处理和T细胞启动增强，进而诱导记忆性T细胞的扩增 [77]
      • 感染 AC 的摄入对 T 细胞有明显的影响。例如，结核分枝杆菌感染的巨噬细胞的胞吞作用诱导了 CD8 + T 细胞的激活[78]。大肠杆菌感染的 AC 通过骨髓衍生的 DC 进行胞吐，从而引发 Th17细胞分化[79] , 而DC介导的肺炎链球菌感染的AC的胞吐作用可诱导Th1细胞的分化和扩增[80]。
    • 减少促炎细胞因子的分泌并增加抗炎细胞因子的产生[12]，[13]，[62]。
      • Huynh ML 等人发现，PS 依赖性 AC 摄入会诱导 TGF-β 分泌，从而加速炎症消退[81] Fadok VA等的研究发现凋亡的中性粒细胞的efferocytosis刺激TGF-β、前列腺素E2（PGE2）和血小板活化因子（PAF）的分泌，同时减少促炎细胞因子IL-1β、IL-8、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的产生，值得注意的是抗炎细胞因子IL-10受到抑制[82]。
      • 大多数研究表明，efferocytosis促进了 IL-10 的分泌。[15]，[83]，[84]
      • 此外，免疫抑制细胞因子 IL-4 和 IL-13 的释放受到诱导，促炎细胞因子 IL-12 和干扰素-γ (IFN-γ) 的产生受到抑制[80]，[83]，[85]，[86]，[87]。
    • efferocytosis可以通过诱导癌细胞中抑制性免疫检查点的表达来促进免疫逃逸。
      • 影响PD1/PD-L1的表达水平
      • AC 可以通过激活 MerTK 进一步增加癌细胞中 PD-L1 和 PD-L2 的表面表达，癌细胞可能会采用 MerTK 驱动的efferocytosis作为免疫抑制机制，以获得其优势[89]
      • Canan Kasikara等研究发现Gas6调理PS +细胞诱导的PD-L1表达上调与Tyro3、Axl和MerTK中的一种或多种有关，稳定敲低Axl或MerTK均可明显降低PD-L1表达[90]
      • 多项研究还表明，过表达的 Axl 可引发癌细胞中 PD-L1 的高表达[91]，[92]，[93]，[94]，而药物抑制 Axl 表达或激活可降低 PDL1表达[94]，[95]。
  • 对肿瘤治疗的影响
    • 化疗耐药性
      • Gas6 与癌症治疗耐药性的产生密切相关[96]，抑制Gas6-Tyro3/Axl/MerTK信号通路可增强化疗疗效，降低恶性肿瘤远处转移风险[100]，[101]，[102]，[103]
      • Tyro3、Axl 和 MerTK 均能引发 AKT 介导的化学抗性，而 MerTK 在上述功能中占主导地位[90]
      • 卵巢癌细胞获得性紫杉醇耐药性与 Tyro3 过度表达有关[105]
    • 放疗耐药性
      • 对放射有抵抗力的癌细胞，如头颈部鳞状细胞癌，表现出Axl活性增加[95]，[108]并且用 Axl 抑制剂治疗放射抗性患者异种移植足以克服抗性[109]。 Axl 抑制还可能导致剂量依赖性 γ-H 2 AX 的积累，γ-H 2 AX 是放射治疗引起的 DNA 双链断裂的特定生物标志物[110] Scherschinski L 等人发现，胶质母细胞瘤细胞暴露于缺氧条件（一种已知的增加缺氧诱导因子 1表达并触发抗放射微环境的方法）会导致大量翻译后 Axl 修饰，而 Axl 抑制会显著增加胶质母细胞瘤细胞的放射敏感性 [111]。
      • MerTK 已被确定为一种高度特异性的靶点，参与对受辐射肿瘤中死亡细胞的反应，MerTK 的丧失足以使放射治疗后的癌症得到治愈[112]，[113]。
    • 靶向治疗
      • 在 EGFR 突变 NSCLC 中，Axl 的过表达是获得性耐药的必要条件，而通过基因或药物抑制 Axl 可显著恢复敏感性[114 ]。有效抑制 Axl、Tyro3 和 MerTK 可能代表一种克服EGFR TKI耐药性的新策略，可用于治疗 EGFR 突变 NSCLC 患者[115]，[116]，[117]，[118] MerTK促进了EGFR野生型NSCLC患者对不可逆EGFR TKI的耐药性，而MerTK抑制剂与EGFR TKI的联合治疗明显抑制了异种移植瘤的生长，且肿瘤生长抑制作用持久[119 ]。 西妥昔单抗是一种EGFR抗体，用于治疗多种癌症，研究表明，Axl是对NSCLC和头颈部鳞状细胞癌模型中西妥昔单抗耐药性的关键介质[120 ] 此外，Kabir TD等人研究发现，晚期肝细胞癌患者索拉非尼耐药的必然发展与Tyro3密切相关[121 ]。 Tyro3 还被确定为转移性胸腺瘤中舒尼替尼耐药的重要介质 [122 ]。
    • 免疫治疗耐药性
      • Tyro3 高表达的肿瘤对抗程序性细胞死亡-1 (PD-1)/PD-L1 抗体表现出耐药性，而 Tyro3 抑制可使耐药肿瘤对抗 PD-1 疗法敏感[123 ]。
• 利用efferocytosis对肿瘤进行联和治疗
  • 目前普遍认为，Tyro3、Axl、MerTK、Gas6、BAI-1、CX3CL1、CD31 、CD47、Rac1及TIM家族等胞吐相关分子是癌症治疗的潜在靶点[13]，[62]其中大多数在多种癌症的治疗耐药性中发挥了重要作用[13]，[14]。
  • 临床前实验
    • 抑制相关受体对肿瘤的影响
      • 最常见的介导胞吐作用的途径是通过 MerTK 受体[73][74]。 抑制 MerTK 可显著增强T 细胞的细胞毒性功能，这是通过增加CD8 +效应 T 细胞的浸润并抑制耗竭的 T 细胞来实现的[75]
      • 在体内，抗 MerTK 治疗不仅显著增加了总 CD8 + T 细胞和肿瘤抗原特异性 CD8 + T 细胞的浸润，而且还提高了肿瘤内 Ki67 +增殖 CD8 + T 细胞的频率[73]
      • 敲低 Tyro3 可逆转结直肠癌对 5-氟尿嘧啶的耐药性[104] Tyro3 沉默可显著提高胰腺癌细胞对吉西他滨和 5-氟尿嘧啶的敏感性[106]。
      • 用 Axl 抑制剂治疗放射抗性患者异种移植足以克服放疗抗性[109]。Axl 抑制会显著增加胶质母细胞瘤细胞的放射敏感性 [111]。
      • 乳腺癌模型的数据表明，Axl 抑制使癌细胞对 PD-1 阻断敏感[124 ]. 还有许多其他研究，包括临床前研究表明，抑制 Tyro3、Axl 和 MerTK 可增强 ICI 的治疗效果【125]，[126]
  • 临床试验
    • 使用 Tyro3、Axl 和 MerTK 抑制剂解决 ICI 耐药性的新治疗方法已被开发，一些相关的早期至晚期临床试验正在进行中[125 ]
    • NCT02954991
    • NCT03906071
    • NCT04921358
    • NCT03184571
    • NCT04681131
    • NCT03522142
    • NCT04458259
    • NCT03170960
    • NCT04471428