综述:重新编程肿瘤微环境:克服免疫疗法耐药性的新兴策略

《Clinical and Translational Discovery》:Reprogramming the tumour microenvironment: Emerging strategies to overcome immunotherapy resistance

【字体: 时间:2025年11月11日 来源:Clinical and Translational Discovery 1.9

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  免疫检查点抑制剂治疗实体瘤的肿瘤微环境(TME)重塑策略及临床转化挑战。TME通过免疫抑制细胞(Tregs、MDSCs、TAMs)、代谢异常(乳酸酸中毒、IDO/Arg1途径)和纤维化屏障(CAFs、ECM)促进耐药。治疗策略包括靶向免疫抑制细胞(如CSF-1R抑制剂)、代谢干预(IDO/Arg1抑制剂、乳酸清除剂)、血管正常化(抗VEGF)及工程化细胞疗法(CAR-T、CAR-NK)。临床挑战包括生物标志物开发(如TMB、免疫浸润评分)、毒性管理及组合疗法的协同效应。

  癌症免疫治疗的兴起为许多恶性肿瘤的治疗带来了革命性的变化。这种治疗方式利用患者自身的免疫系统来识别并清除癌细胞,与传统的化疗和放疗不同,它避免了对健康组织造成广泛损伤。特别是免疫检查点抑制剂(ICIs)的应用,使得部分癌症患者实现了长期的临床获益,标志着肿瘤治疗进入了一个新的时代。然而,尽管免疫治疗在某些患者中表现出显著效果,但仍有相当一部分患者对治疗无反应,或在初始有效后出现耐药性。这种耐药性可以分为三类:原发性(固有)耐药、适应性耐药和获得性(继发性)耐药。这些耐药机制限制了免疫治疗的广泛应用和疗效,因此,探索和克服这些障碍成为当前研究的重点。

肿瘤微环境(TME)是影响免疫治疗效果的关键因素。TME是一个由癌细胞、免疫细胞、基质细胞和细胞外基质(ECM)组成的复杂生态系统。TME不仅影响免疫细胞的活性,还通过多种机制诱导免疫抑制,从而阻碍有效的抗肿瘤免疫反应。例如,癌细胞会分泌一些因子,吸引并激活免疫抑制性细胞群体,如M2型肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs),同时促进形成密集而紊乱的ECM,造成代谢上的挑战,如缺氧和营养匮乏。这些因素共同构成了一个对免疫系统极为不利的环境,使癌细胞得以逃避免疫监视。

为了克服这些免疫抑制性微环境的挑战,科学家们正在探索多种策略。这些策略包括靶向免疫抑制性细胞群体、调节肿瘤代谢、表观遗传学重编程、改善肿瘤血管化以及使用工程化细胞疗法,如嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞)和溶瘤病毒等。此外,组合疗法也被认为是增强免疫治疗效果的重要手段,通过同时攻击TME中的多个节点,可能实现更有效的协同作用。

在免疫抑制性细胞的靶向治疗方面,研究人员关注如何减少这些细胞对免疫反应的抑制。例如,针对TAMs的策略包括抑制其招募(如阻断CCR2-CCL2轴)、消除现有的TAMs(如抑制CSF-1R)以及将它们重新极化为具有抗肿瘤功能的M1型。这些方法在临床试验中显示出一定的潜力,尤其是在胰腺癌和黑色素瘤等实体瘤的治疗中。同样,MDSCs的靶向治疗涉及它们的清除、功能抑制以及分化诱导,如使用低剂量化疗或诱导剂如全反式维甲酸(ATRA)。对于Tregs,策略包括其清除(如使用低剂量环磷酰胺或抗CCR4抗体)、功能调节(如使用GITR或OX40激动剂)以及通过抗CTLA-4抗体(如伊匹单抗)间接减少Tregs的数量。然而,这些策略在临床应用中仍面临挑战,如Treg清除可能引发严重的系统性自身免疫反应,因此需要更精准的靶向手段以减少毒性。

在肿瘤基质和代谢的调控方面,癌症相关成纤维细胞(CAFs)和细胞外基质(ECM)的靶向成为新的研究方向。CAFs通过改变ECM结构,形成物理屏障,阻止T细胞浸润,同时分泌免疫抑制因子如TGF-β和CXCL12。此外,CAFs还表达抑制性配体如PD-L1和FASL,进一步削弱免疫反应。因此,针对CAFs的策略包括使用FAP靶向的CAR-T细胞、CXCR4拮抗剂和TGF-β抑制剂。代谢方面,TME的代谢环境往往不利于免疫细胞,如肿瘤细胞的高糖酵解导致乳酸积累,形成酸性微环境,抑制T细胞的功能。此外,某些代谢途径如IDO/kynurenine途径和ARG1途径的失调,会降低T细胞的增殖能力。因此,调控肿瘤代谢成为一种新的治疗思路,如使用糖酵解抑制剂、IDO或ARG1抑制剂以及乳酸转运抑制剂,以恢复T细胞的功能。

表观遗传学的调控也为TME重塑提供了新的可能。通过DNA甲基转移酶(DNMT)抑制剂、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂或溴结构域和额外末端结构域(BET)抑制剂,可以改变肿瘤细胞和免疫细胞的基因表达模式,从而增强免疫治疗的效果。此外,肿瘤血管的异常和紊乱是TME中另一个重要的抑制因素。血管正常化策略,如使用低剂量抗血管生成药物,有助于改善血管功能和血流,从而促进免疫细胞的浸润和抗肿瘤反应。这一策略在临床试验中显示出一定的前景。

在新型治疗手段方面,工程化细胞疗法、溶瘤病毒和纳米技术正在成为突破TME免疫抑制的重要工具。例如,CAR-T细胞被用于靶向TME中的特定成分,如CAFs的FAP标记物,以重塑肿瘤基质并增强其他免疫细胞的活性。在胰腺癌的临床前模型中,先后使用FAP靶向CAR-T细胞和肿瘤特异性CAR-T细胞,能够显著提高肿瘤控制效果。此外,CAR-NK细胞和CAR-巨噬细胞也被开发出来,以增强免疫细胞的活性并减少毒性。溶瘤病毒则通过选择性感染和杀死癌细胞,同时诱导免疫原性细胞死亡(ICD)和TME炎症,从而激活抗肿瘤免疫反应。纳米技术则提供了一种精确的药物输送方式,使得治疗药物能够靶向特定的TME成分,减少副作用并提高疗效。

组合疗法被认为是克服TME免疫抑制的关键策略之一。由于TME中的免疫抑制机制复杂且冗余,单一靶向策略可能不足以应对所有类型的耐药。因此,研究者正在探索同时攻击TME多个节点的组合疗法,以实现协同效应。例如,将免疫检查点抑制剂与化疗、放疗或靶向治疗相结合,可能增强免疫治疗的效果。此外,抗血管生成药物与免疫检查点抑制剂的组合在临床试验中显示出一定的疗效,如贝伐珠单抗与阿特珠单抗联合用于肝细胞癌治疗。在某些情况下,如黑色素瘤,溶瘤病毒与PD-1抑制剂的联合治疗也显示出良好的临床效果。然而,这些组合疗法在临床转化过程中仍面临诸多挑战,包括如何选择合适的患者、管理毒性以及克服TME的异质性和复杂性。

为了提高免疫治疗的有效性,研究者正在开发更精确的生物标志物来指导治疗方案的选择。例如,免疫细胞浸润、免疫抑制性细胞的存在、检查点表达水平、肿瘤突变负荷(TMB)和微卫星不稳定性(MSI)等生物标志物,可以帮助识别哪些患者可能对免疫治疗有反应。此外,代谢标志物如乳酸、葡萄糖和HIF-1α的检测,有助于评估TME的代谢状态,从而指导代谢重编程策略。随着这些生物标志物的深入研究,未来的临床试验可能会更加注重个性化治疗,通过精准的分子和细胞层面的分析,为每位患者量身定制最合适的治疗方案。

总体而言,TME的重塑已成为癌症治疗的新方向。通过多维度的策略,包括靶向免疫抑制性细胞、调控代谢、表观遗传学重编程以及工程化细胞疗法,科学家们正在努力改善免疫治疗的疗效。然而,这一领域的进展仍需克服诸多挑战,如TME的异质性、缺乏可靠的预测性生物标志物以及治疗的毒性管理。未来的研究将更加关注如何整合多种治疗手段,以实现更全面的TME调控。随着新型技术和生物标志物的不断涌现,我们有理由相信,针对TME的精准干预将为更多患者带来希望,推动癌症免疫治疗迈向更加个性化和高效的新阶段。
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