综述:中性粒细胞胞外诱捕网在癌症促进中的机制与治疗潜力研究进展

【字体: 时间:2025年09月23日 来源:Frontiers in Oncology 3.3

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  本综述系统阐述了中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)通过介导慢性炎症、免疫抑制和基质重塑等机制促进肿瘤发生发展的多重作用,重点探讨了靶向NETosis关键酶(PAD4/NE)、降解NET-DNA(DNase I)及阻断NET-受体互斥(CCDC25)等治疗策略在癌症免疫治疗中的转化前景。

  

1 引言

中性粒细胞作为免疫防御的核心效应细胞,通过吞噬作用、脱颗粒、活性氧(ROS)产生和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)形成等多种机制发挥功能。NETs是由DNA、组蛋白和颗粒蛋白组成的网状结构,2004年Brinkmann团队正式将其定义为NETosis(程序性细胞死亡机制)。近年研究发现,NETs不仅是抗菌防御武器,其促炎和细胞毒性特性还会损伤宿主内皮细胞和组织,与自身免疫病、循环系统疾病、糖尿病和癌症等多种病理过程密切相关。在肿瘤微环境(TME)中,NETs通过建立持续性炎症微环境,成为癌症 initiation 和 progression 的关键介质。

2 NETosis

NET形成存在两条经典途径:自杀性NETosis和 vital NETosis。在肿瘤环境中以前者为主,涉及烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOX)激活产生的ROS触发肽酰精氨酸脱亚胺酶4(PAD4)介导的组蛋白瓜氨酸化。同时,中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)和髓过氧化物酶(MPO)转移至细胞核,促使核膜解体、染色质解凝,最终质膜破裂释放DNA-蛋白质网络导致细胞死亡。而 vital NETosis 不依赖NOX,30分钟内即可通过囊泡出芽方式释放NETs,且细胞保留迁移和吞噬能力。

3 NETs的促肿瘤功能

3.1 肿瘤微环境诱导NET形成

TME来源的因子通过复杂调控网络 orchestrate 肿瘤相关中性粒细胞(TAN)极化和NET形成。例如三阴性乳腺癌相关的几丁质酶3样蛋白1(Chi3l1)、CXCL8/IL-8通过激活CXCR1/CXCR2受体刺激NET形成。粒细胞集落刺激因子(G-CSF)增加循环中易形成NETs的中性粒细胞数量,组织蛋白酶C(CTSC)则通过上调IL-6和CCL3招募中性粒细胞并增强ROS产生驱动NETosis。这些通路形成自我放大循环,通过免疫抑制、血管生成和转移建立促肿瘤生态位。

3.2 NETs在肿瘤发生与进展中的作用

慢性炎症是明确的致癌驱动因素。在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中,游离脂肪酸刺激NET形成,促进单核细胞浸润和促炎细胞因子产生,驱动肝细胞癌(HCC)进展。具核梭杆菌感染同样诱导NET释放,塑造结直肠癌(CRC)的促肿瘤TME。NETs通过CD8+ T细胞耗竭、PD-1和蛋白酶介导的T细胞功能障碍实现免疫抑制,并通过网状结构物理屏蔽肿瘤。此外,NETs诱导调节性T(Treg)细胞分化和巨噬细胞向免疫抑制表型极化,其相关蛋白酶(如MMPs)通过靶向蛋白降解和纤维基质重组显著重塑细胞外基质(ECM)。

3.3 NET驱动的转移进展机制

NETs通过调节肿瘤相关炎症、诱导上皮-间质转化(EMT)和ECM重塑促进癌细胞增殖。NET介导的炎症上调肝癌细胞中环氧合酶-2(COX-2)并激活肺癌细胞中炎症小体通路。组蛋白直接损伤血管内皮创建转移细胞 intravasation 通路,NET-DNA与CCDC25受体结合增强循环肿瘤细胞(CTCs)移动性,NET衍生蛋白酶通过切割层粘连蛋白激活整合素介导的信号通路促进肿瘤细胞在循环中存活。NETs还与血小板形成保护性聚集体屏蔽微转移免受剪切力和自然杀伤(NK)细胞清除。在转移定植前,NETs通过促进血管渗漏、重新分布驻留和骨髓来源细胞及ECM重塑建立转移前微环境(PMN)。NET组分(组织因子和暴露的磷脂酰丝氨酸)通过增强凝血酶和纤维蛋白生成发挥促凝作用。在胰腺导管腺癌肝转移中,NETs通过改变肝星状细胞(HSCs)迁移促进癌症相关成纤维细胞(CAFs)招募,CAFs产生淀粉样β诱导额外NET形成形成放大环路。NET分泌的NE和MMP-9降解细胞外黏蛋白 reactivate 休眠癌细胞,同时NET诱导的血管生成刺激肿瘤细胞分裂。

3.4 NETs在肿瘤相关并发症中的作用

NETs通过损伤血管内皮、诱导促血管生成炎症反应、激活干扰素基因刺激因子(STING)通路和上调血管内皮生长因子A(VEGFA)表达促进肿瘤血管生成。其双重促血栓功能体现在:与组织因子结合放大凝血酶生成,通过组蛋白介导的血小板激活和血管性血友病因子(vWF)释放提供血小板和纤维蛋白积聚支架。NETs还形成物理屏障保护肿瘤细胞免受治疗剂作用,其相关整合素和MMP-9驱动EMT进一步增强化疗耐药。

4 NETs在癌症中的诊断与治疗应用

4.1 NET组分作为癌症生物标志物

NET衍生生物标志物具有预后和治疗反应预测价值。当前检测主要采用染色技术,共定位方法比单标记检测具有更高特异性。酶联免疫吸附测定(ELISA)定量生物体液中的MPO-DNA复合物和瓜氨酸化纤维蛋白原,流式细胞术采用SYTOX Green/抗MPO双染色提供更客观的体内外NET检测。新兴技术包括NET转录组签名和CT衍生的放射组学模型。

4.2 NET靶向肿瘤治疗策略

4.2.1 靶向蛋白水解酶

抑制关键NETosis酶有效抑制NET形成。PAD4不可逆抑制剂(Cl-amidine、F-amidine)和可逆抑制剂(GSK484、JBI-589)在鼠类和人类模型中特异性有限。NE抑制剂具有长期抗癌应用:天然类黄酮和合成四氢吡啶衍生物在实验模型中显示抗肿瘤功效。含硼、硫、氟化合物抑制NE活性和NETosis。临床中sivelestat sodium治疗急性呼吸窘迫综合征,新一代NE抑制剂(lonodelestat/POL6014、alvelestat/MPH966)在I期试验中显示安全性。工程化外泌体NE抑制剂在乳腺癌中作为原位树突状细胞疫苗增强抗肿瘤免疫。抑制NOX通过DPI和牛磺酸减弱ROS依赖性NETosis延缓肿瘤进展。

4.2.2 基于DNase的治疗策略

脱氧核糖核酸酶I(DNase I)切割细胞外NET-DNA抑制NET驱动的肿瘤进展。游离DNase I血清稳定性差,亲水性两性离子修饰的微凝胶制剂显著改善其药代动力学和生物利用度。pH响应水凝胶共递送DNase I和中和酸性纳米颗粒可克服NETs免疫抑制作用和酸性TME对NK细胞疗法的限制。表达CCDC25并封装DNase I的脂质纳米载体有效抑制结直肠癌肝转移。可注射纤维蛋白-藻酸盐水凝胶实现DNase I和普萘洛尔双重释放同时促进NET降解和抑制β-肾上腺素能信号。重组人DNase I(临床批准治疗囊性纤维化)显示缓解癌症相关血栓形成的治疗潜力。

4.2.3 抑制NET形成与释放

抑制NET形成和释放有效减弱其病理效应。阻断血小板TLR4或中性粒细胞CXCR2抑制血小板-中性粒细胞相互作用触发的NETosis。TLR4抑制剂TAK-242显著抑制卵巢癌细胞增殖。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)抑制剂(甘草酸和二甲双胍)在慢性炎症疾病中显示抗炎和免疫调节作用。靶向HMGB1在胃癌中减少NET形成抑制肿瘤生长。天然和合成化合物(姜黄素、甘草酸、羟氯喹和四氢异喹啉)抑制NETosis。阻断IL-17和G-CSF信号(抗G-CSFR抗体CSL324)减少NET形成而不损害中性粒细胞吞噬或氧化爆发能力。靶向癌细胞CCDC25受体 disrupts 其与NET-DNA相互作用抑制转移进展。Gasdermin D(GSDMD)抑制剂双硫仑(FDA批准治疗慢性酒精中毒)显著抑制NET释放和肿瘤生长。

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