靶向衰老介导的免疫抵抗以增强肿瘤免疫治疗:从时空免疫异质性到Senotherapy精准干预

《Journal of Cancer Metastasis and Treatment》:Targeting senescence-mediated immune resistance for enhanced tumor immunotherapy

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月16日 来源:Journal of Cancer Metastasis and Treatment 1.6

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  细胞衰老(cellular senescence)是一种由内在和外在应激源触发的稳定细胞周期停滞(cell cycle arrest)状态,已成为肿瘤免疫和治疗抵抗的关键调节因素。衰老细胞在免疫调节中表现出显著的时间异质性。早期衰老通过增加免疫原性并促进促炎因

  
细胞衰老(cellular senescence)是一种由内在和外在应激源触发的稳定细胞周期停滞(cell cycle arrest)状态,已成为肿瘤免疫和治疗抵抗的关键调节因素。衰老细胞在免疫调节中表现出显著的时间异质性。早期衰老通过增加免疫原性并促进促炎因子分泌增强抗肿瘤免疫。相反,持续性衰老通过招募髓系来源抑制细胞(MDSCs)、上调免疫检查点(immune checkpoints)以及传播衰老微环境(senescent niche)驱动免疫抑制性肿瘤微环境。这种时间双重性构成了治疗诱导衰老(therapy-induced senescence)在肿瘤抑制和免疫逃逸中矛盾作用的基础。Senotherapy的最新进展,包括衰老细胞清除药物(senolytics)、衰老形态调节药物(senomorphics)以及靶向衰老基质和免疫区室的策略,为治疗性利用衰老提供了有前景的途径。整合前药设计(prodrug designs)、靶向蛋白降解(targeted protein degradation, TPD)和先进药物递送系统(drug delivery systems, DDS)的新兴方法,可实现精确、环境特异性的衰老调控,在增强免疫治疗的同时最大限度减少脱靶效应。在此,研究人员对肿瘤衰老标志、其与免疫的动态串扰以及新兴治疗策略进行全面概述,并强调当前利用衰老克服免疫抵抗和增强癌症免疫治疗所面临的挑战与机遇。
INTRODUCTION
免疫治疗已重塑肿瘤治疗格局,并与化疗、放疗等传统手段整合改善多种恶性肿瘤临床结局。然而,胰腺导管腺癌和三阴性乳腺癌等难治性肿瘤因高度免疫抑制性肿瘤微环境(iTME)而获益有限。iTME涉及低肿瘤免疫原性、广泛基质沉积、代谢失调、微生物定植和神经浸润等多因素。其中,细胞衰老日益被视为癌症的重要标志和iTME免疫抑制重塑的潜在调节因素。细胞衰老可由端粒损耗、电离辐射诱导DNA损伤等内在或外在应激引起,对肿瘤免疫具有时间依赖和背景特异性效应。早期衰老可上调抗原提呈机器包括主要组织相容性复合体I类(MHC-I),分泌促炎介质促进免疫激活和监视;持续积累则建立慢性炎症环境,招募并扩增髓系来源抑制细胞(MDSCs),转向免疫抑制。治疗诱导衰老在衰老细胞持续积累时可矛盾促进免疫逃逸和治疗抵抗。本综述总结肿瘤衰老标志与诱导因素、衰老与免疫的动态串扰、靶向或调节衰老的新兴策略,并强调挑战与机遇。

HALLMARKS, INDUCERS, AND CELLULAR HETEROGENEITY OF TUMOR SENESCENCE
Hallmarks and inducers of tumor senescence
细胞衰老最初在正常人类成纤维细胞有限分裂后永久生长停滞中被描述,称为复制性衰老。衰老是由内在和外在应激源诱导的稳定细胞周期停滞,防止损伤或潜在恶性细胞传播,并已被纳入扩展的癌症标志框架。肿瘤衰老可由持续DNA损伤、端粒损耗、RAS、BRAFV600E或MYC等癌基因激活、基因组不稳定以及PTEN、RB、LKB1等抑癌通路改变触发。临床相关外在诱导因素包括DNA损伤性化疗和放疗,某些靶向方案及氧化应激也可诱导衰老。这些刺激激活p53-p21和p16-Rb通路,建立持久细胞周期停滞。肿瘤微环境中的缺氧、营养剥夺、炎症信号和基质相互作用同样促进衰老细胞积累,并通过前馈机制传播衰老。

Cellular senescence in the tumor microenvironment
肿瘤微环境中的衰老细胞由细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂持续激活驱动,包括p16INK4a、p21Cip1/Waf1和p27Kip1。其形态增大、扁平,溶酶体含量及衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)活性升高,并发生染色质重塑,包括衰老相关异染色质灶(SAHF)和胞质染色质片段积累。衰老肿瘤细胞(STCs)出现线粒体功能障碍、活性氧(ROS)增加和自噬失调,并形成衰老相关分泌表型(SASP),包括IL-6、TGF-β、基质金属蛋白酶(MMPs)、细胞外囊泡及miRNA等。SASP以自分泌和旁分泌方式强化衰老、重塑微环境并调节免疫,其组成高度依赖细胞类型、诱导刺激和时间进展。衰老也见于CD8+ T细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)、癌相关成纤维细胞(CAFs)和内皮细胞等区室,分别表现为抑制性受体上调、免疫抑制活性、基质重塑和血管功能障碍,共同促进免疫逃逸和转移。

CROSSTALK BETWEEN SENESCENCE AND LOCAL TUMOR IMMUNITY
细胞衰老对肿瘤免疫具有双刃剑效应。早期或治疗后短期,衰老细胞可增强免疫原性并分泌促炎介质,促进免疫细胞招募和激活;而STCs持续积累则招募免疫抑制细胞、上调免疫检查点,并通过旁分泌传播衰老,建立衰老微环境,强化iTME。

Immunostimulatory functions of tumor senescence
衰老细胞可通过增强免疫原性和招募细胞毒性免疫细胞刺激抗肿瘤免疫。CDK4/6抑制诱导衰老可重编程乳腺肿瘤向炎症状态,增加趋化因子介导的T细胞招募。STCs上调MHC-I和IFN-γ受体1,增强免疫识别;表达MICA、ULBP2和ICAM-1等应激诱导配体,与NK细胞NKG2D等激活受体结合。衰老内皮区室可增加血管通透性,促进免疫细胞浸润。该阶段代表衰老的早期保护作用。

Immunosuppressive consequences of persistent senescence
当STCs持续存在并逃避免疫清除,其免疫调节功能转向免疫抑制,涉及抑制性细胞招募、免疫检查点上调和衰老微环境建立。

Recruitment of immunosuppressive cells
持续STCs上调趋化因子如CCL2,通过CCL2-CCR2招募MDSCs,抑制CD8+ T细胞和NK细胞毒性。CCL22-CCR4轴促进调节性T细胞(Tregs)浸润,抑制效应T细胞反应。

Upregulation of immune checkpoints
STCs可上调PD-L1,限制细胞毒性T细胞激活并削弱PD-1/PD-L1阻断疗效。其还上调与PD-1、TIM-3和NKG2A通路相关的抑制性配体,并促进NKG2D配体脱落,损害NK细胞识别。

Formation of a senescent and immunosuppressive niche
衰老CAFs分泌SASP因子损害CD8+ T细胞浸润和激活;衰老内皮细胞改变血管通透性和免疫细胞运输;衰老巨噬细胞增强IL-6/STAT3信号,促进PD-L1和精氨酸酶-1表达。瘤内CD8+ T细胞也可衰老,高表达p16、p21、CD57和KLRG1,增殖和杀伤能力受损,并影响免疫检查点抑制剂(ICIs)、嵌合抗原受体T细胞(CAR T细胞)治疗和癌症疫苗疗效。总体而言,早期免疫原性阶段应保留免疫清除,持续SASP主导阶段可能需senomorphic干预,而抗凋亡衰老细胞积累则适合senolytics。

SENESCENCE-DRIVEN METASTATIC DISSEMINATION THROUGH LOCAL AND SYSTEMIC MICROENVIRONMENTAL REMODELING
持续衰老微环境可通过整合免疫抑制和基质重塑促进转移。衰老肿瘤和基质细胞释放炎性因子、趋化因子、生长因子、蛋白酶、代谢物和细胞外囊泡,诱导上皮可塑性、干性、黏附丧失、集体侵袭和逃逸治疗诱导衰老。原发灶中,衰老CAFs和内皮细胞重塑细胞外基质、血管和淋巴区室;IL-6、IL-8、TGF-β、CXCL趋化因子和MMPs促进上皮-间质可塑性、侵袭和血管生成。衰老CAF来源乳酸通过乳酸化支持淋巴内皮细胞存活,果糖破坏NAD+-SIRT-SREBP轴,促进肿瘤细胞脱落。衰老还通过循环细胞外囊泡和损伤相关分子产生系统效应,如衰老肝细胞来源囊泡转移促转移miRNA,palbociclib诱导基质衰老重塑肺转移微环境。转移结局取决于细胞来源、诱导刺激、持续时间和免疫清除效率;急性衰老可抑制肿瘤,持续或治疗诱导衰老则转为促转移程序。

TARGETING TUMOR SENESCENCE FOR ENHANCED IMMUNOTHERAPY
Senotherapy包括选择性消除STCs的senolytics、抑制或调节SASP的senomorphics,以及治疗性重塑衰老免疫抑制微环境的策略。

Senolytics: eliminating senescent cells
Senolytics利用衰老细胞对衰老相关抗凋亡通路(SCAPs)的依赖,如BCL-XL和MCL-1。navitoclax(ABT-263)、dasatinib加quercetin(D+Q)和fisetin可选择性诱导衰老细胞凋亡。临床转化仍早期,主要在肿瘤外。序贯“one-two punch”策略先诱导衰老再清除,可限制转移、免疫逃逸和耐药,但最佳间隔需成像引导。靶向uPAR的CAR-T或CAR-NK细胞及针对CD153或GPNMB的疫苗可增强免疫介导清除,但受限于特异性靶点和毒性。

Senomorphics: reprogramming the SASP
Senomorphics调节SASP产生和活性,靶向mTOR、MAPK、cGAS-STING、JAK-STAT和NF-κB等通路。rapamycin、everolimus、losmapimod、metformin和维生素D可抑制SASP;IL-11、IL-6或IL-1β抗体也有潜力。选择性重编程而非全局抑制SASP可能增强免疫治疗。PD-1/PD-L1或NKG2A/HLA-E阻断可恢复T细胞和NK细胞活性。

Targeting the senescent and immunosuppressive niche
治疗应超越STCs,涵盖衰老CAFs、巨噬细胞和T细胞等。消除衰老CAFs或抑制其SASP可恢复免疫监视;靶向衰老巨噬细胞可减轻免疫抑制。衰老T细胞治疗侧重功能 rejuvenation,如PI3Kδ抑制剂leniolisib、p38 MAPK抑制剂BIRB 796、调节p53或SIRT1通路、FOXO1-SIRT1轴及脂滴积累,β-肾上腺素能信号亦为潜在靶点。

ADVANCED SENOTHERAPEUTIC STRATEGIES FOR TUMOR SENESCENCE MODULATION
肿瘤衰老异质性高,缺乏高特异性生物标志物,SA-β-Gal、p16INK4a和p21WAF1/Cip1联合应用仍可能假阳性或假阴性。

Prodrug strategy for tumor senotherapy
前药可响应pH、氧化还原、酶或缺氧等微环境刺激。Nav-Gal为半乳糖偶联navitoclax前药,经SA-β-Gal激活,在非小细胞肺癌(NSCLC)模型中与顺铂联用降低肿瘤负荷并减少血小板毒性。半乳糖修饰duocarmycin(GMD)可经SA-β-Gal选择性清除颅咽管瘤中衰老簇。但特异性前药激活策略仍有限。

Targeted protein degradation for tumor senotherapy
靶向蛋白降解(TPD)如蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)可选择性降解疾病相关蛋白。DT2216为VHL PROTAC,靶向BCL-XL,可诱导STC凋亡并减少血小板毒性,在耐药三阴性乳腺癌和T-ALL模型中显示抗肿瘤潜力。分子胶、溶酶体靶向嵌合体(LYTACs)和抗体降解剂也有前景。

Drug delivery system for tumor senotherapy
药物递送系统(DDS)可主动靶向衰老细胞、延长半衰期并减少脱靶分布。介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)利用SA-β-Gal递送navitoclax,减少血小板毒性并增强senolytic疗效。STC来源SASP可增强血管通透性和免疫招募,细胞膜涂层纳米囊泡(nano-APM)可致敏脾CD8+ T细胞,与放疗序贯产生抗肿瘤效应。仿生纳米疫苗和衰老红细胞膜融合制剂可与ICIs协同。venetoclax为选择性BCL-2抑制剂,但作为广谱senolytic尚未证实;衰老细胞疫苗在临床前模型中减少肿瘤生长。

PERSPECTIVES
肿瘤senotherapy超越传统细胞毒范式,通过靶向衰老这一可塑细胞状态重编程肿瘤免疫生态系统。衰老异质性仍是临床转化障碍,包括细胞来源、诱导刺激、时间演变和微环境差异。缺乏稳健特异性生物标志物限制患者分层和实时监测。需阐明衰老从免疫刺激向免疫抑制转变的分子决定因素,并整合单细胞和空间组学、谱系追踪及CRISPR筛选构建衰老图谱。体内监测方面,p16INK4a-luciferase小鼠、SA-β-Gal激活探针、近红外荧光、光声断层、正电子发射断层和磁共振成像等已用于衰老成像,[18F] FPyGal PET支持转化潜力,但当前探针多检测单一特征。未来需多参数成像区分早期免疫刺激衰老与持续SASP主导衰老。精准和组合策略、纳米平台共递送或序贯释放衰老诱导剂、senolytics和免疫调节剂,以及靶向uPAR或DPP4等功能化修饰,可能实现自适应、阶段特异和患者定制干预。

CONCLUSION
癌症中的细胞衰老是异质且时间动态的状态,发生于恶性、基质、血管和免疫区室。急性衰老可增强免疫原性和免疫清除,但持续衰老促进慢性SASP、免疫抑制、微环境重塑、治疗抵抗和转移。有效senotherapy不应非选择性消除所有衰老细胞,而应考虑细胞来源、诱导刺激、时间阶段和免疫背景。整合senolytics、senomorphics、免疫调节和精准递送可能克服衰老介导的免疫抵抗并提高癌症免疫治疗持久性。
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