综述:髓源性抑制细胞(MDSC)检查点阻断疗法:克服癌症免疫治疗中免疫抑制的新突破点

时间:2025年3月28日
来源:Cancer Gene Therapy

编辑推荐:

这篇综述聚焦髓源性抑制细胞(MDSC),探讨其在肿瘤免疫逃逸中的关键作用,详细阐述 MDSC 检查点阻断疗法,包括相关靶点、通路,分析联合免疫疗法的优势与挑战,为癌症免疫治疗研究提供重要参考。

广告
   X   

MDSC 在肿瘤免疫中的双重角色

在癌症治疗领域,免疫疗法虽前景光明,但在实体瘤治疗中却因肿瘤微环境(TME)的免疫抑制特性而受限,其中髓源性抑制细胞(MDSC)起着关键作用。MDSC 由异常造血产生,在癌症、慢性炎症等刺激下被招募至 TME。它能抑制固有免疫和适应性免疫应答,成为免疫疗法的重大阻碍。
MDSC 主要分为多形核(PMN)-MDSC 和单核细胞(M)-MDSC。在小鼠中,PMN - MDSC 表现为 CD11b+、Ly6GhighLy6Clow、CD117+,M - MDSC 则是 CD11b+Ly6ChighLy6Glow;人类的 PMN - MDSC 为 CD11b+、CD33+、CD14-、CD15+(或 CD66b+)、HLA - DR- ,M - MDSC 是 CD11b+CD33+CD14-CD15-HLA - DR-/low ,此外还有早期阶段的 MDSC(eMDSC)。
MDSC 发挥免疫抑制作用的机制多样。它能分泌精氨酸酶 - 1(Arg - 1)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和活性氧(ROS)等免疫抑制因子。Arg - 1 消耗 T 细胞增殖和功能必需的 L - 精氨酸;iNOS 和 ROS 诱导氧化应激,促使 T 细胞凋亡并抑制 T 细胞受体(TCR)信号传导。同时,MDSC 分泌的转化生长因子 - β(TGF - β)和白细胞介素 - 10(IL - 10)等细胞因子,能抑制效应 T 细胞,促进调节性 T 细胞(Tregs)扩增,强化免疫抑制。MDSC 还通过表达程序性死亡配体 1(PD - L1)等抑制性配体与 T 细胞直接接触,抑制 T 细胞功能,诱导 T 细胞分化为 Tregs。此外,MDSC 改变 TME 的代谢环境,促进缺氧和营养物质耗竭,影响 T 细胞功能。而且,它会招募 Tregs 和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs),增强免疫抑制网络,如促使巨噬细胞向抗炎的 M2 表型极化,支持肿瘤生长。
M - MDSC 和 PMN - MDSC 的抑制策略有所不同。M - MDSC 主要通过产生一氧化氮和抗炎细胞因子抑制效应 T 细胞反应,无需直接细胞接触;PMN - MDSC 则以抗原依赖的方式,借助自由基(如 ROS)抑制免疫反应,其中过氧亚硝酸盐(PNT)能使 TCR 硝化,削弱 T 细胞对 MHC - 抗原复合物的反应,阻碍 T 细胞迁移。
MDSC 在介导癌症对免疫疗法的耐药性方面作用显著。它通过抑制适应性免疫和促进血管生成来实现,分泌的血管内皮生长因子 A(VEGFA)等促血管生成因子和 TGF - β 等免疫抑制细胞因子,会干扰抗肿瘤免疫反应,阻碍免疫检查点抑制剂(ICIs)的疗效。研究表明,循环 MDSC 水平升高与免疫检查点抑制剂耐药性增加相关,它与 M2 极化的 TAMs 协同保护肿瘤免受免疫攻击和治疗干预。在多种癌症中,MDSC 被癌细胞分泌的趋化因子激活,通过 STAT3 依赖途径抑制 T 细胞免疫,因此,靶向 MDSC 成为克服治疗耐药性的重要策略。

MDSC 检查点阻断疗法的探索

MDSC 检查点阻断疗法是现代免疫疗法的前沿方向。这些检查点由 MDSC 表达的抑制或激活途径及分子构成,能调节 MDSC 介导的免疫抑制,为增强癌症治疗效果带来希望。肿瘤相关因素如炎症细胞因子和介质(TNF - α、IL - 1β、PGE2、IL - 6、VEGF、TGF - β1 等)会促进 MDSC 增殖、扩增和分化,而 MDSC 检查点能影响免疫激活和抑制的平衡。目前研究的关键靶点众多,涉及多个代谢和信号通路,可分为氨基酸代谢(CHOP、PERK)、脂质代谢(Alox12/15、FATP2、ASAH2、SLFN4、COX、PGE2)、线粒体代谢和生物能学(AMPKα1、PI3K、SIRT1)、缺氧和氧化应激(HIF - 1α、DKK1)、表观遗传和转录调节(C/EBPβ、STAT3、c - Rel、Tet2、Retinoblastoma Gene 1)、膜受体信号(CD74、TRAIL - R、LILRB、PD - L1、VISTA、CD300ld、BV8 receptor)、TLR/NF - κB 和 MAPK 信号(S100A8/A9、TIPE2、CD45 phosphatase、TNF - α、PLCγ2)等七个关键领域。

靶向脂质代谢相关检查点

脂肪酸转运蛋白 2(FATP2)在脂质跨细胞膜运输中起重要作用,在鼠和人源的 G - MDSC 中选择性上调。多不饱和脂肪酸(PUFAs)可通过 JAK/STAT3 信号通路增加 PMN - MDSC 的积累和活性,FATP2 介导的免疫抑制涉及花生四烯酸的摄取,它是 PGE2产生的前体。敲除 FATP2 可消除 PMN - MDSC 的抑制功能,减缓肿瘤进展,且不影响 CD8+ T 细胞活性及其他免疫抑制细胞功能。此外,β2 肾上腺素能受体信号增强脂肪酸氧化(FAO),促进 PGE2释放,加剧免疫抑制。抑制 FATP2 有望降低 MDSC 介导的免疫抑制,增强癌症免疫治疗效果,与抗 PD - 1 等检查点阻断疗法及 CAR - T、CAR - NK、CAR - M 等过继细胞疗法联合,可能进一步增强抗肿瘤免疫反应。
花生四烯酸 12/15 - 脂氧合酶(ALOX12/15)参与 PUFAs 代谢,其代谢产物在 MDSC 免疫抑制功能中起关键作用。IL - 13 可诱导 MDSCs 过表达 ALOX15,增加脂质介质生成,促进 MDSC 招募、生长和激活,抑制效应 T 细胞和 NK 细胞,促进 Tregs 扩增,助力肿瘤进展。敲除 ALOX12/15 基因可改变肿瘤相关 PMN - MDSC 的代谢组和基因表达谱,增强免疫反应。抑制 ALOX12/15 可减少免疫抑制脂质介质合成,削弱 MDSC 免疫抑制能力,促进促炎肿瘤微环境形成,增强免疫系统对肿瘤的攻击能力,且可能与其他免疫疗法协同作用。
前列腺素 E2(PGE2)在 MDSC 生物学中意义重大,能促进 MDSC 扩增,增强其对 T 细胞免疫反应的抑制作用。它通过与 EP1 - EP4 受体结合,调节 MDSC 功能相关酶的活性。研究表明,抑制 COX - 2 可降低精氨酸酶 I 表达,增强淋巴细胞介导的抗肿瘤反应,还能减少线粒体 ROS 生成,削弱 MDSC 的抑制能力。此外,PGE2可上调单核细胞 MDSC 中 CD73 表达,通过增加腺苷水平抑制 T 细胞活性,降低腺苷水平可增强 CD8+ T 细胞激活和免疫检查点抑制剂疗效。在卵巢癌中,PGE2促进 PD - L1 表达和癌症干细胞样细胞出现。靶向 EP 受体(尤其是 EP2 和 EP4)有望增强过继免疫疗法效果,相关临床研究正在进行中。
环氧化酶(COX)分为 COX1 和 COX2 两种亚型,COX2 在多数组织中低表达,受刺激后可高表达。COX2 抑制剂可降低 MDSC 的数量和抑制功能,减少 ARG1 表达,抑制线粒体 ROS 产生。研究发现,选择性 EP4 受体拮抗剂 MF - 766 可增强抗 PD - 1 疗法的疗效,促进 CD8+ T 细胞、NK 细胞和常规树突状细胞浸润到肿瘤微环境,改变巨噬细胞表型,减少粒细胞 MDSC 数量。此外,COX - 2 表达与鼻咽癌中关键免疫抑制基因相关,抑制 COX - 2 可减弱 MDSC 驱动的上皮 - 间质转化(EMT)。COX2 抑制剂在癌症免疫治疗中展现出潜力,但仍需进一步研究其安全性及与其他免疫疗法联合的效果。
酰基鞘氨醇酰胺水解酶 2(ASAH2)是 MDSC 中鞘脂代谢的关键酶,能帮助 MDSC 抵抗铁死亡。在结直肠癌中,ASAH2 表达上调,其抑制剂可增加 p53 蛋白稳定性,抑制 ROS 生成,导致 MDSC 死亡,还能影响谷胱甘肽和半胱氨酸摄取。此外,抑制 ASAH2 可调节 AKT 通路,在异种移植模型中,能降低肿瘤细胞增殖,延缓肿瘤生长,表明其在控制 MDSC 铁死亡和克服免疫抑制方面具有重要意义。
Schlafen 4(SLFN4)在 MDSC 的分化、招募和激活中起关键调节作用,其表达受 I 型干扰素(尤其是 IFN - α)诱导,可增强 MDSC 的免疫抑制能力。在胃肠道恶性肿瘤中,SLFN4 表达上调与 MDSC 扩增相关,通过 Sonic Hedgehog(SHH)信号通路促进肿瘤发生。敲低 SLFN4 可减弱 MDSC 的免疫抑制特性,恢复 T 细胞功能。在临床前模型中,抑制 SLFN4 可减轻 MDSC 介导的免疫抑制,减少癌症干细胞增殖。靶向 SLFN4 不仅能降低 MDSC 的免疫抑制作用,还可能与现有免疫疗法协同,增强 T 细胞活性。

靶向氨基酸代谢相关检查点

C/EBP 同源蛋白(CHOP)是 MDSC 发挥免疫抑制功能的关键转录因子。CHOP 缺陷的 MDSC 可从免疫抑制细胞转变为免疫刺激细胞,获得部分树突状细胞的表型和功能。肿瘤微环境中的内质网(ER)应激、酸中毒和缺氧等因素可上调 CHOP 表达,敲除 Chop 基因可抑制肿瘤生长,减少 MDSC 的免疫抑制功能,增强 IFN - γ 产生的 CD8+ T 细胞招募,使 MDSC 获得抗原呈递能力。此外,CHOP 还通过调节 IL - 6 产生影响肿瘤进展,且长链非编码 RNA(lncRNA)在调节 MDSC 功能中也发挥着重要作用。未来研究应深入探索 CHOP 在肿瘤进展中的作用及相关机制,寻找相关生物标志物,提高 CHOP 靶向治疗的精准性。
蛋白激酶 R 样内质网激酶(PERK)参与细胞未折叠蛋白反应,肿瘤细胞的 ER 应激可诱导肿瘤内髓细胞应激,上调肿瘤促进基因表达,加速肿瘤生长。研究发现,抑制 PERK 信号可将 MDSC 重编程为抗肿瘤效应髓细胞,这些细胞能吞噬肿瘤细胞,激活抗肿瘤 CD8+ T 细胞功能,还可作为专业抗原呈递细胞。PERK 缺陷的肿瘤 MDSC 中,NRF2 驱动的抗氧化能力和线粒体呼吸平衡受到干扰,抑制了其对 CD8+ T 细胞的抑制能力。此外,PERK 抑制剂与抗 PD - L1 联合在肿瘤模型中展现出良好效果,抑制 PERK 可抑制肿瘤生长,激活抗肿瘤 T 细胞免疫。

靶向线粒体代谢和生物能学相关检查点

AMP 激活的蛋白激酶(AMPK)是维持细胞能量平衡的关键代谢传感器,由催化亚基(AMPKα1 或 AMPKα2)和调节亚基(AMPKβ 和 AMPKγ)组成。研究发现,肿瘤中 MDSC 的 AMPKα 信号与免疫抑制功能密切相关,肿瘤细胞分泌的 GM - CSF 可通过 STAT5 依赖的转录激活 Ampkα1 基因,增强 AMPKα 活性。抑制 AMPKα 可减缓肿瘤生长,削弱 MDSC 的抑制作用,激活抗肿瘤 CD8+ T 细胞免疫,增强 CAR - T 细胞疗法的效果;反之,刺激 AMPKα 信号则会增加 MDSC 的免疫调节功能。此外,抑制 AMPK 活性可减少 MDSC 迁移和 IL - 6 表达,增强 T 细胞功能,但靶向 AMPKα1 时需注意其对健康组织能量调节的影响,避免产生不良副作用。
磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸 3 - 激酶(PI3K)在调节细胞周期、增殖、能量代谢等过程中起关键作用,其 PI3K/AKT/mTOR 通路对 MDSC 的发育和免疫抑制行为至关重要。PI3K 家族的 PI3Kδ 和 PI3Kγ 亚型在促进髓细胞存活和免疫抑制功能方面作用突出,抑制该通路可削弱 MDSC 的活力和功能。研究表明,靶向 PI3Kδ 和 PI3Kγ 的抑制剂(如 IPI - 145)可部分逆转 MDSC 介导的免疫抑制,增强 ICIs 对头颈部恶性肿瘤的疗效,但高剂量使用可能抑制抗肿瘤 T 细胞功能。此外,青蒿素(ART)可通过阻断 PI3K/AKT/mTOR 信号抑制 MDSC 招募和功能,增强抗 PD - L1 疗法的效果。
沉默信息调节因子 1(SIRT1)是一种依赖 NAD 的组蛋白去乙酰化酶,在调节细胞多种生物学功能中起重要作用,也是 MDSC 重编程的关键表观遗传检查点。SIRT1 可调节 MDSC 分化为肿瘤抑制性 M1 亚型,通过去乙酰化转录因子(如 HIF1α)参与免疫调节和代谢重编程。SIRT1 缺陷的 MDSC 会向 M1 谱系转变,降低免疫抑制能力,促进抗肿瘤免疫反应。此外,SIRT1 还可调节 T 细胞介导的免疫,阻止 CD4+ T 细胞分化为分泌白细胞介素 - 9 的细胞,下调 NF - κB 和 AP - 1 等转录因子。靶向 SIRT1 有望克服 MDSC 介导的免疫抑制,但仍需进一步研究其调节 MDSC 功能的精确机制及与现有免疫疗法联合的协同效应。

靶向表观遗传和转录调节相关检查点

C/EBPβ 是 C/EBP 家族的转录因子,在 MDSC 的生存和功能调节中起重要作用。它与 STAT3 协同控制 MDSC 的产生、扩增和功能调节,在癌症驱动的炎症中,RORC 可增强 C/EBPβ 介导的 MDSC 扩增。研究表明,C/EBPβ 可调节 MDSC 功能,影响免疫抑制基因表达,抑制糖酵解可抑制 MDSC 增殖和免疫抑制作用。此外,C/EBPβ 还可调节 PMN - MDSC 和 M - MDSC 的分化,其在 MDSC 免疫调节功能中的关键作用已得到多项研究证实,但目前其发挥最大影响的阶段仍有待明确。
c - Rel 是 NF - κB 家族成员,在调节髓细胞和淋巴细胞功能中起重要作用,在 MDSC 中可能作为潜在治疗检查点。研究发现,c - Rel 对 MDSC 的发育和免疫抑制功能至关重要,c - Rel 缺陷可减少 CD11b+Gr - 1+ MDSC 及其抑制能力,其抑制剂与 PD - 1 阻断联合可增强 CD8+ T 细胞抗肿瘤活性,减少肿瘤生长。此外,c - Rel 还与一种高度免疫抑制的未成熟髓细胞(Rel - 依赖单核细胞,rMos)的功能相关,rMos 最终可分化为支持肿瘤生长的 M2 巨噬细胞,表明 c - Rel 是 MDSC 驱动肿瘤发生的关键促进因子,有望成为癌症治疗的新靶点。
信号转导和转录激活因子(STAT)家族中的 STAT3 和 STAT5 在 MDSC 的扩增、激活和免疫抑制功能中起核心作用。异常激活的 STAT3 可驱动 MDSC 的生存、增殖和分化,上调免疫抑制分子表达;抑制 STAT3 可破坏 MDSC 介导的免疫抑制,减少 MDSC 积累,增强免疫反应。在多种癌症中,MDSC 通过激活 STAT 信号通路增强免疫抑制功能,如在乳腺癌中,MDSC 促进 IL - 6 和 NO 的相互作用,激活 Notch 和 STAT3 信号通路,维持癌细胞的干细胞样特性。此外,抑制 STAT3 可使癌细胞更易发生失巢凋亡,同时减少 MDSC 中 V - ATPase 水平,增强抗肿瘤免疫。然而,STAT3 抑制剂单药治疗效果有限,未来可通过靶向递送系统、开发新一代选择性抑制剂等策略提高治疗效果。
Tet 甲基胞嘧啶双加氧酶 2(TET2)是 MDSC 中的重要表观遗传检查点酶,通过羟基化甲基胞嘧啶调节骨髓生成和免疫功能。研究发现,增加肿瘤浸润髓细胞中 TET2 表达与<

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有