趋化因子系统参与调节细胞迁移、粘附、定位和细胞间相互作用,作用于肿瘤细胞和免疫细胞调节二者细胞活动,高度参与肿瘤的发展过程。根据肿瘤发生过程中所处的阶段、免疫细胞的活化状态、效应与调控反应间的平衡以及趋化因子受体在效应靶细胞和调节性靶细胞上的相对表达,趋化因子会表现出促肿瘤和抗肿瘤两种效应,甚至同一趋化因子作用于不同细胞,具有两种截然相反的效应。
一、促瘤趋化因子
1. CCL2:通过CCL2-CCR2轴募集肿瘤相关免疫抑制细胞;介导肿瘤与肿瘤相关巨噬细胞(TAM)相互作用,提高肿瘤干细胞特性、转移能力和治疗抵抗。
2. CXCL1/CXCL8:通过CXCL1/CXCL8-CXCR2轴募集肿瘤相关免疫抑制细胞。
3. CXCL12:通过CXCR4-CXCL12轴促进TAM分化为血管周围TAM细胞,提高血管通透性,使肿瘤细胞向血管内浸润;实体瘤增加骨髓基质细胞中CXCL12的表达,导致表达CXCR4的髓样细胞积聚,影响免疫细胞的发育成熟,CXCR4-CXCL12轴参与Treg向骨髓的迁移。
4. CCR4:在肿瘤微环境(TME)中募集调节性T细胞(Treg)。
5. CCR6:促进Treg细胞在TME原位增殖。
6. CCR8:在TME内DC细胞附近募集Treg,并通过抗原识别使Treg具有免疫抑制作用;通过CCR8-CCL1轴增加Foxp3表达维持Treg细胞的免疫抑制能力。
7. CCR4+Th2、CCR6+Th17、CXCR3+Th1、CXCR5+Tfh,以上4类趋化因子受体分别在不同细胞中的表达,与Treg抑制功能有一定相关性。
1. XCL1:通过XCL1-XCR1轴介导cDC1细胞向肿瘤募集,促进cDC1与CD8+T细胞相互作用,促使T细胞扩增和获得效应器功能。
2. CXCL11:其表达与髓源性抑制细胞(MDSCs)的丰度和CD8+T细胞浸润程度成反比。
3. CCR7:介导cDC1和cDC2细胞从肿瘤向TDLN迁移,启动T细胞的效应功能。
4. CCL21:介导T细胞和DC细胞向肿瘤引流淋巴结(TDLN)募集,其表达减少会影响免疫细胞群定位,最终可能导致T细胞活性降低。
5. CX3CR1:CD8+T细胞接收到CX3CR1信号才能发挥抗肿瘤作用。
三、双效趋化因子
1. CCR5:CCR5-CCL5轴介导cDC1向肿瘤募集,能同时募集Treg细胞和CD8+T细胞;调控TAM表型和功能,介导肿瘤与TAM相互作用,提高肿瘤肝细胞性、转移能力、治疗抵抗
2. CXCR3:CXCR3-CXCL9/CXCL10轴也能同时募集Treg和CD8+T细胞;使干细胞样TCF-1+细胞向cDC1细胞募集、在TME中重激活和通过接触IL-2获得效应器功能;调控免疫效应细胞在肿瘤附近的定位。
四、药物开发
一些趋化因子的研究进入了临床阶段,但总体而言疗效不显著。
1. CXCR3-CXCL9/10/11:IFN-γ是该趋化因子轴的主要驱动因素,联用可以增加效应细胞浸润;瘤内注射CXCL9/10/11等配体或者表达配体的溶瘤病毒,增加效应细胞浸润。
3. CXCR4:使用其拮抗剂 AMD3100, BL-8040可以促进肿瘤的T细胞浸润。
4. CCR4-CCL22/17:用于阻断该轴介导的Treg募集的策略,包括阻断抗体、siRNAs和拮抗剂:
(1)CCR4抗体:mogamulizumab (KW-0761)是一种人源化、糖工程IgG1κ单克隆抗体,通过ADCC靶向表达CCR4的细胞。临床试验结果显示它可以消除淋巴瘤中Treg的积累。
(2)CCR4小分子抑制剂:FLX475和RPT193,FLX475联合派姆单抗治疗晚期或转移性癌症的1/2期临床试验(NCT03674567)最近已经完成,但尚未被报道;此外GSK 的(GSK2239633) 和AstraZeneca的(AZD-1678,AZD-2098) 也是CCR4的小分子抑制剂。
5. CCL2-CCR2:阻断CCL2-CCR2,可以抑制MDSCs的浸润:
Hanahan, D. et al. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011; 144: 646-674. Hua, Y. et al. Tumors vs. chronic wounds: an immune cell’sperspective. Front. Immunol. 2019; 10: 2178. Villablanca et al, Tumor-mediated liver X receptor-alpha activation inhibits CC chemokine receptor-7expression on dendritic cells and dampens antitumor responses. Nat. Med. 2010; 16: 98–105. Binnewies, M. et al, Unleashing type-2 dendritic cells to drive protective antitumor CD4(+) T cell immunity. Cell. 2019; 177: 556–571.e16. Griffith, J.W. et al. Chemokines and chemokinereceptors: positioning cells for host defense and immunity. Annu. Rev. 2014; 32: 659-702. Karan Kohli et al,Key chemokines direct migration of immune cells in solid tumors,Cancer Gene Ther . 2022;29(1):10-21.