前言

過去三十年來,大量的臨床前和臨床資料表明,幾乎所有靶向抗癌藥物都或多或少地發(fā)揮了免疫刺激或免疫抑制作用,從而影響治療效果。靶向抗癌藥物的免疫調(diào)節(jié)活性可來源于藥物與癌細(xì)胞的相互作用,以及藥物與免疫細(xì)胞相互作用并改變其功能的能力。

靶向抗癌治療的這些免疫調(diào)節(jié)的一般機(jī)制可以涉及直接(即特異性作用的增加)或間接(即拮抗作用的減少)途徑。例如,靶向抗癌藥物可通過促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌或通過限制免疫抑制因子的釋放或活性來介導(dǎo)免疫刺激效應(yīng)。此外,靶向抗癌藥物可觸發(fā)癌細(xì)胞死亡的高免疫原性,以啟動(dòng)所謂的癌癥免疫周期或選擇性地促進(jìn)免疫抑制細(xì)胞的耗盡,如調(diào)節(jié)性T(Treg)細(xì)胞。                          

靶向抗癌藥物介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)作用的能力為開發(fā)涉及免疫治療的組合方案提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。下面,我們共同回顧美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的和實(shí)驗(yàn)性靶向抗癌藥物的主要免疫調(diào)節(jié)作用的最新機(jī)制進(jìn)展,從而獲得將這些藥物與免疫治療相結(jié)合以獲得更高臨床療效的潛在途徑。

CDK抑制劑

周期蛋白依賴性激酶(CDK)是一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸激酶家族,調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程和其他細(xì)胞過程,包括DNA修復(fù)、轉(zhuǎn)錄和代謝。CDK作為開發(fā)新型抗癌療法的潛在靶點(diǎn)已引起了廣泛關(guān)注,最近三種不同的CDK4/CDK6抑制劑被批準(zhǔn)用于HR+乳腺癌患者。越來越多的證據(jù)表明,CDK4/CDK6抑制劑以及其他CDKs的抑制劑不僅能阻止惡性細(xì)胞的增殖,還能介導(dǎo)多種免疫調(diào)節(jié)作用。                          

首先,對CDK4/CDK6的抑制通可以過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞表面MHC I類分子的暴露來介導(dǎo)免疫刺激效應(yīng);其次,CDK4/CDK6抑制劑還通過促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌來介導(dǎo)免疫刺激作用,如III型干擾素和CC趨化因子配體5(CCL5);最后,各種CDK4/CDK6抑制劑通過直接與免疫細(xì)胞相互作用而介導(dǎo)多種免疫刺激效應(yīng),這些效應(yīng)包括(1)效應(yīng)T(TEFF)細(xì)胞對活化T細(xì)胞的核因子1(NFATC1)信號(hào)和白細(xì)胞介素-2(IL-2)分泌的激活,(2)通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNMT1)抑制免疫抑制性Treg細(xì)胞,隨后通過CDK抑制劑1A(CDKN1A)阻斷細(xì)胞周期。

CDK4/CDK6抑制劑的免疫刺激活性可以被其通過轉(zhuǎn)錄和翻譯后機(jī)制上調(diào)免疫抑制分子CD274(PD-L1)的能力所抵消。因此,靶向PD-L1或其受體(PD-1)的免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICI)是CDK4/CDK6抑制劑理想的組合伙伴。

此外,CDK4/CDK6抑制劑還可以與其他靶向抗癌藥物結(jié)合,以獲得更好的免疫刺激和優(yōu)越的療效。例如,MEK抑制劑trametinib與palbociclib協(xié)同誘導(dǎo)SASP依賴的血管反應(yīng),通過免疫效應(yīng)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)腫瘤浸潤。

KRAS和PI3K抑制劑

一些腫瘤是由KRAS、PI3KCA或B-Raf原癌基因(BRAF)以及磷酸酶和張力蛋白同源物(PTEN)的功能獲得性突變或缺失所驅(qū)動(dòng),通過AKT1、MTOR或MEK的信號(hào)途徑產(chǎn)生組成性促有絲分裂信號(hào)。目前,盡管BRAF、PI3K、MTOR和MEK抑制劑已成功開發(fā)成FDA批準(zhǔn)的靶向抗癌藥物,但KRAS抑制劑尚未獲得用于人類的許可,AKT1抑制劑的開發(fā)也處于起步階段。有趣的是,這些藥物中的許多不僅限制了癌細(xì)胞中的有絲分裂信號(hào),而且還介導(dǎo)了一系列治療相關(guān)的免疫調(diào)節(jié)作用。        

激活惡性細(xì)胞中的KRAS和BRAF突變通過多種機(jī)制支持免疫抑制微環(huán)境的建立。因此,BRAF和MEK抑制劑(包括FDA批準(zhǔn)的藥物vemurafenib、dabrafenib和trametinib)介導(dǎo)各種癌細(xì)胞依賴性免疫刺激效應(yīng),包括(1)上調(diào)TAAs;(2)改善MHC I類分子的抗原呈遞;(3)誘導(dǎo)ICD;(4)分泌TH1細(xì)胞因子,如CXCL9和CXCL10;(5)下調(diào)免疫調(diào)節(jié)因子,包括IL8、VEGFA,以及SPP1。

另一方面,當(dāng)腫瘤在KRAS、BRAF或MEK抑制劑治療后仍有進(jìn)展時(shí),在臨床前研究中都普遍觀察到抗原呈遞喪失、TEFF細(xì)胞衰竭和免疫抑制細(xì)胞浸潤。這在一定程度上反映了MEK信號(hào)在啟動(dòng)原始T細(xì)胞擴(kuò)張中的關(guān)鍵作用,以及在保護(hù)腫瘤浸潤的CD8+CTL免遭耗竭的作用。這種潛在的有害作用可以用除PD-1/PD-L1阻滯劑以外的多種藥物避免或逆轉(zhuǎn)(至少部分),這些藥劑包括(但不限于)(1)CTLA-4或TIM-3阻滯劑;(2)包含CD40、OX40、4-1BB和Toll樣受體7(TLR7)激動(dòng)劑的免疫刺激分子,以及重組IL15和FLT3LG;(3)CDK4/CDK6抑制劑;(4)增強(qiáng)一般免疫能力的益生元,如菊糖。

總之,解除調(diào)控的KRAS和PI3K信號(hào)介導(dǎo)了強(qiáng)大的致癌效應(yīng),同時(shí)有利于免疫逃避。與這一概念一致,KRAS和PI3K信號(hào)的抑制劑通常發(fā)揮強(qiáng)大的和治療相關(guān)的免疫刺激作用,盡管在特定情況下,T細(xì)胞衰竭作為一種抵抗機(jī)制出現(xiàn),可通過ICIs以外的多種免疫療法克服。

DDR和凋亡靶向藥物

某些惡性腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出對cDNA損傷修復(fù)(DDR)機(jī)制或強(qiáng)大的抗凋亡信號(hào)的高度依賴性,這種依賴性已被用于開發(fā)基于合成致死原理的靶向抗癌藥物。如今,多聚(ADP)-核糖聚合酶1(PARP1)抑制劑被許可用于治療具有DDR缺陷的癌癥,例如具有BRCA1或BRCA2突變的乳腺和卵巢腫瘤。類似的,BCL2抑制劑被批準(zhǔn)用于CLL或小淋巴細(xì)胞淋巴瘤(SLL)患者。所有這些DDR靶向藥物都顯示出介導(dǎo)治療相關(guān)性的免疫調(diào)節(jié)作用。          

各種FDA批準(zhǔn)的和實(shí)驗(yàn)性的PARP抑制劑已被證明能促進(jìn)多種腫瘤細(xì)胞中I型干擾素分泌,在某些情況下,伴隨著T細(xì)胞化學(xué)引誘劑(包括CXCL10)的釋放,以及DC中旁分泌激活,最終導(dǎo)致MHC II類分子和共刺激配體的上調(diào),以支持T細(xì)胞啟動(dòng)。

此外,無論BRCA1/2狀態(tài)如何,PARP抑制劑都與各種癌細(xì)胞中的PD-L1上調(diào)相關(guān),這可能是I型干擾素或干擾素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)果。事實(shí)上,各種ICI已成功用于增強(qiáng)PARP抑制劑在臨床前腫瘤模型中的治療活性。

ATM已被證明與PARP1合作激活一個(gè)非經(jīng)典的STING依賴程序,該程序集中在NF-kB驅(qū)動(dòng)的I型干擾素和IL6分泌。此外,ATM獨(dú)立于其在DDR中的作用驅(qū)動(dòng)乳腺癌細(xì)胞分泌IL8,最終通過自分泌或旁分泌機(jī)制促進(jìn)疾病進(jìn)展。因此,ATM/NF-kB信號(hào)軸不僅是實(shí)現(xiàn)局部免疫刺激的靶點(diǎn),而且也是對抗癌細(xì)胞內(nèi)在疾病進(jìn)展途徑的靶點(diǎn)。

另一種DDR相關(guān)激酶ATR已被證明介導(dǎo)強(qiáng)有力的免疫抑制作用,因此,ATR抑制劑不僅增強(qiáng)CGAS信號(hào)和隨后的I型干擾素應(yīng)答(涉及CCL5和CXCL10),而且增強(qiáng)MHCI類分子的抗原呈遞,最終有利于DC的腫瘤浸潤,TAM向免疫刺激方向復(fù)極,以及T細(xì)胞依賴性抗癌免疫。

DDR驅(qū)動(dòng)的BCL2可抑制凋亡的主要參與者之一p53在多種惡性腫瘤中基因或功能缺失,與局部免疫抑制相關(guān)。p53藥物再激活相關(guān)的其他免疫刺激效應(yīng)包括(但不限于)(1)與腫瘤進(jìn)展相關(guān)的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的下調(diào),如IL6;(2)NKALs的上調(diào);(3)建立與免疫刺激性SASP相關(guān)的細(xì)胞衰老,該SASP有利于NK細(xì)胞、TEFF細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的招募和激活。

HER2、EGFR、VEGFA和TGF-β抑制劑

在過去的二十年中,許多單抗和TKI已經(jīng)被開發(fā)出來以這些蛋白質(zhì)或其結(jié)合伙伴為靶點(diǎn),其中一些分子,包括HER2-、EGFR-和VEGFA特異性藥物,已經(jīng)被許可用于多種腫瘤適應(yīng)癥。而TGF-β受體或配體抑制劑的安全性和有效性仍在繼續(xù)檢查,所有這些藥物都被證明介導(dǎo)了治療相關(guān)性的免疫調(diào)節(jié)作用。                

HER2靶向單克隆抗體似乎參與了某種程度的CD8+和CD4+T細(xì)胞依賴的HER2特異性免疫應(yīng)答,至少部分反映了MHC I類和II類分子上抗原呈遞的改善,以及MYD88依賴性免疫刺激,最終導(dǎo)致DC增加抗原處理和呈遞。多種免疫治療劑,包括基于DC的疫苗、TLR2激動(dòng)劑、重組IL21以及PD-L1阻斷劑可用于放大HER2靶向單抗的療效,同時(shí)激發(fā)強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。

各種EGFR靶向制劑可改善癌細(xì)胞的MHCI類抗原呈遞,并有利于DC攝取腫瘤物質(zhì)以及在沒有額外免疫刺激信號(hào)的情況下激發(fā)T細(xì)胞和促進(jìn)NK細(xì)胞活化的能力。

此外,多種靶向EGFR的TKIs有效地降低了NSCLC細(xì)胞的PD-L1表達(dá),反映了它們阻斷NF-kB和IL6信號(hào)的能力。與此免疫調(diào)節(jié)特征一致,暴露于EGFR靶向藥物的NSCLC的TME顯示出DC和CD8+Teff細(xì)胞的豐度增加,以及Treg細(xì)胞和M2 TAM的耗盡。

VEGFA單克隆抗體以及靶向VEGFA受體的藥物介導(dǎo)獨(dú)立于ADCC和ADCP的免疫刺激效應(yīng),在很大程度上反映了VEGFA在建立癌癥相關(guān)免疫抑制中的關(guān)鍵作用。例如,VEGFA信號(hào)直接參與Treg細(xì)胞擴(kuò)增和共抑制受體的表達(dá),包括CD8+CTL的PD-1。此外,轉(zhuǎn)錄組分析顯示,乳腺癌患者活檢組織以及乳腺癌和結(jié)直腸癌臨床前模型中VEGFA水平與CD8+CTL浸潤特征呈負(fù)相關(guān)。最后,在卵巢癌小鼠模型中,免疫抑制細(xì)胞(包括TAM)的累積與VEGFA靶向抗體的耐藥性有關(guān)。

TGF-β最為人所知的是它能夠上調(diào)TME中惡性細(xì)胞和髓系細(xì)胞的PD-L1,促進(jìn)T細(xì)胞的PD-1表達(dá),并有利于Treg細(xì)胞和MDSCs的擴(kuò)增,最終導(dǎo)致局部和全身免疫抑制。此外,TGF-β與免疫排斥的建立密切相關(guān),通過這個(gè)過程,癌細(xì)胞與癌相關(guān)成纖維細(xì)胞結(jié)合,以防止免疫效應(yīng)細(xì)胞對腫瘤的浸潤。

對TGF-β或其受體的抑制可解決免疫排斥并改善惡性細(xì)胞的抗原呈遞,最終產(chǎn)生有效的抗腫瘤免疫反應(yīng),可與ICIs共同作用以消除腫瘤并建立保護(hù)性免疫記憶。此外,盡管TGF-β在腫瘤相關(guān)免疫抑制的建立中起著中心作用,但是需要一個(gè)或多個(gè)ICI的組合方案來充分發(fā)揮TGF-β抑制劑在臨床上的潛力。在這種情況下,治療順序可能是成功的關(guān)鍵決定因素。事實(shí)上,通過支持基質(zhì)金屬肽酶9(MMP9)驅(qū)動(dòng)的PD-L1裂解,前期TGF-β抑制似乎至少在一定程度上促進(jìn)了對PD1阻斷劑的抵抗。相反,一旦獲得PD-1耐藥性,TGF-β抑制劑的施用就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)有力的治療效果。

其它

被批準(zhǔn)或正在開發(fā)的靶向抗癌藥物的列表正在不斷增加,這樣的列表包括相對選擇性的ALK受體酪氨酸激酶(ALK);AXL受體酪氨酸激酶(AXL);Bruton酪氨酸激酶(BTK);zeste同源物2增強(qiáng)子(EZH2);組蛋白脫乙�；�酶(HDAC);異檸檬酸脫氫酶1(IDH1);Janus激酶1(JAK1);MET原癌基因,受體酪氨酸激酶(MET);ret原癌基因(RET);ROS原癌基因1,受體酪氨酸激酶(ROS1);平滑卷曲類受體(SMO)和exportin 1(XPO1)抑制劑;特異于CD20、CD22、CD33、CD52、CD58的單克隆抗體;IL2受體亞單位α(CD25);IL3受體亞單位α(IL3RA);腫瘤相關(guān)鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子2(TROP2);以及多靶點(diǎn)TKIs。有趣的是,這些臨床使用的藥物中的大多數(shù)至少介導(dǎo)某種程度的免疫調(diào)節(jié),為設(shè)計(jì)涉及ICIs的組合治療方案提供了理論依據(jù)。

展望與仍待解決的問題

靶向抗癌藥物介導(dǎo)強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用,它們或者有利于正向的免疫反應(yīng),或者抵消負(fù)面的免疫抑制途徑,因此,靶向抗癌藥物與ICIs和其他免疫治療策略的組合治療展現(xiàn)出極富前景的應(yīng)用。然而,靶向抗腫瘤藥物免疫調(diào)節(jié)的生物學(xué)基礎(chǔ)研究剛剛起步,在這方面還有一些問題有待解決。

首先,這些藥物對其分子靶點(diǎn)的實(shí)際特異性是什么?伊馬替尼被設(shè)計(jì)為靶向ABL1的激酶結(jié)構(gòu)域以抑制BCR-ABL1嵌合體的組成性信號(hào)傳導(dǎo),結(jié)果發(fā)現(xiàn)它抑制了多種臨床相關(guān)激酶。按照類似的思路,abemaciclib被認(rèn)為可以抑制CDK4/CDK6,但已經(jīng)證明可以靶向其他CDK以及CDK無關(guān)激酶。因此,盡管在某些情況下,靶向抗腫瘤治療的免疫調(diào)節(jié)明顯源于靶向效應(yīng),但在許多其他情況下,它源于替代的(通常沒有特征的)其它參與分子。特別是當(dāng)免疫細(xì)胞直接參與時(shí),識(shí)別這些替代靶點(diǎn)是非常迫切的。

第二,當(dāng)免疫調(diào)節(jié)實(shí)際上源于對惡性細(xì)胞中預(yù)期分子靶點(diǎn)的抑制時(shí),起作用的確切分子機(jī)制是什么?沒有專門設(shè)計(jì)靶向抗癌藥物來介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)作用,這意味著支持腫瘤發(fā)生的各種蛋白質(zhì)也影響腫瘤細(xì)胞傳遞免疫刺激或免疫抑制信號(hào)的能力。例如,活躍的CDK4/CDK6信號(hào)限制了DNMT1驅(qū)動(dòng)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒元件表達(dá)的能力,否則會(huì)促進(jìn)III型IFN分泌,這一途徑可通過臨床使用的CDK4/CDK6抑制劑發(fā)揮作用。準(zhǔn)確地識(shí)別由靶向抗癌藥物誘導(dǎo)的類似途徑將提供多種額外的靶點(diǎn),這些靶點(diǎn)可用于增強(qiáng)具有臨床意義的腫瘤特異性免疫反應(yīng)。當(dāng)一種藥物的免疫調(diào)節(jié)活性是多功能的,并且涉及到有利和有害的影響時(shí),這一點(diǎn)尤其重要,這些影響可以通過靶向下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子而得到不同的利用。

第三,在特定環(huán)境下,某些靶向抗癌藥物介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)差異的關(guān)鍵因素是什么?大多數(shù)藥物都與免疫刺激和免疫抑制作用有關(guān),這取決于具體的實(shí)驗(yàn)場景。然而,盡管在某些情況下,這種差異的來源是顯而易見的,但在許多其他情況下,潛在的機(jī)制仍然不清楚。在后一種情況下,實(shí)驗(yàn)變量如藥物濃度、精確的培養(yǎng)基組成和時(shí)間可能會(huì)對生物學(xué)結(jié)果產(chǎn)生意想不到的影響。此外,潛在被忽視和/或難以控制的異質(zhì)性遺傳、表觀遺傳或代謝來源可能具有關(guān)鍵影響,尤其是在體內(nèi)。需要進(jìn)一步研究腫瘤異質(zhì)性對靶向抗癌藥物免疫調(diào)節(jié)作用的影響。

第四,如何利用常規(guī)化療和放療,最大限度地發(fā)揮靶向抗腫瘤藥物的能力,以驅(qū)動(dòng)具有臨床意義的腫瘤特異性免疫反應(yīng)?很明顯(至少有一些)靶向抗癌藥物是各種免疫療法的有希望的組合伙伴,包括ICIs。然而,這些聯(lián)合療法的療效是否可以通過常規(guī)化療或RT進(jìn)一步提高尚未得到充分的研究。

總之,只有深入了解靶向抗腫瘤藥物介導(dǎo)臨床相關(guān)免疫調(diào)節(jié)的分子途徑,并設(shè)想具有良好免疫刺激活性的多模式治療方案,才能進(jìn)一步擴(kuò)大使用靶向抗癌治療獲得臨床益處的腫瘤適應(yīng)癥的數(shù)量。

參考文獻(xiàn):

1．Immunomodulation by targeted anticancer agents． Cancer Cell． 2020 Dec 17;S1535-6108(20)30601-2．