張維紅 魏楓

腫瘤免疫微環(huán)境主要分為3 種不同的免疫表型：免疫炎癥型、免疫排斥型和免疫沙漠型。越來越多的研究表明，免疫炎癥型腫瘤與ICIs 的療效有明確正相關(guān)關(guān)系[1-2]，在腫瘤免疫治療時代的環(huán)境下，通過調(diào)節(jié)炎癥途徑來達到增強抗腫瘤免疫療效的研究日益增加，其中炎癥小體及其分泌的相關(guān)細胞因子與ICIs 的相互作用的研究也越來越多。本綜述主要探討炎癥小體與免疫檢查點的相互作用，從而尋找兩者更好的聯(lián)合治療模式來增強ICIs 的療效，同時降低免疫相關(guān)不良反應(yīng)。

1 炎癥小體

機體感受內(nèi)外源性危險因素刺激后可以通過炎癥小體（inflammasome）來清除受損細胞或病原體。炎癥小體是在2002 年由Martinon[3]等發(fā)現(xiàn)的一種多蛋白復(fù)合物，主要由受體蛋白（NOD-like receptor，NLR 或AIM2-like receptor，ALR），接頭蛋白凋亡相關(guān)斑點樣蛋白（apoptosis- associated speck-like protein containing a CARD domain，ASC）和效應(yīng)蛋白半胱天冬酶-1（caspase-1）組成，其中接頭蛋白和效應(yīng)蛋白的結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，受體蛋白的種類比較復(fù)雜，因此炎癥小體主要根據(jù)受體蛋白的不同來進行分類。炎癥小體主要分為經(jīng)典和非經(jīng)典兩大類，經(jīng)典的炎癥小體需要caspase-1 的參與，包括NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2 和pyrin 等，是目前研究比較多的一類炎癥小體；非經(jīng)典的炎癥小體主要依賴于caspase-4 或caspase-5，目前這方面研究較少，有待進一步深入探討[4]。經(jīng)典通路通過激活的caspase-1 促進IL-1β 和IL-18 的成熟和分泌（圖1），分泌到細胞外的IL-1β 可以促進IL-6、TNF-α 的促炎作用，而IL-18 可以介導中性粒細胞成熟并局部浸潤，同時誘導適應(yīng)性免疫向Th2 方向轉(zhuǎn)化，Th2 細胞分泌的IL-4 和IL-13 可以誘導巨噬細胞向M2 方向分化，促使免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗炎作用。急性炎癥過程中炎癥小體的激活有助于清除受損的細胞并盡快啟動組織修復(fù)，慢性炎癥過程中炎癥小體的持續(xù)激活則會損傷機體組織，這兩種不同類型的炎癥都可以通過調(diào)控炎癥小體來進行。慢性炎癥和持續(xù)危險因素的刺激均與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等有著密切關(guān)系，炎癥小體在促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展和抗腫瘤治療中也起到了“雙刃劍”的作用，既能提高也會削弱抗腫瘤免疫反應(yīng)。

2 免疫檢查點

免疫檢查點是指表達在免疫細胞表面能調(diào)節(jié)免疫活化程度的一系列分子，類似汽車的剎車系統(tǒng)，能夠在免疫系統(tǒng)活化時起到“剎車”的作用，使免疫系統(tǒng)的活化保持在正常的范圍之內(nèi)[5]。免疫檢查點表達和功能的異常是多種疾病發(fā)生發(fā)展的重要原因之一。腫瘤細胞逃避免疫監(jiān)視的機制之一是過表達免疫檢查點配體，阻斷腫瘤抗原遞呈過程，抑制T 細胞的免疫功能。腫瘤細胞中PD-1/PD-L1 通路可被多種信號調(diào)節(jié)，并起到維持免疫耐受的作用。目前研究最成功的免疫檢查點有細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)蛋白-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、PD-1 等。ICIs 主要通過阻斷CTLA-4 和/或PD-1/PD-L1 通路來解除免疫細胞的抑制狀態(tài)而重啟殺傷腫瘤細胞的能力。目前ICIs 已經(jīng)在多種腫瘤中顯示良好的抗腫瘤療效，但僅一少部分患者獲益，與療效相關(guān)因素主要包括PD-L1 表達、腫瘤突變負荷、嗜酸性粒細胞計數(shù)[6]、腫瘤浸潤淋巴細胞和糖酵解活性[7]等，盡管已經(jīng)進行了很多研究，但對于影響ICIs 治療療效的確切因素仍不十分明確。

3 腫瘤中炎癥小體與免疫檢查點的相互作用

經(jīng)典通路的炎癥小體NLRP1、NLRP3、NLRC4、NLRP6 和AIM2 等通過調(diào)節(jié)機體固有和適應(yīng)性免疫反應(yīng)、細胞死亡、增殖和（或）腸道微生物參與到腫瘤的發(fā)病機制中[8]。炎癥小體和IL-18 信號通路的激活在結(jié)直腸癌中具有保護作用[9]，而炎癥小體或IL-1 信號通路導致的炎癥反應(yīng)則會促進乳腺癌、纖維肉瘤、胃癌和肺轉(zhuǎn)移等等[10]。因此炎性小體在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到“雙刃劍”的作用。主要取決于炎癥小體表達水平、下游效應(yīng)分子（即IL-1β 或IL-18）、腫瘤類型、腫瘤發(fā)生的階段等。炎癥小體在多種腫瘤中的相關(guān)性顯示其可以作為分子靶點的治療前景。

3.1 NLR 家族

NLRP3 是目前研究最多的炎癥小體，既參與調(diào)控腫瘤本身，也參與腫瘤微環(huán)境的組成，并對腫瘤的發(fā)生有促進和抑制的雙重作用。NLRP3 炎性小體在多種腫瘤（如乳腺癌、結(jié)直腸癌、肝癌、胃癌等）的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，對結(jié)腸癌有抑制作用，對胃癌和前列腺癌有致癌作用。因此，NLRP3 在腫瘤中的作用與組織或細胞類型不同有關(guān)。NLRP3 炎癥小體的激活受到胞質(zhì)離子水平（如K+、Ca2+和Cl-）的調(diào)控[11-12]。NLRP3 可以被細胞外ATP（eATP）激活[13]，腫瘤微環(huán)境中的炎癥、缺血缺氧刺激使eATP 水平增加100～1 000倍[14]，死亡的腫瘤細胞釋放ATP，結(jié)合到樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）上的P2X7R[15]，以炎癥小體依賴的方式增強CD8+T 細胞免疫反應(yīng)。eATP 的水平由CD39 決定，CD39 通過調(diào)節(jié)效應(yīng)因子和調(diào)節(jié)性T 細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK細胞）和髓系來源的抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）等發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)作用[14]。因此，特異性阻斷CD39 可能導致腫瘤微環(huán)境中eATP 升高，從而導致炎癥小體激活，可能增強ICI 的抗腫瘤免疫反應(yīng)。動物研究表明，抗CD39 治療與PD-1 和CTLA-4 抗體聯(lián)合在控制B16F10 小鼠黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移方面具有協(xié)同作用[16]。Lu[17]的研究表明彌漫性大B 細胞淋巴瘤患者的免疫抑制微環(huán)境中IL-18 水平升高與PD-L1 表達呈正相關(guān)，活化的NLRP3 炎癥小體在該腫瘤細胞中上調(diào)PD-L1 的表達，降低細胞毒性T 細胞的比例，推測NLRP3-IL-18-IFNγ-PD-L1 途徑可能是NLRP3 炎癥小體激活和PD-L1表達之間的橋梁。

3.2 ALR 家族

AIM2 在固有免疫和炎癥中的作用已得到研究公認，但在腫瘤中的調(diào)節(jié)作用尚不明確。有研究表明[18]AIM2 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起雙重作用。AIM2 最初作為黑色素瘤的抑癌基因被報道，其在結(jié)直腸癌、肝癌中的表達均有不同程度的降低，而在皮膚癌、子宮內(nèi)膜癌中則呈現(xiàn)過表達，發(fā)揮其致癌作用。AIM2 在多種腫瘤組織中的差異表達提示其在不同類型的腫瘤中可能具有獨特的作用。AIM2 可調(diào)節(jié)PD-L1 的表達，當巨噬細胞吞噬了死亡的乳腺癌細胞，細胞內(nèi)AIM2 可以識別腫瘤DNA，激活caspase-1 和產(chǎn)生IL-1β，釋放的IL-1β 能夠增加巨噬細胞中PD-L1 的表達。雖然AIM2 或IL-1β 的應(yīng)用能夠改善小鼠模型抗HER2 治療療效，但阻斷這一通路能否影響抗PD-1/PD-L1 治療療效尚缺乏研究。

3.3 IL-1β

IL-1β 可增加腫瘤細胞和腫瘤相關(guān)成纖維細胞膜上的PD-L1 表達，IL-1β 抑制劑和PD-1 抑制劑聯(lián)合應(yīng)用顯示出比較有前景的抗腫瘤療效。BRAF V600E 突變可以誘導黑色素瘤細胞分泌IL-1α/β 從而增加PD-L1/L2 的表達，BRAF V600E 特異性抑制劑vemurafenib 可通過影響IL-1α/β 生成來調(diào)節(jié)免疫檢查點表達[19]。IL-1β 也可通過誘導PD-L1 表達對非小細胞肺癌或胃癌產(chǎn)生直接作用[20-21]。重組IL-1β 和M1 巨噬細胞來源的IL-1β 誘導肝癌細胞和小鼠肝癌細胞表面PD-L1 的表達。IL-1β 通過腫瘤局部炎癥免疫細胞浸潤和抑制CD8+T 細胞功能增加導致小鼠乳腺癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。乳腺癌小鼠模型中在抗PD-1 治療前應(yīng)用IL-1β 抑制劑可提高抗PD-1 治療的療效[22]。盡管炎癥小體/IL-1β 通路在不同類型的腫瘤中可能發(fā)揮不同的作用，但機制仍不明確。

3.4 IL-18

IL-18 能夠刺激NK 細胞產(chǎn)生IFN-γ，通過增強NK 細胞的ADCC 效應(yīng)達到殺傷腫瘤的作用。而腫瘤細胞釋放分泌型的IL-18BP，競爭性結(jié)合IL-18，使其無法發(fā)揮抗腫瘤作用，與PD-1 抗體聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同增效作用。抗PD-1/PD-L1 治療可以影響肺癌患者單核細胞中的基因表達譜，抗PD-L1 單抗比抗PD-1 單抗更容易增加NLRP3 和IL-1β，同時抗PD-L1 單抗治療可以誘導單核細胞來源的DCs 細胞成熟、caspase-1 激活、IL-18 和IL-1β 的產(chǎn)生，而抗PD-1 單抗則無影響[23]，該研究指出抗PD-L1 單抗和抗PD-1 單抗之間的重要差異在于是否能活化抗原遞呈細胞。腫瘤來源的IL-18 可以誘導NK 細胞上PD-1 的表達，從而使中性粒細胞通過細胞膜上的PD-L1 與PD-1結(jié)合抑制其活性[24]。在K7M2 骨肉瘤模型中，IL-18與MDSC 募集有關(guān)，因此抗PD-1 與IL-18BP（IL-18的抑制劑）的結(jié)合增加了CD8 IFNγ+GzmB+T 細胞浸潤腫瘤的比例，降低腫瘤負荷[25]?？笽L-18 抗體被認為是增強ICIs 抗腫瘤功效的一種潛在治療策略。

3.5 免疫相關(guān)不良反應(yīng)

隨著免疫治療應(yīng)用越來越多，免疫相關(guān)不良反應(yīng)（immune-related adverse events, irAEs）也引起重視。大部分irAEs 可通過臨床干預(yù)和積極處理而改善，但少數(shù)嚴重或致命的irAEs 能夠影響患者生存甚至導致死亡。本課題組前期研究結(jié)果表明，腫瘤患者外周血鐵蛋白可以作為炎癥性irAEs 鑒別診斷和判斷預(yù)后的有效且簡便的生物標志物[26]，進一步動物實驗表明ir-AEs 導致的鐵蛋白升高主要由巨噬細胞活化產(chǎn)生。AIM2 炎癥小體激活和IL-1β 產(chǎn)生可以促進細胞焦亡，形成正反饋導致巨噬細胞增加，進一步加重irAEs。已有研究表明，應(yīng)用IL-17A 抗體可以減輕PD-1 治療的轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌患者的免疫相關(guān)不良事件[27]。隨著對于炎性小體激活以及irAEs 發(fā)病機制認識的逐漸加深，探尋炎癥小體在irAEs 治療中的研究會越來越多。

4 激活炎癥小體增強ICIs 抗腫瘤療效的機制

最新研究表明在接受抗PD-1 治療的黑色素瘤患者中，有效的患者腫瘤標本中NLRP3、NLRP6、NLRP7、AIM2 和CASP1 的表達明顯增加，雖然不能明確炎癥小體激活、IL-1β 或IL-18 分泌增加能改善PD-1 治療療效，但該研究觀察到NLRP3 的表達與CD8+T 細胞和記憶CD4+T 細胞數(shù)量增加是相關(guān)的[28]。Theivanthiran[29]通過一系列體內(nèi)及體外研究證實，應(yīng)用PD-1 抑制劑治療后，CD8+T 細胞活化會引起腫瘤內(nèi)源性PD-L1/NLRP3 炎癥小體信號通路級聯(lián)反應(yīng)，同時募集粒細胞髓源性抑制細胞（polymorpnonuclearmyeloid derived supressor cells，PMN-MDSCs）到腫瘤組織中，從而抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。應(yīng)用NLIP3 抑制劑治療后可以抑制熱休克蛋白70 的釋放最終減少PMN-MDSCs 的聚集，提高抗PD-1 療效。Chen 等[30]的研究表明頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）小鼠模型中應(yīng)用NLRP3炎癥小體的抑制劑MCC950 可以顯著降低HNSCC中IL-1β 的產(chǎn)生，并減少MDSCs、調(diào)節(jié)性T 細胞和腫瘤相關(guān)巨噬細胞，增加CD4+和CD8+T 的數(shù)量，耗竭PD-1+和Tim3+T 細胞數(shù)量明顯減少。結(jié)果表明NLRP3/IL-1β 通路促進了HNSCC 的腫瘤發(fā)生，通過NLRP3/IL-1β 通路抑制腫瘤微環(huán)境可能成HNSCC 的治療的新方法。

研究表明炎癥小體釋放時，CD8+T 細胞介導抗腫瘤免疫反應(yīng)增強[30]，但一些PD-L1 表達陰性腫瘤仍能對ICIs 治療有效，表明PD-1 抑制劑起效前抗原遞呈功能是必需的[31]，這樣才能活化腫瘤浸潤CD8+T 細胞。NSCLC 新輔助免疫治療患者外周血中突變相關(guān)的新抗原特異性T 細胞克隆增加表明PD-1 抑制劑可以增強淋巴結(jié)中早期T 細胞激活[32]。然而，MC38 結(jié)腸癌小鼠腫瘤模型中，抗PD-1 治療并不依賴于淋巴結(jié)中T 細胞的激活[33]。最近來自基底細胞癌或鱗狀細胞癌腫瘤的單細胞RNA 和T 細胞受體測序數(shù)據(jù)表明，T 細胞克隆的增加并非來自預(yù)先存在的腫瘤浸潤T淋巴細胞，可能來自于包括淋巴結(jié)在內(nèi)的腫瘤外部區(qū)域[34]。同樣，炎癥小體的激活可能通過增強腫瘤外部CD8+T 細胞的活化來增強抗PD-1 治療療效，活化的CD8+T 細胞可以通過穿孔素依賴性機制促進抗原提呈細胞的炎性小體激活，通過正反饋機制達到抗腫瘤作用[35]。

最近研究表明，Th17 細胞可能在炎癥小體激活的下游效應(yīng)中發(fā)揮重要作用。腫瘤內(nèi)Th17 細胞不僅與良好預(yù)后有關(guān)，也與預(yù)后不良有關(guān)，根據(jù)免疫微環(huán)境的不同，Th17 細胞可以作為調(diào)節(jié)或者效應(yīng)細胞存在，IL-1β 是決定Th17 細胞特性的關(guān)鍵因素。在黑色素瘤和前列腺癌患者中，PD-1 抑制劑的臨床療效與外周血中CD4+IL-17+T 細胞的增加有關(guān)，表明了Th17 細胞在抗PD-1 治療中的作用[36]。Jiao 等[37]研究發(fā)現(xiàn)在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者中，CD4+T 細胞以TGF-β 依賴的方式向Th17 而非Th1 極化導致的ICIs 療效降低。TMEM176B 和CD39 可能作為兩種不同的治療策略來削弱由炎性小體和Th17 細胞介導的ATP 誘導的炎癥反應(yīng)。TMEM176B 和CD39 靶向治療可可能觸發(fā)Th17 細胞依賴性反應(yīng)，從而增強ICI 的療效。

5 結(jié)論

活化的炎癥小體通過分泌細胞因子IL-1β 和IL-18 等來調(diào)節(jié)ICI 的抗腫瘤治療療效在臨床前模型中顯示了較好的治療效果，然而，仍需要進一步深入的研究工作來了解這些聯(lián)合治療療效背后的機制，同時確定這種治療模式的最佳應(yīng)用時間，確定哪一部分DCs亞群和輔助T 細胞對炎癥小體的激活起到關(guān)鍵作用，此外，還需要對炎性小體激活的關(guān)鍵分子靶點進行驗證，從而設(shè)計出具有更強選擇性的抑制劑。同樣也應(yīng)考慮PD-1/L1/L2 對控制炎癥小體轉(zhuǎn)錄因子的影響。綜上所述，目前多項研究已經(jīng)開始側(cè)重于PD-1/L1/L2 抑制劑與針對炎癥小體的特異性抗體的相互作用，需要進一步的研究來了解如何及何時以炎癥小體作為靶點，來改善ICIs 的治療療效，減輕免疫相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生，更好的提高患者生存質(zhì)量，延長患者生存。