CAF綜述——CAF在炎癥和抗腫瘤免疫中的作用

腫瘤相關性炎癥(TAI)是幾乎所有癌癥的特征，具有促進腫瘤和抑制腫瘤的功能。腫瘤相關成纖維細胞(CAF)是腫瘤微環境(TME)的一種異質性細胞成分，具有高度可塑性。最近的研究揭示了不同癌癥中的CAF亞型，并確定了關鍵的CAF亞型，如肌成纖維細胞CAF、炎性CAF和抗原提呈CAF，前兩種CAF幾乎存在于所有腫瘤中。重要的是，這三個CAF亞型參與并調節了TAI。CAF的顯著可塑性使它們能夠隨著環境的變化而在表型和功能上發生變化。今天給大家介紹一篇關于CAF的綜述，在這篇綜述中，作者描述了CAF如何促進腫瘤炎癥和抑制獲得性免疫。還總結了最近出現的關于CAF在TAI背景下抑制腫瘤功能的證據。最后，總結了CAF作為腫瘤免疫治療靶點的研究進展。

CAF在促腫瘤炎癥和免疫抑制中的作用

首先，CAF吸引促腫瘤的髓系細胞。巨噬細胞、粒細胞、樹突狀細胞(DC)和髓系抑制細胞(MDSCs)等髓系細胞通過促進腫瘤細胞的侵襲和轉移、支持血管生成和抑制獲得性免疫反應而侵襲腫瘤并促進腫瘤的發生。然而，一些髓系細胞亞群，如傳統的(c)DCs也可以增強抗腫瘤免疫。然而，一般來說，腫瘤中髓樣細胞的存在被視為陰性預后的指標。Erez等人首次提供了CAFs如何支持鱗狀細胞癌生長的功能和分子證據，證明CAFs通過分泌促炎細胞因子IL-1、IL-6和趨化因子CXCL1和CXCL2吸引巨噬細胞。重要的是，這種促炎CAF表型依賴于IL-1觸發的核因子kappa B (NF-kB)的激活，這是炎癥的主要轉錄調控因子。胰腺星狀細胞和結腸成纖維細胞中IL-1受體1(IL1R1)的缺失大大降低了它們的促炎潛能，并減少了髓系細胞群對結直腸腫瘤的侵襲。IL1信號在形成促炎CAF中的突出作用已被多項研究證實。此外，成纖維細胞中病原體識別受體(PRR)Toll樣受體4(TLR4)及其下游效應分子MyD88的缺失可減少結直腸癌模型的腫瘤發生，并與腫瘤中巨噬細胞和中性粒細胞的浸潤減少有關。根據這些結果，可以推測細菌脂多糖(LPS；TLR4配體)也可能是結直腸癌中產生炎性成纖維細胞吸引髓系細胞的原因。值得注意的是，炎性成纖維細胞被認為存在于人類結直腸癌的管腔表面，與管腔細菌相互作用。此外，HIF2a（一種在低氧條件下穩定的轉錄因子）在成纖維細胞中介導巨噬細胞向胰腺腫瘤的遷移，并使其極化為免疫抑制表型。此外，成纖維細胞分泌的CHI3L1刺激乳腺癌細胞分泌CCL2和其他趨化因子，從而吸引巨噬細胞并促進小鼠乳腺癌模型的腫瘤生長。

CAF分泌的促炎細胞因子促進腫瘤生長。CAF影響腫瘤生長的另一個機制是分泌促炎細胞因子，直接作用于腫瘤細胞，誘導細胞增殖，抵抗細胞死亡和上皮向間充質轉化(EMT)。IL6、IL11和白血病抑制因子(LIF)屬于IL6促炎癥細胞因子家族，是炎癥驅動腫瘤發生的重要介質。CAF在包括IL1b和TGF-b在內的多種刺激下分泌IL6、IL11和LIF。CAF產生的IL6對多種類型的癌細胞具有促增殖作用。此外，CAF來源的IL6在固有的胰腺模型中提供化療耐藥性，并促進食道癌的EMT。IL11由結腸成纖維細胞分泌，激活癌細胞中的STAT3和ERK信號，促進腫瘤的生長和轉移。最后，胰腺星狀細胞來源的LIF作用于胰腺癌細胞，誘導去分化和對化療的抵抗。

CAF抑制獲得性免疫反應。CAF支持腫瘤進展的第三種方式是涉及MDSCs和調節性T細胞(Tregs)的免疫抑制，它們是通過使用各種機制抑制細胞毒性(即CD8+)T細胞功能而抑制TME的主要驅動因素。通過分泌IL1?，CAF刺激MDSCs在原發癌和轉移性乳腺癌中的募集，從而具有促腫瘤作用。此外，CAF產生的趨化因子CXCL-1、2、5、CCL2和CCL3會吸引腫瘤。此外，胰腺CAF產生IL6和其他細胞因子，將單核細胞分化為MDSCs，進而抑制T細胞的增殖。除此之外，CAF還能誘導T_reg的形成。apCAF刺激CD4+T細胞分化為T_reg，而apCAF誘導的T_reg在體外抑制CD8+T細胞的增殖。另一個T_reg亞群CD73+ ?δ T_reg是由CAF衍生的IL6誘導，并在乳腺癌中抑制CD4+T細胞的增殖。此外，Costa等人描述了在乳腺癌和卵巢癌中發現的一種名為“CAF-S1”的CAF亞群，它通過產生CXCL12和增強T_reg分化來增加T_reg的侵襲。在后續研究中，作者進一步闡述了“caf-s1”亞群的一個亞群，即“ecm-myCAF”，提高了T_reg上免疫檢查點PD-1和CTLA-4的表達，并與ICB的原發抗性有關。除了對CD8+T細胞功能的這些間接影響外，CAF和CD8+T細胞之間的直接相互作用也有助于CAF介導的免疫抑制。Lakins等人證明，apCAF觸發抗原特異性、FASL和PD-L2依賴的CD8+T細胞的凋亡，從而阻礙體內抗原特異性腫瘤控制。此外，CAF來源的FGF2通過上調T細胞受體信號轉導抑制物SPRY1來增加CD8+T細胞的耗竭。最后，CAF分泌的?ig-h3(也稱為TGF-?i)抑制CD8+T細胞的抗原特異性增殖，從而在胰腺癌模型中產生促腫瘤作用。

最后，腫瘤細胞外基質的密度、組成和硬度主要由CAF活性決定，影響T細胞向腫瘤核心的滲透，與特定的T細胞亞群結合，從而影響抗腫瘤免疫。例如，TME中致密的膠原蛋白模式抑制了T細胞的滲透。此外，在卵巢癌中，包括成纖維細胞產生的基質分子(如膠原蛋白和纖維連接蛋白)的蛋白質信號與T_reg和TH2分化標記的表達正相關，這表明TME具有免疫抑制和腫瘤促進作用。相反，最近的一項研究表明，衰老皮膚中細胞外基質密度的喪失促進了T細胞對黑色素瘤的排斥。與此相一致的是，胰腺癌中α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)+CAF亞群中I型膠原的缺失與T細胞的減少有關。

CAFS在抗腫瘤免疫中的作用

與廣泛研究的促腫瘤作用相比，抑制腫瘤的CAF在抗腫瘤免疫中的作用還沒有得到很好的描述。2014年產生的首次證據表明，α-SMA+肌成纖維細胞群是抑制調節性T_reg和維持CD8+T細胞功能所必需的。最近，同一小組的另一項研究證實了這一點，該研究報告稱，α-SMA+CAF確實具有腫瘤限制功能，而FAP+CAF通過加強免疫抑制而誘導胰腺癌的腫瘤進展。重要的是，α-SMA+CAF中I型膠原的丟失加速了胰腺腫瘤的進展，并與MDSCs的滲透增加相關，因此T細胞的滲透可能減少，這在一定程度上解釋了α-SMA+CAF的腫瘤抑制功能。值得注意的是，在炎癥驅動的結直腸癌模型中，COL1a2+成纖維細胞中IKKβ的丟失與T_reg增加和腫瘤生長增強相關。而在同一模型中，col6+成纖維細胞中IKKβ的缺失導致腫瘤免疫細胞含量下降，并阻礙了腫瘤的生長。這些研究的不同結果支持這樣的觀點，即特定的基因在不同的CAF亞群中發揮相反的功能，這反過來要求在對成纖維細胞進行遺傳操作以研究CAF與免疫細胞的相互作用時仔細選擇標記基因。此外，CD105陰性的CAF群體顯示阻礙了胰腺癌的腫瘤生長。這種表型依賴于完整的適應性免疫系統，這表明CD105陰性的CAF促進了抗腫瘤免疫。

耐人尋味的是，與之前的研究相反。研究表明apCAF還具有腫瘤抑制作用，這是由于apCAF分泌的C1q作用于CD4+T細胞以保護其免受凋亡的影響。三級淋巴結構(TLS)是在炎癥和癌變組織中形成的B細胞和T細胞的堆積，表現出二級淋巴器官的一些關鍵特征。重要的是，在多種癌癥實體中，TLS的存在與更好的預后和對ICB的反應相關。在小鼠黑色素瘤和結直腸癌模型中，FAP陰性的CAF部分通過CXCL-13-CXCR-5積聚B細胞來協調TLS的形成。相反，在Sj?gren’s綜合征小鼠模型中，FAP+成纖維細胞主要參與TLS的組裝，再次暗示成纖維細胞亞群的不同功能取決于局部和病理類型。本質上，越來越多的證據表明CAF具有抗腫瘤免疫功能，包括與T_reg、MDSCs和B細胞之間的相互作用。

CAF作為腫瘤免疫治療靶點的研究進展

免疫療法的轉化，特別是ICB在臨床環境中的應用，代表著腫瘤學的一項突破。然而，盡管一些腫瘤如黑色素瘤對轉移階段表現出很好的反應，因此可以通過ICB治療持續控制甚至治愈，但其他腫瘤如胰腺癌和大多數結直腸癌則不是這樣。重要的是，在一系列癌癥中，腫瘤成纖維細胞含量高與抗CTLA-4、抗PD1和抗PD-L1治療的反應減弱有關。因此，靶向CAF是克服免疫治療耐藥性的一種有前景的策略。然而，如上所述，CAF耗竭對臨床前模型的結果也有不利影響，這就是為什么在從TME中刪除CAF時需要非常謹慎的原因。目前針對CAF或由CAF介導的免疫治療方法包括耗盡免疫抑制的FAP+CAF群體，利用FAP+TME細胞作為載體以腫瘤特異性的方式部署藥物和抗體，以及阻斷TGF-β和IL-1信號。

與FAP+CAF在肺癌和胰腺癌中的免疫抑制作用一致，針對FAP+細胞的嵌合抗原受體T(CAR-T)細胞顯著降低了肺癌模型中的腫瘤負荷。FAP特異性CAR-T療法在不同的皮下模型中增加了內源性CD8+T細胞對腫瘤的反應。此外，通過CAR-T細胞去除FAP+細胞還通過免疫非依賴性作用抑制腫瘤生長，包括減少腫瘤血管密度和減少細胞外基質沉積。然而，FAP特異性CAR-T治療在幾種皮下腫瘤模型中產生了顯著的骨毒性和惡病質，因此在將這些結果轉化為臨床時值得謹慎。此外，在兩個皮下腫瘤模型中，既針對FAP又作為CD40激動劑的雙特異性抗體在兩個皮下腫瘤模型中誘導了有效的抗腫瘤免疫反應，并產生了有限的全身副作用。一種名為OMTX705的新型FAP靶向抗體藥物結合物(ADC)即使在對PD1耐藥的腫瘤模型中也通過增強CD8+T細胞的滲透而誘導完全消退。

如上所述，TGF-β和IL-1信號通路是CAF激活的關鍵。因此，阻斷這兩條通路可能有利于抗腫瘤免疫。事實上，2018年的兩項里程碑式的研究描述了TGF-β受體1抑制劑Galunisertib或TGF-β抗體如何與ICB協同作用，釋放強大而持續的T細胞反應。Jiao等人的結果表明，在骨轉移模型中，TGF-β阻滯劑與ICB有協同作用，但在原發性前列腺癌模型中不起作用，表明分期和宿主器官特異性因素決定聯合治療的反應。在另一項研究中，阻斷TGF-β導致了CD73+干擾素(IL)CAF的群體，這些CAF表現出與干擾素信號應答的signature。此外，ilCAF產生T細胞誘導劑CXCL-9、10和11，從而可能增加細胞浸潤，抑制腫瘤生長，并與ICB協同作用。這提示，在TGF-β抑制劑治療的腫瘤中，ILCAF可能有助于增強抗腫瘤免疫。由于這些有希望的臨床前研究結果，目前有幾項臨床研究正在調查聯合應用TGF-β阻滯劑和聯合化療對各種癌癥實體的有益作用。

最后，用重組白細胞介素1受體拮抗劑(Anakinra)阻斷IL-1信號時，胰腺癌中促腫瘤的iCAF是敏感的。因此，在直腸癌模型中，阿納金納聯合放射治療可防止iCAF極化，并減緩腫瘤進展。重要的是，在那項研究中，阿納金納治療與照射腫瘤內CD8+T細胞的顯著增加有關，這表明ICB在該環境中可能具有額外的協同作用。目前正在對直腸癌患者進行I期研究，研究放化療與阿納金納的潛在有益組合。總之，CAF導向的免疫治療方法，包括免疫檢查點抑制劑的聯合治療，在臨床前模型中產生了令人振奮的結果，目前正在轉化為臨床。

總結：

CAF的多種功能可分為“物理”和“化學”兩個方面：CAF通過調節細胞外基質“物理”地阻止或促進免疫細胞的滲透，并通過細胞因子和趨化因子的分泌與免疫細胞“化學”地相互作用。重要的是，這些可溶性因子很可能是系統活性的，因此可能會影響轉移擴散。因此，在制定旨在調節CAF功能以增強抗腫瘤免疫反應的治療方案時，需要仔細考慮這些假定的多效性CAF效應以及其他因素，如腫瘤實體、分期、TME成分和既往的治療干預。然而，它們的多功能性和可塑性提供了一個很好的機會來調節它們各自的功能以達到治療的目的。