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肿瘤免疫编辑中10类免疫细胞作用

 昵称32772025 2022-01-26
免疫编辑(immunoediting)包括免疫细胞清除肿瘤细胞的能力(免疫监测),同时塑造肿瘤的免疫原性,产生有助于肿瘤生长和进展的环境(免疫耐受)
癌症免疫编辑是一个动态的过程,包括三个阶段:清除(elimination)、平衡(equilibrium)、逃逸(escape)。

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Nat Rev Clin Oncol . 2019 Mar;16(3):151-167.

不同阶段免疫细胞的作用

清除阶段
清除阶段,免疫系统识别并消除肿瘤细胞。消除可能是完全的(没有肿瘤细胞保留),也可能是不完全的(只有一部分肿瘤细胞被消除)。
本阶段抗肿瘤免疫为主体。抗原递呈细胞(DC、巨噬细胞、B细胞等)能够有效识别肿瘤细胞,激活适应性免疫细胞(T、B细胞等);NK细胞能够发挥其天然杀伤活性,第一时间杀伤恶变细胞;T细胞能够有效地被激活,成为细胞毒性T细胞,有效杀伤肿瘤细胞。

平衡阶段
如果清除阶段,免疫系统无法清除全部肿瘤细胞,则肿瘤细胞有机会进入平衡阶段。此时肿瘤细胞进入休眠状态(延伸阅读:潜伏者--休眠的肿瘤细胞),躲避免疫细胞的攻击,同时进化并积累耐药突变,调节肿瘤抗原的表达。此阶段,免疫系统继续发挥作用,但只能识别和清除易感肿瘤克隆。

逃逸阶段
一旦肿瘤细胞完成耐药突变,且进化出抑制免疫的能力,可以通过释放免疫抑制分子(IL-10,TGF-β,抑制性代谢产物),诱导免疫细胞耗竭,诱导免疫细胞向免疫抑制表型分化,给自己营造一个免疫抑制的微环境,进入免疫逃逸阶段。部分肿瘤细胞具备原发性耐药(innate resistance),部分肿瘤细胞进化出获得性耐药(acquired resistance),他们成为最后肿瘤进展的主力军。
延伸阅读:肿瘤免疫治疗耐药:三种模式,四种表现,五种策略

在平衡阶段,或者逃逸阶段,如果治疗能够完全清除肿瘤,产生完全反应(Complete response), 如果在逃逸阶段,经治疗,肿瘤缩小,和免疫系统处于平衡阶段,则为部分应答(Partial response)。


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Nat Rev Clin Oncol . 2019 Mar;16(3):151-167.
10类免疫细胞

1. T细胞
 

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Scientifc Reports, 2021,11:15713 
肿瘤细胞突变产生新生抗原(neoantigens ,NAGs),如果可以被特异性细胞毒性T细胞识别,则CTL可以清除肿瘤细胞,但是也有一些突变产生的新生抗原不被HLA递呈,则这些肿瘤细胞逃脱免疫监视,成为对免疫产生耐受的克隆。

促肿瘤逃逸
CD4 Th2细胞产生IL-4、IL-5、IL-13,并激活嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和B细胞。以Th2免疫浸润为特征的肿瘤与不良预后不良相关。
Th17细胞来源的IL-17促进细胞迁移和侵袭。
Treg抑制免疫细胞如CD4 和CD8 T细胞、NK细胞、巨噬细胞和树突状细胞的效应功能。Treg通过分泌免疫抑制介质IL-10和TGFβ,通过表达LAG3、TIM-3和PD-1使T细胞衰竭,并抑制树突状细胞成熟,从而诱导肿瘤进展。Tregs通过Nrp-1和CTLA-4的表达来调节树突状细胞的功能。
在乳腺癌、卵巢癌和胃癌患者中,细胞毒性CD8 T细胞:Treg比值降低与患者预后相关。

促进肿瘤清除
  • CD4 Th1细胞产生IFNγ(双面性)、TNFα和IL-2。

  • 激活巨噬细胞、NK细胞和CD8 T细胞,并通过细胞溶解机制或调节TME来消除肿瘤细胞。

  • 他们优化了树突状细胞向CD8 T细胞的抗原递呈。

  • 在淋巴器官中,它们增加了B细胞的作用和CTL反应。它们与肾细胞癌、结肠直肠癌、食管癌和鳞状癌的良好预后相关

  • CD4 Th17细胞也具有抗肿瘤功能,诱导树突状细胞招募到肿瘤及邻近淋巴结,从而促进肿瘤特异性CTL反应

  • CD8 T细胞显示MHCi介导的CTL激活,它产生穿孔素、颗粒酶、丝氨酸酯酶和IFNγ或TNFα。它们与黑色素瘤、TNBC、卵巢癌、膀胱癌和肾癌的更好的预后相关

  
2. NK细胞
 

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NK细胞介导肿瘤清除及肿瘤逃逸NK细胞杀伤
(Curr Top Microbiol Immunol . 2016;395:115-45.)

促进肿瘤清除
NK细胞通过穿孔素和颗粒酶B清除恶性细胞,通过Fas/FasL和TARIL诱导靶细胞凋亡,并分泌IFNγ和TNFα等细胞因子。它们通过IFNγ分泌和cDC1调控促进适应性反应,消除未成熟的树突状细胞或促进其成熟。他们通过MHCI特异性的抑制性受体来区分“正常的自我和改变的自我”,并激活识别与细胞应激相关的配体的受体。NK细胞抑制肿瘤生长,有利于CD4 T细胞的Th1极化,并与改善患者预后和生存相关。

3. B细胞
 
促肿瘤逃逸
  • B细胞通过IL-35的产生来刺激抗体介导的免疫抑制髓系细胞的激活和肿瘤的生长。

  • Bregs诱导CD4 T细胞凋亡,抑制NK和CD8 细胞产生IFNγ,加剧炎症,并通过IL-10的产生支持癌症生长。

  • Bregs将初始CD4 T细胞转化为Foxp3 treg,通过产生TGFβ上调MDSCs中的ROS和NO。它们与卵巢癌、胶质母细胞瘤和透明细胞肾癌的预后不良相关


促进肿瘤清除
B细胞通过分泌免疫球蛋白(ADCC),通过NK细胞分泌的Fas/FasL、TRAIL/Apo2L和IFNγ,对肿瘤细胞产生直接的细胞毒性作用,诱导肿瘤消退。它们作为APC,使T细胞向Th1或Th2反应极化。它们与黑色素瘤、肺和胰腺腺癌以及头颈部鳞状细胞癌患者的总生存率增加相关。
 
4. MDSCs
形成抑制性免疫微环境,帮助免疫逃逸。 
MDSCs通过消耗必需氨基酸(l-精氨酸和色氨酸)、产生ROS和RNS、限制淋巴细胞运动(下调l-选择素)以及通过降低Bcl-2的表达和上调FAS来诱导T细胞凋亡。它们促进CD4 T细胞向Treg的分化,并诱导转移、细胞迁移、侵袭(降解ECM和促进EMT)、血管生成和转移前生态位的形成.
在癌症患者中,MDSCs在外周血中的扩增与较差的临床结果和临床进展相关。
 
5. DC 
促肿瘤细胞逃逸
pDCs介导耐受和免疫抑制,产生IDO和诱导Treg。TME中的pDCs与黑色素瘤、头颈部、乳腺癌和卵巢癌的不良预后相关。
 
促进肿瘤细胞清除
cDCs将启动的T细胞从淋巴结吸引回肿瘤。cDC1通过MHCI上的肽交叉递呈激活CD8 T细胞反应。cDC2通过MHCII依赖的抗原呈递激活CD4 T细胞反应。
 
6. 巨噬细胞 
促肿瘤逃逸
具有M2样表型(抗炎作用)的TAMs具有与血管生成、免疫抑制、促进肿瘤生长、血管侵袭、转移、肿瘤干性和不良预后相关的特性。M2巨噬细胞产生抗炎细胞因子(如IL-10),上调甘露糖受体,并抑制T细胞的募集和激活。M2 TAMs与化疗和放疗的耐药性相关。
 
促进肿瘤清除
具有M1样表型(促炎作用)的TAMs与肿瘤消退性相关。M1巨噬细胞通过分泌炎症细胞因子,如TNFα、IL-12、ROS和NO,以及通过上调MHCII的表达和促进Th1型反应,介导抗微生物和杀肿瘤反应。
 
7. 肥大细胞 
促肿瘤逃逸
肥大细胞诱导促血管生成和促淋巴管生成因子(糜酶、胰蛋白酶、VEGF、IL-6、PDGF、FGF-2、MMP9)的产生,促进ECM的降解和免疫抑制,并刺激远处转移。它们与霍奇金淋巴瘤、黑色素瘤、子宫内膜癌、宫颈癌、食道癌、肺癌、胃癌、结肠直肠癌和前列腺癌的不良预后相关。
 
促进肿瘤清除
肥大细胞促进树突状细胞、NK细胞、CD8 和CD4 细胞的活化和募集。它们抑制Treg、MDSCs和M2表型,并具有细胞毒性活性。大量的肥大细胞与乳腺癌的预后良好相关。
 
8. 嗜酸性粒细胞
 
促肿瘤逃逸
它们诱导成纤维细胞和内皮细胞增殖,极化为M2表型,并通过MMP-9促进转移、血管生成和组织愈合。TABE(tumor-associated blood eosinophilia)见于肾癌、甲状腺癌、肝癌、胆囊癌、胰腺癌、乳腺癌、霍奇金淋巴瘤和鳞状细胞癌。它们的存在与预后不良相关。
 
促肿瘤清除
在多种类型的癌症中,它们受IL-5、IL-4、GM-CSF和CCL11刺激和招募。TATE与胃肠道和头颈部癌症的良好预后相关。它们减少肿瘤生长,诱导T细胞和NK细胞的招募和激活,并通过脱颗粒促进细胞毒性活性。它们诱导肿瘤血管的抑制和正常化,极化到M1表型,以及树突状细胞的成熟。
 
9. 嗜中性粒细胞
 
促肿瘤逃逸
N2 TANs促进肿瘤生长(通过生长因子和中性粒细胞弹性蛋白酶的产生)、细胞侵袭和迁移、血管生成和淋巴管生成(通过释放VEGFs、MMP-9和Bv8)。它们诱导抑制T和NK细胞、ETM、转移、Treg招募和化疗耐药性。嗜中性粒细胞增多与预后不良有关。实体肿瘤中高中性粒细胞/淋巴细胞比值与不良预后相关。

促肿瘤清除
N1 TANs通过抑制TGFβ诱导T细胞活化,招募促炎巨噬细胞(M1),释放ROS和RNS诱导细胞毒性,细胞凋亡(通过释放TARIL),抑制血管生成(通过释放抗血管生成的VEGF-A165b)

10.  嗜碱性粒细胞
促肿瘤逃逸
它们通过产生VEGF-A、VEGF-B、血管生成素1、CXCL8和HGF来刺激血管生成。它们通过产生CXCL8和TNFα,招募抗炎症巨噬细胞(M2)来促进ETM,并诱导ECM降解和免疫抑制。
粗肿瘤清除:它们通过颗粒酶B和TNFα具有细胞毒性作用。组胺的分泌促进树突状细胞的成熟和抑制肿瘤的生长。

参考文献

  1. Jake S O'Donnell et al, Cancer immunoediting and resistance to T cell-based immunotherapy, Nat Rev Clin Oncol . 2019 Mar;16(3):151-167.

  2. Kyohei Nakamura et al, Cancer immunoediting and immune dysregulation in multiple myeloma, Blood . 2020 Dec 10;136(24):2731-2740.

  3. Shinichi Mizuno et al, Immunogenomic pan‑cancer landscape reveals immune escape mechanisms and immunoediting histories,Scientifc Reports, 2021,11:15713 

  4. Camille Guillerey et al, NK Cells and Cancer Immunoediting, Curr Top Microbiol Immunol . 2016;395:115-45.

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