肿瘤微环境靶向治疗策略的研究进展

Research Progress of Targeted Therapy Strategies in Tumor Microenvironment

摘要: 随着肿瘤与肿瘤微环境(TME)相关研究越来越透彻，基于TME的靶向疗法也开始备受关注，并且与常规疗法的联合治疗也呈现出一定的疗效。因此，本文主要针对TME中的脉管系统、特异性细胞外基质、成纤维细胞、免疫细胞以及趋化因子的靶向疗法进行了阐述。研究表明，肿瘤微环境是一个复杂的生态系统，除癌细胞外，还依赖于TME中存在的支持成分，这些支持成分对肿瘤的生长、转移和耐药性都有重要影响。因此，针对TME中各个支持成分的靶向治疗将在抑制肿瘤生长，侵袭转移，以及耐药性上具有重要的意义。

Abstract: With the research on tumor and tumor microenvironment (TME) becoming more and more thorough, targeted therapy based on TME has begun to attract attention, and the combination therapy with conventional therapy has also shown certain efficacy. Therefore, this article focuses on the targeted therapy of vascular system, specific extracellular matrix, fibroblasts, immune cells and chemokines in TME. Studies have shown that the tumor microenvironment is a complex ecosystem that depends on supporting components present in the TME in addition to cancer cells, which have important effects on tumor growth, metastasis, and drug resistance. Therefore, targeted therapy targeting each supporting component of TME will be of great significance in inhibiting tumor growth, invasion, metastasis, and drug resistance.

1. 引言

TME靶向治疗是一种针对肿瘤细胞及其微环境中的特定成分和分子靶点的治疗策略。这种治疗方式旨在最大程度地减少对正常细胞的损害，同时提高抗肿瘤效果。TME被认为是肿瘤发生发展中与人体其他细胞共存的复杂的多细胞环境。TME中除癌细胞外，通常还包含基质细胞，如肿瘤相关成纤维细胞(CAF)；免疫细胞，如巨噬细胞、树突状细胞、T细胞等；细胞外基质(ECM)和其他分泌分子；以及血液和淋巴血管网络，它们共同联系在一起，并与肿瘤细胞互通，共同促进肿瘤的生长、侵袭和耐药。因此，针对TME中各个成分的靶向治疗具有重要的意义。

基于上述TME在肿瘤进展和调节癌症治疗功效中的关键作用，靶向TME治疗相关研究近年来显著增加，其主要集中于靶向肿瘤脉管系统、细胞外基质、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞、T细胞、趋化因子以及免疫检查点上，并将在下文逐一阐述。

2. 基于脉管系统的靶向治疗

肿瘤的的增殖，往往需要众多相关血管来维持相关营养供应。然而，在大部分情况下肿瘤新生血管和营养供应都是短缺的，因此，组织很容易处在缺氧状态，然而这间接促进了肿瘤的进展和耐药性的发生[1]。血管内皮生长因子(VEGF)相关抑制剂可通过阻断新血管生成和减轻缺氧取得不错的治疗效果[2]。然而，值得注意的是，在肥胖小鼠模型中，TME脂肪细胞的IL-6和FGF-2表达增加，抑制了VEGF抑制剂对新生血管和肿瘤生长的抑制作用。肥胖通过产生炎症和血管生成因子来增强乳腺癌对抗VEGF治疗的耐药性，然而抑制这些因子可改善其作用效果[3]。总之，基于脉管系统的靶向治疗是一种有效的抗肿瘤治疗方法，但仍需要进一步的研究和改进以提高其疗效和安全性。

3. 基于肿瘤特异性细胞外基质(ECM)的靶向治疗

肿瘤特异性ECM是由肿瘤细胞产生并释放到肿瘤微环境中的一种复杂网络结构，它包含了多种成分，如胶原蛋白、弹性蛋白、纤维连接蛋白(FN)、层粘连蛋白和其他糖蛋白等。这些成分不仅为肿瘤细胞提供了一个生存和繁殖的微环境，还参与调节肿瘤细胞的生物化学和生物物理过程，如生存、生长、迁移、分化和免疫。由于ECM中的胶原蛋白为肿瘤免疫浸润提供物理屏障，同时也充当免疫抑制受体的配体[4]。因此特异性靶向ECM旨在精准干预肿瘤细胞与细胞外基质之间的相互作用，从而阻断肿瘤的恶性生长和转移。腱蛋白是一个大型、多功能的细胞外糖蛋白家族，在肿瘤起始时，TN-C和TN-W就在大多数实体人肿瘤TME中急速增加，这两种分子具有强大的肿瘤促进活性，通过多种方法抑制他们在肿瘤中的高表达可减弱肿瘤的进展的作用，如RNA干扰技术[5]。此外，有研究表明，弱侵袭性和高侵袭性的乳腺癌细胞系的细胞行为受胶原纤维物理网络机制的独特影响[6]。由于其肿瘤中存在较高的胶原纤维的含量，肿瘤胶原纤维使得药物渗透性降低，因此，通过特异性靶向肿瘤内胶原纤维有助于治疗肿瘤[7]。除胶原蛋白之外，存在于TME之中的纤连蛋白也有显著的抗肿瘤作用。在胶质母细胞瘤的研究中表示，针对纤连蛋白的特异性抗体L19通过在肿瘤中定位IL-2和IL-12来抑制肿瘤进展和增加肿瘤浸润T细胞数[8]。然而，目前针对肿瘤特异性ECM靶向治疗的研究仍处于初级阶段，需要进一步的研究和临床试验来验证其安全性和有效性。此外，由于肿瘤特异性ECM的复杂性和多样性，针对不同成分的靶向治疗策略可能需要不同的药物设计和治疗方案。因此，未来的研究应致力于开发更加有效的靶向治疗药物和方法，以进一步改善癌症患者的生存和生活质量。

4. 基于肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)的靶向治疗

肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是TME中的主要细胞类型之一，它们通过与肿瘤细胞的相互作用，对肿瘤的发生、发展和转移产生重要影响。因此，通过靶向CAFs可能是抗肿瘤的潜在思路。健皮解毒方(JPJDF)作为一种传统中药汤剂，通过研究发现，JPJDF可以通过减弱CAFs的活化，进而为治疗结直肠癌提供潜在途径[9]。LNC1004作为靶向成纤维细胞活化蛋白-α的放射性药物，其联合免疫检查点阻断疗法可抑制恶性进展、CD8^＋ T细胞活化和扩增、中性粒细胞抗肿瘤活性和T细胞重编程以增加抗肿瘤免疫，且具有良好的耐受性[10]。OsFS是一种新型嵌合DNA疫苗，该疫苗同时靶向FAPα CAFs和肿瘤细胞。在胰腺癌荷瘤小鼠中，OsFS疫苗接种不仅降低了免疫抑制细胞的比例，还促进了肿瘤浸润淋巴细胞的募集，从而重塑了TME以支持抗肿瘤免疫反应[11]。此外，在对于胰腺导管腺癌(PDAC)的研究中发现，黏着斑激酶(FAK)在与细胞粘附、迁移、增殖和存活相关的各种致癌过程中起着至关重要的作用，先导化合物10I作为FAK的抑制剂，对永生化、原代和吉西他滨耐药克隆的PDAC细胞表现出有效的抗增殖活性[12]。此外，靶向CAF衍生的ECM蛋白也可起到抗肿瘤作用。肝细胞癌(HCC)细胞来源的信号素3C (Sema3C)可促进体内细胞外基质(ECM)收缩和胶原蛋白沉积，同时还促进了肝星状细胞(HSC)的增殖和活化，通过阻断Sema3C可有效抑制肿瘤生长，并使HCC细胞对索拉非尼敏感[13]。虽然目前较少有针对CAFs的靶向治疗被广泛应用于临床，但针对CAFs的研究为我们提供了新的思路和方法，为以后联合治疗研究提供更多的组合。

5. 基于TME相关的免疫细胞的靶向治疗

5.1. 靶向肿瘤相关巨噬细胞

肿瘤相关巨噬细胞(TAM)是一种重要的肿瘤浸润免疫细胞，它们在肿瘤微环境中发挥多种作用，包括促进肿瘤生长、侵袭和转移，以及抑制抗肿瘤免疫反应。因此，靶向TAM的治疗策略成为一种有前景的抗肿瘤治疗方法。目前，针对TAM的靶向治疗主要有几种，第一种就是阻断CSF1R信号传导。集落刺激因子1 (CSF1)是TAM存活、增殖和分化的主要调节因子，而CSF1R是TAM上表达的CSF1受体，参与调控TAM的生存、增殖和分化[14]。PLX3397作为CSF1R的抑制剂在骨肉瘤异种移植模型中可抑制肿瘤进展和远处转移，提高骨肉瘤异种移植模型的生存时间。同时PLX3397对TAM和T细胞都有较强调节作用[14]。第二种就是通过减少循环炎性单核细胞的方式阻碍肿瘤的进展。循环中的单核细胞高度依赖CCL2-CCR2信号，从骨髓中动员并吸收到炎症部位。因此，阻断CCR2使单核细胞在骨髓中保持，导致循环细胞库的枯竭，原发部位和转移部位TAMs数量的减少。RS504393是一种选择性CCR2抑制剂，通过抑制TAMs浸润到肿瘤原发部位或转移部分来延缓肿瘤进展。研究表明，使用RS504393后，免疫抑制小鼠的TAMs的浸润数量和唾液腺样囊性癌(SACC)的肿瘤体积均明显减少[15]。第三种则是联合其他治疗方法。由于单独阻断CCL2-CCR2轴可能会引起副作用，但将靶向CCL2-CCR2疗法与其他疗法相结合会出现更好的效果。在急性髓性白血病(AML)中，采用联合策略同时靶向CCL2-CCR2和MEK通路可抑制AML细胞的生长，使AML细胞对曲美替尼敏感，抑制增殖，同时增强细胞凋亡，这种联合疗法有可能提高治疗效果，从而改善AML患者的预后[16]。总之，针对TAMs的靶向治疗是一种有前景的抗肿瘤治疗方法，但需要进一步的研究和临床试验来验证其安全性和有效性。同时，也需要考虑如何克服潜在的问题，如TAM的补充和其他免疫细胞的异常动员或激活。

5.2. 靶向肿瘤相关树突状细胞

基于肿瘤相关树突状细胞(DC)靶向治疗旨在利用DC的特性来激活人体免疫系统，以攻击肿瘤细胞。这种治疗方法在过去的几年中取得了显著的进展，并被认为是一种具有很好前景的肿瘤治疗方法。DC疫苗就是靶向DCs的一种方法，主要是通过采集肿瘤患者的外周血，在体外培养出大量的树突状细胞，并装备上患者自身没有的免疫细胞，以精确“瞄准”并杀伤癌细胞。这种治疗方法不仅可以直接攻击肿瘤细胞，还可以诱发免疫记忆，使患者获得长期的抗癌效应。第一种临床批准的基于APC的疫苗是Sipuleucel-T (Provenge)，其主要针对前列腺酸性磷酸酶的免疫反应的激活，使其患者自身的免疫系统自动去识别和拮抗对应的癌症，且可以显著提高前列腺癌患者的生存时间[17]。这种治疗方法的优势在于它可以直接攻击肿瘤细胞，减少肿瘤负荷并缓解症状。还可以通过诱发免疫记忆，使患者获得长期的抗癌效应，降低复发风险。此外，在乳腺癌模型中进行基于DC的HER-2肿瘤疫苗免疫治疗，阻断PD-L1或STAT3信号传导可逆转DC中的致耐受性功能，从而增强HER-2肿瘤特异性免疫反应和人类乳腺癌模型中的免疫治疗效果[18]。总的来说，基于肿瘤相关树突状细胞的靶向治疗是一种具有巨大潜力的肿瘤治疗方法。然而，这种治疗方法的具体应用和效果还需要进一步的临床研究来证实和评估。

5.3. 靶向肿瘤相关T细胞

靶向肿瘤相关T细胞是一种利用基因工程技术改造T细胞，使其能够特异性识别和攻击肿瘤细胞的治疗方法。主要分为以下四个部分。第一部分靶向肿瘤相关抗原的CAR-T细胞疗法：该方法通过基因工程技术将嵌合抗原受体(CAR)导入T细胞，使其能够特异性识别和攻击肿瘤相关抗原。目前，CD19和BCMA是CAR-T细胞治疗中最常见的靶点，近年来，抗CD19 CAR-T细胞疗法在难治复发B细胞急性淋巴细胞白血病(R/R B-ALL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)患者中实现了快速持久的反应[19]。除此之外，CD20也在超过90%的B细胞淋巴瘤中过表达，并被确定为CD20阳性B细胞淋巴瘤的有吸引力的靶点，抗CD20单克隆抗体利妥昔单抗对NHL的治疗有着显著的效果。在一项临床研究中表明，抗CD20 CAR-T细胞疗法在临床前B细胞淋巴瘤模型中表现出先天性和适应性抗肿瘤活性[20]。有研究表明，CD22在正常B细胞上限制性表达，在造血干细胞上不表达，使其成为R/R B-ALL和DLBCL中CAR-T细胞治疗的理想靶点。临床实验表示，抗CD22 CAR-T细胞疗法在抗CD19 CAR-T细胞疗法失败的R/R B-ALL和R/R DLBCL患者中表现出显著的疗效[21]。此外，截至目前针对其他不同靶点的CAR-T细胞疗法相继被开发。第二部分靶向肿瘤相关免疫检查点的CAR-T细胞疗法：该方法通过基因工程技术将CAR与免疫检查点抑制剂(如PD-1抑制剂)结合，增强CAR-T细胞的抗肿瘤活性。在恶性胸膜疾病的研究中表明，局部间皮素靶向CAR-T细胞疗法加PD-1抑制剂的联合治疗方案极大的提高了患者的生存率[22]。第三部分是基于基因修饰的T细胞疗法，该方法通过基因工程技术改造T细胞，使其过表达某些基因，如IL-15、IL-12等，从而增强其抗肿瘤活性。有研究证明将CAR与膜结合的嵌合IL-15 (mbIL15)共表达的CAR-T细胞不仅可以长期持续激活记忆干细胞表型，还可以升高白血病异种移植小鼠模型中的TCF-34 [23]。第四部分则为T细胞受体(TCR)工程疗法：该方法通过基因工程技术将具有特异性识别能力的TCR导入T细胞，使其能够特异性和高亲和力地识别肿瘤抗原。在对一位进行性转移性胰腺癌患者的研究中发现，靶向KRAS G12D驱动突变的TCR基因治疗使得转移性胰腺癌的消除[24]。综上所述，靶向肿瘤相关T细胞靶向治疗具有特异性高、疗效显著、安全性好和适用范围广等多种特点。但也同样存在着费用较高、技术难度大、对某些肿瘤可能无效等众多局限性。总之，靶向肿瘤相关T细胞靶向治疗是一种具有潜力的抗肿瘤治疗方法，但还需要进一步的研究和完善。

6. 基于TME中趋化因子的靶向治疗

靶向TME中趋化因子信号是通过调控趋化因子信号，改变肿瘤细胞的迁移、侵袭和免疫抑制等行为，进而抑制肿瘤的生长和扩散。在TME中，趋化因子信号主要通过与肿瘤细胞、免疫细胞(如Treg细胞和TAM)等细胞上的趋化因子受体结合而发挥作用。针对不同类型和状态的免疫细胞，可以采取不同的靶向治疗策略。对于Treg细胞，可以采取抑制CCR4或CCR8等趋化因子受体的方法，从而减少Treg细胞在肿瘤中的数量和活性，增强抗肿瘤免疫反应。Mogamulizumab是一种人源化抗人CCR4单克隆抗体，有研究表明，Mogamulizumab可有效结合CCR4，通过抑制受体与配体的相互作用来减轻肿瘤负荷并改善患者预后，从而阻碍恶性T细胞迁移和存活[25]。在另一项研究中针对CCR8开发了一种新型人源化抗CCR8单克隆抗体S-531011，其特异性较强，在全部趋化因子中特异性识别人CCR8，在荷瘤人CCR8敲入小鼠模型中，S-531011减少了肿瘤浸润的CCR8+ Tregs细胞，展现出显著的抗肿瘤效果[26]。对于TAM来说，可以采取抑制其招募到TME的趋化因子信号的方法，如抑制CCL2-CCR2信号通路，从而减少TAM在肿瘤中的数量和活性，减轻免疫抑制作用。在食管鳞状细胞癌(ESCC)模型中发现，LINC00330通过以自分泌方式破坏CCL2/CCR2轴及其下游信号通路来抑制ESCC进展，并以旁分泌方式阻碍CCL2介导的TAM重编程，从而抑制ESCC的进展[27]。此外，在一项研究中表明，在胰腺导管腺癌患者模型中，使用PF04136309联合白蛋白结合型紫杉醇和吉西他滨治疗后发现其外周血炎性单核细胞明显减少[28]。总之，靶向TME中趋化因子信号的治疗方法是一种具有潜力的抗肿瘤策略，但具体应用还需要根据不同类型的肿瘤和患者的具体情况进行选择和优化。

7. 基于免疫检查点的靶向治疗

免疫检查点靶向治疗是一种新兴的癌症治疗方法，它通过抑制或激活免疫系统中特定的信号通路，恢复免疫细胞的活性和肿瘤细胞的识别，从而杀伤肿瘤细胞。其主要针对CTLA-4、PD-1/PD-L1等免疫检查点进行干预。PD-1/PD-L1信号通路是一种抑制免疫应答的重要机制，通过抑制PD-1/PD-L1，可以解除对T细胞的抑制，增强抗肿瘤效果。有研究表明，肽是潜在的免疫检查点抑制剂，并表明肽模拟物 MOPD-1是对PD-L1表现出高亲和力的抑制剂[29] [30]。此外，三种抗PD-L1抗体，Atezolizumab、Durvalumab和Avelumab，其三者已被批准用于治疗非小细胞肺癌等癌症[31]，Atezolizumab最初用于治疗局限性和转移性尿路上皮癌，但研究表明，Atezolizumab联合化疗可增加晚期或复发性子宫内膜癌患者的无进展生存期，尤其是错配修复缺陷型(dMMR)癌患者，这表明Atezolizumab联合标准化疗可提高该特定亚组的治疗效果[32]。这使得抗PD-L1抗体与各种化疗方案联合治疗的思路出现，截至目前，Atezolizumab与化疗联合治疗已被批准用于治疗非鳞状非小细胞肺癌、转移性尿路细胞癌和转移性三阴性乳腺癌[33]-[35]。Pembrolizumab是第一个被批准用于难治性不可切除黑色素瘤的PD-1靶向疗法，之后被批准联合Enfortumab vedotin-ejfv用于局部晚期或转移性尿路上皮癌患者的治疗[36]。而CTLA-4则在在T细胞的激活过程中起到了重要的抑制作用，通过抑制CTLA-4，可以增强T细胞的活化和增殖能力，从而增强抗肿瘤效果。在早期研究中表明，抗CTLA-4抗体Ipilimumab显著拉长了患者的生存时间[37]，并被批准用于晚期黑色素瘤患者的治疗。但作为一种单一疗法，Ipilimumab在其他肿瘤类型中并不是非常有效，但联合其他治疗方式时会有较好的效果，其与Nivolumab/Pembrolizumab联合治疗在晚期HCC患者中可表现出良好的抗肿瘤作用和较长的生存时间，且毒副作用小[38]。综上所述，免疫检查点靶向治疗在多种癌症类型中都展现出了显著的治疗效果，也兼具更低的毒副作用，目前已广泛应用于临床研究和治疗中。然而，其也存在一定的局限性。首先，并不是所有的癌症患者都适合接受免疫检查点靶向治疗，其疗效和患者的基因特征、肿瘤微环境等因素有关。其次，起效时间较长，一般在治疗数周或数月后才会出现明显的疗效。此外，还存在耐药性问题，部分患者会对治疗产生抵抗，虽然目前还存在一些挑战和限制，但随着科学技术的不断发展和临床研究的深入开展，相信未来会有更多的突破和创新，为癌症患者带来更好的治疗选择和更高的生存率。

8. 总结和未来展望

随着近年对TME不断的探索，靶向TME的治疗方法一直被视为抗癌方向中有前途的策略之一。对TME的持续研究推动了针对脉管系统、细胞外基质、免疫检查点和T细胞的药物探索和新靶点的发现。在这篇综述中，我们强调了一些针对TME不同成分疗法成功的研究案例。即使是成功的研究案例，仍然只对部分患者有益，限制其疗效的主要机制可能是影响患者肿瘤进展的因素众多，只针对单一成分可能并不会有太大理想的结果。因此，基于肿瘤微环境的个性化治疗策略将会成为一大趋势。例如，利用纳米技术或免疫细胞疗法来改变肿瘤微环境，使之从促癌状态转变为抑癌状态。同时，通过改善肿瘤微环境来增强现有治疗方法如化疗、放疗和免疫治疗的效果，减少副作用，提高患者生活质量。截至目前，有些新技术已经在推动TME解析与治疗精准化，比如使用单细胞分析和空间转录组技术，使研究人员能够解析基因表达在肿瘤组织不同空间区域的特异性模式以及TME中细胞群体的多样性和功能状态，从而为靶向药物递送和联合治疗策略提供空间生物学依据。近几年研究发现，针对TME中多种免疫抑制细胞的联合策略显示出巨大潜力。例如，研究表明，靶向肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的CSF-1/CSF-1R通路，同时联合PD-1抑制剂，可显著增强T细胞功能。类似地，针对胰腺导管腺癌(PDAC)中癌症相关成纤维细胞(CAF)亚型的特异性干预(如靶向iCAF产生的IL-6或myCAF介导的基质硬化)，与化疗或免疫治疗联合，可改善药物递送并逆转免疫抑制。

未来肿瘤治疗的发展，将更加依赖于对TME的系统性理解和精准干预。通过单细胞测序、空间多组学等新技术深度解析TME异质性，结合微肿瘤模型等个性化药筛平台，以及智能纳米递送系统和多靶点联合策略的协同创新，有望突破当前靶向TME的治疗瓶颈。最终，实现从单纯靶向肿瘤细胞到系统调控整个微环境、从群体化治疗到真正个性化治疗的范式转变，为肿瘤患者带来新的希望。

NOTES

^*通讯作者。