Nature高分綜述：CAFs in cancer

本月NATURE REVIEWS CANCER（IF：69.800）發(fā)表了一篇關(guān)于癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)的綜述，關(guān)于CAF是免疫抑制細(xì)胞的理論在過(guò)去十年中一直盛行。近些年的單細(xì)胞研究表征了各種細(xì)胞狀態(tài)，強(qiáng)調(diào)了免疫刺激CAFs的存在。作者在“外周適應(yīng)性免疫間質(zhì)”框架下統(tǒng)一了腫瘤的濾泡性和非濾泡性、非內(nèi)皮性間質(zhì)，并將CAFs亞群定位為適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的直接陽(yáng)性調(diào)節(jié)因子。并提出了利用免疫刺激CAF治療癌癥的未來(lái)趨勢(shì)。

免疫間質(zhì)相互作用

中央淋巴器官是B細(xì)胞和T細(xì)胞淋巴生成的場(chǎng)所，而外周淋巴器官則是生產(chǎn)na?ve B細(xì)胞和T細(xì)胞的場(chǎng)所，并促進(jìn)B細(xì)胞和T細(xì)胞增殖、分化和成熟為分泌抗體的漿細(xì)胞和效應(yīng)T細(xì)胞的場(chǎng)所。Na?ve T細(xì)胞的啟動(dòng)依賴于同源抗原和共刺激分子。T細(xì)胞的完全激活和分化需要次級(jí)共刺激分子，如細(xì)胞因子和粘附分子。此外，慢性炎癥組織，包括腫瘤，獲得有組織的淋巴濾泡，稱為三級(jí)淋巴器官(TLOs)，其中na?ve B細(xì)胞成熟和分化也可以發(fā)生。在中央和外周淋巴器官中，免疫細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞直接接觸(圖1)。

中央適應(yīng)性免疫間質(zhì)

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BM-MSCs)在骨髓內(nèi)的差異定位和差異配體表達(dá)意味著尚未發(fā)現(xiàn)的功能特化。BM-MSCs為造血祖細(xì)胞提供自我更新、擴(kuò)張和分化信號(hào)，并維持大量漿細(xì)胞和記憶T細(xì)胞。相反，在骨髓生態(tài)位外，循環(huán)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體抑制了適應(yīng)性免疫。近幾年提出并證實(shí)了循環(huán)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞以實(shí)體瘤為家，并在局部分化為CAFs。最近，胸腺間充質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)作為關(guān)鍵的自我抗原表達(dá)細(xì)胞誘導(dǎo)中樞耐受。仍未解決的問(wèn)題是，它們是間接地將抗原呈現(xiàn)給APCs，反過(guò)來(lái)又呈現(xiàn)給CD4+ T細(xì)胞，還是它們直接將抗原呈現(xiàn)給CD4+ T細(xì)胞。

外周適應(yīng)性免疫間質(zhì)

在中央淋巴器官的淋巴生成后，B細(xì)胞和T細(xì)胞在次級(jí)淋巴器官(SLOs)與抗原相遇誘導(dǎo)進(jìn)一步分化和成熟。SLOs的非內(nèi)皮基質(zhì)細(xì)胞屬于成纖維網(wǎng)狀細(xì)胞（FRCs）的通用術(shù)語(yǔ)。FDCs為B細(xì)胞提供B細(xì)胞激活因子(BAFF)和抗原，驅(qū)動(dòng)它們的成熟和分化。研究表明FRCs調(diào)節(jié)和控制SLOs中的細(xì)胞和體液適應(yīng)性免疫。

外周非淋巴組織的非內(nèi)皮基質(zhì)細(xì)胞具有高度異質(zhì)性。軌跡推斷分析表明兩種密切相關(guān)的干細(xì)胞樣泛組織成纖維細(xì)胞，可能向其他組織特異性和疾病誘導(dǎo)狀態(tài)分化。這些駐地成纖維細(xì)胞可能在TLO形成的早期階段通過(guò)淋巴組織組織細(xì)胞(LTos)過(guò)渡到TRC或FDC樣細(xì)胞。組織成纖維細(xì)胞可能在穩(wěn)態(tài)條件下具有固有的免疫抑制作用，但在慢性炎癥和自身免疫性疾病中可多樣化為免疫刺激作用。

在外周組織成纖維細(xì)胞中，可以影響免疫系統(tǒng)的是TLO所在的成纖維細(xì)胞。到目前為止，由于技術(shù)的局限性還不能深入了解這些細(xì)胞的表型和功能特征。因此，對(duì)TLO組織和成熟以外的免疫功能的了解非常有限。它們可能促進(jìn)TLO內(nèi)B細(xì)胞和T細(xì)胞的組織、存活和漿細(xì)胞分化。然而，這一假設(shè)尚未得到實(shí)驗(yàn)證明。

癌癥中的免疫間質(zhì)

真正的間充質(zhì)來(lái)源的CAF與來(lái)源于上皮、間皮或內(nèi)皮細(xì)胞的CAF之間可能存在內(nèi)在的功能差異。與適應(yīng)性免疫系統(tǒng)相互作用的CAF在表型上更接近iCAF，而不是myCAF，這是因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞因子含量高，ECM含量低。然而，iCAF參與先天免疫相互作用，在功能上有別于最近發(fā)現(xiàn)的能夠刺激適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的CAF亞群。

腫瘤相關(guān)TLO中的成纖維細(xì)胞

在許多類型的癌癥中，癌癥相關(guān)TLO（CaTLO）的數(shù)量和成熟度、患者的生存期和免疫治療反應(yīng)之間存在密切的聯(lián)系。成熟的TLO提供了B細(xì)胞成熟為抗腫瘤漿細(xì)胞所需的分子和細(xì)胞特化。成纖維細(xì)胞通常存在于CaTLO和非結(jié)構(gòu)淋巴集合體中。在慢性炎癥的非癌組織中，TLO的形成需要常駐成纖維細(xì)胞分化為L(zhǎng)TO樣細(xì)胞。基于炎癥誘導(dǎo)的TLO和CaTLO在結(jié)構(gòu)上的相似性，成纖維細(xì)胞向LTo樣和FRC樣的分化也可能是CaTLO形成的原因。

FRC缺乏特異性標(biāo)記，不能準(zhǔn)確地與單細(xì)胞數(shù)據(jù)集中的其他產(chǎn)生趨化因子的CAF區(qū)分開(kāi)來(lái)。然而，一些標(biāo)記對(duì)于成像分析是可靠的，可以評(píng)估形態(tài)特征。TRC樣成纖維細(xì)胞也被鑒定為表達(dá)CCL19的成纖維樣細(xì)胞，位于肺腫瘤血管周圍淋巴集合體和成熟的CaTLO的T細(xì)胞區(qū)。CCL19也由樹(shù)突狀細(xì)胞表達(dá)，因此不能安全地用作TRC標(biāo)記。通過(guò)形態(tài)學(xué)鑒定CCL19+TRC在影像上是可行的。共同促進(jìn)肺癌進(jìn)展的CaTLO可能依賴于CAF在B細(xì)胞區(qū)和T細(xì)胞區(qū)的初始組織和下游分區(qū)。Catlo FRC樣細(xì)胞對(duì)B細(xì)胞成熟或腫瘤特異性T細(xì)胞分化的任何定性免疫學(xué)影響目前尚不清楚，還需要研究。

腫瘤引流淋巴結(jié)中的FRCs

腫瘤dLNs是產(chǎn)生兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)果的地方：是否允許通過(guò)傳入淋巴管到達(dá)的癌細(xì)胞系統(tǒng)擴(kuò)散，以及針對(duì)引流的癌癥抗原的獲得性免疫是會(huì)被誘導(dǎo)還是被抑制。有學(xué)者提出了“two-hit scenario”理論，即未受干擾的淋巴結(jié)具有免疫刺激作用，并隨著癌癥的進(jìn)展而變得免疫抑制。已有研究表明，早期腫瘤dLNs可防止轉(zhuǎn)移。而晚期腫瘤dLNs被認(rèn)為是腫瘤免疫逃逸的部位。到目前為止，少數(shù)腫瘤dLN FRC的研究主要集中在定量FRC依賴的免疫學(xué)特征(T細(xì)胞遷移和存活)上。FRCs在炎癥條件下的關(guān)鍵和復(fù)雜功能表明，腫瘤誘導(dǎo)的dLN FRC改變可能促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。

非濾泡適應(yīng)性免疫刺激CAFs

目前發(fā)現(xiàn)了CAF的各種免疫刺激狀態(tài)(圖2)。CAF的免疫功能并不總是有利于腫瘤的。首先，幾項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，特定的CAF表型與存活率呈正相關(guān)，這可能解釋了靶向CAF的治療藥物臨床試驗(yàn)失敗的原因。現(xiàn)在的很多工作進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了已知的myCAF–iCAF之外的CAF的存在，并表明傳統(tǒng)的分類方案本身可能并不總是關(guān)于CAF的免疫結(jié)果的信息。有證據(jù)表明，T細(xì)胞豐度的增加至少部分是通過(guò)免疫刺激性CAF、ECM和分泌組誘導(dǎo)的。

抗原呈遞CAFs

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和健康結(jié)腸炎患者中檢測(cè)到MHC II類陽(yáng)性成纖維細(xì)胞，可以在體外向T細(xì)胞遞呈抗原，誘導(dǎo)naive T細(xì)胞向Treg細(xì)胞分化。表達(dá)MHC II類的CAF首先由Tuveson在胰腺癌中發(fā)現(xiàn)，并被標(biāo)記為apCAF。肺腫瘤中的apCAF數(shù)量在所有CAF中所占比例不到10%。apCAF通常表達(dá)CD74，這是MHC II類分子從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)酵砥趦?nèi)體所必需的。還表達(dá)一組重疊的間皮和上皮基因，如CLU、SLPI、IL-6以及趨化因子CXCL9和CXCL10。

CAF可以內(nèi)吞腫瘤抗原，并將其交叉呈現(xiàn)在MHC I類到CD8+T細(xì)胞上。目前尚不清楚是否所有的CAF都可以執(zhí)行這一功能。MHC-II類陽(yáng)性的apCAF在體外直接將抗原遞送給效應(yīng)的CD4+T細(xì)胞。原代肺CAF可以在沒(méi)有經(jīng)典共刺激分子的情況下激活癌癥抗原特異性效應(yīng)細(xì)胞CD4+T細(xì)胞。在體內(nèi)，CAF中MHC II的缺失特異性地導(dǎo)致了CD4+T細(xì)胞代謝適合性的喪失以及伴隨而來(lái)的腫瘤負(fù)荷的增加。乳腺癌apCAF在微環(huán)境中干擾素增加的情況下擴(kuò)大TGF β的阻斷，產(chǎn)生T細(xì)胞趨化物質(zhì)，并與患者生存呈正相關(guān)，提示有免疫刺激作用。相反，胰腺癌小鼠apCAF在培養(yǎng)中誘導(dǎo)naive T細(xì)胞分化為Treg細(xì)胞，并與FOXP3+細(xì)胞在影像分析中呈正相關(guān)。

到目前為止進(jìn)行的少數(shù)幾項(xiàng)有針對(duì)性的研究都同意apCAF改變腫瘤免疫，這種影響超出了抗原呈遞的范圍。免疫學(xué)結(jié)果可能是組織特異性的，肺癌和乳腺癌的apCAF屬于免疫刺激性CAF的保護(hù)傘，而胰腺癌CAF重疊免疫抑制狀態(tài)。然而，它也可以由apCAF對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞和Treg細(xì)胞的平行、聯(lián)合或相互沖突的作用所決定。

重新審視二次接觸假說(shuō)

在腫瘤dLNs中，樹(shù)突狀細(xì)胞向naive CD4+和CD8+T細(xì)胞呈遞MHC-肽復(fù)合體。這些細(xì)胞將分別分化為效應(yīng)T細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞，然后遷移到腫瘤上。根據(jù)這一經(jīng)典模型，效應(yīng)性CD4+T細(xì)胞不需要腫瘤內(nèi)MHC II類癌癥抗原識(shí)別就能發(fā)揮作用。但目前已經(jīng)有幾條證據(jù)可以反駁這一假設(shè)。盡管腫瘤dLNs是naive T細(xì)胞啟動(dòng)和免疫檢查點(diǎn)抑制活性的關(guān)鍵部位，但它們似乎在腫瘤進(jìn)展的早期發(fā)揮更重要的作用；晚期腫瘤中新的dLN啟動(dòng)的T細(xì)胞克隆似乎是部分多余的。肺apCAF的研究表明，這些針對(duì)CD4+效應(yīng)T細(xì)胞的瘤內(nèi)信號(hào)可以由apCAF提供(圖3)。這就提出了這樣一個(gè)問(wèn)題：是什么使CAF作為抗原性T細(xì)胞的癌癥APC特別有效？相對(duì)于專業(yè)APC，CAF的優(yōu)勢(shì)是什么？作者提出的一種可能性是，它們可能能夠重新刺激CD4+T細(xì)胞，同時(shí)避免T細(xì)胞耗盡。這是因?yàn)閚aive T細(xì)胞活化與TCR信號(hào)強(qiáng)度呈正相關(guān)，TCR信號(hào)強(qiáng)度由TCR對(duì)MHC-肽和MHC-肽-TCR復(fù)合體密度定義。對(duì)于CD4+效應(yīng)T細(xì)胞，TCR信號(hào)強(qiáng)度與衰竭之間的正相關(guān)性尚未得到證實(shí)。由于apCAF表達(dá)低水平的MHC II類，其表面的MHC II類多肽密度預(yù)計(jì)較低，因此每個(gè)T細(xì)胞結(jié)合的TCR較少，導(dǎo)致整體TCR信號(hào)較弱，防止T細(xì)胞耗竭。二次接觸假說(shuō)指出，完全的CD4+T細(xì)胞分化發(fā)生在離開(kāi)dLN后，需要炎癥組織中的APC(包括間質(zhì)細(xì)胞)額外的抗原提呈。在T細(xì)胞激活的同時(shí)，局部癌癥抗原呈遞可以通過(guò)增加T細(xì)胞與ECM的黏附、增加存活率或其他尚未發(fā)現(xiàn)的補(bǔ)充機(jī)制，幫助將CD4+T細(xì)胞保留在腫瘤內(nèi)。

展望

由于各種癌癥類型的免疫治療應(yīng)答率較低，治療后復(fù)發(fā)率增加，針對(duì)包括非造血免疫相互作用的基質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的替代靶點(diǎn)的治療方法受到越來(lái)越多的關(guān)注。CAFs已成為癌癥的治療靶點(diǎn)。目前的努力目標(biāo)是要么刪除免疫抑制的CAF，將它們重新編程到正常狀態(tài)，要么靶向CAF衍生的免疫抑制因子。然而，靶向和激活免疫刺激性CAF可以提供另一種治療策略。這可以通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：通過(guò)直接對(duì)其祖細(xì)胞編程或?qū)惶娣只腃AF重新編程來(lái)增加免疫刺激CAF；增強(qiáng)刺激性CAF產(chǎn)生吸引趨化因子或B細(xì)胞和T細(xì)胞的能力；將腫瘤抗原靶向apCAF用于體內(nèi)癌癥疫苗；增強(qiáng)T細(xì)胞對(duì)免疫刺激性CAF的反應(yīng)能力可以改善治療結(jié)果。apCAF導(dǎo)向的療法也可以與目前或新型的針對(duì)免疫適應(yīng)性臂的免疫療法相結(jié)合，如免疫檢查點(diǎn)抑制劑或T細(xì)胞療法，以提高其療效。

要對(duì)CAF重新編程，需要更深入地了解它們?cè)诙嗑S生物空間中的實(shí)驗(yàn)擾動(dòng)下的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和配置。可以開(kāi)發(fā)載藥納米粒，通過(guò)apCAF靶向運(yùn)送MHC-II類腫瘤抗原。對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行基因編輯以表達(dá)模型癌癥抗原，并將針對(duì)這些抗原的TCR轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞轉(zhuǎn)移到小鼠身上，可能會(huì)增加小鼠和人類之間研究結(jié)果的可譯性。因此，可能很快就會(huì)將免疫刺激和apCAF狀態(tài)推向癌癥免疫治療的前沿。