干擾素是什么？會(huì)成為治療癌癥的新秀嗎？

干擾素在1957年被描述為一種由病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞因子，它干擾了隨后的病毒感染。當(dāng)證明干擾素對(duì)非病毒誘導(dǎo)的癌癥的抗腫瘤能力時(shí)，它的作用甚至被證明超越了抗病毒反應(yīng)。閱讀下文，點(diǎn)擊“在看”來(lái)開(kāi)啟一場(chǎng)干擾素之旅吧~

文章簡(jiǎn)介：

這篇文章¹發(fā)表在雜志期刊: Clinical Cancer Research其在最近一年的影響因子: 12.531比上一年增加了2.424。中科院大類: 醫(yī)學(xué) 1區(qū)。中科院小類: 1區(qū) 腫瘤學(xué)。想發(fā)腫瘤相關(guān)綜述的同學(xué)可以考慮~

小編整理：

目前，干擾素γ被認(rèn)為是一種極具多效性的細(xì)胞因子，由于其對(duì)不同細(xì)胞類型的作用不同，已經(jīng)引起了從事不同領(lǐng)域的生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家的注意。

為了大家能夠更好地理解干擾素γ在治療腫瘤中發(fā)揮的作用。我把相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)整理在一起~

文獻(xiàn)解讀：

癌細(xì)胞的影響

IFNγ能增加所有有核細(xì)胞中MHC I遞呈抗原的能力。這種激活發(fā)生在三個(gè)層面：多肽的產(chǎn)生，運(yùn)輸，以及細(xì)胞表面暴露。通過(guò)觸發(fā)特定亞基的表達(dá)，IFNγ改變了蛋白酶體的組成，從而改變了蛋白酶體的蛋白水解特異性。因此，IFNγ改變了MHC-I類復(fù)合物呈現(xiàn)的多肽庫(kù)。IFNγ還促進(jìn)TAP-1的表達(dá)，TAP-1是一種跨膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白，它將胞漿中蛋白酶體產(chǎn)生的多肽運(yùn)輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)的管腔。此外，IFNγ還能促進(jìn)MHC-I類基因和β₂微球蛋白的表達(dá)。最后，IFNγ上調(diào)共刺激分子，如CD80和CD86，從而導(dǎo)致T細(xì)胞迅速激活。綜上所述，IFNγ通過(guò)在不同水平上調(diào)抗原來(lái)提高腫瘤的免疫原性。此外，在非免疫細(xì)胞中，IFNγ似乎扮演著相反的角色。雖然對(duì)抗原處理的影響導(dǎo)致免疫細(xì)胞暴露增加，但I(xiàn)FNγ也上調(diào)了抑制因子PDL1，這是一種避免癌細(xì)胞過(guò)度免疫激活的機(jī)制，以避免T細(xì)胞的攻擊。IFNγ還發(fā)揮固有的抗增殖/細(xì)胞抑制和細(xì)胞毒作用，顯然與其對(duì)免疫系統(tǒng)的影響或細(xì)胞的免疫原性無(wú)關(guān)。盡管這些效應(yīng)部分解釋了IFNγ的抗腫瘤作用，但其背后的機(jī)制仍在闡明中，它們似乎隨著細(xì)胞環(huán)境的不同而不同。

• 細(xì)胞周期阻滯

在幾種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校琁FNγ誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯。在人纖維肉瘤細(xì)胞系中，它抑制細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2 (CDK2)。其機(jī)制是IRF-1介導(dǎo)的CDK抑制劑p21^waf1/CIP1表達(dá)上調(diào)。同樣，在小鼠黑色素瘤模型中，激活的CD8⁺淋巴細(xì)胞阻止腫瘤生長(zhǎng)的部分原因是它們將癌細(xì)胞阻滯在細(xì)胞周期的γ1期。其機(jī)制是淋巴細(xì)胞分泌的IFNγ上調(diào)了CDK抑制劑p27^Kip1的表達(dá)。在這種情況下，上調(diào)不是轉(zhuǎn)錄，而是通過(guò)下調(diào)S期激酶相關(guān)蛋白2(Skp2)，它介導(dǎo)p27^Kip1的降解。IFNγ單獨(dú)或與TNFa聯(lián)合作用引起的細(xì)胞周期阻滯具有細(xì)胞衰老的特征。似乎這種IFNγ誘導(dǎo)的衰老對(duì)于限制抵抗免疫細(xì)胞殺傷的細(xì)胞的增殖是必要的。

• 細(xì)胞凋亡

IFNγ可誘導(dǎo)不同腫瘤來(lái)源的細(xì)胞凋亡，包括骨肉瘤、黑色素瘤、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、乳腺癌和結(jié)腸腺癌。這種促凋亡效應(yīng)背后的機(jī)制是高度不同的。最初，利用原代肝細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)IFNγ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡依賴于IRF-1和p53。隨后的一篇報(bào)道反駁了這一機(jī)制，表明在各種轉(zhuǎn)化的細(xì)胞系中，IFNγ誘導(dǎo)的凋亡依賴于IRF-1，而不依賴于p53。關(guān)于IRF-1在細(xì)胞凋亡調(diào)控中的中心作用。研究表明，它能上調(diào)固有凋亡途徑的成分，如Bak或Bcl2A1。此外，它還上調(diào)外源性凋亡途徑的成分，如死亡受體Fas及其配體或依賴受體UNC5H2。除了這些對(duì)死亡受體或凋亡機(jī)制的直接影響外，IFNγ還被證明通過(guò)抑制PI3K/Akt和NFkB通路間接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。因此，盡管IFNγ對(duì)多種細(xì)胞的促凋亡作用已有共識(shí)，但其背后的機(jī)制似乎是多重的，并且高度依賴于細(xì)胞環(huán)境。

• 鐵死亡

鐵死亡是一種細(xì)胞死亡的非凋亡性形式，它嚴(yán)格按照抗氧化防御系統(tǒng)進(jìn)行抗氧化防御。IFNγ由激活的CD8⁺細(xì)胞以突觸方式進(jìn)行分泌，在小鼠卵巢和黑色素瘤癌細(xì)胞以及人纖維肉瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)鐵死亡。其機(jī)制是下調(diào)半胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC7A11和SLC3A2的表達(dá)。這種半胱氨酸攝取的損傷和隨后脂質(zhì)過(guò)氧化物的增加，在正常情況下被半胱氨酸清除，通過(guò)鐵死亡導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。綜上所述，盡管現(xiàn)有證據(jù)表明IFNγ具有抗增殖作用，但其作用機(jī)制從細(xì)胞周期阻滯到誘導(dǎo)凋亡和非凋亡細(xì)胞死亡。未來(lái)的工作重點(diǎn)應(yīng)該是確定這種多種多樣的機(jī)制。

IFNγ信號(hào)在免疫治療耐藥中的作用

除了IFNγ對(duì)上述非免疫細(xì)胞、誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞死亡的影響外，最近還認(rèn)識(shí)到與癌癥治療相關(guān)的第三個(gè)方面：需要癌細(xì)胞中的IFNγ信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)靶向T細(xì)胞的有效殺傷。在免疫治療耐藥的不同實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了使IFNγ信號(hào)失活的突變，這種突變賦予了對(duì)T細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的抵抗力。相反，對(duì)用nivolumab(抗PD1)、單獨(dú)或與ipilimumab(抗CTLA4)聯(lián)合治療的晚期黑色素瘤的腫瘤活檢進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄分析顯示，活躍的IFNγ信號(hào)特征，特別是參與抗原處理的基因，是臨床反應(yīng)的生物標(biāo)記物。也就是說(shuō)，具有活躍的IFNγ信號(hào)的癌細(xì)胞更有可能對(duì)T細(xì)胞介導(dǎo)的死亡做出反應(yīng)。在用ipilimumab治療的一組轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者中，耐藥腫瘤中出現(xiàn)IFNγ途徑基因的基因組缺陷。此外，IFNγR1基因敲除的黑色素瘤小鼠對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療有抵抗力。同樣，最初對(duì)PD-1阻斷有反應(yīng)的黑色素瘤在JAK1或JAK2失活的遺傳損傷后變得耐藥，JAK1/2功能喪失突變也導(dǎo)致對(duì)抗PD-1治療的初級(jí)耐藥性。此外，經(jīng)pembrolizumab(抗PD1)治療復(fù)發(fā)的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的腫瘤有IFNγ信號(hào)基因的功能缺失突變，如JAK1、JAK2和B2M(67)。綜合考慮這些研究的結(jié)果，雖然IFNγ信號(hào)成分的失活突變?cè)跓o(wú)反應(yīng)者中更常見(jiàn)，但最廣泛的耐藥機(jī)制可能是B2M的失活。有幾項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定了IFNγ通路的幾個(gè)間接調(diào)節(jié)因子。原則上，蛋白磷酸酶PTPN2的敲除（一種抗PD-L1治療敏感的可用藥蛋白）增強(qiáng)了IFNγ的抗原提呈和生長(zhǎng)抑制作用。同樣，RNA編輯酶ADAR1的丟失會(huì)使由于抗原提呈受損而對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑產(chǎn)生抵抗力的細(xì)胞重新變得敏感。這些抗性機(jī)制的摘要顯示在圖2。

然而，應(yīng)該注意的是，與這些報(bào)道相反，一些IFNγ突變的腫瘤患者仍然對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑有反應(yīng)，而在對(duì)免疫檢查點(diǎn)阻斷沒(méi)有反應(yīng)的患者的血清中發(fā)現(xiàn)了高水平的IFNγ，這可能反映了該途徑的激活。這可能由于腫瘤的異質(zhì)性導(dǎo)致的。對(duì)肺癌的單細(xì)胞RNA測(cè)序分析表明，編碼IFNγ信號(hào)和ISGs(包括MHCⅡ類)的基因是異質(zhì)性表達(dá)的。因此，在免疫療法的壓力下，轉(zhuǎn)導(dǎo)IFNγ信號(hào)的能力較低的細(xì)胞可能被迅速篩選出來(lái)。最后，癌細(xì)胞長(zhǎng)期暴露于IFNγ可能會(huì)增加多種抑制受體配體的表達(dá)，從而阻斷T細(xì)胞的抗腫瘤作用，這表明長(zhǎng)期阻斷癌細(xì)胞中的IFNγ信號(hào)可能會(huì)改善免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞的破壞。此外，隨后的結(jié)果表明，免疫中長(zhǎng)時(shí)間的IFNγ信號(hào)不會(huì)損害對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。因此，為了最大限度地發(fā)揮抗腫瘤作用，IFNγ應(yīng)該在腫瘤中被抑制，但在免疫中保存。綜上所述，這些證據(jù)表明，IFNγ誘導(dǎo)的抗原上調(diào)對(duì)于T細(xì)胞針對(duì)腫瘤至關(guān)重要。

癌細(xì)胞的耐藥線是上調(diào)腫瘤抑制因子PD-L1，以及附加的抑制因子。抑制因子與T細(xì)胞中的同源受體結(jié)合，抑制那些通過(guò)TCR識(shí)別腫瘤抗原的細(xì)胞。所以一旦用封閉抗體治療使這些耐藥機(jī)制失效，癌細(xì)胞就會(huì)使用額外的耐藥線，例如下調(diào)IFNγ信號(hào)，進(jìn)而下調(diào)抗原提呈，從而通過(guò)TCR識(shí)別癌細(xì)胞。關(guān)于過(guò)繼細(xì)胞療法，最近的報(bào)告顯示，IFNγ信號(hào)的受損也會(huì)產(chǎn)生耐藥性，而抗原提呈的下調(diào)并不是IFNγ增加免疫療法耐藥性的唯一機(jī)制。雖然人乳頭狀瘤病毒導(dǎo)致的腫瘤對(duì)乳頭瘤病毒抗原的TCR有反應(yīng)，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)突變影響IFNγ信號(hào)，而耐藥腫瘤有IFNγR突變或HLA丟失。另一方面，通過(guò)T細(xì)胞雙特異性抗體(TCB)或嵌合抗原受體(CAR)重定向的T細(xì)胞的耐藥性也是通過(guò)下調(diào)癌細(xì)胞中的IFNγ信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。由于TCB或CARS的作用與MHC的抗原提呈無(wú)關(guān)，這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了IFNγ信號(hào)在T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞結(jié)合誘導(dǎo)死亡中的重要性。

綜上所述，有證據(jù)表明癌細(xì)胞中的IFNγ信號(hào)對(duì)于T細(xì)胞有效的抗腫瘤作用至關(guān)重要。惡性細(xì)胞往往會(huì)干擾IFNγ信號(hào)。這種破壞導(dǎo)致抗原提呈減少，對(duì)淋巴細(xì)胞殺傷的敏感性降低。

針對(duì)IFNγ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的干預(yù)

考慮到IFNγ對(duì)免疫間隔的多效性以及它的直接抗腫瘤作用，IFNγ信號(hào)的激活和抑制都在臨床上得到了測(cè)試，這一點(diǎn)也就不足為奇了?？梢栽O(shè)想兩種類型的治療干預(yù)：(I)抑制或激活免疫和腫瘤間隔中的IFNγ信號(hào)；(II)抑制或激活免疫中的IFNγ信號(hào)，而不是腫瘤間隔中的IFNγ信號(hào)，反之亦然。到目前為止，只有第一種可能性可以在臨床環(huán)境中藥理學(xué)上實(shí)現(xiàn)。為了激活I(lǐng)FNγ信號(hào)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩種策略：直接給重組IFNγ或激活cγAS/干擾素基因刺激物(STINγ)通路，這是一種胞內(nèi)DNA，驅(qū)動(dòng)I型IFN的產(chǎn)生，并因此激活I(lǐng)FNγ，從而增強(qiáng)對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。IFNγ的使用已經(jīng)在不同的腫瘤中進(jìn)行了測(cè)試，包括黑色素瘤、肺腺癌、腎細(xì)胞癌、乳腺癌和卵巢癌。目前，有近30項(xiàng)公開(kāi)或最近完成的臨床試驗(yàn)將重組干擾素與其他療法結(jié)合使用。雖然已經(jīng)觀察到了一些反應(yīng)，但總的來(lái)說(shuō)，這些研究沒(méi)有得出積極的結(jié)果，患者遭受了相當(dāng)大的副作用。有幾個(gè)公開(kāi)的臨床試驗(yàn)使用不同的STINγ激動(dòng)劑，作為單一藥物或與檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合使用。到目前為止，在這些試驗(yàn)中還沒(méi)有觀察到嚴(yán)重的毒性作用和良好的抗腫瘤活性。JAK2的基因激活被認(rèn)為是各種血液腫瘤的驅(qū)動(dòng)因素，包括骨髓增生性腫瘤和淋巴母細(xì)胞白血病。十年前，JAK1/2抑制劑ruxolitinib被批準(zhǔn)用于治療其中一些骨髓增殖性腫瘤。到目前為止，使用JAK抑制劑作為單一藥物或與包括免疫療法在內(nèi)的其他療法聯(lián)合使用的50項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行或仍在進(jìn)行中。然而，聯(lián)合應(yīng)用抗PD1療法和JAK1/2抑制劑的初步結(jié)果并不樂(lè)觀。這種不利的結(jié)果可能是由于T細(xì)胞活化減少所致。

全文總結(jié)：

綜上所述，針對(duì)IFNγ通路的臨床研究目前正在進(jìn)行中，結(jié)果各不相同。如果證實(shí)在腫瘤進(jìn)展的不同階段，IFNγ信號(hào)在腫瘤和免疫間隔中的不同作用，未來(lái)的努力應(yīng)該集中在分別針對(duì)這些間隔。所以為了更好地了解相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)多多關(guān)注我們的公眾號(hào)吧~

參考文獻(xiàn)：

1. Martinez-Sabadell A, Arenas EJ, Arribas J. IFNgamma Signaling in Natural and Therapy-Induced Antitumor Responses. Clin Cancer Res 2021.