中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用
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引言
中性粒細(xì)胞是人體免疫系統(tǒng)的“快速反應(yīng)部隊”,占外周血白細(xì)胞的50%-70%,在感染和炎癥中發(fā)揮重要作用。近年來,研究發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境(TME)中展現(xiàn)出復(fù)雜的雙重角色——既可能抑制腫瘤生長,也可能促進(jìn)癌癥進(jìn)展。這種功能多樣性與其亞型分化、表型可塑性及微環(huán)境信號調(diào)控密切相關(guān)。
目前,隨著能夠一些新技術(shù)的出現(xiàn),中性粒細(xì)胞生物學(xué)及其病理學(xué)的復(fù)雜性現(xiàn)在開始逐漸被人們所理解。因此,更好地了解中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用,對于未來開發(fā)能夠針對中性粒細(xì)胞的癌癥靶向治療至關(guān)重要。
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一、中性粒細(xì)胞的雙面性
中性粒細(xì)胞是外周血中最豐富的免疫細(xì)胞,占人類白細(xì)胞的70%(小鼠為15%)。長期以來,科學(xué)家認(rèn)為其壽命短、功能單一,但在近15年,隨著單細(xì)胞測序技術(shù)的突破,中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性被逐漸揭開。目前已知的腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TAN)至少可分為兩類:
促腫瘤表型:占腫瘤浸潤中性粒細(xì)胞的大多數(shù),通過分泌炎性因子(如CXCL1/2/5)、釋放NETs(中性粒細(xì)胞胞外陷阱)、抑制CD8+T細(xì)胞功能等方式加速腫瘤進(jìn)展。在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中,腫瘤內(nèi)CD66b+中性粒細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞比例升高,提示免疫抑制增強(qiáng)及預(yù)后不良。
抗腫瘤表型:具直接殺傷腫瘤能力,例如IFN-γ響應(yīng)簇(表達(dá)Ly6E標(biāo)志物)和HLA-DR+亞群,多見于免疫檢查點抑制劑(ICI)治療后擴(kuò)增的微環(huán)境。在抗PD-1治療中可激活這類亞型,顯著提升黑色素瘤和NSCLC患者的生存率。
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二、抗腫瘤中性粒細(xì)胞的極化潛力
中性粒細(xì)胞的極化可塑性是其治療價值的核心。即使大多數(shù)TAN本質(zhì)促癌,仍可通過靶向干預(yù)實現(xiàn)表型轉(zhuǎn)換:
·先天免疫激發(fā):細(xì)菌顆粒(如金黃色葡萄球菌)注射可誘導(dǎo)TAN表達(dá)細(xì)胞毒性分子及IFN-γ特征基因,增強(qiáng)直接抗癌能力。
·細(xì)胞因子調(diào)節(jié): 如TGF-β抑制劑可阻斷促癌信號,減少腫瘤相關(guān)髓系細(xì)胞募集。CD47抗體能夠解除“別吃我”信號(SIRP-α/CD47通路),增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的吞噬作用。
代謝干預(yù):β-葡聚糖通過訓(xùn)練免疫(innate immune training)增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的長期抗癌活性。
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三、中性粒細(xì)胞調(diào)控癌癥進(jìn)展的分子機(jī)制
中性粒細(xì)胞通過多種分子機(jī)制調(diào)控癌癥進(jìn)展,主要包括以下幾個方面:1.促進(jìn)腫瘤生長與增殖中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE):NE通過內(nèi)吞作用進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,降解胰島素受體底物-1(IRS-1),激活PI3K信號通路,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。同時,NE誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分泌CXCL1等趨化因子,形成正反饋循環(huán),招募更多中性粒細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境。活性氧(ROS):中性粒細(xì)胞釋放超氧陰離子(O)和次氯酸(HOCl),導(dǎo)致DNA損傷和炎癥,促進(jìn)腫瘤起始和突變積累。2.血管生成基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9):中性粒細(xì)胞釋放的MMP9通過激活血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)促進(jìn)血管生成。與巨噬細(xì)胞不同,中性粒細(xì)胞來源的MMP9不與組織金屬蛋白酶抑制劑1(TIMP1)結(jié)合,因此活性更高。BV8(Prokineticin-2):由骨髓來源的髓系細(xì)胞分泌,促進(jìn)血管生成開關(guān)的激活,尤其在胰腺癌中作用顯著。ELR+趨化因子:如CXCL1、CXCL2、CXCL5(人類中還有IL-8)通過結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞CXCR2受體直接誘導(dǎo)血管生成。3.免疫抑制與逃逸中性粒細(xì)胞分泌精氨酸酶-1(Arg1)和一氧化氮(NO):Arg1消耗微環(huán)境中的L-精氨酸,抑制T細(xì)胞增殖;NO通過抑制TCR-ζ鏈表達(dá)削弱T細(xì)胞功能。中性粒細(xì)胞胞外陷阱(NETs):NETs通過物理屏障阻斷細(xì)胞毒性T細(xì)胞浸潤腫瘤,并通過釋放NE和MMP9降解基質(zhì)蛋白(如血栓反應(yīng)蛋白TSP1),促進(jìn)轉(zhuǎn)移。PD-L1表達(dá):部分中性粒細(xì)胞亞型表達(dá)PD-L1,直接抑制T細(xì)胞活性。4.轉(zhuǎn)移與微環(huán)境重塑NETs中的NE和MMP9降解層粘連蛋白,產(chǎn)生促增殖片段,激活休眠腫瘤細(xì)胞;NETs還可作為循環(huán)腫瘤細(xì)胞的錨定點,促進(jìn)轉(zhuǎn)移灶形成。此外,中性粒細(xì)胞通過CD11b/CD18與腫瘤細(xì)胞結(jié)合,促進(jìn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞增殖,并通過分泌IL-1β調(diào)控上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(MET)。
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四、靶向中性粒細(xì)胞的治療策略
1. 中性粒細(xì)胞耗竭
通過誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡或抑制其生成以減少腫瘤微環(huán)境中的促瘤中性粒細(xì)胞。如CDK9抑制劑,靶向MCL1蛋白(中性粒細(xì)胞存活的關(guān)鍵因子),可選擇性誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡。 細(xì)胞毒性化療藥物(如阿糖胞苷)誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞減少癥,與免疫檢查點抑制劑(ICI)聯(lián)用可提高響應(yīng)率。
2. 抑制中性粒細(xì)胞募集
通過阻斷趨化因子信號,減少中性粒細(xì)胞向腫瘤的浸潤。如CXCR1/2拮抗劑,阻斷CXCL8(IL-8)介導(dǎo)的趨化作用; IL-8抗體(如BMS-986253)中和IL-8以減少中性粒細(xì)胞募集。Avacopan是一種C5aR受體拮抗劑,已被證明對抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體相關(guān)血管炎患者有效,目前正在癌癥中進(jìn)行測試。
3. 增強(qiáng)中性粒細(xì)胞細(xì)胞毒性
抗CD47抗體(如Magrolimab、Evorpacept)通過阻斷“別吃我”信號(CD47-SIRPα軸),增強(qiáng)抗體依賴性細(xì)胞毒性(ADCC)和中性粒細(xì)胞的吞噬作用。多種抗CD47抗體已在數(shù)十項臨床試驗中進(jìn)行了研究,并可能與治療性抗體結(jié)合發(fā)揮最佳作用。
一種利用中性粒細(xì)胞功能的試劑混合物,包括TNF和抗CD40和GP75抗體,可誘導(dǎo)強(qiáng)效的細(xì)胞毒性和抗腫瘤中性粒細(xì)胞。這是一種瘤內(nèi)注射,可能適用于皮膚癌。人中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶可通過靶向CD95誘導(dǎo)癌癥細(xì)胞死亡。N17530是一種彈性蛋白酶樣化合物,也正在開發(fā)用于腫瘤內(nèi)注射治療。
4. 調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞極化
中性粒細(xì)胞可以極化為直接(通過細(xì)胞毒性)或間接(通過誘導(dǎo)IFN-γ反應(yīng)基因促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng))起作用的抗腫瘤表型。β-葡聚糖可以激活中性粒細(xì)胞的間接抗瘤功能,誘導(dǎo)IFN-γ響應(yīng)基因表達(dá),增強(qiáng)T細(xì)胞免疫應(yīng)答。細(xì)菌顆;騎LR激動劑能夠促使中性粒細(xì)胞直接殺傷腫瘤細(xì)胞或促進(jìn)T細(xì)胞激活。此外,TGF-β抑制劑抑制促瘤信號,減少中性粒細(xì)胞ARG1表達(dá),可能增強(qiáng)抗瘤活性。
5.靶向中性粒細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)因子
阻止NET形成的策略之一是使用Dornase alpha(rhDNAse I),幾十年來一直用于治療囊性纖維化患者。ARG1抑制劑(如INCB001158)抑制精氨酸酶-1以緩解T細(xì)胞功能抑制,腫瘤微環(huán)境中的精氨酸酶-1(ARG1)僅來源于中性粒細(xì)胞,是淋巴細(xì)胞抑制的關(guān)鍵介質(zhì)。
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結(jié)語
中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的角色如同一把“雙刃劍”,其功能取決于亞型分化、微環(huán)境信號及治療干預(yù)時機(jī)。從基礎(chǔ)研究到臨床轉(zhuǎn)化,深入解析其異質(zhì)性和可塑性,將為癌癥治療開辟全新維度。
參考資料:
1.Targeting neutrophils for cancer therapy. Nat Rev Drug Discov. 2025 May 15
原文標(biāo)題 : 中性粒細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用

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