CAF综述——CAF在炎症和抗肿瘤免疫中的作用

肿瘤相关性炎症(TAI)是几乎所有癌症的特征，具有促进肿瘤和抑制肿瘤的功能。肿瘤相关成纤维细胞(CAF)是肿瘤微环境(TME)的一种异质性细胞成分，具有高度可塑性。最近的研究揭示了不同癌症中的CAF亚型，并确定了关键的CAF亚型，如肌成纤维细胞CAF、炎性CAF和抗原提呈CAF，前两种CAF几乎存在于所有肿瘤中。重要的是，这三个CAF亚型参与并调节了TAI。CAF的显著可塑性使它们能够随着环境的变化而在表型和功能上发生变化。今天给大家介绍一篇关于CAF的综述，在这篇综述中，作者描述了CAF如何促进肿瘤炎症和抑制获得性免疫。还总结了最近出现的关于CAF在TAI背景下抑制肿瘤功能的证据。最后，总结了CAF作为肿瘤免疫治疗靶点的研究进展。

CAF在促肿瘤炎症和免疫抑制中的作用

首先，CAF吸引促肿瘤的髓系细胞。巨噬细胞、粒细胞、树突状细胞(DC)和髓系抑制细胞(MDSCs)等髓系细胞通过促进肿瘤细胞的侵袭和转移、支持血管生成和抑制获得性免疫反应而侵袭肿瘤并促进肿瘤的发生。然而，一些髓系细胞亚群，如传统的(c)DCs也可以增强抗肿瘤免疫。然而，一般来说，肿瘤中髓样细胞的存在被视为阴性预后的指标。Erez等人首次提供了CAFs如何支持鳞状细胞癌生长的功能和分子证据，证明CAFs通过分泌促炎细胞因子IL-1、IL-6和趋化因子CXCL1和CXCL2吸引巨噬细胞。重要的是，这种促炎CAF表型依赖于IL-1触发的核因子kappa B (NF-kB)的激活，这是炎症的主要转录调控因子。胰腺星状细胞和结肠成纤维细胞中IL-1受体1(IL1R1)的缺失大大降低了它们的促炎潜能，并减少了髓系细胞群对结直肠肿瘤的侵袭。IL1信号在形成促炎CAF中的突出作用已被多项研究证实。此外，成纤维细胞中病原体识别受体(PRR)Toll样受体4(TLR4)及其下游效应分子MyD88的缺失可减少结直肠癌模型的肿瘤发生，并与肿瘤中巨噬细胞和中性粒细胞的浸润减少有关。根据这些结果，可以推测细菌脂多糖(LPS；TLR4配体)也可能是结直肠癌中产生炎性成纤维细胞吸引髓系细胞的原因。值得注意的是，炎性成纤维细胞被认为存在于人类结直肠癌的管腔表面，与管腔细菌相互作用。此外，HIF2a（一种在低氧条件下稳定的转录因子）在成纤维细胞中介导巨噬细胞向胰腺肿瘤的迁移，并使其极化为免疫抑制表型。此外，成纤维细胞分泌的CHI3L1刺激乳腺癌细胞分泌CCL2和其他趋化因子，从而吸引巨噬细胞并促进小鼠乳腺癌模型的肿瘤生长。

CAF分泌的促炎细胞因子促进肿瘤生长。CAF影响肿瘤生长的另一个机制是分泌促炎细胞因子，直接作用于肿瘤细胞，诱导细胞增殖，抵抗细胞死亡和上皮向间充质转化(EMT)。IL6、IL11和白血病抑制因子(LIF)属于IL6促炎症细胞因子家族，是炎症驱动肿瘤发生的重要介质。CAF在包括IL1b和TGF-b在内的多种刺激下分泌IL6、IL11和LIF。CAF产生的IL6对多种类型的癌细胞具有促增殖作用。此外，CAF来源的IL6在固有的胰腺模型中提供化疗耐药性，并促进食道癌的EMT。IL11由结肠成纤维细胞分泌，激活癌细胞中的STAT3和ERK信号，促进肿瘤的生长和转移。最后，胰腺星状细胞来源的LIF作用于胰腺癌细胞，诱导去分化和对化疗的抵抗。

CAF抑制获得性免疫反应。CAF支持肿瘤进展的第三种方式是涉及MDSCs和调节性T细胞(Tregs)的免疫抑制，它们是通过使用各种机制抑制细胞毒性(即CD8+)T细胞功能而抑制TME的主要驱动因素。通过分泌IL1，CAF刺激MDSCs在原发癌和转移性乳腺癌中的募集，从而具有促肿瘤作用。此外，CAF产生的趋化因子CXCL-1、2、5、CCL2和CCL3会吸引肿瘤。此外，胰腺CAF产生IL6和其他细胞因子，将单核细胞分化为MDSCs，进而抑制T细胞的增殖。除此之外，CAF还能诱导T_reg的形成。apCAF刺激CD4+T细胞分化为T_reg，而apCAF诱导的T_reg在体外抑制CD8+T细胞的增殖。另一个T_reg亚群CD73+ ϒδ T_reg是由CAF衍生的IL6诱导，并在乳腺癌中抑制CD4+T细胞的增殖。此外，Costa等人描述了在乳腺癌和卵巢癌中发现的一种名为“CAF-S1”的CAF亚群，它通过产生CXCL12和增强T_reg分化来增加T_reg的侵袭。在后续研究中，作者进一步阐述了“caf-s1”亚群的一个亚群，即“ecm-myCAF”，提高了T_reg上免疫检查点PD-1和CTLA-4的表达，并与ICB的原发抗性有关。除了对CD8+T细胞功能的这些间接影响外，CAF和CD8+T细胞之间的直接相互作用也有助于CAF介导的免疫抑制。Lakins等人证明，apCAF触发抗原特异性、FASL和PD-L2依赖的CD8+T细胞的凋亡，从而阻碍体内抗原特异性肿瘤控制。此外，CAF来源的FGF2通过上调T细胞受体信号转导抑制物SPRY1来增加CD8+T细胞的耗竭。最后，CAF分泌的ßig-h3(也称为TGF-ßi)抑制CD8+T细胞的抗原特异性增殖，从而在胰腺癌模型中产生促肿瘤作用。

最后，肿瘤细胞外基质的密度、组成和硬度主要由CAF活性决定，影响T细胞向肿瘤核心的渗透，与特定的T细胞亚群结合，从而影响抗肿瘤免疫。例如，TME中致密的胶原蛋白模式抑制了T细胞的渗透。此外，在卵巢癌中，包括成纤维细胞产生的基质分子(如胶原蛋白和纤维连接蛋白)的蛋白质信号与T_reg和TH2分化标记的表达正相关，这表明TME具有免疫抑制和肿瘤促进作用。相反，最近的一项研究表明，衰老皮肤中细胞外基质密度的丧失促进了T细胞对黑色素瘤的排斥。与此相一致的是，胰腺癌中α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)+CAF亚群中I型胶原的缺失与T细胞的减少有关。

CAFS在抗肿瘤免疫中的作用

与广泛研究的促肿瘤作用相比，抑制肿瘤的CAF在抗肿瘤免疫中的作用还没有得到很好的描述。2014年产生的首次证据表明，α-SMA+肌成纤维细胞群是抑制调节性T_reg和维持CD8+T细胞功能所必需的。最近，同一小组的另一项研究证实了这一点，该研究报告称，α-SMA+CAF确实具有肿瘤限制功能，而FAP+CAF通过加强免疫抑制而诱导胰腺癌的肿瘤进展。重要的是，α-SMA+CAF中I型胶原的丢失加速了胰腺肿瘤的进展，并与MDSCs的渗透增加相关，因此T细胞的渗透可能减少，这在一定程度上解释了α-SMA+CAF的肿瘤抑制功能。值得注意的是，在炎症驱动的结直肠癌模型中，COL1a2+成纤维细胞中IKKβ的丢失与T_reg增加和肿瘤生长增强相关。而在同一模型中，col6+成纤维细胞中IKKβ的缺失导致肿瘤免疫细胞含量下降，并阻碍了肿瘤的生长。这些研究的不同结果支持这样的观点，即特定的基因在不同的CAF亚群中发挥相反的功能，这反过来要求在对成纤维细胞进行遗传操作以研究CAF与免疫细胞的相互作用时仔细选择标记基因。此外，CD105阴性的CAF群体显示阻碍了胰腺癌的肿瘤生长。这种表型依赖于完整的适应性免疫系统，这表明CD105阴性的CAF促进了抗肿瘤免疫。

耐人寻味的是，与之前的研究相反。研究表明apCAF还具有肿瘤抑制作用，这是由于apCAF分泌的C1q作用于CD4+T细胞以保护其免受凋亡的影响。三级淋巴结构(TLS)是在炎症和癌变组织中形成的B细胞和T细胞的堆积，表现出二级淋巴器官的一些关键特征。重要的是，在多种癌症实体中，TLS的存在与更好的预后和对ICB的反应相关。在小鼠黑色素瘤和结直肠癌模型中，FAP阴性的CAF部分通过CXCL-13-CXCR-5积聚B细胞来协调TLS的形成。相反，在Sjögren’s综合征小鼠模型中，FAP+成纤维细胞主要参与TLS的组装，再次暗示成纤维细胞亚群的不同功能取决于局部和病理类型。本质上，越来越多的证据表明CAF具有抗肿瘤免疫功能，包括与T_reg、MDSCs和B细胞之间的相互作用。

CAF作为肿瘤免疫治疗靶点的研究进展

免疫疗法的转化，特别是ICB在临床环境中的应用，代表着肿瘤学的一项突破。然而，尽管一些肿瘤如黑色素瘤对转移阶段表现出很好的反应，因此可以通过ICB治疗持续控制甚至治愈，但其他肿瘤如胰腺癌和大多数结直肠癌则不是这样。重要的是，在一系列癌症中，肿瘤成纤维细胞含量高与抗CTLA-4、抗PD1和抗PD-L1治疗的反应减弱有关。因此，靶向CAF是克服免疫治疗耐药性的一种有前景的策略。然而，如上所述，CAF耗竭对临床前模型的结果也有不利影响，这就是为什么在从TME中删除CAF时需要非常谨慎的原因。目前针对CAF或由CAF介导的免疫治疗方法包括耗尽免疫抑制的FAP+CAF群体，利用FAP+TME细胞作为载体以肿瘤特异性的方式部署药物和抗体，以及阻断TGF-β和IL-1信号。

与FAP+CAF在肺癌和胰腺癌中的免疫抑制作用一致，针对FAP+细胞的嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞显著降低了肺癌模型中的肿瘤负荷。FAP特异性CAR-T疗法在不同的皮下模型中增加了内源性CD8+T细胞对肿瘤的反应。此外，通过CAR-T细胞去除FAP+细胞还通过免疫非依赖性作用抑制肿瘤生长，包括减少肿瘤血管密度和减少细胞外基质沉积。然而，FAP特异性CAR-T治疗在几种皮下肿瘤模型中产生了显著的骨毒性和恶病质，因此在将这些结果转化为临床时值得谨慎。此外，在两个皮下肿瘤模型中，既针对FAP又作为CD40激动剂的双特异性抗体在两个皮下肿瘤模型中诱导了有效的抗肿瘤免疫反应，并产生了有限的全身副作用。一种名为OMTX705的新型FAP靶向抗体药物结合物(ADC)即使在对PD1耐药的肿瘤模型中也通过增强CD8+T细胞的渗透而诱导完全消退。

如上所述，TGF-β和IL-1信号通路是CAF激活的关键。因此，阻断这两条通路可能有利于抗肿瘤免疫。事实上，2018年的两项里程碑式的研究描述了TGF-β受体1抑制剂Galunisertib或TGF-β抗体如何与ICB协同作用，释放强大而持续的T细胞反应。Jiao等人的结果表明，在骨转移模型中，TGF-β阻滞剂与ICB有协同作用，但在原发性前列腺癌模型中不起作用，表明分期和宿主器官特异性因素决定联合治疗的反应。在另一项研究中，阻断TGF-β导致了CD73+干扰素(IL)CAF的群体，这些CAF表现出与干扰素信号应答的signature。此外，ilCAF产生T细胞诱导剂CXCL-9、10和11，从而可能增加细胞浸润，抑制肿瘤生长，并与ICB协同作用。这提示，在TGF-β抑制剂治疗的肿瘤中，ILCAF可能有助于增强抗肿瘤免疫。由于这些有希望的临床前研究结果，目前有几项临床研究正在调查联合应用TGF-β阻滞剂和联合化疗对各种癌症实体的有益作用。

最后，用重组白细胞介素1受体拮抗剂(Anakinra)阻断IL-1信号时，胰腺癌中促肿瘤的iCAF是敏感的。因此，在直肠癌模型中，阿纳金纳联合放射治疗可防止iCAF极化，并减缓肿瘤进展。重要的是，在那项研究中，阿纳金纳治疗与照射肿瘤内CD8+T细胞的显著增加有关，这表明ICB在该环境中可能具有额外的协同作用。目前正在对直肠癌患者进行I期研究，研究放化疗与阿纳金纳的潜在有益组合。总之，CAF导向的免疫治疗方法，包括免疫检查点抑制剂的联合治疗，在临床前模型中产生了令人振奋的结果，目前正在转化为临床。

总结：

CAF的多种功能可分为“物理”和“化学”两个方面：CAF通过调节细胞外基质“物理”地阻止或促进免疫细胞的渗透，并通过细胞因子和趋化因子的分泌与免疫细胞“化学”地相互作用。重要的是，这些可溶性因子很可能是系统活性的，因此可能会影响转移扩散。因此，在制定旨在调节CAF功能以增强抗肿瘤免疫反应的治疗方案时，需要仔细考虑这些假定的多效性CAF效应以及其他因素，如肿瘤实体、分期、TME成分和既往的治疗干预。然而，它们的多功能性和可塑性提供了一个很好的机会来调节它们各自的功能以达到治疗的目的。