趋化因子及其受体在胶质瘤诊断及治疗中的研究进展

董星辰，孙晓阳

(南京医科大学附属淮安第一医院神经外科，江苏 淮安 223000)

胶质瘤是大脑中最常见的原发性肿瘤，占中枢神经系统恶性肿瘤的81%，通常起源于胶质细胞或前体细胞，并逐渐发展为星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤或少突星形细胞瘤等[1]。在组织学分级上，神经胶质瘤可分为4级，其中Ⅰ级和Ⅱ级胶质瘤为低级别胶质瘤，Ⅲ级和Ⅳ级胶质瘤为高级别胶质瘤。低级别胶质瘤患者的10年生存率为47%，中位生存期为11.6年；相对较高等级的胶质瘤与较差的预后有关，Ⅲ级神经胶质瘤患者的中位总生存期约为3年，而Ⅳ级神经胶质瘤患者仅为15个月[2]。尽管目前治疗恶性肿瘤的方法较多，但被批准用于治疗胶质瘤的药物很少，而血脑屏障是其阻碍因素之一[3]。肿瘤的发展增加了血脑屏障的通透性，导致巨噬细胞和淋巴细胞发生肿瘤浸润。免疫抑制细胞的募集和激活主要由于促炎性细胞因子分泌的增多，包括白细胞介素、转化生长因子和趋化因子等，这些外周免疫细胞对肿瘤进展和对抗肿瘤治疗的反应有重大影响，可能会限制胶质瘤患者的疗效[4]。趋化因子是结构相关的小肝素结合蛋白，该类蛋白可以由各种类型的细胞合成，包括单核细胞、巨噬细胞、T 淋巴细胞以及神经细胞、内皮细胞等[5]。趋化因子及其受体通过促进细胞增殖、存活、转移和新血管生成在各种肿瘤的发展中发挥重要作用，部分趋化因子/受体轴在恶性肿瘤病理生理学中的作用已得到公认[6]。现对趋化因子及其受体家族蛋白在胶质瘤诊断及治疗中的研究现状予以综述。

1 趋化因子及其受体

趋化因子能够影响免疫细胞的全身运动，根据N端附近半胱氨酸残基的相对位置分为CC、CXC、CX3C和XC 4个家族[6]。趋化因子受体是一个多样化的G蛋白偶联受体家族，结构上包含7个跨膜域(有助于配体结合)以及内基序(包含G蛋白和抑制蛋白对接位点)，趋化因子受体在全身表达，常见于免疫细胞群，其在免疫细胞上的表达可由炎症驱动[7]。趋化因子及其受体在健康的炎症免疫反应中具有较好的作用，趋化因子与同源受体结合后，可在组织内发挥多种功能[8]，且趋化因子受体也具有多种功能，如趋化性调节、响应病原体感染等[9]。趋化因子及其受体的各种功能对许多疾病的进展及其潜在治疗有广泛影响，针对趋化因子/趋化因子受体系统在恶性肿瘤进展中的作用，靶向趋化因子受体以减缓恶性肿瘤进展，可能是有效的药理学方法。已经确定CC趋化因子配体[chemokine(C-C motif) ligand，CCL]2/CC趋化因子受体[chemokine (C-C motif) receptor，CCR]2信号轴在各种癌症的发展和进展中发挥作用，包括高度难治的类型，如胶质母细胞瘤、胰腺癌等。CCR2及其配体通过从外周募集抑制性细胞来塑造免疫抑制性肿瘤微环境，从而在胶质瘤的发展中发挥不可或缺的作用[10]。胶质瘤患者CCL2/CCR2表达升高表明患者预后较差，而低水平CCL2患者的生存时间较长[11]。

2 趋化因子及其受体在胶质瘤诊断中的作用

恶性肿瘤的生化诊断依赖于肿瘤标志物。某些基因在恶性肿瘤的发生、增殖和分化中的过度表达可能导致该基因产物在癌细胞中合成增加并释放至血液或脑脊液中，这些过表达的基因产物可作为肿瘤标志物用于中枢神经系统肿瘤的诊断和监测。

2.1血清中趋化因子及其受体 在神经母细胞瘤患者血清中，包括癌胚抗原在内的一些经典肿瘤标志物水平升高，且其血清癌胚抗原水平随疾病进展而升高[12]。但目前尚无具有高灵敏度及高特异度的中枢神经系统肿瘤(如神经胶质瘤)标志物，且尚无有效区分原发性中枢神经系统病变和转移性脑肿瘤的筛查试验。因此，新的神经胶质瘤生物标志物正在研究中，特别是用于中枢神经系统肿瘤早期诊断的生物标志物。由于趋化因子及其受体在神经胶质瘤发病中的作用，针对趋化因子的肿瘤标志物筛查可能是有效的研究方向。尽管神经胶质瘤细胞中存在各种趋化因子及其受体的表达，但对神经胶质瘤患者血清趋化因子及其受体水平的认识尚不清楚。研究证明，与健康受试者相比，胶质瘤患者血清CXC趋化因子配体[chemokine(C-X-C motif) ligand，CXCL]8水平显著提高[13]。另一项研究表明，与健康人群相比，部分恶性神经胶质瘤患者血清CXCL12水平显著升高，但间变性星形细胞瘤和多形性胶质母细胞瘤患者CXCL12水平无显著差异[14]。神经胶质瘤患者血清CCL2和CCL5水平明显高于健康志愿者，其中胶质瘤患者血清CCL5水平甚至是健康志愿者的5倍，证实CCL2和CCL5均参与了神经胶质瘤的发病[15]。

趋化因子网络高度复杂，可能任何单一趋化因子或受体均不能成为诊断胶质瘤的有效生物标志物，故多种生物标志物联合可作为诊断胶质瘤的替代方法。研究表明，蛋白质组学可能是选择神经胶质瘤潜在肿瘤标志物的有用工具[16]。随着蛋白质组学的发展，表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术(一种生物质谱技术)出现，有研究采用该技术评估了一套用于胶质母细胞瘤诊断的潜在血清生物标志物，结果发现了3种可作为推定胶质瘤生物标志物的蛋白——CXCL4、S100A8、S100A9。与健康人群相比，胶质母细胞瘤患者血清CXCL4、S100A8、S100A9水平升高[16]。由于不同的蛋白质表征神经胶质瘤发展有不同的途径，将这些标志物组合比确定单个标志物具有优势，且将为临床提供更准确的信息。

2.2脑脊液中趋化因子水平及其受体 传统采样源(如血液、肿瘤组织)的蛋白质组图谱以及大多数潜在生物标志物在脑肿瘤临床研究中的价值有限。胶质瘤的生物标志物可以在其他生物样品中进行鉴定，如脑脊液、囊液、肿瘤细胞系、肿瘤组织等。而脑脊液可能成为有潜力的胶质瘤生物标志物研究样本。血脑屏障可防止肿瘤特异性分子从大脑释放到血液循环，脑脊液中的生物标志物可能由肿瘤组织分泌或渗漏产生，还可能由血脑屏障功能障碍以及外周血滤过增加产生[17]。因此，可考虑在脑脊液中寻找脑肿瘤生物标志物，但常规采集脑脊液用于临床检测有一定局限性[18]。与良性脑肿瘤或无肿瘤患者相比，神经胶质瘤患者脑脊液样本中CCL2水平显著升高[17]。单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)是一种由76个氨基酸组成的蛋白质，属于CC亚家族成员，可吸引单核细胞。胶质瘤患者脑脊液样本中MCP-1水平显著高于良性脑肿瘤或无肿瘤患者，且胶质瘤蛛网膜下腔播散患者脑脊液样本中MCP-1水平明显高于未播散患者[19]。脑脊液中MCP-1水平有助于准确诊断胶质瘤并判断肿瘤细胞的蛛网膜下腔播散，从而对此类患者进行及时、适当的治疗。

3 趋化因子及其受体在胶质瘤治疗中的作用

胶质瘤的治疗通常为手术治疗联合放疗和(或)化疗，但多数患者治疗效果欠佳，且易复发，主要原因与常规疗法未考虑不同亚型胶质瘤的独特分子特征有关。目前大部分研究集中于寻找合适的胶质瘤诊断和治疗方法，以有效预防神经胶质瘤的进展。

3.1靶向趋化因子及其受体的临床前研究

3.1.1直接靶向趋化因子及其受体的疗法 目前胶质瘤治疗中针对阻断趋化因子/趋化因子受体轴的单一疗法的应用极为有限。单克隆抗体阻断CCR4信号治疗肾癌的潜力较大，Affi-5是一种CCR4阻断性单克隆抗体，在肾癌临床前研究中可以减少肿瘤生长并增加自然杀伤细胞的浸润[20]。CCR4单克隆抗体已应用于成人T细胞淋巴瘤，近年日本批准了一种完全人源化、去岩藻糖基化的免疫球蛋白G1抗体——Mogamulizumab，但Mogamulizumab会消耗调节性T细胞，从而增加移植物抗宿主反应的风险[21]。AMD3465是一种高度选择性的CXC趋化因子受体[chemokine (C-X-C motif) receptor，CXCR]4拮抗剂，可抑制胶质瘤和成神经管细胞瘤细胞的生长，其抗肿瘤活性与环腺苷酸抑制的阻断有关[22]。此外，在原位恶性胶质瘤细胞U87MG的神经胶质瘤小鼠模型中，一类新的CXCR4拮抗剂环肽在体外可减弱U87MG细胞的代谢活性及增殖、迁移能力，并缩小肿瘤体积[23]。靶向CXCR4不仅限于单一疗法，CCR7介导癌细胞的扩散和迁移，因此这种趋化因子受体轴可能成为胶质瘤的治疗靶点之一[24]。研究显示，注射SB225002(一种CXCR2拮抗剂)的胶质瘤动物模型的肿瘤体积缩小50%，且血管密度降低、小胶质细胞/巨噬细胞聚集、这些髓系细胞与肿瘤血管的相互作用增强，表明CXCR2拮抗剂在较高浓度下可直接影响神经胶质瘤和内皮细胞的增殖，抑制神经胶质瘤的生长[25]。一项针对CXCR2抑制剂的临床前研究表明，SB225002可抑制原位胶质瘤动物模型的肿瘤生长，导致血管模拟结构不完整，提示CXCR2靶向治疗与胶质瘤标准疗法结合可能改善临床试验的治疗效果[26-27]。

3.1.2免疫疗法结合靶向趋化因子及其受体的疗法 近年来，各种基于免疫的癌症治疗方法的开发和应用取得了很大进展。免疫抑制性肿瘤微环境对许多癌症有较大影响，且大部分可能依赖于趋化因子及其受体，但大部分癌症采用单一免疫疗法治疗的效果欠佳。将现有免疫疗法与针对趋化因子受体的新型拮抗剂相结合可能是治疗胶质瘤的潜在方法，对其他耐药性癌症的疗效较好。在一项近期的胶质瘤临床前研究中，采用靶向程序性细胞死亡受体1(programmed cell death protein 1，PD-1)的单克隆抗体联合靶向CCR2的小分子拮抗剂的治疗方法结果发现，CCR2拮抗剂CCX872单独使用可延长胶质瘤动物模型的中位生存期，其与抗PD-1联合使用可进一步延长中位生存期和总生存期[11]，表明CCX872与抗PD-1联合治疗对延长胶质瘤患者生存期有较大优势。此外，抗CXCR4联合抗PD-1免疫疗法可延长神经胶质瘤模型的生存时间[28]，接受联合治疗动物模型的肿瘤浸润性免疫抑制细胞数量减少，CD4+/CD8+比值升高，表明趋化因子受体阻滞剂与PD-1阻滞剂联合可延长小鼠神经胶质瘤模型的生存期。由于肿瘤异质性、免疫抑制微环境以及瘤内T细胞运输和持久性不足，针对实体瘤的嵌合抗原受体T细胞疗法的研究进展缓慢。肿瘤释放的白细胞介素-8通过嵌合抗原受体增强肿瘤内T细胞的运输，证明白细胞介素-8受体(如CXCR1或CXCR2修饰的嵌合抗原受体)可显著促进肿瘤中T细胞的迁移、增强其持久性，并在侵袭性肿瘤(如胶质母细胞瘤)临床前模型中诱导完全的肿瘤消退和持久的免疫记忆[29]。

3.2靶向趋化因子及其受体的临床试验 目前针对趋化因子/趋化因子受体轴的单一疗法的临床试验较少，评估Plerixafor(CXCR4拮抗剂)胶质瘤患者在最大安全手术切除和标准护理期间疗效的Ⅱ期临床试验正在招募患者[30]。研究证实，新型吡啶甲酰胺骨架修饰的CXCR4阻断剂(CPZ1344)可诱导GBM细胞凋亡，抑制U87细胞的迁移和血管生成，使细胞周期停滞于G1期，但相关临床试验尚未开展[31]。尽管目前关于趋化因子受体拮抗剂用于胶质瘤的临床试验较少，但其在其他恶性肿瘤中与化疗联合应用的研究较常见。PF-04136309与氟尿嘧啶、亚叶酸钙、盐酸伊立替康和奥沙利铂等联合治疗胰腺癌的Ⅰ期临床试验显示，趋化因子受体拮抗剂联合化疗的安全性较好，且患者耐受度较高[32]。

4 小 结

趋化因子网络是一个极其复杂的系统，由大量相互作用的配体和受体组成，且受体及配体的活性存在相互影响。趋化因子网络是调节人体各种正常生命功能和发育所必需。趋化因子在组织发育、修复、免疫监测和保护机体免受感染以及炎症和免疫方面起着基本作用，其中涉及恶性肿瘤等疾病。神经胶质瘤是发生在中枢神经系统的高度多样化恶性肿瘤，其中趋化因子及其受体通常上调，可能在疾病发展中起关键作用。近年研究认为，趋化因子信号轴在各种癌症发展和进展中起作用，趋化因子对肿瘤的影响机制可能与免疫反应、肿瘤血管生成等有关。因此，趋化因子可能是靶向治疗肿瘤及筛选肿瘤生物标志物的潜在靶点之一。未来，明确胶质瘤肿瘤微环境的组成以及趋化因子/趋化因子受体轴在胶质瘤中的作用可能是胶质瘤的研究方向。