侵權投訴
訂閱
糾錯
加入自媒體

從整體免疫腫瘤學的視角看TGF-β對癌癥免疫應答的調控

2022-11-24 11:38
小藥說藥
關注

前言

轉化生長因子-β(TGF-β)是一種最有效和多效性的調節性細胞因子,它幾乎控制著腫瘤引起的免疫反應的每個階段,從初級淋巴器官中的淋巴細胞發育到次級淋巴器官淋巴白細胞的啟動,以及針對腫瘤自身的效應器功能。

TGF-β在健康組織中的不同功能使尋找有效和安全的靶向TGF-β途徑的癌癥治療方法變得更加復雜。本文概述了TGF-β信號在腫瘤引起的免疫反應中的復雜背景,希望能夠為關于TGF-β基于機制的癌癥免疫治療提供有用的幫助。

TGF-β超家族成員

自從TGF-β1被發現以來,已有超過30個TGF-β超家族成員被鑒定和表征,它們在合成、信號轉導機制和功能方面具有共同點。根據其結構和功能的相似性,TGF-β超家族分為TGF-β和骨形態發生蛋白(BMP)亞家族。

通常,TGF-β亞家族包括TGF-βs、activins, Nodal,而BMP亞家族則含有BMP、生長和分化因子(GDF)和抗Mullerian激素(AMH)。

哺乳動物中存在三種高度同源的TGF-β亞型,即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3。在TGF-β超家族中,TGF-β亞型的研究最為廣泛。根據癌癥基因組圖譜(TCGA)的數據,TGF-β1是大多數人類癌癥中表達最為普遍的亞型。此外,與TGF-β2和TGF-β3相比,TGF-β1的表達與TGF-β信號激活最密切相關。

TGF-β分泌與活化

TGF-β作為一種非活性前體合成的蛋白,需要活化才能發揮作用。TGF-β前體由三部分組成:一個信號肽,一個稱為潛伏相關肽(LAP)的N端長前體,以及C端對應于成熟細胞因子的短片段。在內切酶Furin裂解后,通過二硫鍵連接的TGF-β同源二聚體與二硫鍵連接的LAP同源二聚體通過二硫鍵結合。

這種被稱為小潛伏復合物(SLC)的分子通常通過二硫鍵與潛在的TGF-β結合蛋白(LTBP)交聯,形成大潛伏復合物(LLC),與細胞外基質(ECM)中的纖維蛋白相互作用,使潛伏的TGF-β穩定儲存而不是進一步激活。

此外,潛伏的TGF-β還可與Treg或巨噬細胞表面的跨膜糖蛋白A為主的重復序列蛋白(GARP)和LRRC33結合。在LAP上的Arg-Gly-Asp(RGD)序列與整合素αvβ6或αvβ8相互作用后, TGF-β1和TGF-β3才從其潛伏復合物中變構釋放。只有從潛伏復合物中釋放出來,TGF-β才能具有活性并激活其受體。

TGF-β信號通路

TGF-β通過TGF-βI型受體(TGF-βRI或ALK5)和TGF-βII型受體(TGF-βRII)觸發信號傳導,這兩種受體都是跨膜絲氨酸/蘇氨酸激酶受體。

與TGF-β結合后,TGF-βRII作為高親和力的TGF-β受體招募并磷酸化TGF-βRI的胞內結構域,形成異四聚體,隨后激活下游信號的SMAD蛋白。

SMAD依賴的經典通路是TGFβ信號傳導的核心部分。哺乳動物中有8種SMAD蛋白分為三類,包括受體相關SMADs(R-SMADs)、協同SMADs(co-SMADs)和抑制性SMAD(I-SMADs)。

TGF-β與受體結合激活受體可導致R-SMADs的活化,一旦激活,SMAD2/3與受體分離并與SMAD4形成異源三聚體結構,然后轉移到細胞核,在那里它們與DNA轉錄因子和輔因子結合,激活或抑制數百個靶基因。

I-SMADs的表達是由TGF-β信號作為反饋反應誘導的。SMADs通常通過不同激酶的磷酸化和不同泛素連接酶的泛素化來激活或抑制SMADs,從而控制SMADs的穩定性和活性。SMAD6和SMAD7通過與R-SMADs競爭與TGF-β受體復合物的結合來降低R-SMAD的磷酸化和活化。

除了TGF-β信號轉導的典型途徑已被深入研究并證明具有重要作用外,非經典的(非SMAD)信號通路仍然存在,但人們對其了解較少。雖然TGF-β信號轉導的核心機制已經得到了很好的研究,但是這種信號與特定因子和其他信號通路的相互作用在TGF-β級聯調節中形成了一個密集的網絡,這表明TGF-β在微環境中的作用是復雜的。任何影響TGF-β信號傳導元件的細胞信號都會改變其有效性。

癌癥T淋巴細胞中的TGF-β

適應性免疫系統由T細胞和B細胞組成,它們在細胞表面表達抗原特異性T細胞受體(TCR)和B細胞受體。TGF-β在癌癥中對這些淋巴細胞的發育、活化和分化起著重要的調節作用。

輔助性T細胞

TGF-β信號傳導促進低親和力胸腺CD4+T細胞中IL-7Rα的表達,以支持其在外周組織中的存活,同時抑制CD4+T淋巴細胞抗原驅動的陰性選擇。此外,TGF-β抑制外周自身反應T細胞的激活、增殖和效應器分化。TGF-β誘導的SMAD3–SMAD4復合物激活PKA以觸發羧基末端SRC激酶(CSK)介導的近端TCR信號抑制,以防止意外的T細胞啟動。TGF-β還下調轉錄因子T-bet和GATA3,以分別抑制CD4+T細胞分化為TH1細胞和TH2細胞。相比之下,TGF-β與IL-6協同作用,誘導TH17細胞的分化。因此,TGF-β作為CD4+T細胞活化和增殖的關鍵調節因子,并引導三種主要T輔助細胞亞群的分化。

T濾泡輔助細胞(TFH)細胞在表達B細胞新抗原的模型中表現出強大的抗腫瘤功能。TGF-β可能通過抑制TCR信號傳導來限制TFH細胞的生成。另一方面,TGF-β介導的IL-2R表達抑制可以使CD4+T細胞與IL-2信號隔離,從而促進TFH細胞的生成、。因此,TGF-β可以在控制TFH細胞分化中發揮相反的作用,需要進行研究來闡明其在癌癥背景下如何影響TFH細胞反應。

調節性T細胞

胸腺Treg細胞分化是由TGF-β信號介導的。TGFβ介導的胸腺Treg生成不涉及轉錄因子FOXP3的誘導,而是通過減少激動性抗原觸發的T細胞克隆缺失間接起作用。在TGF-β存在下,外周Treg(pTreg)細胞也可以與幼稚CD4+T細胞分化,部分通過SMAD3介導的Foxp3轉錄的誘導。除了影響pTreg細胞分化外,TGF-β還可以以自分泌的方式抑制Treg細胞的擴增。在乳腺癌和前列腺癌的轉基因模型中,Treg細胞中TGFBR2或TGF-β1的缺失不會影響腫瘤生長。因此,盡管TGF-β誘導Foxp3表達,但pTreg細胞分化可能不會導致腫瘤浸潤Treg細胞。

細胞毒性T細胞(CTL)

TGF-β促進IL-7Rα的表達和胸腺CD8+T細胞譜系,而抑制外周CD8+T淋巴細胞的抗原驅動增殖。此外,FOXP1與TGF-β激活的SMAD2和SMAD3相互作用,以抑制轉錄因子MYC和JUN,這些轉錄因子驅動CD8+T細胞的增殖。TGF-β還抑制T-bet和EOMES的表達,它們支持CD8+T細胞分化為細胞毒性T淋巴細胞。此外,SMAD2和SMAD3與ATF1協同抑制CTL效應分子的表達,包括IFN-γ和顆粒酶B。CTL的慢性抗原刺激導致T細胞“耗竭”狀態,其特征是抑制性受體(包括PD-1)的高表達。TGF-β以SMAD3依賴的方式增強PD-1表達。因此,TGFβ參與多種基因表達程序,以減弱CTL分化和功能。

先天性T淋巴細胞

恒定自然殺傷T細胞(iNKT細胞)和γδT細胞亞群,這些非常規的αβT細胞和γδT細胞分化也受到TGF-β的調控。在胸腺中, TGF-β是CD1d–脂質抗原反應性iNKT細胞前體(iNKTp)和MHC–肽抗原反應性上皮內淋巴細胞前體(IELp)發育所必需的。此外,TGF-β是產生IL-17的iNKT細胞(iNKT17細胞)和γδ譜系T細胞(γδ17細胞)分化所必需的。

癌癥B淋巴細胞中的TGF-β

B細胞通過分泌抗體介導體液免疫反應,這涉及激活次級淋巴器官中的常規B2細胞。B細胞中TGF-β信號傳導的阻斷導致活化和增殖增強,而向IgA的類別轉換被減弱。Peyer斑塊是IgA產生的主要位點,TGF-β信號傳導的阻斷不會影響淋巴結中IgA的產生,生發中心B細胞中TGF-β的信號傳導的延遲抑制不會影響Peyer斑中IgA的轉換。生發中心B細胞表現出高水平的TGF-β依賴性SMAD2磷酸化, TGF-β信號傳導促進其從生發中心的亮區向暗區的轉變以及抗體親和力成熟。因此,TGF-β在控制B細胞反應方面具有多效性功能。

考慮到在Peyer斑中B細胞激活的早期階段,TGF-β信號傳導對于IgA轉換是選擇性需要的,TGF-β可能在前列腺腫瘤相關IgA+漿細胞反應中發揮類似的作用,但這種作用發生在何處以及是否在其他腫瘤環境中發生仍然未知。

癌癥固有免疫細胞中的TGF-β

固有免疫系統包括淋巴和髓系細胞譜系,它們構成抵抗免疫挑戰的第一道防線,并調節適應性免疫反應。與對T和B細胞的影響類似,TGF-β在控制癌癥中的固有免疫細胞功能方面表現出多效性功能。

NK細胞

NK細胞中TGFBR1的表達可增強癌細胞轉移,并加速纖維肉瘤的生長,這表明TGF-β通過釋放SMAD4轉錄抑制活性(如通過SMAD4–SKI–SKIL介導的活性)抑制NK細胞介導的癌癥轉移監測。TGF-β抑制NK細胞中IL-15誘導的代謝調節物mTOR復合物1的活化,這可能是其增殖減少、活化受體表達減少和細胞毒活性受損的原因。此外,TGF-β阻礙人NK細胞中IL-2誘導的糖酵解和氧化磷酸化,這可能限制其抗腫瘤活性。這些發現共同表明,TGF-β可以抑制NK細胞介導的腫瘤監測。

輔助性固有淋巴細胞

ILC2對IL-33的信號響應,產生炎性細胞因子。阻斷TGF-β信號可減少ILC2祖細胞數量,并與IL-33受體ST2的低表達相關,減少ILC2的發育。而ILC2與抗腫瘤活性相關,在小鼠黑色素瘤模型中,ILC2衍生的GM-CSF促進嗜酸性粒細胞的擴增和效應器功能,以抑制腫瘤的發育。此外,胰腺癌或黑色素瘤患者的高水平ILC2浸潤與良好的臨床預后相關。

另一方面,與TGF-β在促進抗腫瘤ILC2反應中的這些積極作用相反,在結直腸癌模型中,TGF-β信號傳導促進ILC3轉化為產生IL-10的調節型ILCs群體,并且這些調節性ILC與癌細胞的共轉移導致加速腫瘤生長。

單核和巨噬細胞

TGF-β在巨噬細胞的發育中起著關鍵作用,組織巨噬細胞可以從胚胎祖細胞分化而來,包括表皮朗格漢斯細胞和肺泡巨噬細胞,這兩者都需要自身分泌TGF-β1來維持。但TGF-β是否以及如何進一步影響它們在癌癥中的功能仍有待探索。

除了組織駐留的巨噬細胞外,單核細胞經常被招募到腫瘤中并分化為腫瘤相關的巨噬細胞。TGF-β可誘導單核細胞的趨化性,并可影響單核細胞衍生的巨噬細胞表型。

粒細胞

中性粒細胞是循環中最豐富的粒細胞,經常被腫瘤吸收。它們主要具有促腫瘤功能,驅動癌細胞基因組不穩定、癌細胞增殖和腫瘤血管生成。在結腸癌轉基因模型中,中性粒細胞特異性缺失TGF-βR1與腫瘤浸潤中性粒細胞數量減少相關,并抑制轉移。因此,TGF-β可誘導中性粒細胞募集以促進腫瘤發展。

TGF-β的腫瘤靶向治療盡管有許多因素增加了TGF-β信號轉導的復雜性,但在腫瘤治療中TGF-β信號靶向藥物顯示出了強大的活性。此外,ICIs的臨床成功加速了人們對利用TGF-β信號作為增強抗癌治療方法的興趣。這些特異性或非特異性藥物包括靶向TGF-β受體的小分子、反義寡核苷酸、疫苗、中和抗體以及受體IgG-Fc融合蛋白。

  GalunsertibGalunsertib(LY2157299)是第一個進入臨床試驗也是得到最廣泛研究的小分子阻斷劑,它抑制TGF-βRI激酶,從而阻斷受體介導的信號級聯反應。Galunisertib作為單藥治療或與標準的抗腫瘤治療方案聯合,具有抗腫瘤活性,其適應癥包括HCC、胰腺癌(PAC)和其他腫瘤類型。在一項1/2期臨床試驗中,與安慰劑吉西他濱相比,Galunisertib聯合吉西他濱治療PAC患者的OS明顯改善。TEW-7197TEW-7197是另一種TGF-βRI激酶抑制劑。在晚期實體瘤中進行了TEW-7197的1期研究(NCT0216016),以研究其安全性、耐受性和藥代動力學。其他的TEW7197臨床試驗正在各種癌癥中測試單藥或聯合其他藥物治療的效果。Belagenpumatucel-LBelagenpumatucel-L(Lucanix)是一種治療性、基因修飾的異基因腫瘤細胞疫苗,用于NSCLC,抑制TGF-β2 mRNA的產生。雖然針對NSCLC的3期試驗沒有達到預定的臨床終點,但額外的分析表明在患者亞群中取得了令人鼓舞的結果,在一線化療結束后12周內隨機使用Lucanix治療的患者中,觀察到OS的顯著增加。TrabedersenTrabedersen(ap12009)是TGF-β2基因mRNA區域的反義互補物,通過下調TGF-β2 mRNA發揮抑制作用。在一項2期研究中,與標準化療治療相比,使用10 mM trabedersen治療的復發/難治性晚期膠質瘤患者的2年生存率更高。GC-1008GC-1008(fresolimumab)是一種能中和TGF-β所有亞型的人源單克隆抗體。在惡性黑色素瘤(MM)和腎細胞癌(RCC)的1期試驗中,GC-1008顯示了抗腫瘤活性和可接受的安全性的初步證據。所有29例患者的中位無進展生存率(PFS)與接受達卡巴嗪或其他化療的晚期MM患者的中位PFS相當?赡嫘云つw病是觀察到的主要不良事件,未觀察到劑量限制性毒性。M7824

M7824(Bintrafusp-alfa)是一種由抗PD-L1的抗體和TGF-βRII分子的胞外段組成的雙功能分子,可以“捕獲”在TME中的TGF-β。在1期臨床試驗中,接受1200毫克劑量治療的PD-L1陽性和PD-L1高表達的鉑預處理NSCLC患者的客觀緩解率(ORRs)分別為36.0%(n=10/27)和85.7%(n=6/7),療效令人鼓舞并且具有可管理的耐受性。然而,在隨后進行的針對肺癌和膽管癌的II期和III期臨床試驗中失敗,為其前景蒙上了一層陰影。

ABBV-151影響TGF-β主動釋放的復雜過程是另一種治療干預手段?笹ARP抗體ABBV-151阻斷其與LAP的結合顯著減緩乳腺癌細胞系的肺轉移。其作為單一療法或與ABBV-181(抗PD1單克隆抗體)聯合治療局部晚期或轉移性實體瘤的1期臨床(NCT03821935)正在進行中。小結

作為一種進化上古老的調節細胞因子,TGF-β在免疫系統內外具有多效性功能。其促腫瘤或抗腫瘤免疫活性取決于其來源、劑量、環境和淋巴細胞靶點,以及癌癥類型和疾病階段。TGF-β在次級淋巴器官和腫瘤自身的淋巴細胞活化和分化過程中調節啟動依賴性免疫應答。

更深入地了解TGF-β如何影響體內穩態中的組織相關免疫反應,將進一步闡明TGF-β在癌癥中破壞這種平衡時所起的作用。我們對TGF-β信號在各種癌癥中復雜性的進一步研究,將為未來針對這一途徑進行癌癥治療的嘗試注入新的活力。

參考文獻:

1.TGFβcontrol of immune responses in cancer: a holistic immuno-oncology perspective. NatRev Immunol.2022 Nov 15.

2. Roles of TGF-β signaling pathway in tumor microenvirionment and cancer therapy. Int Immunopharmacol. 2020 Oct 21;89(Pt B):107101.

3.Transforming Growth Factor-β: A Multifunctional Regulator of Cancer Immunity. Cancers (Basel). 2020 Oct 23;12(11):E3099.

       原文標題 : 從整體免疫腫瘤學的視角看TGF-β對癌癥免疫應答的調控

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

發表評論

0條評論,0人參與

請輸入評論內容...

請輸入評論/評論長度6~500個字

您提交的評論過于頻繁,請輸入驗證碼繼續

暫無評論

暫無評論

醫療科技 獵頭職位 更多
文章糾錯
x
*文字標題:
*糾錯內容:
聯系郵箱:
*驗 證 碼:

粵公網安備 44030502002758號

漂亮少妇被修空调侵犯在线