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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(duì)”,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(lái),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(zhǎng),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(hào)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(kāi)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(duì)于未來(lái)開(kāi)發(fā)能夠針對(duì)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(lèi)白細(xì)胞的70%(小鼠為15%)。長(zhǎng)期以來(lái),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(cè)序技術(shù)的突破,中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性被逐漸揭開(kāi)。目前已知的腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TAN)至少可分為兩類(lèi):

促腫瘤表型:占腫瘤浸潤(rùn)中性粒細(xì)胞的大多數(shù),通過(guò)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(jiàn)于免疫檢查點(diǎn)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(lèi)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(jià)值的核心。即使大多數(shù)TAN本質(zhì)促癌,仍可通過(guò)靶向干預(yù)實(shí)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(hào),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(hào)(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(guò)訓(xùn)練免疫(innate immune training)增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的長(zhǎng)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(guò)多種分子機(jī)制調(diào)控癌癥進(jìn)展,主要包括以下幾個(gè)方面:1.促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與增殖中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE):NE通過(guò)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(hào)通路,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。同時(shí),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;钚匝酰≧OS):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(guò)激活血管內(nèi)皮生長(zhǎng)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(lái)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(lái)源的髓系細(xì)胞分泌,促進(jìn)血管生成開(kāi)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(lèi)中還有IL-8)通過(guò)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(guò)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(guò)物理屏障阻斷細(xì)胞毒性T細(xì)胞浸潤(rùn)腫瘤,并通過(guò)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(diǎn),促進(jìn)轉(zhuǎn)移灶形成。此外,中性粒細(xì)胞通過(guò)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(guò)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(guò)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(diǎn)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(guò)阻斷趨化因子信號(hào),減少中性粒細(xì)胞向腫瘤的浸潤(rùn)。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(duì)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(cè)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(guò)阻斷“別吃我”信號(hào)(CD47-SIRPα軸),增強(qiáng)抗體依賴(lài)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(xiàng)臨床試驗(yàn)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(guò)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(kāi)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(guò)細(xì)胞毒性)或間接(通過(guò)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(dòng)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(hào),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(lái)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(lái)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(yǔ)

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(hào)及治療干預(yù)時(shí)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(kāi)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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