研究「细胞死亡」与「肿瘤免疫治疗」的关系，这2篇高分综述 ...

陈俊华

长期以来，细胞凋亡被认为是一个积极的生命过程，往往被视为癌症预防和治疗的研究热点。然而，靶向凋亡调节因子如凋亡相关的半胱天冬酶或B细胞淋巴瘤2(BCL-2)家族蛋白的治疗药物在抗肿瘤治疗中效果不佳；相反，非凋亡调节性细胞死亡（RCD）对癌症的发展及治疗反应显著相关。

例如，在基因工程小鼠中，肿瘤对铁死亡的敏感性增强显著可抑制胰腺癌的形成和进展。在口腔鳞状细胞癌的化学抗性和胶质母细胞瘤对放射治疗的不敏感性中，炎症小体起关键作用。
因此，靶向非凋亡性RCD在抗肿瘤治疗领域引起了广泛关注。今天为大家分享的两篇关于“非凋亡性RCD在抗肿瘤治疗的作用”的综述。

一篇今年6月发表于《Signal Transduct Target Ther》（IF：38.104），题为“Autophagy， ferroptosis， pyroptosis， andnecroptosis in tumor immunotherapy”。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）
下载地址：https://www.nature.com/articles/s41392-022-01046-3

另一篇2020年8月发表于《Journal of Hematology & Oncology》（IF：23.168），题为：“Ferroptosis,necroptosis,and pyroptosis in anticancer immunity”。



（DOI：10.1186/s13045-020-00946-7）
下载地址：https://link.springer.com/article/10.1186/s13045-020-00946-7

以下为要点，需详细了解可查看论文原文。



自噬、铁死亡、细胞焦亡和坏死性凋亡概述

根据不同的形态、生化、免疫学和遗传特征，调节性细胞死亡（RCD）分为凋亡和非凋亡两类。非凋亡性RCD可细分为自噬、铁死亡、焦亡和坏死性凋亡。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）

自噬是一种调节机制，可去除不必要或功能失调的细胞成分，并回收代谢底物。自噬主要分为四个过程，包括自噬的起始、隔离膜和自噬体的形成、自噬体与溶酶体融合以及自噬体的裂解。

自噬起始是由unc-51样激酶（ULK）复合物介导的，当mTOR复合物1（mTORC1）被抑制或5’-AMP活化蛋白激酶（AMPK）被激活时，它会转变为活性状态，从而激活III类PI3K复合物（VPS34）。VPS34复合物在膜上催化3-磷酸磷脂酰肌醇PI3P生成，以募集并组装两个参与LC3脂化和自噬体形成的泛素样偶联系统。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）

细胞焦亡又称细胞炎性坏死，是一种程序性细胞死亡，表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。

细胞焦亡的发生依赖于炎性半胱天冬酶(caspase)和GSDMs蛋白家族。被炎症小体激活的caspase切割GSDMs蛋白，释放出其N端结构域，该结构域结合膜脂并在细胞膜上打孔，导致细胞渗透压的变化，进而导致细胞不断膨胀直至破裂死亡。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）

铁死亡主要是平衡氧化和抗氧化损伤的过程。谷胱甘肽(GSH)-谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)抗氧化系统在保护细胞免于铁死亡方面发挥着重要作用。Xc系统负责导入胱氨酸（胱氨酸）作为 GSH 合成的限速底物，以换取细胞内谷氨酸(Glu)。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）

坏死性凋亡是一种发生在RIPK1和RIPK3下游的程序性细胞死亡，它们聚集成一个称为坏死体的寡聚复合体，坏死细胞通过活化蛋白混合谱系激酶样蛋白(MLKL)进行快速的膜渗透，从而介导细胞内内容物的释放，包括免疫原性DAMPs。RIPK1、RIPK3和MLKL是参与坏死性凋亡的主要分子。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）




自噬、铁死亡、细胞焦亡和坏死性凋亡

对肿瘤免疫治疗的影响

免疫系统有助于预防肿瘤的发生、进展和转移，并调节肿瘤对治疗的反应。免疫监测提供了一种识别、控制和杀死肿瘤细胞的方法，然而，肿瘤细胞通过降低免疫原性并形成免疫抑制网络来逃避免疫监视。

免疫疗法通过刺激抗肿瘤免疫反应来利用免疫系统对抗肿瘤，包括免疫检查点抑制剂(ICIs)、CAR-T细胞、树突状细胞疫苗和细胞因子疗法。

ICIs通过恢复效应T细胞的功能来抑制癌症发展。近年来，基于免疫检查点抑制剂（ICIs）的癌症免疫治疗在临床上取得了相当大的成功。然而，许多肿瘤对ICIs的反应很差甚至没有反应，部分原因是缺乏肿瘤浸润淋巴细胞（TIL），这大大限制了ICIs的应用。

传统上认为免疫疗法激活的CD8+T细胞通过以下两种主要途径诱导肿瘤细胞死亡：①穿孔素-颗粒酶和(ii)Fas-FasL。然而，最近的研究发现了一种新机制，CD8+T细胞通过诱导铁死亡和细胞焦亡来抑制肿瘤生长，这引发了对肿瘤细胞死亡机制与免疫系统激活之间关系的回顾。

传统上，人们认为免疫疗法激活的CD8+ T细胞通过以下两种主要途径诱导肿瘤细胞死亡：①穿孔素-颗粒酶途径和②Fas-Fas配体(FASL)。然而，许多研究出人意料地表明，CD8+T细胞可以通过诱导铁死亡和焦亡来抑制肿瘤生长，这引发了对肿瘤细胞死亡机制与免疫系统激活之间关系的回顾。

细胞凋亡通常被认为是一种免疫耐受过程，而免疫原性细胞死亡(ICD)，它可能由肿瘤疫苗接种、放疗和某些类型的化疗引起。最近不少研究表明，非凋亡性RCD参与免疫细胞的存活、分化、激活和易位及其功能表现（抗肿瘤和促肿瘤作用细胞）。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3，癌症免疫循环的五个关键过程）
01 协同作用


（1）线粒体自噬是响应多种刺激的选择性自噬形式，可去除受损的线粒体，抑制I型IFN的产生，并抑制炎症小体的活化，从而减少IL1β和IL18的产生防止线粒体衍生的DAMP的积累。

研究表明，线粒体自噬是维持反应性B记忆细胞的存活和功能所必需的；缺乏线粒体自噬基因的小鼠会积累线粒体并经历氧化磷酸化和脂肪酸合成，导致B记忆细胞的丧失。

自噬还能够促进含ATP的溶酶体向质膜迁移来促进ATP分泌。由于ATP作为趋化信号的关键作用，当自噬在肿瘤细胞中丢失时，化疗药物将不太可能触发强烈的抗肿瘤免疫反应。

自噬也可通过免疫检查点蛋白的降解影响癌细胞的免疫逃逸。例如，在乳腺癌模型中，表皮生长因子受体(EGFR)/β1，3-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶-3 (B3GNT3)通路介导的PD-L1糖基化抑制PD-L1的自噬降解，导致肿瘤免疫逃逸。再如，结肠癌相关研究显示，酰基转移酶DHHC3诱导的PD-L1的棕榈酰化会抑制其自噬降解，导致免疫抑制和肿瘤生长。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）


（2）作为一种溶解性和炎症性的调节细胞死亡的类型，细胞焦亡的特征是细胞肿胀、溶解和释放许多致炎因子，包括IL-1β、IL-18、ATP和HMGB-1。不到15%的肿瘤细胞发生细胞焦亡就足以清除整个肿瘤移植物，这表明强大的抗癌免疫在细胞焦亡引发的肿瘤杀伤中起着重要作用。

另外，细胞焦亡的肿瘤细胞通过释放危险信号，促进包括CD8+T细胞和NK细胞在内的抗癌免疫细胞的募集，在这一过程中，促肿瘤细胞的浸润水平显著降低。CD8+T细胞和NK细胞的分泌也可以裂解 GSDMB/D/E的GZMA和GZMB诱导癌细胞焦亡。

（3）铁死亡有助于CD8+T细胞的抗肿瘤作用，并影响抗PD-1/PD-L1免疫治疗的效果。值得注意的是，PD1/PDL-1抑制剂与细胞焦亡/铁死亡诱导剂在抑制肿瘤方面有明显的协同作用。



（DOI：10.1186/s13045-020-00946-7）

（4）目前主要有两种策略可以通过坏死性凋亡触发抗肿瘤免疫。

(1)接种坏死肿瘤细胞疫苗：坏死性凋亡的肿瘤细胞释放的DAMPS促进BMDC的成熟、效应T细胞的交叉激发，以及随后的细胞毒效应。在这个过程中观察到过量的干扰素-γ的产生，这可能代表了CD8+T细胞使用的另一种抗癌方法。
(2)接种坏死性成纤维细胞疫苗：坏死细胞释放NF-κB来源的信号，进一步导致DC细胞激活，正常的肿瘤细胞抗原负载量增加，以及强大的CD8+T细胞介导的肿瘤控制。



（DOI：10.1186/s13045-020-00946-7）



02 拮抗作用


（1）自噬有助于肿瘤细胞逃避免疫监视，从而导致对抗肿瘤免疫治疗的内在抗性。

（2）在细胞焦亡过程中，炎症小体的激活可促进IL-18、IL-1β、IL-10等炎症因子的成熟和释放，这些因子可能抑制抗肿瘤免疫作用或引起炎症级联反应，从而在特定条件下促进肿瘤的发展。
（3）作为铁死亡的刺激物ROS，在调节人类恶性肿瘤的免疫方面发挥着至关重要的作用。高ROS会抑制T细胞的活化和增殖，而低ROS可以恢复T细胞的细胞毒作用。此外，许多免疫细胞对铁死亡敏感，包括CD8+ T细胞、NK细胞和DC细胞。通过抑制 GPX4 活性来刺激铁死亡可以降低这些免疫细胞的特异性杀伤功能。
（4）坏死性凋亡的诱导可以产生允许肿瘤生长的免疫抑制性肿瘤微环境。多项研究表明，通过坏死性凋亡从细胞中释放的DAMPs可以募集炎症细胞并释放调节性细胞因子，如IL-1α、IL-18等，通过促进血管生成、癌细胞增殖和转移来引发炎症并促进肿瘤发展。
目前的研究表明，已有多种通过诱导（或抑制）这些类型的非细胞凋亡性RCD而发挥有效的抗肿瘤活性的药物获批临床应用。



（DOI：10.1038/s41392-022-01046-3）