Research progress of drugs for cancer immunotherapy based on CCL2/CCR2 signaling axis
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摘要:
趋化因子配体2(C-C motif chemokine ligand 2,CCL2)及其受体CCR2与肿瘤的发生、发展密切相关。CCL2/CCR2信号轴通过多种机制促进肿瘤进展,一方面CCL2与肿瘤细胞表面的CCR2结合促进肿瘤的生长/存活和转移;更为重要的是CCL2可以招募多种免疫抑制细胞在肿瘤微环境中聚集,抑制免疫细胞的功能和活性,促进肿瘤进展。本文综述了CCL2/CCR2信号轴以及其在肿瘤及肿瘤微环境中的作用,并重点介绍了靶向CCL2/CCR2信号轴药物的临床研究进展,以期深入并全面了解CCL2/CCR2信号轴在肿瘤进展中的作用机制,开发更有效的肿瘤免疫治疗药物。
Abstract:C-C motif chemokine ligand 2 (CCL2) and its receptor CCR2 are closely related to tumorigenesis and tumor progression. The CCL2/CCR2 signaling axis promotes tumor progression through multiple mechanisms: CCL2 binds to CCR2 on the surface of tumor cells, and thus promotes tumor growth/survival and metastasis; more importantly, CCL2 recruits a variety of immunosuppressive cells to aggregate in the tumor microenvironment, and inhibits the function and activity of immune cells, promoting tumor progression. The article reviews the CCL2/CCR2 signaling axis and its role in tumors and tumor microenvironment, with particular focus on the advances in clinical research on drugs targeting CCL2/CCR2 signaling axis, in order to gain an in-depth and overall understanding of the mechanism of action of CCL2/CCR2 axis in tumor progression and develop more effective anti-tumor immunotherapeutic agents.
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Keywords:
- CCL2 /
- CCR2 /
- cancer immunotherapy /
- tumor microenvironment /
- immunosuppressive cells
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1. 趋化因子配体2/趋化因子受体2信号轴概述
趋化因子是一类能够趋化某种类型细胞定向移动的小分子,通过结合并激活细胞表面的趋化因子受体[1],触发一系列信号转导,导致细胞朝着趋化因子所在的浓度梯度方向移动。这种趋化诱导的定向迁移对于许多生物学过程至关重要。各种类型趋化因子配体与受体相互作用构成了复杂的调控网络并参与肿瘤的发生发展[2]。
趋化因子根据N端半胱氨酸残基数目和位置不同可以分为4类:CXC趋化因子、CC趋化因子、C趋化因子和CX3C趋化因子[3]。趋化因子配体2(C-C motif chemokine ligand 2,CCL2),也被称为单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1),是趋化因子CC亚族的明星成员,最初于1989年从人神经胶质瘤细胞和人血液单核白细胞的培养上清液中分离和纯化得到[4]。完整的人类CCL2是由76个氨基酸残基组成,其编码基因定位于人类17号染色体[5],包含3个外显子与2个内含子。多种细胞均可产生CCL2,包括肿瘤细胞、内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、平滑肌细胞和骨髓细胞等[6]。
趋化因子受体2(C-C motif chemokine receptor 2,CCR2)是CCL2主要结合的受体类型。CCR2在许多物种中序列高度同源,包括小鼠、大鼠和恒河猴等CCR2与人源CCR2保守性可达78%~95%。CCR2主要在单核细胞/巨噬细胞中表达,也表达于各种其他细胞类型中,包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞(natural killer cells, NK cells)、嗜碱性细胞、干细胞、小胶质细胞、肌肉细胞、树突状细胞和内皮细胞、肿瘤细胞等。CCL2与受体CCR2结合后,可以激活PI3K/Akt(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B)通路、RAC GTPase通路、PKC(protein kinase c)依赖通路和JAK/STAT(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription)等信号转导途径,发挥不同的生物学作用[7−9]。
2. CCL2/CCR2信号轴在肿瘤发生发展中的作用
2.1 CCL2/CCR2信号轴直接影响肿瘤的发生发展
研究发现,CCL2/CCR2信号轴参与了多种肿瘤的发生发展。在乳腺癌、卵巢癌、食管癌、胃癌、肺癌、结肠癌和前列腺癌等恶性肿瘤中观察到CCL2的过表达,且与肿瘤的预后呈负相关[10−11]。多项研究表明,CCL2/CCR2信号轴能够促进原发肿瘤部位的肿瘤细胞生长存活和增殖,当恶性细胞脱离其原始位置转移时,CCL2/CCR2信号轴可以刺激肿瘤细胞侵入周围组织,促进定植并通过与肿瘤微环境相互作用而继续生长[12]。
2.1.1 促进肿瘤生长/存活
自分泌或旁分泌的CCL2可以直接作用于肿瘤细胞通过调控不同信号转导途径影响肿瘤细胞的生长/存活。在前列腺癌细胞中,CCL2可以通过激活PI3K/Akt信号转导来保护前列腺癌PC-3细胞免于自噬死亡,并在无血清条件下延长肿瘤细胞的存活[13]。CCL2通过激活PI3K/Akt信号转导来抑制胃癌细胞的自噬并增加螯合体1(sequestosome 1,SQSTM1)表达,减弱药物诱导的细胞毒性,加快胃癌对化疗产生耐药性[14]。在肺癌的体外实验研究中发现,CCL2过表达激活PI3K/Akt信号转导,进而抑制细胞凋亡,降低肺癌细胞A549对化疗药物多西他赛的敏感性[15]。此外,前列腺癌细胞中CCL2/CCR2信号的激活可以下调裂解Caspase3(cleaved-caspase3)与裂解聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(cleaved poly ADP-ribose polymerase, cleaved-PARP),进而抑制细胞凋亡,使前列腺癌对卡巴他赛产生耐药性[16]。在乳腺癌研究中,CCL2/CCR2信号轴能够通过介导SMAD家族成员3(mothers against decapentaplegic homolog 3,Smad3)磷酸化和激活MAPK通路协同促进乳腺癌细胞的存活和运动[17]。另外,研究发现外源性CCL2通过MAPK信号通路促进卵巢癌细胞增殖[18]。
2.1.2 促进肿瘤的转移/侵袭
肿瘤转移是一个涉及多步骤的综合过程,指肿瘤细胞通过循环系统从原发部位扩散到远端定植的过程,包括上皮细胞-间充质转化(epithelial–mesenchymal transition,EMT)、内渗进入循环系统、外渗出循环系统进行远端定植[19]。CCL2/CCR2信号轴有助于肿瘤细胞发生EMT、肿瘤细胞外渗以及肿瘤定植,在肿瘤转移中起关键作用[20]。
在转移的初始阶段,原位肿瘤细胞通过EMT过程获得侵袭性表型,可以破坏细胞外基质以促进转移。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是金属依赖性内肽酶的多基因家族,在EMT中起重要作用。研究发现鼻咽癌患者的CCL2/CCR2显著上调,通过激活MMP2/9通路来促进鼻咽癌细胞的转移[21]。诸多研究发现CCL2能够通过介导CCR2、c-Raf(raf-1 proto-oncogene, serine/threonine kinase)、MAPK和AP-1(activator protein 1)信号转导来促进MMP-9表达,进而促进细胞迁移和细胞侵袭[22]。在乳腺癌中,CCL2通过ERK/GSK-3β/Snail信号转导诱发EMT过程从而促进MCF-7人乳腺癌细胞的迁移[23]。在肝癌细胞中,CCL2/CCR2信号轴通过激活Hedgehog信号通路诱导肝细胞癌侵袭和EMT,并增加Smoothened(smo)和神经胶质瘤相关癌基因同源蛋白1(gli family zinc finger 1,Gli-1)的表达[24]。此外,研究发现CCL2/CCR2能够控制内皮细胞的通透性,促进肿瘤细胞转移。在前列腺癌中,CCL2通过增强骨髓中破骨细胞的活性促进肿瘤生长,促进骨转移[25]。在结肠癌中,CCR2能够控制内皮通透性,并通过JAK2/STAT5和MAPK通路控制肿瘤细胞外渗,促进结肠癌细胞转移(图1)[9]。
Figure 1. CCL2/CCR2 signaling axis in tumor progression. Once CCL2 binds to CCR2 receptor on the surface of tumor cells, a series of downstream transduction pathways are activated, such as JAK/STAT, PI3K/AKT,MAPK and Hedgehog,promoting the growth, proliferation, survival, migration/invasion, angiogenesis of tumor cellsCCL2: C-C motif chemokine ligand 2; CCR2: C-C motif chemokine receptor 2; JAK: Janus kinase; STAT3/5: Signal transducer and activator of transcription 3/5; Smo: Smoothened; Gli-1: Gli family zinc finger 1; PI3K: Phosphoinositide 3-kinase; AKT: Protein kinase B(PKB); mTORC1: Mechanistic target of rapamycin complex 1; PARP: poly ADP-ribose polymerase; RAS/RAF: Rat sarcoma/Rapidly accelerated fibrosarcoma; MEK1/2: Mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase1/2; ERK1/2: Extracellular signal-regulated kinase1/2肿瘤血管生成是肿瘤转移、侵袭的关键环节,研究发现CCL2/CCR2通过募集肿瘤相关巨噬细胞以及刺激血管生成因子的表达介导血管生成调节,促进肿瘤转移。研究发现CCL2可以直接介导血管生成促进乳腺癌进展,用CCL2中和抗体治疗携带人乳腺癌细胞的免疫缺陷小鼠,发现小鼠存活率显著增加,并抑制肺转移肿瘤的生长[26]。另有研究发现终止抗CCL2抗体的使用能够导致单核细胞流入转移部位,并通过促进白细胞介素-6(interleukin-2,IL-6)和血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)促进血管生成,加速乳腺癌的转移[27]。此外,在胶质母细胞瘤中,抑制CCL2能够有效抑制多形性胶质母细胞瘤中肿瘤相关巨噬细胞的募集,减少血管生成并抑制肿瘤生长[28]。在肝细胞性肝癌中,CCR2缺陷小鼠的肝星状细胞的积累和运输显著减少,MMP2表达下降,减少肝肿瘤形成过程中的新生血管生成[29]。
当肿瘤细胞进入淋巴系统或血液时,它们会成为循环肿瘤细胞,并沿趋化梯度扩散至转移部位定植。在乳腺癌中,基质细胞或肿瘤细胞分泌的CCL2可以募集炎性单核细胞来刺激肿瘤转移前微环境的形成,并为癌症细胞定植创造合适的环境。乳腺肿瘤细胞衍生的CCL2与单核细胞来源的表达CCR2的细胞(包括巨噬细胞和破骨细胞)结合,进而促进在肺和骨骼中的定植[30]。此外,研究人员发现多梳抑制复合物1(polycomb repressive complex 1, PRC1)促进CCL2并募集M2型肿瘤相关巨噬细胞和调节性T细胞,从而促进肿瘤细胞转移与免疫抑制以及新生血管生成,驱动前列腺癌在骨骼和内脏器官的定植[31]。
2.2 CCL2/CCR2信号轴在肿瘤微环境中的作用
肿瘤微环境是由肿瘤细胞、免疫细胞、多种基质细胞(成纤维细胞、内皮细胞等)、细胞外基质及活性介质(细胞因子、生长因子等)组成的复杂环境网络[32]。肿瘤细胞通过释放细胞外信号,与环境中其他各类型细胞相互作用,诱导产生免疫抑制性微环境促进肿瘤的发生发展。肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞,包括调节性T细胞(regulatory T cells, Tregs)、肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAM)、骨髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)等,可以负向调控免疫应答,抑制免疫系统对肿瘤细胞的攻击。相反,增强免疫的细胞群体,包括细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte, CTL)、NK细胞和抗原呈递细胞(antigen-presenting cells, APC),通过产生细胞毒性物质、促进细胞凋亡或呈递肿瘤抗原,发挥免疫监测和清除肿瘤细胞的作用。肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts, CAFs)是肿瘤微环境中的主要基质细胞,通过产生外泌体和生长因子参与细胞外基质重塑,进而促进肿瘤浸润和侵袭,同时调节免疫反应(图2)。CCL2/CCR2信号轴在肿瘤微环境中发挥关键作用,不仅可以促进肿瘤细胞的生长、增殖、迁移和侵袭,同时诱导免疫抑制细胞在肿瘤微环境中的聚集,影响免疫细胞的功能和活性,塑造免疫抑制微环境,进而影响肿瘤的发生发展。
Figure 2. Role of the CCL2/CCR2 signaling axis in the tumor microenvironmentNK cell: Natural killer cell; T cell: T-lymphocyte; DC cell: Dendritic cell; MDSC: Myeloid-derived suppressor cell; Treg: Regulatory T cells; TAM: Tumor-associated macrophages; TAN: Tumor-associated neutrophil; CAF: Cancer-associated fibroblasts; ECs: Endothelial cells; Th2: Helper T lymphocyte 22.2.1 对巨噬细胞的影响
TAM是募集在肿瘤微环境中的一类免疫抑制细胞,主要由骨髓来源的单核细胞分化而成。研究表明,CCL2/CCR2信号轴在招募TAM方面发挥关键作用,与肿瘤患者不良预后相关。在人类乳腺癌和食管癌中,CCL2的表达与TAM的积累以及肿瘤早期复发和血管侵袭之间也存在密切关联。肿瘤细胞分泌的CCL2能募集外周循环血中的单核细胞到肿瘤微环境中,继而将单核细胞分化成巨噬细胞,从而发挥免疫抑制活性[33]。巨噬细胞可以分化为功能不同的两种类细胞:经典激活巨噬细胞(M1)和替代激活巨噬细胞(M2)[34],M1型巨噬细胞可以促进炎症并表现出抗肿瘤特性,而 M2型巨噬细胞发挥免疫抑制作用,促进肿瘤进展[35]。TAM 通常被认为是M2样巨噬细胞的特殊表型,通过分泌转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)等分子,加速结直肠癌等肿瘤的进展和转移[36]。
在肿瘤微环境中,CCL2/CCR2直接影响TAM的增殖、功能极化及效应分子分泌[37]。食管鳞状细胞癌的小鼠模型中,CCL2/CCR2信号轴诱导TAM向M2型巨噬细胞极化,并上调细胞程序性死亡-配体1/2(programmed cell death 1 ligand 1/ligand 2,PD-L1/L2)表达,耗尽抗肿瘤的效应T细胞,进而参与肿瘤免疫逃逸和肿瘤进展[21];TAM还可以通过调节VEGF及MMP的分泌,诱导血管、淋巴管生成,以及诱导肿瘤细胞EMT过程,为肿瘤侵袭和转移创造便利条件[38];此外,CCR2/CCL2轴可以激活MAPK、JAK/STAT和PI3K/Akt等信号通路,并动员各种转录因子,调控肿瘤细胞代谢以促进肿瘤生长[39]。因此,CCL2/CCR2信号轴在TAM募集和肿瘤进展中发挥关键作用,有望成为肿瘤治疗的靶点。
2.2.2 对骨髓源性抑制细胞 (MDSCs)的影响
MDSCs是来源于骨髓的未成熟的免疫抑制细胞,在促进肿瘤的生长、血管生成和转移方面发挥了重要作用。MDSCs通常被分为两个主要亚型,即多形核MDSCs (PMN-MDSCs)和单核MDSCs(M-MDSCs)[40]。虽然两者都具有免疫抑制作用,但它们的免疫抑制机制略有不同。PMN-MDSCs通过产生抑制性分子和氧化物来抑制免疫反应,M-MDSCs则更侧重于通过细胞接触和细胞因子来发挥其免疫抑制作用,且抑制效力强于PMN-MDSC[41]。MDSCs在肿瘤微环境中发挥免疫抑制活性,通过与其他免疫细胞类型(包括T细胞、NK细胞)相互作用以调节其功能[42]。在结直肠癌等多种癌症进展中[43],MDSCs一方面通过分泌精氨酸酶(arginase 1,ARG1)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、TGF-β、IL-10等细胞因子特异性抑制CD8+ T淋巴细胞和NK细胞的抗肿瘤功能,诱导T淋巴细胞凋亡;另一方面,上调转录因子叉头框蛋白P3(forkhead box p3,Foxp3)在CD4+ T细胞上的表达,诱导Tregs分化和扩增,从而削弱了效应T细胞的功能,促进肿瘤发生免疫逃逸与进展[44]。有文献报道,CCL2/CCR2 通过激活 STAT3 等多种信号,增强钙结合蛋白的表达以促进MDSCs扩增,并强化其介导的T细胞免疫抑制活性[45]。此外,CCL2/CCR2还可以诱导MDSCs产生活性氧(reactive oxygen species, ROS),促使MDSCs分化并抑制T细胞活性,从而强化肿瘤微环境的免疫抑制效应,促进肿瘤的生长和转移[46]。除了免疫抑制机制外,MDSCs还通过产生VEGF、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)等加速血管、淋巴管生成[47],进一步增强MDSCs介导的免疫抑制及肿瘤进展。上述研究提示,MDSCs在促进肿瘤进展方面发挥着关键作用,深入了解MDSCs-T淋巴细胞免疫抑制轴有望为实现精准靶向肿瘤治疗提供重要的理论基础。
2.2.3 对T细胞的影响
T淋巴细胞在免疫系统中扮演关键角色,大致可以分为两种类型:CD8阳性的CTL和CD4阳性的辅助性T细胞(helper T lymphocyte, Th)。Th1和Th2细胞是CD4+T淋巴细胞中最典型的两个亚型,Th1衍生的细胞因子诱导炎症反应、具有抗肿瘤作用,而Th2分泌的细胞因子则发挥抗炎和促进肿瘤进展的作用[48]。Tregs是CD4+T淋巴细胞的一类,具有免疫抑制功能,对于促进肿瘤的转移和进展至关重要。研究发现,在胰腺癌等肿瘤中,Tregs与不良预后和较短生存率密切相关[49]。
CCL2/CCR2信号轴在肿瘤微环境中具有T细胞调节作用,CCL2/CCR2可以促使Th2细胞极化为更具免疫抑制性的Tregs[50]。在头颈鳞状细胞癌的小鼠模型中,放疗后CCL2的增多导致Tregs在肿瘤微环境中募集,促进肿瘤免疫逃逸的发生[51]。Tregs进入肿瘤微环境后,CCL2/CCR2信号轴进一步增强Tregs的免疫抑制作用,即释放抑制性细胞因子如TGF-β、IL-10等,上调细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)、PD-1等免疫检查点蛋白的表达,消耗IL-2,抑制CD8+ T细胞的活化与功能,导致肿瘤细胞逃避免疫监视,从而使其更难以被免疫系统识别和清除[52]。阻断CCL2/CCR2信号轴传导有助于增强Tregs细胞耗竭,且与传统的胰腺癌治疗手段联用,可以增强CD8+ T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用,延长生存期。综上所述,CCL2/CCR2在调控肿瘤免疫抑制微环境中CD8+ T、Tregs细胞的活性及功能方面发挥重要作用,可用作肿瘤免疫治疗的靶点。
2.2.4 靶向CCL2/CCR2信号轴增强抗肿瘤免疫
免疫检查点抑制剂通过阻断免疫检查点与配体的结合,解除免疫抑制,重塑肿瘤微环境,恢复免疫系统对肿瘤的免疫应答,使肿瘤治疗获得了突破。其中,PD-1及PD-L1在介导肿瘤细胞发生免疫逃逸过程中发挥关键作用。肿瘤细胞通过高表达PD-L1,与T细胞表面的PD-1结合,抑制T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用,从而逃避免疫系统的攻击[53]。目前,抗PD-1/PD-L1单抗已被批准用于多种恶性肿瘤的治疗,在多项临床试验中展示出显著的抗肿瘤活性,已成为治疗恶性肿瘤的重要手段[32, 54]。然而,部分肿瘤患者对单一免疫治疗的响应率不高,胰腺导管腺癌等多种肿瘤微环境中聚集大量的免疫抑制细胞,如TAMs、MDSCs、Tregs等,通过分泌细胞因子以及其他代谢物,或者上调PD-L1表达,诱导细胞毒性T细胞的凋亡、失活,导致免疫检查点抑制剂耐药的发生。因此,免疫治疗的合理联用是一种增强单一免疫检查点抑制剂响应率并提高抗肿瘤作用的有效策略[55−56]。
PD-L1在肿瘤细胞表面表达,可以特异性结合T淋巴细胞的PD-1,抑制T淋巴细胞杀伤肿瘤的功能,帮助肿瘤细胞实现免疫逃逸。另外,肿瘤等细胞分泌细胞因子如CCL2等,进而招募、扩增或者活化TAMs、MDSCs和Tregs等免疫抑制细胞,从而拮抗免疫功能。因此,CCL2/CCR2信号轴拮抗剂与免疫检查点抑制剂的联用可以解除MDSCs-T/NK细胞与肿瘤细胞-T细胞之间的抑制作用,发挥协同抗肿瘤作用。已有研究报道,CCR2 拮抗剂和抗 PD-1 抗体的联合治疗在多种肿瘤药效评价模型中显示出协同作用,两者联用与单药相比显著抑制了小鼠膀胱癌、黑色素瘤肺转移和乳腺脂肪垫肿瘤细胞的生长[57]。在一项针对抗PD-1单抗治疗抵抗的胶质母细胞瘤试验中,发现CCL2/CCR2信号轴招募MDSCs进入肿瘤微环境参与了治疗耐受,CCR2抑制剂可以通过降低肿瘤微环境中的MDSCs,与抗PD-1抗体联用显著抑制耐药胶质瘤的生长,并延长小鼠生存期[58]。一项肺癌的临床前研究表明CCL2中和抗体通过下调外周血和肿瘤微环境中的MDSCs,提高T细胞浸润,显著延长抗PD-1单抗治疗的肺癌小鼠的生存期[59]。另外,射频消融得不彻底会诱导残余结直肠癌的局部炎症,释放CCL2,招募MDSCs至结直肠,从而抑制T细胞功能,促进肿瘤进展并妨碍抗PD-1单抗的治疗。而CCR2拮抗剂的联用增强了抗PD-1单抗的抗肿瘤作用,为消融不彻底的残存肿瘤提供了替代治疗方案[60]。综上,阻断或干扰CCL2/CCR2信号轴有望提高免疫检查点抑制剂的抗肿瘤作用,进一步提升肿瘤患者的生存获益。
3. 靶向CCL2/CCR2信号轴药物的临床研究
鉴于CCL2在多种肿瘤动物模型以及肿瘤患者中过表达,CCL2驱动的CCR2信号通路参与了恶性肿瘤的发生发展,大量临床前试验表明阻断CCL2/CCR2信号轴可以促进肿瘤免疫。基于此,目前一系列靶向CCL2/CCR2信号轴的抗肿瘤药物的临床试验正在进行。以下几个临床试验药物在抗肿瘤方面表现突出,可以分为抗体类生物药和抑制剂类药物。
3.1 生物药或单克隆抗体
MLN1202(plozalizumab)是一种特异性抗CCR2的人源化单克隆抗体,通过与CCR2相互作用拮抗其与配体CCL2的结合,从而抑制CCR2信号通路的激活。在一项Ⅱ期临床试验中,研究人员评估了MLN1202对44名肿瘤骨转移患者的疗效(NCT01015560)。43名符合条件的患者中,41名患者完成了研究,只有7.14%的患者出现严重不良反应,具有良好的耐受性。MLN1202每半个月静脉注射8 mg/kg,治疗43 d后,14名患者尿液中的主要评估指标尿Ⅰ型胶原氨基末端肽(urinary type I collagen amino terminal peptide, U-NTX)下降,表明MLN1202对癌症治疗有一定积极作用。
TAK-500是武田制药研发的一种靶向CCR2的免疫刺激抗体偶联物(ISAC),由一个抗CCR2抗体和STING(stimulator of interferon genes)激动剂(TAK-676)通过一个可裂解的马来酰亚胺型连接子偶联而成,该偶联物可选择性地在CCR2表达的髓系细胞内激活STING,通过将发挥免疫抑制作用的CCR2阳性细胞重新转变为促炎表型,以阻断TAM的募集,目前处于临床Ⅰ期(NCT04420884, NCT04879849)。武田制药在2023年AACR年会上首次公开临床前研究结果,TAK-500具有长效抑瘤、抗肿瘤免疫记忆、联用PD-1增效等特点,但血浆细胞炎症因子的释放严重。
CNTO888(Carlumab)是一种与CCR2受体结合位点直接竞争的靶向人CCL2的中和抗体,对CCL2亲和力极高(解离常数为15 pmol/L)。一项Ⅰ期临床试验(NCT00537368)对44名难治疗性晚期实体瘤患者单独或联合化疗使用CNTO888进行治疗。患者每两周静脉滴注给药一次,剂量从0.3 mg/kg逐步提高至15 mg /kg。结果显示所有不良事件的严重程度均为轻度,但游离CCL2仅在第一次给药时被短暂抑制,总CCL2在治疗后呈剂量依赖性增加。因此,受试患者并未从CNTO888治疗中获益[61]。另一项Ⅰ期临床试验(NCT01204996)首次对53例实体瘤患者给予CNTO888联合4种标准化疗方案进行治疗,并以安全性为主要指标,药代动力学及药效学为次要指标。结果显示,联合用药后CNTO888没有增强化疗的药效,也没有延长对CCL2的长期抑制作用[62]。另有研究人员进行了一项Ⅱ期临床试验(NTC00992186),以评估CNTO888在46例转移性耐药的前列腺癌患者(已接受过多西紫杉醇、激素或手术等治疗)中的疗效。该试验以有复合反应[骨骼病变、骨骼外病变和前列腺特异性抗原(prostate specific antigen,PSA)与基线值的变化]的受试者百分比为主要指标,无进展生存期(progression-free survival, PFS)、总体生存期 (overall survival, OS)、U-NTX等为次要指标。观察到没有患者的PSA下降超过50%,CNTO888总体耐受性良好,几乎无轻度至中度不良事件。然而,这些试验结果表明CNTO888在持续抑制CCL2方面仍效果甚微。
3.2 CCR2抑制剂
CCX872-B是ChemoCentryx公司研发的一种口服有效的选择性CCR2拮抗剂,一项多中心、开放标签的Ⅰb期临床试验(NCT02345408)研究了CCX872-B联合FOLFIRINOX(5-氟尿嘧啶、亚叶酸、伊立替康、奥沙利铂)在胰腺癌患者中的安全性和有效性。入组患者(50)每两周接受化疗一次(最多12次),联合每天一次或者两次的150 mg CCX872-B,直至疾病进展或药物不耐受。第24周的CT扫描结果显示CCX872-B联合FOLFIRINOX的无进展生存期(PFS)为61.9%(13/21),疾病控制率(DCR)为78%。所有受试者的客观缓解率(ORR)为37%,且CCX872-B的使用并未导致附加的安全问题,表明CCX872-B在胰腺癌的治疗中展示出巨大潜力。
BMS-813160是百时美施贵宝制药公司开发的一种CCR2/CCR5双重拮抗剂。目前多项Ⅰ/Ⅱ期临床试验正在评估BMS-813160与化疗或免疫疗法联合治疗癌症的效果,包括局部晚期胰腺导管腺癌(NCT03496662、NCT03767582)、结直肠癌和胰腺癌(NCT03184870),以及非小细胞肺癌和肝癌(NCT04123379)。
PF-04136309是辉瑞公司研发的一种口服小分子CCR2拮抗剂。一项非随机、开放性Ⅰb期临床试验(NCT01413022)评估了PF-04136309联合FOLFIRINOX化疗方案对局部晚期或临界可切除胰腺癌患者的副作用和疗效。受试者每两周接受一次FOLFIRINOX化疗方案,联合组口服500 mg 的PF-04136309(每日两次),总的治疗时间为12周。与单用化疗的患者相比(均未达到客观缓解),在23名可评估的接受联合治疗的受试者中,21名受试者(91.3%)完成了全部治疗周期,12名受试者(52.2%)获得部分缓解,11名受试者(47.8%)疾病稳定。经过联合治疗后,患者血液与骨髓中CCR2+单核细胞的比例较单用化疗组显著降低,这表明FOLFIRINOX联合PF-04136309可以阻止CCR2+单核细胞浸润,提高抗肿瘤免疫效果。另一项Ⅰb/Ⅱ期研究 (NCT02732938)评估了PF-04136309联合吉西他滨和白蛋白结合型紫杉醇治疗转移性胰腺癌患者的效果。所有患者(21名)均接受PF-04136309治疗,起始剂量为500 mg或750 mg(每日两次)。截至目前,接受治疗患者的客观缓解率(ORR)为23.8% (95% CI = 8.2%~47.2%)。在500 mg 治疗组中(n = 17),中位无进展生存期(mPFS)为5.3个月,ORR为 29.4% (95% CI = 10.3%~56.0%)。总体而言,PF-04136309与化疗联用在胰腺癌患者中显示出有意义的疗效和生存获益,但仍需要扩大样本量探索PF-04136309在治疗癌症患者中的治疗潜力。
4. 展 望
综上,CCL2/CCR2信号轴参与了肿瘤的发生发展。肿瘤组织中CCL2 和 CCR2 的表达水平显著高于癌旁组织,可作为肿瘤患者预后不良的标志物。一系列临床前及临床试验表明靶向CCL2/CCR2信号轴的药物,包括抗体类生物药和CCR2抑制剂,具有良好的抗肿瘤作用。这种作用与降低肿瘤微环境中CCR2+的免疫抑制细胞密切相关。然而,值得注意的是,靶向人CCL2的中和抗体CNTO888在临床试验中取得的结果并不理想,其原因一方面可能是由于抗体类药物并不能长时间地阻断CCL2/CCR2信号轴[63],这表明需要开发新疗法来实现持久的CCL2抑制;另一方面可能是由于CCL2中和抗体仅仅阻断免疫抑制细胞的募集,并未破坏其功能。其他抗体类药物的临床试验结果也并未公布。相比较而言,CCR2抑制剂表现出更为积极的抗肿瘤效果,提示开发既能抑制免疫抑制细胞趋化又能破坏其功能的CCR2抑制剂具有更为广阔的发展前景。此外,抗PD-1抗体和CCL2/CCR2信号轴抑制的联合治疗可能是一种新颖且有前景肿瘤免疫治疗策略,这为肿瘤免疫治疗提供了新的方向,值得在临床试验中开展进一步研究。
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Figure 1. CCL2/CCR2 signaling axis in tumor progression. Once CCL2 binds to CCR2 receptor on the surface of tumor cells, a series of downstream transduction pathways are activated, such as JAK/STAT, PI3K/AKT,MAPK and Hedgehog,promoting the growth, proliferation, survival, migration/invasion, angiogenesis of tumor cells
CCL2: C-C motif chemokine ligand 2; CCR2: C-C motif chemokine receptor 2; JAK: Janus kinase; STAT3/5: Signal transducer and activator of transcription 3/5; Smo: Smoothened; Gli-1: Gli family zinc finger 1; PI3K: Phosphoinositide 3-kinase; AKT: Protein kinase B(PKB); mTORC1: Mechanistic target of rapamycin complex 1; PARP: poly ADP-ribose polymerase; RAS/RAF: Rat sarcoma/Rapidly accelerated fibrosarcoma; MEK1/2: Mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase1/2; ERK1/2: Extracellular signal-regulated kinase1/2
Figure 2. Role of the CCL2/CCR2 signaling axis in the tumor microenvironment
NK cell: Natural killer cell; T cell: T-lymphocyte; DC cell: Dendritic cell; MDSC: Myeloid-derived suppressor cell; Treg: Regulatory T cells; TAM: Tumor-associated macrophages; TAN: Tumor-associated neutrophil; CAF: Cancer-associated fibroblasts; ECs: Endothelial cells; Th2: Helper T lymphocyte 2
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