免疫治疗2.0时代：靶向肿瘤相关性炎症
免疫系统与肿瘤的起始、发生、进展、治疗、耐药等过程都有着密不可分的关系。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors, ICIs）的临床一线使用，将肿瘤免疫学与免疫治疗推到了一个前所未有的重要高度。然而，免疫细胞在履行免疫监视和免疫清除功能之外，常不可避免地介导肿瘤相关性炎症——后者显著促进恶性肿瘤的发生和进展。不仅如此，肿瘤微环境在化、放疗等多种临床治疗手段的重塑下更是不断以炎症反应的形式推动肿瘤进化与免疫逃逸。中山大学肿瘤防治中心的侯嘉杰副教授曾在《自然综述-免疫学》指出“免疫抑制性肿瘤细胞死亡”的生物学隐患，并据此呼吁临床医生开展精准治疗及联合治疗[1]。近日，侯嘉杰与美国加州大学圣迭戈分校（UCSD）Michael Karin教授、南京大学孙倍成教授共同在《自然综述-临床肿瘤学》（影响因子：53.276）发表了题为“Targeting cancer-promoting inflammation — have anti-inflammatory therapies come of age?”的综述长文[2]，系统探讨了肿瘤炎症靶向治疗的前世今生。
抗炎治疗因其对肿瘤细胞的直接抑制及对肿瘤微环境的干预作用受到人们的关注。事实上，某些抗炎药物在传统肿瘤防治中早已占据着一席之地。新的治疗格局下，随着ICI临床耐药的频繁发生和免疫抑制信号的逐步破译，炎症靶向策略被越来越多地应用于联合免疫治疗方案中。那么，肿瘤炎症靶向治疗的时机是否已经成熟？这一治疗策略与机体免疫系统存在着怎样的作用关系？这篇综述聚焦于肿瘤相关性炎症的靶向策略，系统性回顾了既往的临床试验及实验室研究，对抗炎药物（或炎症靶向药物）的临床应用进展、生物作用机制及联合治疗方案等进行了详细论述。同时，作者也客观地剖析了抗炎/炎症靶向治疗存在的问题及挑战，并就改进方向给出了自己的见解。
“炎-癌”转化——抗炎药物的用武之地
炎症反应影响着肿瘤发展和治疗的全程。事实上，Rudolf Virchow早在19世纪就提出了肿瘤起源于慢性炎症的假说[3]。人们随后发现，多种外环境刺激（如微生物、污染物、辐照、化学物质、烟草、饮食因素等）可在特定的机体器官（肝、肠、肺、子宫、皮肤等）中产生炎症反应，后者启动了损伤上皮细胞与间质浸润细胞之间复杂的作用关系。持续的慢性炎症致使组织的损伤与修复作用不断更迭，在伴以多基因改变的病程中逐步促进细胞的癌变——这类癌症也因此被称为“永不愈合的伤口”。不仅如此，随着肿瘤的发生，其内源性细胞机制（包括代谢、应激、死亡等）与外源性治疗干预等，亦可通过诱导肿瘤相关性炎症来促进自身的生存与进化。总而言之，肿瘤细胞内、外环境的时-空动态改变共同塑造了炎症性肿瘤生态。
尤为值得重视的是，慢性炎症可促进免疫抑制炎性介质的表达与释放，改变分子通路和细胞相互作用，从而构造出不同于急性炎症的免疫抑制微环境。尽管这类“热”肿瘤中浸润的免疫细胞数目众多，却易受到免疫抑制信号的“离间”；加之肿瘤细胞常发生抗原表达缺陷及MHC分子丢失，这些细胞无法形成或维持抗肿瘤免疫的“统一战线”。T细胞免疫抑制信号的阐明促成了以ICI为代表的抗肿瘤免疫策略的成功转化。这些免疫治疗尽管取得了良好的临床疗效，但只在少部分人群中产生持久作用，并较易出现原发或继发性治疗耐药。许多研究证据表明，免疫治疗的临床困局与肿瘤相关性炎症密不可分。
抗炎/炎症靶向药物的临床应用
流行病学研究及临床试验表明，传统抗炎药物及新型炎症分子靶向药物常可预防肿瘤发生或抑制肿瘤进展。抗炎/炎症靶向药物主要分为抗感染药物、NSAIDs、二甲双胍、他汀类、自然补充物、细胞因子特异性药物等（图1）。
抗感染药物 抗感染药物在减轻炎症相关癌症负担方面发挥着重要作用。一项以人群为基础的研究数据表明HBV疫苗接种者较未接种者肝细胞癌(HCC)发生率低75%;对于HBV/HCV感染者，抗病毒药物能降低50-80%HCC风险。抗病毒治疗在减少HCC患者的疾病复发和改善术后生存预后方面也很有效。同样，2019年报道的大规模meta分析指出5 - 9年的基于人口的疫苗接种不仅减少HPV感染率也减少了受检的15 - 19岁女孩中51%和20 - 24岁妇女中31%Ⅱ级以上宫颈上皮内瘤变的患病率。胃癌与幽门螺杆菌息息相关，随机对照试验的数据表明，使用广谱抗生素根除幽门螺杆菌不仅可以预防无症状感染或无癌前病变的个体发生胃癌，还降低早期胃癌或高级别腺瘤患者发生异时性胃癌的几率。在中国一个胃癌高危地区超过2250名居民中，2周的幽门螺杆菌治疗导致了持续了超过22年的早期胃癌发病率和死亡率的降低。
NSAIDs 阿司匹林的抗炎特性使其成为一种可应用于高风险人群的化学防癌药物。瑞典和台湾的两个慢性病毒性肝炎患者的观察性队列研究中，长期使用低剂量的阿司匹林(分别≤160或≤100毫克每日，持续≥90天)可在不增加胃肠道出血风险的前提下，分别降低31%和29%的肝细胞癌发生风险。在一项双盲随机对照试验中，Lynch综合征患者接受阿司匹林治疗后，与安慰剂组相比，患结直肠癌（CRC）的风险降低了37%。更重要的是，诊断后服用阿司匹林已被证明足以降低胃肠道或食管癌的总体死亡率。在PIK3CA-突变和COX2-阳性肿瘤或PD- L1低水平肿瘤患者中，诊断后使用阿司匹林对CRC患者的生存益处更大。阿司匹林的防癌效果与坚持服用的时间直接相关。需高度警惕的是，65岁以上的老年人服药相关风险显著增加。
二甲双胍 2型糖尿病(T2DM)与多种癌症的发病率和死亡率增加有关。用于2型糖尿病一线治疗的二甲双胍有着低成本和高安全性的优点，颇具治疗和化学预防的潜在价值。一项多中心、双盲、安慰剂对照III期试验的结果支持二甲双胍在CRC预防方面的潜在作用：使用低剂量二甲双胍(250 mg /天)治疗可显著降低异时性息肉(RR 0.67, 95% CI 0.47-0.97)或腺瘤(RR 0.60, 95% CI 0.40-0.92)的发生率。在一项涉及EGFR突变型晚期非小细胞肺癌患者的开放标签II期研究中，EGFR酪氨酸激酶抑制剂治疗中加入二甲双胍显著延长了无进展生存期(中位数为13.1个月，单独使用EGFR酪氨酸激酶抑制剂为9.9个月;P = 0.03)和总体生存率(中位数分别为31.7个月和17.5个月;P = 0.02)。
他汀类 高水平的低密度脂蛋白(LDL)可能导致有害的炎症，针对胆固醇合成的他汀类有潜在的抗炎作用。针对CRC的基于人群的病例对照分子流行病学研究中，使用至少5年他汀类药物可明显降低CRC发生风险(OR 0.50, 95% CI 0.40-0.63)。此外，他汀类药物亦可使病毒性肝炎、糖尿病或肝硬化患者显著获益。观察性研究和临床试验也显示他汀类药物在亚洲和西方人群中可能对幽门螺杆菌相关胃癌具有保护作用。
自然补充物 一些天然化合物也可能有助于控制炎症和癌症。维生素D可以调节宿主的免疫系统，在增强免疫反应的同时减轻有害的炎症反应。一项涉及75,454名参与者的52项随机对照试验的meta分析结果表明，补充维生素D可将癌症相关死亡的风险降低16%。大蒜补充剂的抗菌、抗血小板和降脂作用使其在癌症预防策略中占有一席之地。在中国山东胃癌高危地区进行的一项随机对照试验中，使用大蒜补充剂治疗>7年并没有降低胃癌的发病率，但显著降低了这种疾病的死亡率(HR 0.66, 95% CI 0.43-1.00)。具有抗氧化和抗菌特性的小檗碱可能对消化系统或代谢性疾病有广泛的治疗作用。在一项双盲、安慰剂对照的随机对照试验中，每天使用2次0.3 g的小檗碱显著降低了息肉切除术后结直肠腺瘤和息肉样病变的复发率(RR 0.77, 95% CI 0.66-0.91;P = 0.001)。
细胞因子特异性药物
一项研究抗IL-1β抗体canakinumab预防脑血管病复发作用的双盲、安慰剂对照III期CANTOS试验，意外发现这种抗炎治疗可预防肺癌发生。在平均时间3.7年的随访中, 每3个月皮下注射300或150mg canakinumab分别可降低67%(P < 0.0001)或39% (P = 0.034)的肺癌发病率，且减少了77% (P = 0.0002)的肺癌死亡率。第一类抗IL-1α单克隆抗体MABp1被开发用于靶向恶病质相关全身炎症发应。来自I-III期试验的数据表明，MABp1耐受性良好，未发现剂量限制毒性，并可稳定难治性晚期实体瘤患者的症状(消瘦和/或疼痛、疲劳或厌食症)。
针对肿瘤坏死因子(英夫利昔单抗)或其受体(依那西普)的单克隆抗体已在晚期癌症患者中测试耐受性和生物活性并观察到适中的治疗效果。此外，一项Ib期临床试验 (NCT03293784)正在评估联合英夫利昔单抗或certolizumab(另一种抗肿瘤坏死因子的单克隆抗体)联合抗CTLA4（伊匹单抗）及抗PD-1（纳武单抗）单抗治疗晚期黑色素瘤的疗效。
转化生长因子β (TGFβ)靶向策略也被考虑用于癌症的治疗。Galunisertib，一种被证实安全的TGFβR1激酶的小分子抑制剂，当与吉西他滨联合应用于无法切除的胰腺导管腺癌(PDAC)患者或与索拉非尼联合应用于晚期HCC患者时，展现出一定的治疗活性。根据galunisertib的试验结果，更强效、更特异的TGFβR1小分子抑制剂已被开发，并正在与化疗或新兴的免疫治疗方式联合应用。
针对集落刺激因子1受体(CSF1R)、CC趋化因子受体2 (CCR2)或CCR5的抗体或其他拮抗剂，可以靶向肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)，逆转其免疫抑制特性。尽管抗CSF1R抗体无明显抗癌活性，CCR2和CCR5拮抗剂分别在晚期PDAC或CRC患者中产生客观临床反应。这些TAM靶向药物可能与ICIs有潜在协同作用。一项涉及转移性黑色素瘤患者的I/II期临床试验(NCT03161431)中，联合CXC趋化因子受体1 (CXCR1)／CXCR2拮抗剂SX-682和派姆单抗(pembrolizumab，一种抗PD-1抗体)被设计用于阻断骨髓源性抑制细胞(MDSCs)向肿瘤的转运。此外，来自COMBAT试验(NCT02826486)的数据表明，CXCR4拮抗剂BL-8040可消耗MDSCs并增加CD8+ T细胞的浸润；也有证据表明，该药物可能与帕姆单抗合作，从而改善PDAC患者的抗肿瘤免疫反应和化疗疗效。
图1、抗炎药物分类及其癌症预防证据分级
抗炎/炎症靶向药物的效应机制
抗炎/炎症靶向治疗的多种作用机制主要体现在以下方面：
1．抑制炎-癌信号通路 阿司匹林的分子靶点环氧合酶1 (COX1)和COX2可直接或通过产生前列腺素E2 (PGE2)激活AKT、mTOR和NF-κB通路以支持癌细胞存活和增殖。COX2可下调DNA去甲基化酶TET1的表达，而PGE2受体EP4信号上调DNA(胞嘧啶5)-甲基转移酶1和/或3B (DNMT1/3B)的表达。这两种表观遗传调节因子的表达改变导致抑癌基因的沉默，从而促进癌症的起始，这可以通过应用非甾体抗炎药COX2抑制剂塞来昔布来预防。PGE2-EP4信号也可通过转录共激活因子YAP1激活肿瘤起始和促进的正向前馈环，非甾体抗炎药或EP4拮抗剂可能有效地破坏这一炎症驱动的过程。二甲双胍可激活AMPK，进而通过稳定TET2和/或降解组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶EZH2抑制肿瘤。靶向炎症性肿瘤微环境(TME)中IL-6等细胞因子或其受体的抑制性抗体（或拮抗剂），可阻断下游的炎症信号转导及肿瘤生物学事件。
图 2、抗炎药物对癌基因通路的作用
破坏促癌炎性间质 抗氧化剂可抑制活性氧(ROS)的产生阻止上皮细胞损伤、免疫细胞死亡、未解决的炎症和随后的癌前病变。在IL-23或IL-1β 刺激下，CD4+ T细胞可产生IL-17并在炎症驱动的癌症起始以及血管生成、化疗耐药中发挥关键作用。因此，靶向IL-17、IL-23或IL-1β受体(IL-1R)的拮抗抗体在小鼠模型中具有显著的抗癌作用。软脑膜转移细胞可分泌补体成分3 (C3a)，激活脉络丛上皮细胞上表达的C3a受体(C3aR)，通过破坏血脑屏障使循环生长因子进入软脑膜腔。因此，C3aR拮抗可能中断脑脊液中转移细胞的营养供应。透明质酸酶PEGPH20可以在肿瘤微环境中降解透明质酸，抑制其介导的组织纤维化及对药物灌注的限制作用，从而提高化疗疗效。
建立抗肿瘤免疫 胆固醇酰基转移酶抑制剂阿瓦西米、非甾体抗炎药(NSAIDs)、PGE2受体EP4拮抗剂和细胞因子特异性抗体或拮抗剂可减少肿瘤相关炎症环境中存在的胆固醇、PGE2、肿瘤坏死因子(TNF)、转化生长因子- β (TGFβ)等对CD8+ T细胞和自然杀伤(NK)细胞的功能抑制，增强细胞毒性淋巴细胞的抗肿瘤作用。二甲双胍激活下的AMPK可催化PD-L1磷酸化降解，从而回复CD8+ T细胞的抑癌活性。
肿瘤相关巨噬细胞（TAMs)、髓系来源的抑制细胞（MDSCs）、肿瘤相关成纤维细胞（CAFs)、血小板和其他在肿瘤微环境中协调炎症反应的细胞，除直接与癌细胞相互作用并提供各种致瘤信号外，也常产生抑制效应淋巴细胞的因子。其他促炎细胞，如产生IL-17的γδT (γδT17)细胞，可进一步增强MDSCs的免疫抑制表型。消耗或重编程这些细胞的抗炎策略将有可能重启癌症-免疫循环（Cancer-Immunity Cycle）。
图 3、解决癌症相关炎症和正常化抗肿瘤免疫的方法
抗炎药物在减轻免疫相关不良反应（irAE）中也有不可或缺的作用。正确使用抗IL-6R抗体可以减弱CAR - T细胞诱导的细胞因子释放综合征（CRS）；通过anakinra或CAR - T工程细胞拮抗IL-1R也能在小鼠模型中消除CRS相关的死亡率。同样，在结肠癌小鼠模型中，预防性使用TNF拮抗剂可以改善与双重抗CTLA4和抗PD-1抑制相关的免疫相关结肠炎。更为重要的是，这些抗炎治疗可以进一步提高免疫治疗的疗效和延长临床前模型的生存期。
风险与挑战
抗炎治疗的单药治疗存在促肿瘤风险。具有抗炎活性的靶向单一免疫调节因子的单抗，因肿瘤微环境的异质性和可塑性，常诱导细胞适应和肿瘤进化，导致耐药甚至适得其反加速肿瘤进展。以IL-1β为例（图4），尽管靶向IL-1β受体(IL-1R)的拮抗抗体在小鼠中具有显著的抗癌作用，IL-1β在促进抗肿瘤免疫和抑制促癌炎症有着重要作用。化疗诱导的肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡(ICD)激活树突状细胞(DCs)，从而产生IL-1β，是启动肿瘤特异性T细胞免疫应答的关键环节。IL-1β还通过信号转导和转录激活因子1 (STAT1)和干扰素调节因子1 (IRF1)上调IL-9和IL-21的表达，影响TH9细胞的抗癌作用。在乳腺癌模型中，IL-1β介导的系统性炎症反应，通过阻止转移起始细胞的间充质-上皮转化作用（MET）来抑制转移定植。
图 4 抗IL-1β治疗癌症的隐患
如何发现更多特异性靶点、鉴别抗炎靶点的有效性和成药性、找到药物选择和疗效评估的生物标记，成为抗炎治疗迈入临床运用的重重阻隔。克服抗炎治疗临床运用的难题亦有赖于联合策略的设计与优化。未来的研究进程中，综合运用高分辨率技术，如多种组学、单细胞技术等，以探索局部治疗应答的细胞和分子水平事件，有助于完善临床抗炎治疗体系。免疫治疗2.0时代下，个体化、多药联合的抗炎治疗必将大放异彩，成为推开肿瘤治疗大门的另一把钥匙。
References
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Balkwill, F. & Mantovani, A. Inflammation and cancer: back to Virchow? Lancet 357, 539–545 (2001).
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