肿瘤微环境的组成特征与靶向治疗策略
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肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)是肿瘤细胞赖以生存的复杂内环境,其组分构成与功能状态直接调控肿瘤的增殖、代谢、侵袭及转移过程,同时深刻影响抗癌药物的疗效与肿瘤耐药性的产生。近年来,针对 TME 组分的靶向治疗已成为肿瘤治疗领域的核心方向之一,本文将系统阐述 TME 的组成特征,并基于不同组分的功能机制,梳理当前主流的靶向治疗策略。
  

一、肿瘤微环境的核心组分构成

  

TME 是由细胞组分、细胞外基质及可溶性分子共同构成的动态网络,各组分间通过复杂的信号通路相互作用,形成支持肿瘤发展的 “免疫抑制性微环境”,具体包括以下四类核心组分:
免疫细胞群体
涵盖适应性免疫细胞与固有免疫细胞,是 TME 中调控免疫应答的关键力量。主要包括:T 淋巴细胞(尤其是细胞毒性 T 细胞)、B 淋巴细胞、肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAMs)、树突状细胞(Dendritic Cells, DCs)、自然杀伤细胞(Natural Killer Cells, NKs)、中性粒细胞及髓系来源抑制性细胞(Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs)。其中,TAMs 与 MDSCs 是介导免疫抑制的核心细胞,可通过分泌细胞因子抑制 T 细胞活化,帮助肿瘤逃避免疫监视。
基质细胞群体
为肿瘤生长提供结构支撑与营养供给,主要包括癌症相关成纤维细胞(Cancer-Associated Fibroblasts, CAFs)、周细胞及间充质基质细胞。CAFs 可通过分泌胶原纤维重塑细胞外基质,并释放生长因子(如 EGF、FGF)促进肿瘤细胞增殖,同时通过表达 PD-L1 参与免疫抑制。
细胞外基质与可溶性分子
细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)由胶原、糖蛋白、弹性蛋白及蛋白多糖构成,其过度沉积会增加组织硬度,促进肿瘤侵袭;可溶性分子包括生长因子(VEGF、TGF-β)、细胞因子(IL-10、TGF-β)、趋化因子(CCL2、CXCL8)及细胞外小泡(Extracellular Vesicles, EVs),可通过旁分泌作用调控细胞增殖、免疫细胞招募及血管生成。
血管与淋巴网络
肿瘤细胞的快速增殖依赖新生血管提供氧气与营养,同时通过淋巴血管实现远处转移。TME 中的血管内皮细胞存在结构异常,通透性增加,不仅影响药物递送效率,还可通过分泌 VEGF 维持免疫抑制状态。
  

二、肿瘤微环境的靶向治疗策略

  

针对 TME 不同组分的功能机制,当前靶向治疗策略可分为 “免疫细胞调控”“基质与血管靶向” 两大方向,通过逆转免疫抑制、破坏营养供给,实现对肿瘤生长的精准抑制。

(一)免疫细胞靶向治疗策略

免疫细胞是 TME 中抗肿瘤免疫的核心执行者,靶向调控免疫细胞功能、激活抗肿瘤免疫应答,是当前免疫治疗的主流方向,具体包括以下四类细胞靶向策略:

1. T 淋巴细胞靶向治疗

T 细胞(尤其是细胞毒性 T 细胞)是清除肿瘤细胞的核心效应细胞,肿瘤通过激活 “免疫检查点” 通路抑制 T 细胞功能,因此靶向免疫检查点或改造 T 细胞,是增强其抗肿瘤活性的关键手段。

免疫检查点抑制剂

PD-1/PD-L1 抑制剂:PD-1 受体表达于活化 T 细胞表面,肿瘤细胞通过高表达 PD-L1 与 PD-1 结合,传递 “免疫抑制信号”,抑制 T 细胞活化。PD-1/PD-L1 抑制剂可阻断二者结合,解除 T 细胞的 “功能封印”,恢复其肿瘤杀伤能力,目前已获批用于黑色素瘤、非小细胞肺癌等多种实体瘤治疗。

CTLA-4 抑制剂:CTLA-4 表达于 T 细胞表面,通过竞争性结合 B7 分子抑制 T 细胞活化。以 Ipilimumab 为代表的 CTLA-4 抑制剂,可通过阻断 CTLA-4/B7 相互作用,增强 T 细胞的增殖与活化,在黑色素瘤治疗中可显著延长患者生存期。

新兴靶点抑制剂:针对 LAG3、TIM3、TIGIT 等免疫检查点的抑制剂已进入临床试验阶段,此类靶点在 T 细胞耗竭过程中高表达,其抑制剂可与 PD-1/PD-L1 抑制剂协同作用,进一步增强 T 细胞功能。

T 细胞改造技术

通过基因编辑技术强化 T 细胞的肿瘤识别与杀伤能力,包括嵌合抗原受体 T 细胞(CAR-T)疗法与 T 细胞受体(TCR)编辑技术,目前在血液系统肿瘤中已取得显著疗效,实体瘤领域的相关研究正在推进。

2. 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)靶向治疗

TAMs 在 TME 中以 “M2 型”(免疫抑制型)为主,可通过分泌 IL-10、TGF-β 抑制免疫应答,同时促进血管生成与肿瘤转移,其数量与患者预后呈负相关。当前靶向策略主要包括清除 TAMs、重塑 TAMs 功能两类:

清除 TAMs 或阻断其招募

CSF1R 抑制剂:CSF1R 是调控单核细胞分化为巨噬细胞的关键受体,其抑制剂可通过阻断 CSF1/CSF1R 信号通路,减少 TAMs 的存活与增殖,同时促进 M2 型 TAMs 向 M1 型(促炎型)转化。

CCL2/CCR2 抑制剂:CCL2 是招募单核细胞向 TME 迁移的关键趋化因子,其受体为 CCR2。CCL2/CCR2 抑制剂可阻断单核细胞的招募过程,减少 TAMs 的来源。

重塑 TAMs 功能

CD47/SIRPα 拮抗剂:CD47 表达于肿瘤细胞表面,通过与 TAMs 表面的 SIRPα 结合传递 “不要吃我” 信号,抑制 TAMs 的吞噬功能。拮抗剂可阻断二者结合,增强 TAMs 对肿瘤细胞的吞噬能力。

共刺激分子激活:TAMs 表面的 CD40 分子可通过结合 CD40L 激活 T 细胞,CD40 激动剂可增强 TAMs 的抗原呈递能力,同时促进 M1 型 TAMs 极化,增强抗肿瘤免疫。

关键信号通路抑制剂:PI3Kγ 与 TREM2 是调控 TAMs 免疫抑制功能的关键分子,其抑制剂可通过阻断相关信号通路,抑制 TAMs 的免疫抑制活性,恢复抗肿瘤免疫。

3. 树突状细胞(DCs)靶向治疗

DCs 是 “抗原呈递细胞” 的核心,可通过摄取肿瘤抗原并呈递给 T 细胞,启动抗肿瘤免疫应答。肿瘤通过抑制 DCs 的成熟与功能,削弱免疫应答,因此靶向 DCs 的策略主要聚焦于增强其数量与功能:

DCs 扩增与活化

FLT3L 应用:FLT3L 是 DCs 分化与存活的关键细胞因子,外源性 FLT3L 可诱导体内 DCs 的扩增,增加肿瘤内 DCs 数量,增强抗原呈递能力。

GM-CSF 调控:GM-CSF 可促进 DCs 的增殖、成熟与活化,在临床中常与肿瘤抗原联合使用,增强 DCs 的抗原呈递效率。

DCs 疫苗技术

通过体外负载肿瘤抗原的 DCs 疫苗,可精准激活体内 T 细胞的抗肿瘤应答,目前在黑色素瘤、前列腺癌等领域的临床试验中已显示出良好的安全性与免疫原性。

4. 其他免疫细胞靶向治疗

针对 NK 细胞、MDSCs 等免疫细胞的靶向策略也在研究中,例如 NK 细胞激活剂可增强其肿瘤杀伤能力,MDSCs 清除剂可减少免疫抑制细胞的数量,进一步优化 TME 的免疫状态。

(二)基质细胞与血管系统靶向治疗策略

基质细胞与血管系统是肿瘤生长的 “结构与营养支撑”,靶向此类组分可破坏肿瘤的生存环境,同时改善药物递送效率。

1. 血管系统靶向治疗

肿瘤新生血管是其获取营养与氧气的关键,抗血管生成治疗可通过抑制血管生成、改善血管结构,实现对肿瘤生长的抑制:

VEGF/VEGFR 抑制剂

以贝伐珠单抗为代表的 VEGF 单克隆抗体,可通过结合 VEGF 阻断其与 VEGFR 的结合,抑制血管内皮细胞的增殖与迁移,减少新生血管形成;舒尼替尼、阿帕替尼等小分子 VEGFR 抑制剂,可通过抑制 VEGFR 的酪氨酸激酶活性,阻断血管生成信号通路。

其他血管靶点抑制剂

针对 Ang2、Tie2 等血管生成相关靶点的抑制剂已进入临床试验阶段,可与 VEGF 抑制剂协同作用,进一步改善血管正常化,增强药物递送效率。

2. 细胞外基质(ECM)靶向治疗

肿瘤 ECM 的过度沉积会增加组织硬度,促进肿瘤侵袭,同时阻碍药物渗透,靶向 ECM 的策略主要包括降解 ECM 与抑制其合成:

ECM 降解剂

透明质酸酶可降解 ECM 中的透明质酸,减少组织间隙压力,改善药物渗透;胶原酶可降解胶原纤维,破坏 ECM 的结构支撑,抑制肿瘤侵袭。

ECM 合成抑制剂

LOX 酶是调控胶原交联的关键酶,其抑制剂可通过抑制 LOX 活性,减少 ECM 的过度沉积,降低组织硬度,抑制肿瘤转移。

3. 癌症相关成纤维细胞(CAFs)靶向治疗

CAFs 通过分泌生长因子、重塑 ECM 支持肿瘤生长,当前靶向策略主要包括抑制 CAFs 的活化与功能:

CAFs 活化抑制剂

TGF-β 抑制剂可阻断 TGF-β 介导的 CAFs 活化信号,减少 CAFs 的增殖与功能; Hedgehog 信号通路抑制剂可抑制 CAFs 的活化,减少 ECM 合成。

CAFs 功能阻断剂

针对 CAFs 分泌的 FGF、EGF 等生长因子的抑制剂,可阻断其对肿瘤细胞的增殖支持,同时减少免疫抑制分子的表达。

  

三、肿瘤微环境靶向治疗的挑战与展望

  

TME 的复杂性与动态性是靶向治疗的核心挑战:单一靶点治疗易导致肿瘤通过重塑 TME 产生耐药性,例如抗血管生成治疗可能诱导 TAMs 向 M2 型极化,增强免疫抑制;同时,不同肿瘤类型的 TME 组成存在异质性,需结合肿瘤分型制定个体化治疗方案。
未来,TME 靶向治疗的发展方向将聚焦于 “联合治疗策略”:例如免疫检查点抑制剂与抗血管生成药物联合,可通过改善血管正常化增强 T 细胞浸润;TAMs 靶向药物与 DCs 疫苗联合,可协同激活抗肿瘤免疫。此外,基于 TME 组分的精准分型技术(如单细胞测序、空间转录组),将为个体化联合治疗提供更精准的指导,推动 TME 靶向治疗从 “广谱干预” 向 “精准调控” 迈进。
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技术平台 技术类型 核心原理 / 特点 在肿瘤微环境研究中的潜在应用 适用物种范围
Bulk 转录组测序 基因水平 对样本中整体基因进行分析,可获取基因表达相关信息,能从全局层面反映基因表达的整体情况 可全面检测肿瘤微环境中肿瘤细胞、免疫细胞(如 T 细胞、巨噬细胞)、基质细胞等各类细胞的基因表达差异,筛选与肿瘤微环境调控(如免疫抑制、血管生成)相关的关键基因,挖掘影响微环境状态的整体表达趋势 未明确提及特定物种,推测可适配人、小鼠等常见肿瘤研究物种
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