郭淵先，杜文龍，王佳，楊小萍，尹蘭寧

（蘭州大學(xué)第二醫(yī)院普外科，甘肅蘭州730030）

據(jù)2018年全球癌癥統(tǒng)計[1]，結(jié)直腸癌在癌癥發(fā)病率排名第3，病死率排名第2，全球每年約有80多萬人死于該病。近年來，通過對結(jié)直腸癌發(fā)病機制的不斷探索，多項研究已證實免疫系統(tǒng)與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，腫瘤細胞可通過遺傳和表觀遺傳改變或者發(fā)生變異（抗原丟失或出現(xiàn)新抗原）而抵抗免疫系統(tǒng)的識別構(gòu)成免疫活動[2-3]。在結(jié)直腸癌中，遺傳和表觀遺傳改變的積累至少通過3 種不同的途徑進行[4]：微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability,MSI）、染色體不穩(wěn)定性（chromosomal instability,CIN）和CpG 島甲基化表型（CpG island methylator phenotype,CIMP）。MSI 主要是指由DNA 錯配修復(fù)系統(tǒng)缺陷（mismatch-repairdeficient,dMMR）和DNA 聚合酶ε 的外切酶功能缺失引起的腫瘤基因高突變。CIN 主要是指在細胞活動的有絲分裂中染色體的錯誤分離導(dǎo)致子代細胞染色體數(shù)量的異常（異倍體）、部分染色體的擴增和高頻的雜合性缺失。CIMP 主要是指大量基因啟動子區(qū)CpG 島自發(fā)性發(fā)生高甲基化導(dǎo)致多個抑癌基因失活。這些遺傳與表觀遺傳的改變在結(jié)直腸癌中可單獨或者多種同時存在，與多種原癌基因及抑癌基因互為因果[5]。也可形成腫瘤細胞新抗原及免疫微環(huán)境，腫瘤免疫編輯使得免疫細胞“無能”或難以發(fā)揮抗腫瘤作用，從而發(fā)展為腫瘤的免疫逃逸[6]。

在結(jié)直腸癌中，針對免疫逃逸產(chǎn)生的新免疫治療方法正進行大量臨床對照試驗，免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors,ICIs）于2017年被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準用于治療高突變腫瘤即錯配修復(fù)缺陷或者是微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（dMMR-MSI-H）腫瘤，結(jié)直腸癌中此型腫瘤約占15%。但是對低突變腫瘤即錯配修復(fù)成熟（mismatch-repair-proficient,pMMR）或者微衛(wèi)星不穩(wěn)定水平較低的腫瘤（pMMR-MSI-L 腫瘤）無效[7]。后者對免疫治療的抵抗更是體現(xiàn)了復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境[8]。為了找到克服大部分結(jié)直腸癌患者免疫治療抵抗的方法及新的理論依據(jù)，需要全方位分析腫瘤發(fā)生免疫逃逸的機制。

1 結(jié)直腸癌的分子分型及其免疫環(huán)境特點

2015年國際結(jié)直腸癌分型協(xié)作組通過研究分析幾種基因分型結(jié)果，整合出了結(jié)直腸癌共識分子分型（consensus of molecular subtypes,CMS），分為4 個亞型，即CMS1（MSI 免疫型）、CMS2（經(jīng)典型）、CMS3（代謝型）和CMS4（間質(zhì)型）[9]。4 種分型在納入分析的4 000 例患者中各占14%、37%、13%和23%，其余為無共有特征性腫瘤[9]。結(jié)直腸癌分子亞型與免疫微環(huán)境特征高度相關(guān)，并且分型后將有助于對免疫微環(huán)境進行深一步的研究。在4 種分子亞型中，有著較好生存期的CMS1 的特征是腫瘤內(nèi)大量免疫炎癥細胞浸潤，主要包括輔助性T 細胞（helper T cell,Th cell）、細胞毒性T 細胞（cytotoxic T lymphocyte,CTL）和自然殺傷細胞（natural killer cell,NK cell），同時以免疫檢查點分子高表達為特點。而有著較差生存期的CMS4 包括調(diào)節(jié)性T 細胞（regulatory T cell,Tr cell）、髓源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells,MDSCs）、單核細胞、腫瘤相關(guān)成纖維細胞（carcinoma-fibroblasts,CAFs）等。相反，具有中度預(yù)后的CMS2 和CMS3 表現(xiàn)出較低的免疫和炎癥細胞浸潤，腫瘤浸潤淋巴細胞極少。其中CMS1 的腫瘤免疫原性最強，免疫治療效果較好。

2 結(jié)直腸癌的免疫原性與腫瘤免疫逃逸的關(guān)系

腫瘤免疫原性是指腫瘤生長轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)點突變、移位突變產(chǎn)生新的肽序列從而形成的抗原性，大部分腫瘤細胞通過降低抗原性而發(fā)生免疫逃逸。大部分MSI 型結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)人類白細胞抗原（human leukocyte antigen,HLA）I 類抗原表達下降或者完全缺失，主要原因在于MSI 型中HLA-I 基因點突變或部分缺失、染色體不分離或有絲分裂重組等。通過下調(diào)主要組織相容性復(fù)合體I（major histocompatibility complex I,MHC-I） 而損害抗原表達，可避免腫瘤細胞被CTL 殺傷。但是有研究也發(fā)現(xiàn)HLA-I 低表達與高表達預(yù)后結(jié)果一致，這可能與NK 細胞對HLA-I 缺陷進行免疫殺傷的作用有關(guān)[10]。MSI 引起移碼的體細胞基因突變不僅導(dǎo)致一些靶基因失活，使得腫瘤內(nèi)高密度淋巴細胞浸潤，還導(dǎo)致可能具有免疫原性的新抗原的出現(xiàn)，而且在大部分新的抗原肽中發(fā)現(xiàn)與許多明顯突變的結(jié)直腸癌基因相關(guān)[11-12]。同時，這些新抗原也可能存在著抑制免疫系統(tǒng)識別腫瘤細胞的功能，如癌胚抗原可能具有免疫抑制T 細胞功能的作用[13]。所以，腫瘤發(fā)展過程中免疫原性的增加主要是為了對免疫細胞功能的抑制，免疫原性的減少可能是為了逃避免疫系統(tǒng)的殺傷。

3 結(jié)直腸癌免疫微環(huán)境中各成分參與免疫逃逸機制特點

在結(jié)直腸癌中不同的基因型構(gòu)成不同的免疫微環(huán)境，包含豐富的基質(zhì)與免疫細胞[8]。腫瘤微環(huán)境中浸潤并發(fā)揮相應(yīng)免疫效應(yīng)的成分主要包括T 淋巴細胞、腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor-associated macrophages,TAM）、NK 細胞、樹突狀細胞（dendritic cell,DC）、中性粒細胞、CAFs 等。還有腸道菌群、免疫細胞分泌的因子、腫瘤細胞分泌的因子等成分參與。這個微環(huán)境中既存在著免疫系統(tǒng)對腫瘤一定程度的抑制或消除作用，也存在著腫瘤對免疫系統(tǒng)一定程度的免疫殺傷逃離作用。

3.1 腫瘤浸潤性淋巴細胞與免疫逃逸

T 淋巴細胞分為CD8+和CD4+T 細胞。CD8+T 細胞作為腫瘤浸潤性淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocytes,TILs），又稱CTL，是適應(yīng)性免疫應(yīng)答的主干，在腫瘤中的大量浸潤提示有著良好的臨床預(yù)后，是抗腫瘤免疫的主要作用因子。其主要通過表面的T 細胞受體（T-cell receptor,TCR）與所有細胞表面的MHC-I 聯(lián)系來區(qū)分自身和異體細胞。但是僅通過TCR 識別肽MHC-I 復(fù)合物不足以激活CD8+T 細胞。TCR-MHC 信號通路通過還需要共刺激或共抑制信號的調(diào)節(jié)[14]。CD8+T 細胞的共刺激分子包括CD28 和誘導(dǎo)型細胞共刺激因子（inducible costimulator,ICOS），分別與抗原提呈細胞（antigenpresenting cell,APC）表面B7-1（CD80）或B7-2（CD86）和共刺激因子受體（ICOSL）相互作用。共抑制信號就是細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4,CTLA-4）和程序性死亡[蛋白]1（programmed death-1,PD-1），CTLA-4 與APC 上的B7-1/B7-2 結(jié)合，是淋巴器官的中心檢查點。而PD-1 是外周檢查點，與腫瘤細胞等靶細胞上的配體PD-L1/PD-L2 或B7-H1/B7-DC相互作用，通過下調(diào)磷酸化監(jiān)管領(lǐng)域PTEN 的酪蛋白激酶2 后，終止磷酸肌醇3 并抑制細胞周期蛋白依賴性激酶傳導(dǎo)CD8+T 細胞抑制信號[15]。在許多結(jié)直腸癌dMMR-MSI-H 患者中，CD8+T 細胞殺死腫瘤細胞的作用主要受PD-L1/PD-1 相互作用的抑制。ICIs（抗-PD1/抗-CTLA4）主要針對的就是共抑制受體，可以防止CD8+T 細胞功能障礙和凋亡，增強CD8+T 細胞活化及對腫瘤細胞的殺傷作用。

CD4+T 細胞主要分為Th 細胞和Tr 細胞。Th 細胞正常情況下通過分泌多種炎癥因子促進B 細胞、CD8+T 細胞及吞噬細胞等其他免疫細胞的功能，而在腫瘤免疫逃逸中少有研究。Tr 細胞作為防止免疫系統(tǒng)攻擊自體器官的免疫耐受細胞，可抑制CD8+T 細胞、B 細胞、NK 細胞和APC 的活化、增殖，釋放白細胞介素-10（IL-10）抑制性細胞因子促進腫瘤生長[16]。在結(jié)直腸癌患者中，Tr 細胞的高頻率與腫瘤的局部浸潤和擴展有關(guān)，提示與預(yù)后不良相關(guān)。其可通過直接接觸、減少白細胞介素-2（IL-2）的釋放或上調(diào)CTLA 抑制T 細胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)。有研究表明[17]，腫瘤間質(zhì)內(nèi)大量Tr 細胞浸潤患者的復(fù)發(fā)和死亡的相對風險比浸潤較輕的患者高12 倍以上。

3.2 TAM促進腫瘤的生長

結(jié)直腸癌TAM 表型具有高度的多樣性和可塑性，可支持或參與腫瘤的進展，具體取決于環(huán)境因素。TAM 可分為2 種不同的亞型，在結(jié)直腸癌中發(fā)揮促進腫瘤生長的作用。M1 型參與免疫力組成，主要功能是產(chǎn)生白細胞介素（IL-6、IL-12、IL-23）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α），同時通過增加MHC-I和共刺激分子的表達促進適應(yīng)性免疫反應(yīng)以發(fā)揮抗腫瘤作用。M2 型與腫瘤血管生長相關(guān)，可以分泌免疫抑制細胞因子白細胞介素（IL-10、IL-6）和轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）來促進腫瘤的生長[18]。同時巨噬細胞在免疫抑制細胞因子的作用下，可進一步轉(zhuǎn)化成促進腫瘤生長的M2 表型，這些細胞因子可通過細胞外基質(zhì)重構(gòu)、血管生成抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。TAM 還可分泌血管內(nèi)皮生長因子、成纖維細胞生長因子、血小板源生長因子、TNF-α、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP-9）等，這些因素反過來又形成新的細胞外基質(zhì)、新生血管，促進腫瘤的生長和侵襲[19-20]。

3.3 NK細胞免疫反應(yīng)的殺傷角色發(fā)生轉(zhuǎn)換

NK 細胞作為人體重要的免疫細胞，在癌癥免疫應(yīng)答、控制腫瘤生長擴散中也起著非常關(guān)鍵的作用。其免疫功能受殺傷受體和抑制受體的調(diào)節(jié)[21]，一旦癌細胞或者病毒感染細胞失去MHC-I，NK 細胞表面的NKG2D、天然細胞毒性受體（NCRs）、NKp30、NKp46、NKp44 等這些殺傷受體被激活，通過分泌干擾素（IFN-γ）和TNF-α 直接殺傷靶細胞。腫瘤中NKG2D 受體可與腫瘤細胞中表達的NKG2DL 結(jié)合，使NK 細胞活化殺傷腫瘤細胞。NK細胞的抑制受體有KIRs、NKG2A、ILT-2 及PD-1，如KIRs 和與MHC-I 結(jié)合后增強抑制信號的傳導(dǎo)，阻斷NK 細胞的激活；NKG2A 可與HLA-E 結(jié)合構(gòu)成一種保護屏障[22]。結(jié)直腸癌對NK 細胞免疫功能的抑制作用還可以通過TGF-β 下調(diào)NK 細胞NKG2D 受體的表達來體現(xiàn)。腫瘤內(nèi)浸潤的NK 細胞也被證實有類似蛻膜樣NK 細胞表型的形成，這種表型可以分泌促血管生長因子來促進腫瘤的血管生成[23-24]，促使腫瘤發(fā)生免疫逃逸，這種功能的轉(zhuǎn)變大概與腫瘤中人類白細胞抗原G（HLA-G）對NK 細胞產(chǎn)生了免疫抑制作用有關(guān)。在結(jié)直腸癌中NK 細胞的廣泛浸潤預(yù)示著良好的預(yù)后，但是大部分結(jié)直腸腫瘤中很少發(fā)現(xiàn)有NK 細胞的浸潤，考慮是因為腫瘤可能創(chuàng)造了一種無NK 細胞浸潤的微環(huán)境。所以，有待進一步驗證NK 細胞是否具有雙面特征，在殺傷腫瘤細胞的同時也可以成為建設(shè)者，促進腫瘤的生長。

3.4 DC轉(zhuǎn)化為MDSCs

DC 在未成熟階段分布于所有的外周組織，并具有抗原提呈的作用，專門負責抗原的攝取和處理。當細胞的病原體相關(guān)分子模式受體被刺激后時，它們成熟并遷移到淋巴結(jié)，并在那里向T 細胞提供抗原，通過適應(yīng)性免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗原特異性反應(yīng)。成熟的DC 抗原提呈功能強。DC 可調(diào)節(jié)T 細胞產(chǎn)生不同的性質(zhì)反應(yīng)，可通過CTLA-4 的下調(diào)使T 細胞的功能被抑制[25]。TGF-β 被證實可抑制腫瘤中的DC，并抑制DC 從腫瘤向周圍淋巴結(jié)的遷移[26]。腫瘤誘導(dǎo)DC 分化的改變可能產(chǎn)生MDSCs 的特定免疫抑制細胞群。腫瘤來源的粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor,G-CSF）是MDSCs 聚集的關(guān)鍵因子，G-CSF 在腫瘤中高表達和MDSCs 腫瘤中高浸潤具有一致性[27]。MDSCs 具有強大的免疫調(diào)節(jié)特性，在T 細胞參與的抗腫瘤免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。MDSCs 通過與Tregs 細胞接觸直接下調(diào)抗腫瘤T 細胞的活性，通過分泌IL-10 和抑制產(chǎn)生巨噬細胞、炎癥細胞因子IL-12 來破壞DC的成熟，間接地抑制T 細胞的抗腫瘤活性[28]。甘軍等[29]在荷瘤小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)MDSCs 的上調(diào)使得腫瘤發(fā)生免疫逃逸與HLA-G 的表達有關(guān)。

3.5 腫瘤微環(huán)境中其他參與免疫逃逸的機制

在腫瘤微環(huán)境中可以檢測到幾十種其他類型的免疫細胞，很多免疫細胞在腫瘤微環(huán)境中存在的機制尚不清楚。除了上述的免疫細胞可以促進結(jié)直腸癌發(fā)生免疫逃逸，還有其他細胞及免疫抑制因子參與，即使目前這些不是免疫研究的熱點，但也不可否認它們在免疫調(diào)節(jié)和促進腫瘤生長過程中的作用。 腫瘤相關(guān)中性粒細胞（tumor associated neutrophils,TANs）通過在原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位產(chǎn)生MMP-9、血管內(nèi)皮生長因子等參與腫瘤的侵襲和血管生成，具有支持腫瘤進展功能[30]。CAFs 可通過分泌一些因子促進結(jié)直腸癌細胞增殖，通過分泌C 型凝集素域家族3 成員B 促進腫瘤轉(zhuǎn)移[31]。免疫細胞來源的外泌體在免疫細胞間的相互交流中有密切作用[32]，來自巨噬細胞的外泌體可以調(diào)控腫瘤微環(huán)境，促進腫瘤的進展和擴散。結(jié)直腸癌組織腸道菌群中梭桿菌的存在與MSI、較低水平的T 細胞浸潤和較差的臨床結(jié)果有關(guān)[33]等。

另外，在腫瘤微環(huán)境中多種免疫抑制因子產(chǎn)生逃避免疫細胞殺傷作用。有TGF-β、IL-10、驅(qū)化因子、前列腺素E2，環(huán)氧化酶2 及吲哚胺-2，3-雙加氧酶等。這些細胞因子可抑制免疫細胞的抗腫瘤功能，從而使抗腫瘤免疫反應(yīng)低下或缺失。TGF-β 是一個強大的多效性的細胞因子，可抑制CTL、NK 細胞對腫瘤的殺傷作用，也有著抵抗免疫細胞浸潤腫瘤免疫抑制作用，被視為結(jié)直腸癌晚期和預(yù)后不良因素[34]。IL-10 降低細胞增殖、細胞因子的生產(chǎn)和效應(yīng)T 細胞遷移的能力，IL-10 在腫瘤炎癥環(huán)境中具有促進和抗腫瘤的多效性作用，晚期惡性腫瘤患者血清IL-10 水平升高可作為疾病嚴重程度的預(yù)后指標[28]。結(jié)腸癌中驅(qū)化因子CCL4可誘導(dǎo)TAM 的浸潤，促進促腫瘤微環(huán)境的形成等[35]?？梢娔[瘤微環(huán)境中的各種成分如何參與免疫逃逸的機制正不斷地被探討和完善。

4 免疫逃逸相關(guān)的生物標志物

生物標志物主要可在組織、血液或糞便標本中檢測，在結(jié)直腸癌的診療和預(yù)后預(yù)測中發(fā)揮重要的作用。研究結(jié)直腸癌免疫逃逸相關(guān)的更精確和可靠的生物標志物也是非常有必要的。目前可通過組織測定出MSI 在結(jié)直腸癌的存在與否，是可免疫治療潛在的生物標志物。MSI 提示腫瘤組織有著良好的免疫細胞浸潤，MSI 腫瘤對PD-1 抑制劑有效，免疫組織化學(xué)方法檢測MMR 蛋白的準確度低于聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）方法檢測MSI，但臨床可行性高、開展便利[36]。還有免疫組織化學(xué)染色法檢測腫瘤PD-L1 表達，提示ICIs 的治療效果較好[37]。同時結(jié)直腸癌腫瘤抑制基因T 和癌基因如APC、CTNNB1、KRAS、PIK3CA、TP53等基因突變是導(dǎo)致CIN 發(fā)生的關(guān)鍵，CIN 作為血液中的分子標志物可通過基因檢測評估結(jié)直腸癌免疫細胞的浸潤狀態(tài)[38]。

結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展是一個復(fù)雜并動態(tài)連續(xù)的過程，腫瘤細胞的基因異常和免疫逃逸使得腫瘤細胞的生長極不穩(wěn)定。如以MSI 高突變腫瘤為例，可通過免疫檢查點抑制劑治療有效地抑制腫瘤的生長和擴散。但在非MSI 腫瘤中運用，不但發(fā)揮不出免疫抑制劑的作用，還可阻斷原有的細胞免疫殺傷作用。與此同時，MSI 也可作為一種生物標志物在臨床運用。腫瘤基因遺傳學(xué)和免疫表型都可以作為結(jié)直腸癌的預(yù)測和預(yù)后的生物標志物。未來應(yīng)更進一步研究發(fā)生在局部和全身的抗腫瘤免疫特性，使基因組數(shù)據(jù)和免疫表型相結(jié)合，在闡明結(jié)直腸癌發(fā)生免疫逃逸機制的前提下，充分利用基因、免疫和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的力量，設(shè)計出手術(shù)、放化療、抗血管生成靶向治療、免疫治療等并且具有個體化差異的有效治療方案，提高結(jié)直腸癌患者的整體生存率，為結(jié)直腸癌患者帶來福音。