楊忖卿，龐博，劉貴建

(中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院檢驗(yàn)科，北京 100053)

1965年，Wheelock[1]首先發(fā)現(xiàn)，植物凝血素可以刺激白細(xì)胞產(chǎn)生一種抗病毒物質(zhì)，即γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)。隨后，關(guān)于IFN-γ的很多研究均集中在抗病毒和調(diào)節(jié)免疫方面。研究者發(fā)現(xiàn)，IFN-γ與腫瘤免疫密切相關(guān)[2]，其作為輔助療法聯(lián)合手術(shù)或傳統(tǒng)化療方法進(jìn)行的臨床試驗(yàn)，部分顯示出較好的效果。如用于治療膀胱癌和黑素瘤癌癥時(shí)，IFN-γ可以提高患者的生存率[3]；IFN-γ聯(lián)合化療提高了耐藥肺結(jié)核患者的治療效果,加快其康復(fù)進(jìn)程[4]；同時(shí)，IFN-γ對(duì)皮膚T細(xì)胞和B細(xì)胞淋巴瘤患者的治療也顯示出較好的臨床獲益[5-6]。但也有試驗(yàn)顯示，IFN-γ的治療并未有明顯臨床獲益，甚至由于較大的不良反應(yīng)或更差的臨床結(jié)局而被中止。如在卵巢癌患者中，IFN-γ聯(lián)用卡鉑/紫杉醇組患者的生存期短于單獨(dú)卡鉑/紫杉醇化療組[7]。以IFN-γ下游基因表達(dá)作為IFN-γ評(píng)分，神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的生存期與IFN-γ評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)[8]。IFN-γ治療黑色素瘤的臨床試驗(yàn)因臨床結(jié)局更差而終止[9]。另一項(xiàng)研究也表明，IFN-γ在結(jié)腸癌術(shù)后作為輔助治療未顯示出期待的療效[10]。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞可以對(duì)IFN-γ依賴的免疫監(jiān)視出現(xiàn)低反應(yīng)性，而IFN-γ及其調(diào)控的一些下游分子也具有免疫抑制作用，甚至IFN-γ自身也可以促進(jìn)某些腫瘤的生長(zhǎng)和進(jìn)展[11]，這或許能部分解釋那些IFN-γ抗腫瘤臨床試驗(yàn)不理想的結(jié)果?，F(xiàn)就腫瘤細(xì)胞通過(guò)對(duì)IFN-γ正常免疫監(jiān)視作用的干擾，以及利用IFN-γ介導(dǎo)的免疫抑制作用實(shí)現(xiàn)免疫逃逸的研究進(jìn)展予以綜述。

1 腫瘤細(xì)胞對(duì)IFN-γ依賴的免疫監(jiān)視出現(xiàn)低反應(yīng)性

在IFN-γ發(fā)揮正常免疫監(jiān)視功能的情況下，腫瘤細(xì)胞可通過(guò)負(fù)調(diào)控IFN-γ通路或表現(xiàn)出對(duì)IFN-γ下游介導(dǎo)的免疫殺傷效應(yīng)不敏感來(lái)逃避免疫監(jiān)視。當(dāng)腫瘤細(xì)胞的Src同源酪氨酸磷酸酶(Src homology phosphotyrosyl phosphatase 2，SHP2)或細(xì)胞因子信號(hào)抑制物(suppressor of cytokine signalings，SOCSs)過(guò)度激活時(shí)，可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對(duì)IFN-γ依賴的免疫監(jiān)視產(chǎn)生逃逸作用。SHP2、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)的蛋白質(zhì)抑制劑以及SOCSs等可以對(duì)IFN-γ通路進(jìn)行負(fù)調(diào)控。其中，SOCSs家族成員在未受IFN刺激的細(xì)胞中通常表達(dá)水平較低，但在IFN刺激后可迅速活化并抑制Janus激酶-STAT信號(hào)通路的活化，形成經(jīng)典的負(fù)反饋環(huán)路[12]。SHP2可使Janus激酶和IFN-γ受體1去磷酸化，阻斷IFN-γ的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并直接抑制IFN-γ下游重要分子STAT1的激活。

許多不同類型的腫瘤有SHP2的激活，胃癌發(fā)生的誘導(dǎo)因子幽門螺桿菌感染胃上皮細(xì)胞后，其分泌的細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A與SHP2結(jié)合，可直接激活SHP2，進(jìn)而促進(jìn)幽門螺桿菌感染期間胃上皮細(xì)胞IFN-γ的低反應(yīng)性，從而逃避IFN-γ依賴的腫瘤免疫監(jiān)視[13]。對(duì)于白血病、乳腺癌、口腔癌、喉癌、肺癌、肝癌和胃癌，SHP2均可以出現(xiàn)異常高表達(dá)和激活[14]，這不僅可以發(fā)生促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化，也可能通過(guò)干擾IFN-γ通路而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸。同時(shí)，蛋白激酶B介導(dǎo)的糖原合成酶激酶3β的失活也可以導(dǎo)致SHP2激活。此外，IFN-γ通過(guò)增加主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ類分子以及與細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)反應(yīng)相關(guān)蛋白的表達(dá)而發(fā)揮抗腫瘤作用。有報(bào)道指出，MHCⅠ類分子和CTL反應(yīng)相關(guān)蛋白的丟失也會(huì)造成IFN-γ反應(yīng)性降低[15]?？梢?，腫瘤細(xì)胞對(duì)IFN-γ通路的負(fù)調(diào)控或?qū)FN-γ下游介導(dǎo)的免疫殺傷效應(yīng)不敏感，使得暴露于IFN-γ的腫瘤可能顯示出更大的免疫逃逸能力。

2 IFN-γ介導(dǎo)促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)與進(jìn)展

IFN-γ除了能發(fā)揮免疫監(jiān)視作用外，在某些條件下，它也能直接或間接發(fā)揮介導(dǎo)促進(jìn)腫瘤發(fā)展的作用。IFN-γ/STAT1通路的組成性激活在SOCS1-/-遺傳背景的轉(zhuǎn)基因小鼠中是出現(xiàn)自發(fā)性結(jié)腸癌的必要條件，可能與IFN-γ/STAT1通路下游的環(huán)加氧酶2和一氧化氮合酶所引起的炎癥環(huán)境有關(guān)[16]。特異性抗原誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ，引起腫瘤細(xì)胞發(fā)生DNA拷貝數(shù)畸變，增加基因組不穩(wěn)定性，且IFN-γ還可引起腫瘤細(xì)胞內(nèi)甲基化異常，這些均可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞獲得更強(qiáng)的耐藥性或免疫抗性，同時(shí)也促進(jìn)了腫瘤異質(zhì)性的形成，不利于腫瘤治療[17-18]。此外，IFN-γ與腫瘤形成之間的關(guān)系也非常密切。在二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的小鼠肝癌模型中，與對(duì)照組相比，IFN-γ受體缺乏組小鼠的腫瘤發(fā)生更少，且肝內(nèi)細(xì)胞因子表達(dá)水平和DNA氧化損傷程度也更低[19]。在70%的黑色素瘤中可檢測(cè)到產(chǎn)生IFN-γ的巨噬細(xì)胞，而系統(tǒng)性阻斷IFN-γ可顯著減少紫外線誘導(dǎo)的自發(fā)性惡性黑色素瘤[20]。

有文獻(xiàn)報(bào)道，一定水平下的IFN-γ通過(guò)持久刺激可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。IFN-γ暴露水平可能有一個(gè)不確定的閾值，它可能因腫瘤細(xì)胞類型的不同而存在差異。如長(zhǎng)期暴露于低水平的IFN-γ可促進(jìn)H22肝癌、MA782/5S乳腺癌和B16黑色素瘤的生長(zhǎng)[21]。有研究指出，IFN-γ至少部分通過(guò)上調(diào)整合素β3介導(dǎo)的核因子κB信號(hào)通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、抑制腫瘤細(xì)胞凋亡、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[22]。同時(shí)，IFN-γ還可以上調(diào)細(xì)胞間黏附分子-1在腫瘤細(xì)胞的表達(dá)，細(xì)胞間黏附分子-1是免疫球蛋白超家族的一種跨膜糖蛋白，參與腫瘤細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)、血管生成并促進(jìn)其侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，提示IFN-γ可以促進(jìn)癌細(xì)胞向更具侵襲性表型的發(fā)展。

此外，IFN-γ對(duì)低免疫原性的腫瘤細(xì)胞可能存在一定的選擇性作用。在IFN-γ缺乏或抗IFN-γ抗體治療的小鼠中，3′-甲基膽蒽誘導(dǎo)性腫瘤的免疫原性均高于免疫耐受的對(duì)照小鼠[23-24]?？梢姡琁FN-γ可能通過(guò)持續(xù)的免疫壓力選擇出能夠逃避免疫反應(yīng)的腫瘤細(xì)胞，它們由于腫瘤抗原表達(dá)水平較低、缺失MHCⅠ類分子表達(dá)或抗原加工過(guò)程受破壞而導(dǎo)致腫瘤抗原表達(dá)缺失[25-26]。在慢性長(zhǎng)期的IFN-γ刺激作用下，這種選擇的作用可能更為顯著，從而使腫瘤抗原特異性T淋巴細(xì)胞的激活與功效降低[27]。

3 IFN-γ介導(dǎo)促進(jìn)腫瘤微環(huán)境的免疫抑制

腫瘤的發(fā)生發(fā)展與機(jī)體的免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，機(jī)體免疫系統(tǒng)在識(shí)別和殺傷腫瘤細(xì)胞時(shí)，可發(fā)生腫瘤免疫編輯，致使大多數(shù)患者對(duì)免疫治療出現(xiàn)耐藥性。腫瘤免疫編輯包括對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫清除、免疫休眠(或平衡)和免疫逃逸三個(gè)階段，在腫瘤免疫編輯過(guò)程中，其免疫原性被編輯，致使腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，并獲得使疾病進(jìn)展的各種免疫抑制機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃逸產(chǎn)生耐藥性。IFN-γ在腫瘤免疫編輯的多個(gè)階段均起重要作用。IFN-γ誘導(dǎo)的腫瘤免疫編輯通過(guò)多種機(jī)制介導(dǎo)，包括誘導(dǎo)腫瘤抗原丟失、上調(diào)程序性細(xì)胞死亡配體(programmed cell death-ligand，PD-L)1和吲哚胺2，3-雙加氧酶(indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO)1等免疫抑制性分子在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)、募集髓源性抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)到達(dá)局部微環(huán)境等。腫瘤細(xì)胞釋放的免疫抑制因子及招募來(lái)的免疫抑制細(xì)胞均有利于其發(fā)生免疫逃逸，不受IFN-γ依賴性的免疫監(jiān)視。

3.1IFN-γ對(duì)腫瘤免疫逃逸基因的調(diào)控作用 腫瘤細(xì)胞發(fā)生癌癥抗性基因突變，導(dǎo)致對(duì)治療出現(xiàn)惡化反應(yīng)，從分子水平上解釋可能與腫瘤免疫逃逸基因有關(guān)。IFN-γ可以誘導(dǎo)許多參與癌細(xì)胞免疫逃逸基因的表達(dá)，如PD-L1、PD-L2、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4、MHCⅡ類反式激活因子、非經(jīng)典MHCⅠb類抗原、IDO1、CXC趨化因子配體12等[28-29]。IFN-γ不僅能上調(diào)腫瘤細(xì)胞的PD-L1和PD-L2，而且也能誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞的PD-L1和PD-L2表達(dá)，上調(diào)的PD-L1和PD-L2可以與腫瘤特異性殺傷T細(xì)胞表面的程序性細(xì)胞死亡受體1(programmed cell death receptor 1，PD-1)結(jié)合，抑制其功能與效應(yīng)[30-31]。由于B淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和自然殺傷T細(xì)胞表面也表達(dá)PD-1，因此它們的功能也可能因PD-1/PD-L1的結(jié)合而受到抑制。IFN-γ的這類調(diào)控作用被認(rèn)為是免疫檢查點(diǎn)抗體治療出現(xiàn)耐受的重要原因之一。高表達(dá)PD-L1往往均伴隨預(yù)后不良[32]。在IFN-γ上調(diào)PD-L1的分子機(jī)制方面，STAT1是被報(bào)道較多的因素之一，IFN-γ激活STAT1后，該轉(zhuǎn)錄因子可以直接作用于PD-L1基因的啟動(dòng)子區(qū)上調(diào)其表達(dá)。與此類似，STAT3與核因子κB也有相近的作用模式[33-34]。腫瘤細(xì)胞在接觸到產(chǎn)生IFN-γ的CTL等免疫細(xì)胞后，僅需數(shù)小時(shí)就可從PD-L1基因的啟動(dòng)子區(qū)開始合成并發(fā)揮免疫抑制作用[35]。同時(shí)，腫瘤細(xì)胞中的慢性IFN-γ信號(hào)也可通過(guò)STAT1相關(guān)的表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄組改變?cè)黾訉?duì)免疫檢查點(diǎn)阻斷的抵抗，使黑色素瘤對(duì)放療和免疫檢查點(diǎn)抑制劑產(chǎn)生抵抗。

除PD-1外，也有報(bào)道指出IFN-γ可增強(qiáng)黑色素瘤細(xì)胞上細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4的表達(dá)，將抑制性信號(hào)傳遞給T淋巴細(xì)胞，限制其增殖與活化，導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸[36]。MHCⅠ類分子和IFN-γ可上調(diào)黑色素瘤細(xì)胞MHCⅡ類抗原呈遞，而這與腫瘤惡性進(jìn)展及腫瘤細(xì)胞凋亡抵抗密切相關(guān)[37]。同時(shí)，IFN-γ還可在黑色素瘤細(xì)胞系中上調(diào)人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)-E的表達(dá)并增加可溶性HLA-E蛋白的脫落，從而降低腫瘤細(xì)胞對(duì)CTL殺傷細(xì)胞的敏感性[38]。作為非經(jīng)典MHCⅠb類分子，HLA-E與HLA-F和HLA-G類似，均可以通過(guò)與它們的抑制性受體結(jié)合而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞逃逸自然殺傷細(xì)胞、CTL的免疫監(jiān)視。研究表明，IFN-γ可通過(guò)下調(diào)內(nèi)源性腫瘤抗原gp70促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。

3.2IFN-γ通過(guò)MDSCs發(fā)揮免疫抑制作用 MDSCs是一類可以在癌癥、炎癥和感染過(guò)程中增殖的異質(zhì)性細(xì)胞群，可通過(guò)降低先天性免疫應(yīng)答來(lái)抑制抗腫瘤免疫應(yīng)答，它們具有抑制T淋巴細(xì)胞反應(yīng)的能力。這些細(xì)胞構(gòu)成了免疫系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特組成部分，與多種疾病狀態(tài)下的免疫反應(yīng)密切相關(guān)[39]。根據(jù)形態(tài)和表面標(biāo)志物，MDSCs可分為多形核及單核細(xì)胞樣MDSCs兩大類。已有研究指出，MDSCs具有免疫抑制的重要特征，可通過(guò)精氨酸酶、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、白細(xì)胞介素-10、環(huán)加氧酶2、IDO等因子介導(dǎo)免疫抑制效應(yīng)，使T淋巴細(xì)胞功能受到顯著抑制，促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移[40]。MDSCs浸潤(rùn)水平較高的患者腫瘤預(yù)后往往更差，對(duì)免疫治療的臨床反應(yīng)也不佳[41-42]。

研究表明，IFN-γ可促進(jìn)單核細(xì)胞樣以及粒細(xì)胞樣MDSCs的擴(kuò)增與功能作用[43]。其中，單核細(xì)胞樣MDSCs可通過(guò)一氧化氮發(fā)揮抑制作用，而粒細(xì)胞樣MDSCs可通過(guò)活性氧類發(fā)揮作用[44-45]，一氧化氮或活性氧類的產(chǎn)生均依賴于IFN-γ。但I(xiàn)FN-γ可能并不是所有MDSCs發(fā)揮作用所必需，因?yàn)槿鄙買FN-γ受體的小鼠依然可以抑制T淋巴細(xì)胞激活。

IFN-γ抑制免疫系統(tǒng)的作用也在動(dòng)物模型器官移植研究中得到證實(shí)，在IFN-γ敲除小鼠中反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞出現(xiàn)過(guò)度擴(kuò)增，且誘導(dǎo)同種異基因心臟移植耐受失敗[46]。IFN-γ的這種免疫抑制作用與促進(jìn)MDSCs擴(kuò)增有關(guān)。IFN-γ與脂多糖聯(lián)合處理可誘導(dǎo)MDSCs產(chǎn)生[47]，而小鼠同種異基因心臟移植模型中單核細(xì)胞樣MDSCs的產(chǎn)生依賴于IFN-γ[48]。如果將IFN-γ信號(hào)通路阻斷，則可以減弱MDSCs介導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞的抑制功能[49]。

3.3IFN-γ對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)的影響 腫瘤的一個(gè)關(guān)鍵特征為能夠逃避免疫破壞。在這種情況下，腫瘤細(xì)胞通常會(huì)招募一種或幾種具有免疫抑制特性的色氨酸分解代謝酶。其中，IDO可以使腫瘤微環(huán)境中色氨酸代謝增加，抑制T淋巴細(xì)胞[50]和自然殺傷細(xì)胞[51]的功能。同時(shí)，IDO也可誘導(dǎo)色氨酸代謝產(chǎn)物積累，抑制自然殺傷細(xì)胞受體的表達(dá)，誘導(dǎo)原始T淋巴細(xì)胞向有抑制作用的Treg細(xì)胞分化、召集Treg細(xì)胞聚集[52]，從而形成腫瘤免疫抑制微環(huán)境，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。在結(jié)直腸腫瘤、肝癌及肺非小細(xì)胞癌患者中，腫瘤細(xì)胞高表達(dá)IDO時(shí)會(huì)出現(xiàn)預(yù)后不良[53-54]。許多小鼠腫瘤(B16黑素瘤除外)在暴露于IFN的狀態(tài)下表達(dá)IDO1，但在沒(méi)有IFN的狀態(tài)下均不表達(dá)IDO1[50]。

有報(bào)道指出，IFN-γ可以上調(diào)IDO的表達(dá)[55]，并通過(guò)IDO影響Treg細(xì)胞而促進(jìn)腫瘤免疫逃逸的效應(yīng)。如在黑色素瘤細(xì)胞中，IFN-γ通過(guò)誘導(dǎo)IDO的表達(dá)而促進(jìn)Treg細(xì)胞的擴(kuò)增并抑制CTL的活性[56]。IFN-γ誘導(dǎo)的IDO還能與腫瘤細(xì)胞脫落的神經(jīng)節(jié)苷脂相互作用，削弱樹突狀細(xì)胞激活腫瘤微環(huán)境中T淋巴細(xì)胞的能力，導(dǎo)致免疫抑制[57]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠模型中，神經(jīng)纖毛蛋白1缺失的Treg細(xì)胞可通過(guò)IFN-γ抑制野生型Treg細(xì)胞發(fā)揮抗癌免疫作用，且該作用對(duì)于抗PD-1治療的療效十分重要[58]。這種存在矛盾的結(jié)果可能與不同的腫瘤細(xì)胞類型有關(guān)，有待進(jìn)一步研究闡明。

4 小 結(jié)

IFN-γ作為重要的多功能細(xì)胞因子，作用非常廣泛，在腫瘤免疫反應(yīng)中可以發(fā)揮雙重角色，既能夠加強(qiáng)腫瘤免疫，直接或間接促進(jìn)免疫效應(yīng)細(xì)胞殺傷腫瘤，又能在慢性刺激等特定條件下發(fā)揮抑制免疫而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的作用。腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)抑制IFN-γ及其下游通路來(lái)干擾IFN-γ依賴的正常免疫監(jiān)視作用，也可能在免疫平衡階段利用IFN-γ上調(diào)PD-L1、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4、IDO1等重要免疫逃逸基因，促進(jìn)MDSCs和Treg細(xì)胞等免疫抑制細(xì)胞擴(kuò)增和發(fā)揮抑制免疫效應(yīng)的作用實(shí)現(xiàn)免疫逃逸，或利用IFN-γ的選擇性作用不斷進(jìn)化出更適于生存的腫瘤細(xì)胞克隆。這些均為利用或針對(duì)IFN-γ進(jìn)行腫瘤治療提出新挑戰(zhàn)。鑒于IFN-γ在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的重要地位，未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步闡明IFN-γ在腫瘤免疫監(jiān)視和免疫逃逸中作用的分子機(jī)制，針對(duì)不同腫瘤類型和腫瘤微環(huán)境的分子特征制訂科學(xué)合理的IFN-γ治療方案。