树突状细胞与头颈部鳞癌

张馨元，蔡志刚，谢 尚

1. 北京大学口腔医学院（北京 100081）

2. 北京大学口腔医院口腔颌面外科（北京 100081）

3. 国家口腔疾病临床医学研究中心（北京 100081）

4. 口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室（北京 100081）

5. 口腔数字医学北京市重点实验室（北京 100081）

头颈癌由各种上皮恶性肿瘤组成，包括口腔癌、鼻咽癌及喉癌等，其中绝大部分是鳞状细胞癌。头颈部鳞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）是全球较常见恶性肿瘤之一，每年新发病例55万例，死亡病例约为38万例[1]，其不仅侵袭性强、致死率高，还会给患者带来严重的面部畸形、语音、咀嚼和吞咽等功能障碍及社会心理问题。虽然HNSCC的外科根治技术、修复重建技术日趋成熟，但其5年生存率近20年来无明显提高，急需寻找新的治疗方案提高HNSCC患者的生存率和生活质量。免疫疗法和肿瘤疫苗在治疗HNSCC中的潜在价值正受到越来越多的关注。树突状细胞（dendritic cells，DCs）作为抗原提呈细胞（antigen presenting cells，APCs），是目前发现的唯一能激活未致敏的初始型T细胞的APCs，不同的DCs亚群在接受不同的上游信号刺激后可启动并调控下游的免疫应答，是机体免疫系统与肿瘤抗争的始动者[2]。本文就目前DCs相关治疗在HNSCC中的研究进展进行综述，为抗肿瘤免疫治疗提供参考。

1 树突状细胞

DCs由2011年诺贝尔医学及生理学奖获得者加拿大科学家Ralph M. Steinman于1973年发现，因其在成熟时伸出许多树突样突起而得名。DCs起源于造血干细胞，随后分化为常见的髓系祖细胞（common myeloid progenitor，CMPs）[3]。并在不同转录因子的刺激下分化为不同类型，转录因子Nur77可驱动CMPs分化为单核细胞，在炎症条件下，单核细胞可进一步分化为单核细胞树突状细胞（monocyte DCs，moDCs）,在没有Nur77的情况下，CMPs将通过多个阶段分化为共同的树突状细胞前体细胞（common dendritic cell progenitor，CDP）,传统的1型树突状细胞（conventional dendritic cell 1，cDC1）、传统的2型树突状细胞（conventional dendritic cell 2，cDC2）和浆细胞样树突状细胞（plasmacytoid dendritic cells，pDCs）亚集均来源于 CDP[4]。

DCs是典型的APCs，主要位于外周和淋巴组织中，DCs通过在稳定状态下诱导免疫耐受来维持体内稳态，并且通过激活引流淋巴结的幼稚T细胞来做出独特的反应，以响应先天性免疫被触发的信号[5]。DCs的表面可以表达主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ/Ⅱ类分子等，通过表达不同的模式识别受体集合，不同的DCs亚群能够对一系列致病和危险刺激做出反应，从而实现DCs的功能特化[2]。DCs通过特异性吞噬作用和非特异性微胞吞作用模式识别受体和病原性抗原，将抗原加工成具有适当大小和序列的小肽，以及将MHC肽呈递给CD4 +和CD8 +T细胞，启动针对入侵微生物和异常宿主细胞的免疫反应[6]。在抗肿瘤免疫反应中，DCs与自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）之间的相互激活作用在针对癌症和感染的先天免疫反应中起着关键作用。DCs将NK细胞募集到引流的淋巴结，并以趋化因子受体CXCR3依赖的方式与它们相互作用，活化的NK细胞可能离开淋巴结，浸润肿瘤，并杀死肿瘤中的癌细胞。活化的CD2+NK细胞亚群产生IFN-γ，诱导DCs成熟并刺激T细胞反应。此外，DCs也在肿瘤微环境（tumor immune microenvironment，TME）中进行免疫监视，是最重要的前哨细胞[6]。因此，目前医学界对调节DCs功能以提高肿瘤免疫治疗的关注度很高。针对癌症中的DCs已经开发了许多策略，例如通过免疫调节剂注射抗原，动员和激活内源性DCs以及产生基于DCs的疫苗。更好地了解DCs亚群的多样性和功能，以及TME是如何塑造这些亚群的，可能会改进癌症的治疗。

2 树突状细胞与肿瘤

DCs是机体内部T 细胞介导的癌症免疫应答中的关键细胞，DCs或其前体在肿瘤中的作用是可以被招募到TME中，后者可以分化为DCs。在TME内，DCs可以对不同的分子信号进行应答，包括细胞死亡、无效激活和成功成熟。虽然未成熟的DCs缺乏启动T细胞对肿瘤反应的能力，甚至可能诱导耐受，但成熟的DCs可以迁移到肿瘤引流的淋巴结来启动T细胞反应，将T细胞招募到TME中，并产生免疫刺激细胞因子来调节TME。肿瘤也可以抑制DCs介导的抗肿瘤免疫反应，生物学上的异常表现主要有以下几种方式。

第一，DCs前体分化异常导致数目减少。在TME中FMS样酪氨酸激酶3配体（FLT3L）的减少可减少前DCs的终末分化[7]，肿瘤源性前列腺素和神经节苷脂均可影响DCs的原位和骨髓生成。

第二，DCs成熟受到抑制导致功能异常。肿瘤可直接产生可溶性介质IL-10、转化生长因子β、IL-6或血管内皮生长因子干扰激活信号通路[8]。肿瘤也可以间接影响DCs成熟，如通过产生集落刺激因子1来招募抑制DCs成熟的肿瘤相关巨噬细胞。

第三，直接影响DCs细胞的活性和功能。肿瘤可以损害DCs对肿瘤相关抗原（tumor associated antigen，TAA）的处理、呈递和交叉呈递，促进半降解脂质的积累，干扰DCs内的货物运输；可以通过增加截断脂肪酸的积累、减少营养和氧气的可获得性来改变DCs新陈代谢，从而损害其功能[9]。外源性干扰素基因刺激物（stimulator of interferon genes，STING）通过两种信号途径趋化因子CXCL1 / 2和I型干扰素（interferon，IFN）募集并激活肿瘤中的DCs，从而触发抗肿瘤免疫应答[10]。

第四，表型改变诱发免疫耐受。肿瘤可通过减少DCs趋化因子如CC-趋化因子配体4（CCL4）的表达或阻止其他细胞（如NK细胞）产生趋化物质来阻断DCs的浸润，并通过限制激活分子信号的释放来避免被DCs发现[7]。

DCs作为TME中的重要细胞之一，处于上述异常状态时，无法正确识别抗原，也就无法为下游T细胞的激活提供信号。临床研究表明，肿瘤免疫微环境中高水平成熟DCs肿瘤浸润是预后的良性指标。DCs的肿瘤浸润反映了宿主的免疫防御机制，与更好的预后、更低的肿瘤复发率和更少的转移有关[11]。在一些恶性肿瘤，如肺癌、乳腺癌、结直肠癌和胃癌中都表现出这种情况[12-15]。因此，DCs参与抗肿瘤免疫可能表明这些细胞的行为与疾病进展直接相关，了解DCs异常状态的原因，理解其在健康和疾病中的作用以及研发有效的疫苗成为了目前的研究重点。

3 树突状细胞与头颈部鳞癌

近年有研究显示不同类型的DCs与机体抗肿瘤功能相关。有研究者发现在人乳头瘤病毒（HPV）相关的口咽鳞状细胞癌（OPSCC）肿瘤内CD163+的cDC2在刺激肿瘤浸润性T细胞发挥其抗肿瘤作用中具有重要作用[16]。HNSCC的TME中OX40 +的pDCs具有独特的免疫刺激表型和溶细胞功能，并可与常规DCs协同产生有效的肿瘤抗原特异性CD8 + T细胞反应能力来促进抗肿瘤免疫功能[17]。

此外，有部分研究集中讨论HNSCC肿瘤组织中DCs的表达与预后的关系。多篇文章报道，头颈部肿瘤组织局部DCs浸润与患者的生存率、肿瘤复发及转移密切相关[18-19]。DCs的高表达是HNSCC良好预后的重要标志,发生远处转移的肿瘤组织内DCs浸润程度较未转移组明显降低[18]。目前有大量针对DCs的标记蛋白，如S100、CD1a、CD83、CD207、CD208、CD80、CD11c、CD86和 HLADR，其中CD1a被认为是未成熟DCs的标志，而CD83被认为是成熟DCs的标志，在激活及成熟的DCs上表达。有研究发现口腔鳞癌肿瘤组织周围CD1a+细胞的耗尽是一个独立的因素，与总体生存和复发风险显著相关，其中舌癌旁CD1+细胞数量越多，预后越好，复发率越低，生存率越高[18]。此外，微管蛋白聚合促进蛋白家族成员3（tubulin polymerization-promoting protein family member 3，TPPP3）是一种可以介导微管动力学和稳定性的蛋白，其在HNSCC中的低表达与预后密切相关。与TPPP3低表达密切相关的途径是抗原加工和呈递，TPPP3的表达与CD8 + T细胞和DCs中的多个免疫标记密切相关[20]。同时也有研究发现喉癌细胞间DCs浸润密度越高，局部淋巴结转移越少,癌周淋巴细胞反应越强, 由此可见,喉癌细胞间的DCs在喉癌局部抗肿瘤反应中起重要作用[19]。综上所述，肿瘤组织中DCs的存在通常被认为是抗肿瘤免疫和患者预后的有利因素。

也有研究对HNSCC患者外周循环中的DCs进行了探讨。在一项涉及36名癌症患者和28名对照的研究中发现，尽管两组患者的总外周DCs水平相同，但HNSCC患者的CD11c表达亚群明显低于对照组，肿瘤切除后癌症患者的CD11c表达亚群水平恢复到正常水平，反映此亚型在肿瘤免疫中扮演重要角色，而且似乎受到肿瘤产物的抑制[21]。但另一项研究发现，HNSCC患者的外周血DCs总数显著减少，且细胞数量降低的水平与预后相关[22]。两个研究均注意到未成熟DCs的增加与疾病进展相关。肿瘤切除后3 ～4周，未成熟的髓系来源DCs水平下降，再次提示DCs对肿瘤具有直接作用。

到目前为止，以DCs为核心的HNSCC治疗方案仍未实现较大突破，这可能与TME中多种细胞和因子共同影响和调控DCs有关。但DCs仍是治疗性癌症疫苗较为优秀的候选者。DCs疫苗的目的是诱导肿瘤特异性效应T细胞，这种T细胞可以特异性地减少肿瘤质量，并可诱导免疫记忆，以降低癌症复发的风险。为了充分利用DCs在癌症免疫治疗中的潜力，必须克服的障碍是对肿瘤的免疫耐受性，目前的研究主要集中在以下几个方向。

第一，DCs的激活和动员。研究发现一些细胞因子、免疫刺激佐剂和阻断免疫抑制的药物可以促进DCs的活化和T细胞的启动。其中，粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）直接刺激DCs分化、活化和迁移[3]。近期也有研究利用TME中 GM-CSF与DCs的密切关系，对免疫抑制性的TME进行免疫学编程并创建免疫炎症的肿瘤表型以改善癌症的免疫反应[23]。T-VEC是一种表达人GM-CSF的单纯性疱疹病毒的减毒溶瘤株，在被证明能诱导抗肿瘤免疫反应并提高晚期黑色素瘤患者的存活率后，得到了美国FDA的批准[24]。此外，使用经辐射的同种异体或自体肿瘤细胞表达GM-CSF已显示出临床前的成功[25]。

第二，注射抗原以提高抗肿瘤免疫力。体内注射可由内源性DCs递呈(或交叉递呈)的TAA历来是一种备受关注的癌症免疫治疗方法[26]。这类疫苗大多由TAA组成，以合成的短肽或长肽、表达TAA的重组病毒或全肿瘤裂解物的形式递送。其中作为载体的病毒是编码TAA的RNA或DNA病毒，一般是重组、复制缺陷或减毒的病毒，其目的是通过感染原位修饰DCs，但这种病毒的作用并不是特异性的。而临床批准的全肿瘤裂解物制剂方法包括次氯酸氧化、UVB照射、冻融循环和高温[27]。在新技术的推动下，为了进一步确保癌症特异性，来自突变蛋白的TAA成为了新疫苗的组成成分[28]。它们在临床前模型中表现出显著的疗效，目前正在许多临床试验中进行测试[29]。但HNSCC相关的研究较少。

第三，DCs癌症疫苗。DCs疫苗已广泛应用于癌症治疗中，迄今为止已完成200多项临床试验[9]。此方法是将自体DCs分离或体外培养和扩增，然后进行离体操作装载肿瘤相关抗原，并将其重新注入患者体内，以激活相应的细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL），使机体获得抗肿瘤能力，这些研究主要在黑色素瘤、前列腺癌、胶质母细胞瘤或肾细胞癌患者中进行，并且证明了DCs疫苗诱导NK细胞、CD8+T细胞抗癌药的临床安全性和有效性[9]。

在一项I期临床试验中,招募16例经手术治疗的HNSCC患者，将患者单核细胞来源的DCs负载两种HLAI类p53多肽接种于腹股沟淋巴结中，两年无瘤存活率为88%，未观察到II-IV级不良反应，这16名患者中有11名（69%）接种后p53特异性T细胞频率升高，其中4名患者检测到IFN-g分泌，与预防接种值相比，调节性T细胞频率持续下降[30]。研究表明HNSCC患者辅助性p53特异性疫苗接种是安全的。HNSCC患者的DCs需要更强的成熟度，以刺激反向免疫抑制和改善疫苗效力。有学者发现WT1基因在HNSCC 等多种癌症中常过表达，具有高度的免疫原性，且 WT1肽疫苗的临床试验已被证明在多种恶性肿瘤中安全有效，进行WT1用于治疗HNSCC的靶抗原临床试验，并选择可激活DCs功能的Toll样受体-4（ TLR-4）配体的OK-432作为佐剂联合常规化疗进行疫苗接种，评估其安全性和可行性[31]。该研究纳入了11例转移性或复发性HNSCC患者，没有观察到与疫苗接种相关的严重不良事件，DCs疫苗接种后有5例患者病情呈持续稳定状态，其他6例患者有疾病进展，中位无进展生存期和总生存期分别为6.4个月和12.1个月，结果提示DCs疫苗接种可能增强WTI特异性免疫力[31]。另有研究招募16名转移性鼻咽癌患者接种DCs疫苗，共进行了64次疫苗注射，其中9位完成了全部5次疫苗接种，所有患者均耐受治疗，无明显副作用。9名患者发生了轻度的非血液学毒性作用，例如发烧、疲劳和皮疹等。第3次接种疫苗时，12例患者中有9例（75%）对转导的DCs出现阳性反应产生了Th1 特异性免疫应答[32]。但目前DCs疫苗仍未取得较大成功，主要障碍为肿瘤介导的免疫抑制和常用单核细胞衍生DCs的功能局限性[33]。尽管当前报道的疫苗有效率较低，不足以对肿瘤患者产生明显的治愈作用，但是对DCs的进一步修饰，或与其他免疫细胞疗法的联合都可能有助于提高未来的疗效。

4 结语

综上所述，DCs是已知功能最强的APCs，能够激活原始T细胞，并能在癌症中诱导相关的免疫反应。DCs相关免疫治疗可以提高现有癌症疗法的疗效，但最佳疫苗接种策略的发展仍然需要更好地了解DCs的生物学功能。比如，虽然在TME中DCs常处于功能障碍或耐受性的状态，但在这种情况下DCs是如何调节免疫系统，不同的DCs亚群又是如何在癌症背景下导致独特的功能性免疫反应，临床前研究的成果可能会促进DCs在临床试验中寻找更有效的治疗方法。随着肿瘤免疫研究的不断深入，DCs疫苗接种以及相关联合疗法可能在延迟或预防手术后复发和转移方面产生明显效果。总之，未来我们需要更多地了解如何以最佳方式利用具有特殊功能的特定DCs亚群来协调有效的抗癌免疫反应，期待DCs疫苗等细胞免疫疗法取得新进展，为HNSCC患者的治疗带来新的突破。