肿瘤免疫治疗的新靶点：CXCR3及其配体

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前言

趋化因子是一类细胞分泌的细胞因子或信号蛋白，由于它们能够诱导附近应答细胞的定向趋化，因此被称为趋化细胞因子。趋化因子和趋化因子受体现已被证明影响许多细胞功能，包括生存、粘附、侵袭和增殖，并调节趋化因子水平，大多数恶性肿瘤表达一种或多种趋化因子受体。

趋化因子受体的CXC亚群CXCR3主要表达在活化的T细胞、B细胞和自然杀伤细胞的表面，并通过与靶细胞膜上的特定受体结合以诱导靶向迁移和免疫应答，在感染、自身免疫疾病和肿瘤免疫中发挥重要作用。CXCR3及其配体CXCL9、CXCL10和CXCL11与许多肿瘤的发展和进展密切相关。随着其作用机制的阐明，CXCR3有望成为评估肿瘤患者预后的新指标和临床肿瘤免疫治疗的新靶点。

CXCR3及其配体的组成和作用

趋化因子受体CXCR3由三种IFN-γ诱导配体CXCL9、CXCL10和CXCL11激活诱导。它是一种七次跨膜的G蛋白偶联受体，编码368个氨基酸。根据受体氨基末端的组成，CXCR3可分为三种剪接变体：CXCR3-A、CXCR3-B和截短变体CXCR3-alt。CXCR3-A和CXCR3-B的配体是CXCL9、CXCL10和CXCL11，而CXCR3-alt仅与CXCL11结合。

其中，CXCR3-A和CXCR3-B是研究最多的两种异构体。CXCR3-A主要在活化的T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞中表达，CXCR3-B主要分布在血管内皮细胞上，而对CXCR3-alt的研究相对较少，目前认为其主要与干扰素诱导的T细胞α趋化剂（I-TAC）联合发挥生物学作用。

对于CXCR3及其配体的研究，近年来，许多研究证实了CXCR3和配体在体内的表达与肿瘤免疫、肿瘤发生和转移密切相关。趋化因子不仅协调免疫细胞的迁移，而且在免疫细胞的成熟和适应性免疫反应的产生中发挥着重要作用。

CXCR3在将效应T细胞迁移到炎症和肿瘤部位中起着关键作用。CXCR3活化优先导致在Th1型CD4+T淋巴细胞、效应CD8+T淋巴细胞，NK细胞和NKT细胞的高表达。CXCR3及其配体分布在不同的身体组织中，其表达可以调节不同免疫细胞的定向迁移。它还可以显著减少内皮细胞DNA合成，促进血管内皮细胞凋亡，从而抑制血管生成。

CXC趋化因子根据谷氨酸-亮氨酸-精氨酸（ELR）基序的存在与否分为两种形式：具有ELR基序的趋化因子促进中性粒细胞迁移和血管生成，而不具有ELR的趋化素促进淋巴细胞迁移并抑制血管生成。CXCL9、10和11是ELR阴性CXC趋化因子，可通过抑制血管生成从而抑制肿瘤生长。然而，也有人认为它促进肿瘤增殖和转移，可能是因为配体对不同的CXCR3变体发挥不同的作用。CXCL9、10和11主要调节CXCR3途径中的免疫细胞激活、分化和迁移，并通过招募免疫细胞发挥免疫应答作用。在免疫功能方面，CXCL9和CXCL10可以增强Th1细胞的效应器功能；然而，CXCL11与CXCR3受体上的不同位点结合，可以介导相反的效应器功能，促进分化的调节T细胞的表达，进而抑制效应器T细胞的功能。

CXCL9、10、11/CXCR3通路在癌症中的作用及机制

CXCL9、10和11主要由单核细胞、内皮细胞、成纤维细胞和肿瘤细胞分泌。CXCL9、10和11以及CXCR3途径具有两种作用模式：免疫激活的分泌信号和肿瘤细胞衍生的增殖性转移信号。

CXCR3已在许多恶性细胞系中检测到，并且CXCR3在黑色素瘤、结肠癌和乳腺癌中的高表达与更恶性和侵袭性肿瘤相关。相反，在肾细胞癌和慢性淋巴细胞白血病（CLL）中，CXCR3的低表达意味着患者的生存时间更短。联合研究表明，CXCR3及其配体在肿瘤的生物学行为中具有双向调节作用。一方面，CXCR3及其配体可以通过激活免疫效应细胞来抑制肿瘤生长；另一方面，CXCR3在某些肿瘤中显示出促进肿瘤生长和转移的作用。

TME中的CXCL9、10、11/CXCR3信号通路主要促进CXCR3激活的免疫细胞向肿瘤部位的趋化运动，以获得抗肿瘤免疫。CXCL9和CXCL10是许多免疫反应的关键组成部分，通过与CXCR3结合并诱导其进入炎症部位来激活NK和Th1细胞。

在肿瘤细胞衍生信号传导中，肿瘤衍生配体主要通过CXCR3-A使肿瘤细胞转移，肿瘤衍生趋化因子促进Th2细胞、Tregs和髓系抑制细胞（MDSCs）的募集，产生促肿瘤效应。在肝细胞癌研究中，CXCL9与CXCR3结合，并激活rhCXCL9诱导的p-ERK1/2-MMP2/MMP9通路，增强CD133+肝细胞癌的迁移和侵袭。此外，研究发现转移性乳腺癌患者血清中CXCL9、CXCL10和CXCL11的表达水平显著升高。这三种趋化因子通过激活生存蛋白、β链蛋白、丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶1（MKP-1）和基质金属蛋白酶1（MMP-1）在乳腺癌的发展中发挥重要作用。

CXCL9、10、11/CXCR3通路和PD-1/PD-L1之间的关系是一个重要的研究领域，将该通路与其他免疫疗法相结合，通过多种机制增强对肿瘤进展的抑制，可以提高肿瘤免疫治疗的疗效。

CXCR3及其配体在癌症治疗中的应用

目前，CXCR3的免疫治疗主要包括拮抗剂和激动剂，其中抑制剂包括AMG487和TAK-779，激动剂包括PS372424。CXCR3在影响肿瘤进展和微环境方面发挥着双重作用，当免疫疗法用于不同的肿瘤时，其效果有所不同。

在临床前研究中，CXCR3的小分子拮抗剂AMG487在小鼠乳腺癌模型中可以抑制肿瘤转移。此外，AMG487对CXCR3的拮抗作用抑制了小鼠骨肉瘤模型和转移性结肠癌模型中的肺转移。针对配体CXCL9和CXCL10的中和抗体也产生了类似的保护作用。此外，研究发现AMG487通过显著下调炎性B淋巴细胞信号通路发挥抗关节炎作用。这表明AMG487可能作为炎症和自身免疫性疾病的新型药物。

另一种针对CXCR3、CCR5和CCR2b的拮抗剂TAK-779已在类风湿关节炎小鼠模型中进行了研究。此外，TAK-779在小鼠胰腺癌模型中选择性靶向CCR5/CCL5信号可能代表癌症治疗的新免疫调节策略。

目前，CXCR3激动剂（PS372424）主要处于临床前研究中。用PS372424治疗可防止活化的人类T细胞向充满活性类风湿关节炎患者的趋化因子或滑液的小鼠气囊的炎症迁移。需要进一步的研究来确认这些激动剂的应用。

此外，研究发现CXCL9，10，11-CXCR3通路和PD-1/PD-L1之间的关系是结直肠癌免疫治疗研究中的一个重要研究领域，将该通路与其他免疫疗法相结合，通过多种机制增强对肿瘤发展的抑制作用，提高了肿瘤免疫治疗的疗效。在抗PD-1治疗的小鼠中，CXCR3及其配体在产生CD8+T淋巴细胞反应中至关重要，CXCL9的产生促进抗PD-1诱导的抗肿瘤反应，这表明CXCR3促进了TME中DC和T淋巴细胞之间的相互作用。因此，CXCR3趋化因子系统的特性和作用使其成为免疫治疗的潜在靶点，并为肿瘤治疗提供了新的希望。

小结

趋化因子受体CXCR3及其特异性配体在肿瘤发生、发展和转移中发挥关键作用。CXCR3和其他趋化因子在肿瘤免疫中的生物学行为非常复杂，并受到多种因素的影响，包括趋化因子受体剪接变体的类型、它们表达的细胞类型和TME。CXCR3在许多肿瘤组织中的差异表达决定了肿瘤生长的抑制或促进。

几项前瞻性研究表明，降低趋化因子受体功能可以显著降低肿瘤转移的可能性，然而，这背后的具体机制在很大程度上是未知的。随着研究的进一步深入，CXCR3在各种肿瘤中的作用机制可能被揭示，有望成为临床肿瘤免疫治疗的新靶点。

参考文献：

1.The role of CXCR3 and its ligands in cancer. Front Oncol.2022 Nov 21;12:1022688.

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