膠質瘤是人類大腦中最常見的原發性腫瘤，預后不良，由膠質瘤細胞引發形成的局部和全身免疫抑制環境使其能夠逃避免疫監視。在人體的免疫抑制系統中，髓源性抑制細胞（MDSCs）是非常重要的組成部分，由早期髓系祖細胞和前體細胞共同組成，是一種異質性細胞群，這些細胞雖在表型和功能上具多樣性，但是都表現出了很強的免疫抑制特點。在膠質瘤組織中，存在 MDSCs 的廣泛浸潤，它們在膠質瘤微環境中發揮著極為重要的免疫抑制作用，導致腫瘤的免疫療效大大降低。本文將回顧總結腦膠質瘤微環境中 MDSCs 的表型特征及其在膠質瘤進展中的作用機制，對更好地了解膠質瘤的發病機制并探索有效的綜合治療方案具有積極的意義。
引用本文： 高策, 王愛東. 膠質瘤微環境中髓源性抑制細胞的作用研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2019, 36(3): 515-520. doi: 10.7507/1001-5515.201806045 復制
引言
膠質瘤是最為常見的原發性顱腦惡性腫瘤，其常規的臨床治療手段以手術切除為主聯合放射治療、化學治療等，但總體治療效果不佳[1]。傳統的腫瘤治療策略主要著眼于直接殺傷腫瘤細胞，近些年的研究發現，在腫瘤的發生與發展過程中腫瘤微環境發揮著極為關鍵的作用，對腫瘤治療效應也有深遠的影響[2]，靶向腫瘤細胞所處的微環境成為醫治腫瘤的新途徑。
髓源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）是一群由髓系祖細胞和多種處于不同分化階段的粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等髓系前體細胞組成的表型異質性細胞。它廣泛浸潤腫瘤組織，在腫瘤微環境中發揮著重要的免疫抑制作用[3]。本文回顧總結腦膠質瘤微環境中 MDSCs 的分子特征及其在膠質瘤進展中的作用等方面的研究成果，為研究膠質瘤的發病機理并探求新的治療方案提供理論支持。
1 腦膠質瘤微環境
膠質瘤細胞所處的微環境在腫瘤的發生與發展過程中扮演著極為重要的角色，腫瘤細胞、內皮細胞、免疫細胞及上述細胞所分泌的多種細胞因子共同組成了膠質瘤微環境，其中的巨噬細胞、小膠質細胞、調節性 T 細胞（regulatory T cells，Tregs）、MDSCs、粒細胞、T 淋巴細胞、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）等免疫細胞的存在以及它們與腫瘤細胞等之間相互作用，共同起到調控微環境內免疫效應的作用[4]。
1.1 腦膠質瘤微環境中的主要免疫細胞
近年來，學者們已對中樞神經系統是免疫豁免區域的這一認識加以了修正，認為中樞神經系統也是一種免疫活性器官，與免疫系統有著積極的相互作用。臨床研究表明，腦膠質瘤組織中廣泛浸潤有大量髓系來源細胞，其中絕大多數是小膠質細胞和巨噬細胞，統稱為腦膠質瘤相關的小膠質細胞和巨噬細胞（glioma associated microglia/macrophages，GAMs），在膠質瘤微環境中對腫瘤細胞的生長、侵襲等起著關鍵作用；另一方面，微環境也會影響 GAMs 的成熟。已有研究發現，惡性度較高的腦膠質瘤組織中 GAMs 的量要多于惡性度較低的腦膠質瘤組織[5]，在浸潤性膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）中的 GAMs 具有免疫抑制活性[6]，靶向 GAMs 能夠加強機體的抗腫瘤免疫。巨噬細胞的生長與分化依賴于集落刺激因子 1，而膠質瘤細胞表達的集落刺激因子 1 受體可以促進 GAMs 的聚集并向 M2 型巨噬細胞極化。在膠質瘤小鼠模型中，使用集落刺激因子 1 受體抑制劑可以使腫瘤縮小并延長小鼠的生存時間[7]。
MDSCs 為不成熟的異質性髓樣細胞群，通過影響 Tregs、NK 細胞、DCs 和 T 細胞等的功能[8]，參與腫瘤介導的免疫逃逸。研究發現，膠質瘤患者外周血中 MDSCs 數量明顯多于正常對照組，腫瘤組織中浸潤的 MDSCs 隨腫瘤級別的增加而增加，并能抑制 T 細胞功能[9-10]。而到達腫瘤部位的 MDSCs，要發揮其免疫抑制功能還需要經過進一步的擴增和活化過程。其中，腫瘤細胞、活化 T 細胞和間質細胞所產生的環氧化酶 2（cyclooxygenase-2，COX-2）、血管內皮生長因子、白細胞介素 6（interleukin-6，IL-6）、前列腺素、巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）等，通過 Janus 激酶 2/信號轉導和轉錄激活子 3（Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3，JAK2／STAT3）等信號通路促進 MDSCs 的增殖[11]，促炎性因子 S100A8、S100A9、IL-10、COX-2 和前列腺素 E2 等在髓源性細胞分化受阻形成 MDSCs 過程中也起重要作用[12-13]。膠質瘤細胞會分泌大量的細胞因子招募 MDSCs 在腫瘤部位積聚，它們與腫瘤細胞之間通過復雜的、多步驟的相互作用而形成免疫抑制微環境以利于腫瘤的擴增。
在正常人體內只存在較少的 Tregs，但在幾乎所有腫瘤中 Tregs 的數量均大大增加。腫瘤微環境中的 Tregs 可正向調控腫瘤細胞、腫瘤相關成纖維細胞、M2 型巨噬細胞和 MDSCs 等免疫抑制細胞，負向調節細胞毒性 T 淋巴細胞和 NK 細胞等免疫刺激細胞。研究發現腦膠質瘤組織中同樣存在大量的 Tregs，腫瘤組織中 Tregs 的浸潤程度與腫瘤的來源和病理分級等密切相關[14]。Tregs 在腦膠質瘤微環境中的募集和激活會對抗腫瘤免疫應答產生不利影響，例如：Maes 等[15]采用抗 CD25 單抗治療荷瘤小鼠，結果導致腦浸潤性 Tregs 減少而 CD8+T 細胞增加并可以加強對腫瘤細胞的細胞毒性作用；Sampson 等[16]的臨床試驗研究也得出了類似的結果，表明 Tregs 在膠質瘤微環境中發揮極其重要的免疫抑制作用，靶向清除 Tregs 或許可為膠質瘤的臨床治療帶來新的希望。
在腦膠質瘤免疫抑制微環境中，GAMs、MDSCs、Tregs 等細胞發揮著至關重要的作用，針對這些細胞開展治療研究，有望提高膠質瘤的療效。除了上述細胞，CD4+輔助性 T 細胞、CD8+細胞毒性 T 細胞、NK 細胞等免疫細胞也存在于膠質瘤微環境中，但這些細胞的功能往往受到腫瘤細胞、MDSCs、Tregs 等細胞的抑制，不能發揮正常的免疫功能[17-19]。
1.2 腦膠質瘤微環境中的主要細胞因子
膠質瘤細胞和基質細胞所產生的細胞因子構成膠質瘤微環境的重要組成部分，趨化因子 CC 模式 (chemokine C-C motif，CC) 配體 2（CC ligand 2，CCL2）是其中最重要的細胞因子之一，它通過與 CC 趨化因子受體（CC chemokine receptor，CCR）家族中的 CCR4 或 CCR2 結合，激活 JAK2／STAT3 等通路，靶向 MDSCs、Tregs、T 淋巴細胞、NK 細胞等。研究發現，膠質瘤細胞自身或誘導 GAMs 產生 CCL2，招募 Tregs 和 MDSCs 在腫瘤微環境中聚集[20]。采用 CCR4 小分子抑制劑阻斷 CCL2 與 CCR4 結合，可明顯提高膠質瘤模型小鼠的中位生存期。免疫抑制因子 IL-10 和轉化生長因子-β（transforming growth factor beta，TGF-β）在腦膠質瘤進展中也發揮重要作用。腦膠質瘤組織中呈現高表達 IL-10 和 TGF-β，并與腫瘤的惡性程度之間具有相關性，T 細胞介導的抗腫瘤免疫應答能被膠質瘤細胞分泌的 IL-10 和 TGF-β 所抑制[21-22]。而 MDSCs 和 Tregs 中也同樣高表達 IL-10 和 TGF-β，這些因子進一步可抑制其它免疫細胞的功能，如抑制 DCs 分化、降低 NK 細胞的細胞毒性、抑制 T 細胞的活化和殺傷功能等[23-24]。除了上述免疫細胞因子之外，其它的一些細胞因子，如巨噬細胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）、鈣結合蛋白 S100、B7 同系物 1（B7 homolog 1，B7-H1）、粒細胞—巨噬細胞集落刺激因子等也參與了膠質瘤免疫抑制微環境的形成過程[10, 25-27]。總之，細胞因子是腫瘤微環境中腫瘤細胞、免疫細胞等各細胞組份之間傳遞信息的信號分子，有必要深入探討它們與各種細胞之間的作用機制并進行干預研究，從而全面認識腫瘤免疫逃逸機制，為發展更有效的腫瘤綜合治療方案提供堅實的理論基礎。
2 MDSCs 的表型及分子特征
MDSCs 在腦膠質瘤免疫抑制微環境中起著十分重要作用。在健康人體骨髓中，不成熟的骨髓細胞會快速分化為成熟的巨噬細胞、粒細胞以及 DCs 細胞，起免疫監視作用。但當人體處于病理狀況時，這些髓系起源的前體細胞在多種細胞因子作用下成熟分化受到阻礙，停滯在各個分化階段而成為 MDSCs，因此髓系祖細胞和多種處于不同分化階段的粒細胞、巨噬細胞和 DCs 等髓系前體細胞組成的表型異質性細胞群體即為 MDSCs。對人及嚙齒類動物的研究結果顯示，MDSCs 主要有 2 種不同的類型，即多形核 MDSCs（polymorphonuclear MDSCs，PMN-MDSCs）和單核 MDSCs（monocytic MDSCs，M-MDSCs）。所有的 MDSCs 都起源于普通的骨髓祖細胞，而且它們的擴增可能受到相同因子的支配，如 M-CSF 等[3]。M-MDSCs 的生成是由于單核細胞的基因重新編碼所致，而 PMN-MDSCs 則可能是起源于中性粒細胞[28]。
MDSCs 在不同種屬中具有不同的表型特征。在大小鼠中，一般將表型為 CD11b+Gr-1+的細胞定義為 MDSCs，其中 CD11b、Gr-1 分別是髓系細胞表面標志物和粒細胞分化標志物，Gr-1 為淋巴細胞抗原 6 復合物（lymphocyte antigen 6 complex，Ly-6）家族成員。小鼠體內的 MDSCs 又可以按照 Ly-6G 和 Ly-6C 的相對表達量分為兩種亞型，即表型為 CD11b+Gr-1hiLy-6ClowLy-6G+CD49d?的 PMN-MDSCs 和表型為 CD11b+Gr-1intLy-6ChiLy-6G?CD49d+的 M-MDSCs[29]。而相比于嚙齒類動物，人類 MDSCs 的類型則比較復雜，至今尚無一個明確的定論，目前被大家廣泛接受的是將 CD11b+CD14+CD33+HLA-DR?/lowCo-receptor?/low細胞稱為 M-MDSCs，將 CD11b+CD15+CD33+Lin?HLA-DR?/low表型細胞稱為 PMN-MDSCs，兩類細胞均有骨髓標志物 CD33 和 CD11b 的表達，而缺乏一般細胞標志物和人類白細胞抗原 DR 抗原（human lymphocyte antigen DR，HLA-DR）的表達。此外，人 MDSCs 中還存在一種相對更不成熟的亞型，即 MDSCs 的早期類型。更有報道將 MDSCs 分為 MDSCs-1～MDSCs-6 共 6 種類型[30]。由此可以看出，人類 MDSCs 比嚙齒類動物具有更加豐富的表型，而且隨著研究的不斷深入，越來越多的證據顯示，MDSCs 在不同腫瘤中的表型及作用也存在差異。所以，要探索 MDSCs 在各種腫瘤中的作用機制，確定腫瘤中 MDSCs 的亞型是首要工作。
除了細胞起源和表型特征不同外，機體內 MDSCs 的增殖和作用機制也不同。首先，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 在不同腫瘤模型中所占的比例各不相同，PMN-MDSCs 的增殖速度要稍快于 M-MDSCs。其次，兩種亞型細胞抑制 T 細胞功能的機制也不盡相同，其中，PMN-MDSCs 抑制 CD8+ T 細胞主要是通過產生活性氧發揮作用，而 M-MDSCs 則通過產生一氧化氮合酶 2、精氨酸酶（arginase，ARG）1 和活性氮抑制 CD4+ T 細胞功能[31]。
3 MDSCs 在膠質瘤進展中的作用
3.1 膠質瘤細胞在體外誘導正常單核細胞轉化為 MDSCs
MDSCs 在正常人體內處于比較低的水平，參與維持自身免疫狀態、緩解炎癥反應，但在惡性腫瘤中則保護腫瘤細胞逃避免疫監視。研究顯示，與膠質瘤細胞共培養后，正常的單核細胞在體外可發生轉化而獲得 MDSCs 樣的特征。Rodrigues 等[23]將健康人 CD14+單核細胞與人 GBM 細胞一起培養 48 h 后，用磁珠分選出其中的 CD11b+細胞，經分析發現這些細胞具有免疫抑制特性及 MDSCs 樣的特征，能更強地誘導淋巴細胞凋亡，細胞中免疫抑制因子 B7-H1、IL-10、TGF-β 等表達增加。Kumar 等[32]用膠質瘤細胞培養基培養正常人單核細胞也可以誘導出 MDSCs。體外研究結果提示，可通過單核細胞與膠質瘤細胞體外共培養來獲得 MDSCs，這為研究 MDSCs 在膠質瘤進展中的作用提供了很好的體外實驗模型。
3.2 膠質瘤患者以及模型小鼠的血液和腫瘤組織中 MDSCs 數量增加
膠質瘤和其它侵襲性腫瘤類似，腫瘤患者的血液和腫瘤組織中 MDSCs 的數量顯著增加，并且可能與腫瘤的惡性程度具有相關性。GBM 患者外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）中總 MDSCs（CD33+HLA-DR?表型）的比例明顯高于健康對照組[23, 33]，而總 MDSCs 又可分為三個亞群，即 PMN-MDSCs（CD15+CD14?）、早期階段 MDSCs（CD15?CD14?）和 M-MDSCs（CD14+CD15?），在腫瘤患者中三個亞群分別占 82%、15% 和 3%。GBM 患者外周血中 MDSCs 的積聚可能促進對 T 細胞的免疫抑制作用，而患者血漿中 ARG 活性和粒細胞集落刺激因子水平顯著升高，可能與 MDSCs 的抑制功能及 MDSCs 的增殖有關[32]。類似的結果可參見 Gielen 等[9-10]的研究，膠質瘤患者外周血 PBMCs 中總 MDSCs 及其中的 M-MDSCs 和 PMN-MDSCs 兩個亞群均顯著高于健康對照組，并隨腫瘤級別的升高而增加，而且兩個亞群之間具相關性，這些 MDSCs 都表現出更強的活化特征，具有較強的抑制 T 細胞的功能。而膠質瘤組織中同樣有 MDSCs 的浸潤，并以 PMN-MDSCs 細胞亞群為主。膠質瘤患者 M-MDSCs 細胞內高表達 MDSCs 活化標志物 S100A8、S100A9，而 ARG 則在 PMN-MDSCs 中表達量較高。Dubinski 等[34]研究了 52 例原發性 GBM 患者的 MDSCs 特征，也發現患者外周血 PBMCs 中 M-MDSCs 和 PMN-MDSCs 亞群比例明顯增加，其中 PMN-MDSCs 以中性粒 MDSCs 為主，細胞同樣具有較強的抑制 T 細胞的能力。而在腫瘤組織中以粒細胞亞群占多數，M-MDSCs 和中性粒 MDSCs 比例顯著升高，M-MDSCs 強陽性表達 IL-4Ra 和 ARG1，PMN-MDSCs 與 CD4+效應記憶性 T 細胞之間具很強的相關性。結果提示，滲入到膠質瘤組織中的 MDSCs 會受腫瘤微環境所影響而被激活，其中以 M-MDSCs 更為突出。在 Raychaudhuri 等[35]研究中，GBM 腫瘤組織中 MDSCs 約占 5.4%，其中 54% 為 Lin?細胞，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 分別約占 40% 和 6%。可能是受研究的樣本量、獲取腫瘤組織中 MDSCs 的方法以及不同的亞群分析等因素的影響，各研究團隊所測得的 MDSCs 比例不盡相同，但都可以說明膠質瘤患者外周血和腫瘤組織中存在不同表型的 MDSCs，并隨著患者病情的進展而逐漸積聚增多。
膠質瘤動物模型中獲得的實驗結果也驗證了對臨床樣本的分析結論，MDSCs 在正常小鼠腦組織中數量較少，但在外周血和腦膠質瘤組織中比例升高。Raychaudhuri 等[35]從小鼠 GBM 模型中制備腫瘤組織懸浮液，經流式細胞術分析發現組織中 MDSCs 約占 8.1%，其中 M-MDSCs 亞群較多，其次是 PMN-MDSCs，而且腫瘤組織中 M-MDSCs 的比例顯著高于非荷瘤鼠腦組織。用舒尼替尼藥物處理荷瘤小鼠后，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 在腫瘤組織中的浸潤均減少，PMN-MDSCs 在外周血中的數量降低，從而延長了小鼠的生存期。該研究表明，舒尼替尼可能是通過減少 MDSCs 而促進其抗腫瘤免疫作用。將小鼠膠質瘤細胞接種至小鼠顱內致腫瘤生長，如同時接種正常單核細胞可使腫瘤生長加快，腫瘤中 MDSCs 增加，同時小鼠脾臟和骨髓中 MDSCs 的比例也升高[36]。由此可見，腫瘤微環境可將正常單核細胞轉化為 MDSCs，這也驗證了體外實驗研究的結果[23, 32]。
3.3 靶向 MDSCs 的腫瘤免疫治療
MDSCs、Tregs 等免疫抑制細胞可在膠質瘤細胞的作用下在腫瘤微環境中集聚和活化，導致腫瘤細胞逃避免疫監視，因此針對 MDSCs 進行干預或許可為腫瘤治療打開新的局面。目前，研究人員通過動物實驗已取得了一些成果，有研究顯示，膠質瘤干細胞可通過分泌 MIF 選擇性驅動腫瘤微環境中 MDSCs 所介導的免疫抑制，從而促進 GBM 免疫逃逸，間接驅動 GBM 的進展[25]。增加 MIF 可提高 MDSCs 中的 ARG1，靶向抑制腫瘤來源的 MIF 可增加腫瘤內細胞毒性 T 細胞反應，賦予荷瘤小鼠生存優勢。而正常 CD14+單核細胞培養于人膠質瘤條件培養基中可轉化為 MDSCs，采用 MIF 抑制劑蘿卜硫素處理后，可抑制該轉化過程的發生[32]。酪氨酸激酶抑制劑舒尼替尼可通過減少荷瘤小鼠 MDSCs，而促進抗腫瘤免疫[35]。Fujita 等[37]發現 COX-2 通路可通過促進全身性 MDSCs 的增殖及在腫瘤微環境中的聚集，抑制細胞毒性 T 細胞的浸潤，從而促進膠質瘤的進展，抑制該通路則可緩解 MDSCs 介導的免疫抑制從而抑制腫瘤的生長。采用慢病毒載體轉染小 RNA 以降低腫瘤來源的半乳糖凝集素 1，可以降低小鼠腦中浸潤巨噬細胞和 MDSCs 的數量，顯著延長荷瘤小鼠生存期。靶向膠質瘤來源的半乳糖凝集素 1 可為膠質瘤患者提供一種輔助治療手段[19,38]。Zhang 等[39]用過繼轉移的抗原特異性 T 細胞處理荷瘤小鼠并全身注射 Toll 樣受體 1/2（Toll-like receptor 1/2，TLR1/2）激動劑，該激動劑可保持荷瘤鼠大腦中 T 細胞的存活、增殖和抗腫瘤效應，通過上調 CD8+ T 細胞和下調 MDSCs 來改造腫瘤微環境，從而使小鼠獲得免疫保護，生存期延長。
按目前的標準方案治療膠質瘤，特別是 GBM，患者生存率仍然很低。腫瘤細胞可通過誘導 MDSCs 聚集等多種途徑形成免疫抑制微環境，因此要產生有效的抗腫瘤反應需要多管齊下。膠質瘤細胞 GL261 和 U87 因高表達趨化因子 CCL2 可招募 Tregs 細胞（CCR4+）和 MDSCs（CCR2+）到腫瘤微環境中[20, 40]，用抗 CCL2 抗體處理荷瘤小鼠可延長小鼠的生存期，腫瘤中 MDSCs 和 GAMs 的數量減少，而聯合使用化療藥物替莫唑胺進行綜合治療療效更好[40]。這為聯合以單抗為基礎的免疫治療和替莫唑胺化療綜合治療膠質瘤提供了實驗依據。在腫瘤浸潤免疫細胞中 MDSCs 占比大于 40%，細胞表達 IL-4 受體 α 鏈、誘導型一氧化氮合酶、程序性死亡配體 1（Programmed death ligand 1，PD-L1）、ARG 和 CD80 等分子參與對 T 細胞的抑制作用。Kamran 等[41]研究發現，去除 MDSCs 可增強胸苷激酶/Fms 樣酪氨酸激酶配體基因治療所誘導的腫瘤特異性 T 細胞（CD8+）應答，從而延長荷瘤小鼠生存期，而結合阻斷 PD-L1 或細胞毒 T 淋巴細胞相關抗原 4 也可提高 TK/Flt3L 基因治療的療效。總之，阻斷 MDSCs 所介導的免疫抑制聯合基因治療有望提高 GBM 的治療效果。
4 結語
腫瘤微環境對于腫瘤的發生與發展十分重要，因此如今有愈來愈多的研究者加入到深入探索腫瘤微環境的隊伍中，研究者希望研制出通過調控腫瘤微環境從而抑制腫瘤生長的治療方案。腫瘤的免疫抑制誘導腫瘤的發生與發展，同時也阻礙了抗腫瘤治療，特別是免疫治療。打破腫瘤介導免疫抑制的平衡使之傾向于腫瘤免疫排斥，是目前正在進行的各種免疫治療的理論基礎。作為免疫抑制的重要組成部分，MDSCs 在腫瘤免疫治療中的作用也備受關注。MDSCs 可以廣泛浸潤到腫瘤組織中，通過介導 T 細胞、巨噬細胞、NK 細胞、DCs 和 Tregs 等免疫細胞抑制機體免疫反應，促進腫瘤的進展，并且 MDSCs 在形態、表型和功能等方面具有多樣性，在不同腫瘤中所發揮的作用也不相同，由此也給靶向 MDSCs 的免疫治療研究帶來了挑戰。目前尚無確定的分子標志物用來描述人類 MDSCs 及其亞群細胞，研究顯示，不同研究團隊所分析的膠質瘤臨床樣本中 MDSCs 及亞群的比例都存在較大差異，這可能與膠質瘤本身及 MDSCs 的異質性都有關。膠質瘤細胞通過各種免疫抑制因子招募 MDSCs 和 Tregs 等細胞在腫瘤微環境中積累形成免疫抑制以驅動腫瘤進展，其機制目前尚不明確，哪些因子所起的作用更為關鍵，各種細胞成分之間是如何相互聯系、相互作用的，都有待于深入探討。因此，深入了解膠質瘤 MDSCs 的分子特征、亞群分類，探討 MDSCs 在膠質瘤微環境中增殖、激活、積聚等方面的機制，對開發有效的膠質瘤治療方案有著較為深遠的意義。
引言
膠質瘤是最為常見的原發性顱腦惡性腫瘤，其常規的臨床治療手段以手術切除為主聯合放射治療、化學治療等，但總體治療效果不佳[1]。傳統的腫瘤治療策略主要著眼于直接殺傷腫瘤細胞，近些年的研究發現，在腫瘤的發生與發展過程中腫瘤微環境發揮著極為關鍵的作用，對腫瘤治療效應也有深遠的影響[2]，靶向腫瘤細胞所處的微環境成為醫治腫瘤的新途徑。
髓源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）是一群由髓系祖細胞和多種處于不同分化階段的粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等髓系前體細胞組成的表型異質性細胞。它廣泛浸潤腫瘤組織，在腫瘤微環境中發揮著重要的免疫抑制作用[3]。本文回顧總結腦膠質瘤微環境中 MDSCs 的分子特征及其在膠質瘤進展中的作用等方面的研究成果，為研究膠質瘤的發病機理并探求新的治療方案提供理論支持。
1 腦膠質瘤微環境
膠質瘤細胞所處的微環境在腫瘤的發生與發展過程中扮演著極為重要的角色，腫瘤細胞、內皮細胞、免疫細胞及上述細胞所分泌的多種細胞因子共同組成了膠質瘤微環境，其中的巨噬細胞、小膠質細胞、調節性 T 細胞（regulatory T cells，Tregs）、MDSCs、粒細胞、T 淋巴細胞、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）等免疫細胞的存在以及它們與腫瘤細胞等之間相互作用，共同起到調控微環境內免疫效應的作用[4]。
1.1 腦膠質瘤微環境中的主要免疫細胞
近年來，學者們已對中樞神經系統是免疫豁免區域的這一認識加以了修正，認為中樞神經系統也是一種免疫活性器官，與免疫系統有著積極的相互作用。臨床研究表明，腦膠質瘤組織中廣泛浸潤有大量髓系來源細胞，其中絕大多數是小膠質細胞和巨噬細胞，統稱為腦膠質瘤相關的小膠質細胞和巨噬細胞（glioma associated microglia/macrophages，GAMs），在膠質瘤微環境中對腫瘤細胞的生長、侵襲等起著關鍵作用；另一方面，微環境也會影響 GAMs 的成熟。已有研究發現，惡性度較高的腦膠質瘤組織中 GAMs 的量要多于惡性度較低的腦膠質瘤組織[5]，在浸潤性膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）中的 GAMs 具有免疫抑制活性[6]，靶向 GAMs 能夠加強機體的抗腫瘤免疫。巨噬細胞的生長與分化依賴于集落刺激因子 1，而膠質瘤細胞表達的集落刺激因子 1 受體可以促進 GAMs 的聚集并向 M2 型巨噬細胞極化。在膠質瘤小鼠模型中，使用集落刺激因子 1 受體抑制劑可以使腫瘤縮小并延長小鼠的生存時間[7]。
MDSCs 為不成熟的異質性髓樣細胞群，通過影響 Tregs、NK 細胞、DCs 和 T 細胞等的功能[8]，參與腫瘤介導的免疫逃逸。研究發現，膠質瘤患者外周血中 MDSCs 數量明顯多于正常對照組，腫瘤組織中浸潤的 MDSCs 隨腫瘤級別的增加而增加，并能抑制 T 細胞功能[9-10]。而到達腫瘤部位的 MDSCs，要發揮其免疫抑制功能還需要經過進一步的擴增和活化過程。其中，腫瘤細胞、活化 T 細胞和間質細胞所產生的環氧化酶 2（cyclooxygenase-2，COX-2）、血管內皮生長因子、白細胞介素 6（interleukin-6，IL-6）、前列腺素、巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）等，通過 Janus 激酶 2/信號轉導和轉錄激活子 3（Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3，JAK2／STAT3）等信號通路促進 MDSCs 的增殖[11]，促炎性因子 S100A8、S100A9、IL-10、COX-2 和前列腺素 E2 等在髓源性細胞分化受阻形成 MDSCs 過程中也起重要作用[12-13]。膠質瘤細胞會分泌大量的細胞因子招募 MDSCs 在腫瘤部位積聚，它們與腫瘤細胞之間通過復雜的、多步驟的相互作用而形成免疫抑制微環境以利于腫瘤的擴增。
在正常人體內只存在較少的 Tregs，但在幾乎所有腫瘤中 Tregs 的數量均大大增加。腫瘤微環境中的 Tregs 可正向調控腫瘤細胞、腫瘤相關成纖維細胞、M2 型巨噬細胞和 MDSCs 等免疫抑制細胞，負向調節細胞毒性 T 淋巴細胞和 NK 細胞等免疫刺激細胞。研究發現腦膠質瘤組織中同樣存在大量的 Tregs，腫瘤組織中 Tregs 的浸潤程度與腫瘤的來源和病理分級等密切相關[14]。Tregs 在腦膠質瘤微環境中的募集和激活會對抗腫瘤免疫應答產生不利影響，例如：Maes 等[15]采用抗 CD25 單抗治療荷瘤小鼠，結果導致腦浸潤性 Tregs 減少而 CD8+T 細胞增加并可以加強對腫瘤細胞的細胞毒性作用；Sampson 等[16]的臨床試驗研究也得出了類似的結果，表明 Tregs 在膠質瘤微環境中發揮極其重要的免疫抑制作用，靶向清除 Tregs 或許可為膠質瘤的臨床治療帶來新的希望。
在腦膠質瘤免疫抑制微環境中，GAMs、MDSCs、Tregs 等細胞發揮著至關重要的作用，針對這些細胞開展治療研究，有望提高膠質瘤的療效。除了上述細胞，CD4+輔助性 T 細胞、CD8+細胞毒性 T 細胞、NK 細胞等免疫細胞也存在于膠質瘤微環境中，但這些細胞的功能往往受到腫瘤細胞、MDSCs、Tregs 等細胞的抑制，不能發揮正常的免疫功能[17-19]。
1.2 腦膠質瘤微環境中的主要細胞因子
膠質瘤細胞和基質細胞所產生的細胞因子構成膠質瘤微環境的重要組成部分，趨化因子 CC 模式 (chemokine C-C motif，CC) 配體 2（CC ligand 2，CCL2）是其中最重要的細胞因子之一，它通過與 CC 趨化因子受體（CC chemokine receptor，CCR）家族中的 CCR4 或 CCR2 結合，激活 JAK2／STAT3 等通路，靶向 MDSCs、Tregs、T 淋巴細胞、NK 細胞等。研究發現，膠質瘤細胞自身或誘導 GAMs 產生 CCL2，招募 Tregs 和 MDSCs 在腫瘤微環境中聚集[20]。采用 CCR4 小分子抑制劑阻斷 CCL2 與 CCR4 結合，可明顯提高膠質瘤模型小鼠的中位生存期。免疫抑制因子 IL-10 和轉化生長因子-β（transforming growth factor beta，TGF-β）在腦膠質瘤進展中也發揮重要作用。腦膠質瘤組織中呈現高表達 IL-10 和 TGF-β，并與腫瘤的惡性程度之間具有相關性，T 細胞介導的抗腫瘤免疫應答能被膠質瘤細胞分泌的 IL-10 和 TGF-β 所抑制[21-22]。而 MDSCs 和 Tregs 中也同樣高表達 IL-10 和 TGF-β，這些因子進一步可抑制其它免疫細胞的功能，如抑制 DCs 分化、降低 NK 細胞的細胞毒性、抑制 T 細胞的活化和殺傷功能等[23-24]。除了上述免疫細胞因子之外，其它的一些細胞因子，如巨噬細胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）、鈣結合蛋白 S100、B7 同系物 1（B7 homolog 1，B7-H1）、粒細胞—巨噬細胞集落刺激因子等也參與了膠質瘤免疫抑制微環境的形成過程[10, 25-27]。總之，細胞因子是腫瘤微環境中腫瘤細胞、免疫細胞等各細胞組份之間傳遞信息的信號分子，有必要深入探討它們與各種細胞之間的作用機制并進行干預研究，從而全面認識腫瘤免疫逃逸機制，為發展更有效的腫瘤綜合治療方案提供堅實的理論基礎。
2 MDSCs 的表型及分子特征
MDSCs 在腦膠質瘤免疫抑制微環境中起著十分重要作用。在健康人體骨髓中，不成熟的骨髓細胞會快速分化為成熟的巨噬細胞、粒細胞以及 DCs 細胞，起免疫監視作用。但當人體處于病理狀況時，這些髓系起源的前體細胞在多種細胞因子作用下成熟分化受到阻礙，停滯在各個分化階段而成為 MDSCs，因此髓系祖細胞和多種處于不同分化階段的粒細胞、巨噬細胞和 DCs 等髓系前體細胞組成的表型異質性細胞群體即為 MDSCs。對人及嚙齒類動物的研究結果顯示，MDSCs 主要有 2 種不同的類型，即多形核 MDSCs（polymorphonuclear MDSCs，PMN-MDSCs）和單核 MDSCs（monocytic MDSCs，M-MDSCs）。所有的 MDSCs 都起源于普通的骨髓祖細胞，而且它們的擴增可能受到相同因子的支配，如 M-CSF 等[3]。M-MDSCs 的生成是由于單核細胞的基因重新編碼所致，而 PMN-MDSCs 則可能是起源于中性粒細胞[28]。
MDSCs 在不同種屬中具有不同的表型特征。在大小鼠中，一般將表型為 CD11b+Gr-1+的細胞定義為 MDSCs，其中 CD11b、Gr-1 分別是髓系細胞表面標志物和粒細胞分化標志物，Gr-1 為淋巴細胞抗原 6 復合物（lymphocyte antigen 6 complex，Ly-6）家族成員。小鼠體內的 MDSCs 又可以按照 Ly-6G 和 Ly-6C 的相對表達量分為兩種亞型，即表型為 CD11b+Gr-1hiLy-6ClowLy-6G+CD49d?的 PMN-MDSCs 和表型為 CD11b+Gr-1intLy-6ChiLy-6G?CD49d+的 M-MDSCs[29]。而相比于嚙齒類動物，人類 MDSCs 的類型則比較復雜，至今尚無一個明確的定論，目前被大家廣泛接受的是將 CD11b+CD14+CD33+HLA-DR?/lowCo-receptor?/low細胞稱為 M-MDSCs，將 CD11b+CD15+CD33+Lin?HLA-DR?/low表型細胞稱為 PMN-MDSCs，兩類細胞均有骨髓標志物 CD33 和 CD11b 的表達，而缺乏一般細胞標志物和人類白細胞抗原 DR 抗原（human lymphocyte antigen DR，HLA-DR）的表達。此外，人 MDSCs 中還存在一種相對更不成熟的亞型，即 MDSCs 的早期類型。更有報道將 MDSCs 分為 MDSCs-1～MDSCs-6 共 6 種類型[30]。由此可以看出，人類 MDSCs 比嚙齒類動物具有更加豐富的表型，而且隨著研究的不斷深入，越來越多的證據顯示，MDSCs 在不同腫瘤中的表型及作用也存在差異。所以，要探索 MDSCs 在各種腫瘤中的作用機制，確定腫瘤中 MDSCs 的亞型是首要工作。
除了細胞起源和表型特征不同外，機體內 MDSCs 的增殖和作用機制也不同。首先，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 在不同腫瘤模型中所占的比例各不相同，PMN-MDSCs 的增殖速度要稍快于 M-MDSCs。其次，兩種亞型細胞抑制 T 細胞功能的機制也不盡相同，其中，PMN-MDSCs 抑制 CD8+ T 細胞主要是通過產生活性氧發揮作用，而 M-MDSCs 則通過產生一氧化氮合酶 2、精氨酸酶（arginase，ARG）1 和活性氮抑制 CD4+ T 細胞功能[31]。
3 MDSCs 在膠質瘤進展中的作用
3.1 膠質瘤細胞在體外誘導正常單核細胞轉化為 MDSCs
MDSCs 在正常人體內處于比較低的水平，參與維持自身免疫狀態、緩解炎癥反應，但在惡性腫瘤中則保護腫瘤細胞逃避免疫監視。研究顯示，與膠質瘤細胞共培養后，正常的單核細胞在體外可發生轉化而獲得 MDSCs 樣的特征。Rodrigues 等[23]將健康人 CD14+單核細胞與人 GBM 細胞一起培養 48 h 后，用磁珠分選出其中的 CD11b+細胞，經分析發現這些細胞具有免疫抑制特性及 MDSCs 樣的特征，能更強地誘導淋巴細胞凋亡，細胞中免疫抑制因子 B7-H1、IL-10、TGF-β 等表達增加。Kumar 等[32]用膠質瘤細胞培養基培養正常人單核細胞也可以誘導出 MDSCs。體外研究結果提示，可通過單核細胞與膠質瘤細胞體外共培養來獲得 MDSCs，這為研究 MDSCs 在膠質瘤進展中的作用提供了很好的體外實驗模型。
3.2 膠質瘤患者以及模型小鼠的血液和腫瘤組織中 MDSCs 數量增加
膠質瘤和其它侵襲性腫瘤類似，腫瘤患者的血液和腫瘤組織中 MDSCs 的數量顯著增加，并且可能與腫瘤的惡性程度具有相關性。GBM 患者外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）中總 MDSCs（CD33+HLA-DR?表型）的比例明顯高于健康對照組[23, 33]，而總 MDSCs 又可分為三個亞群，即 PMN-MDSCs（CD15+CD14?）、早期階段 MDSCs（CD15?CD14?）和 M-MDSCs（CD14+CD15?），在腫瘤患者中三個亞群分別占 82%、15% 和 3%。GBM 患者外周血中 MDSCs 的積聚可能促進對 T 細胞的免疫抑制作用，而患者血漿中 ARG 活性和粒細胞集落刺激因子水平顯著升高，可能與 MDSCs 的抑制功能及 MDSCs 的增殖有關[32]。類似的結果可參見 Gielen 等[9-10]的研究，膠質瘤患者外周血 PBMCs 中總 MDSCs 及其中的 M-MDSCs 和 PMN-MDSCs 兩個亞群均顯著高于健康對照組，并隨腫瘤級別的升高而增加，而且兩個亞群之間具相關性，這些 MDSCs 都表現出更強的活化特征，具有較強的抑制 T 細胞的功能。而膠質瘤組織中同樣有 MDSCs 的浸潤，并以 PMN-MDSCs 細胞亞群為主。膠質瘤患者 M-MDSCs 細胞內高表達 MDSCs 活化標志物 S100A8、S100A9，而 ARG 則在 PMN-MDSCs 中表達量較高。Dubinski 等[34]研究了 52 例原發性 GBM 患者的 MDSCs 特征，也發現患者外周血 PBMCs 中 M-MDSCs 和 PMN-MDSCs 亞群比例明顯增加，其中 PMN-MDSCs 以中性粒 MDSCs 為主，細胞同樣具有較強的抑制 T 細胞的能力。而在腫瘤組織中以粒細胞亞群占多數，M-MDSCs 和中性粒 MDSCs 比例顯著升高，M-MDSCs 強陽性表達 IL-4Ra 和 ARG1，PMN-MDSCs 與 CD4+效應記憶性 T 細胞之間具很強的相關性。結果提示，滲入到膠質瘤組織中的 MDSCs 會受腫瘤微環境所影響而被激活，其中以 M-MDSCs 更為突出。在 Raychaudhuri 等[35]研究中，GBM 腫瘤組織中 MDSCs 約占 5.4%，其中 54% 為 Lin?細胞，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 分別約占 40% 和 6%。可能是受研究的樣本量、獲取腫瘤組織中 MDSCs 的方法以及不同的亞群分析等因素的影響，各研究團隊所測得的 MDSCs 比例不盡相同，但都可以說明膠質瘤患者外周血和腫瘤組織中存在不同表型的 MDSCs，并隨著患者病情的進展而逐漸積聚增多。
膠質瘤動物模型中獲得的實驗結果也驗證了對臨床樣本的分析結論，MDSCs 在正常小鼠腦組織中數量較少，但在外周血和腦膠質瘤組織中比例升高。Raychaudhuri 等[35]從小鼠 GBM 模型中制備腫瘤組織懸浮液，經流式細胞術分析發現組織中 MDSCs 約占 8.1%，其中 M-MDSCs 亞群較多，其次是 PMN-MDSCs，而且腫瘤組織中 M-MDSCs 的比例顯著高于非荷瘤鼠腦組織。用舒尼替尼藥物處理荷瘤小鼠后，PMN-MDSCs 和 M-MDSCs 在腫瘤組織中的浸潤均減少，PMN-MDSCs 在外周血中的數量降低，從而延長了小鼠的生存期。該研究表明，舒尼替尼可能是通過減少 MDSCs 而促進其抗腫瘤免疫作用。將小鼠膠質瘤細胞接種至小鼠顱內致腫瘤生長，如同時接種正常單核細胞可使腫瘤生長加快，腫瘤中 MDSCs 增加，同時小鼠脾臟和骨髓中 MDSCs 的比例也升高[36]。由此可見，腫瘤微環境可將正常單核細胞轉化為 MDSCs，這也驗證了體外實驗研究的結果[23, 32]。
3.3 靶向 MDSCs 的腫瘤免疫治療
MDSCs、Tregs 等免疫抑制細胞可在膠質瘤細胞的作用下在腫瘤微環境中集聚和活化，導致腫瘤細胞逃避免疫監視，因此針對 MDSCs 進行干預或許可為腫瘤治療打開新的局面。目前，研究人員通過動物實驗已取得了一些成果，有研究顯示，膠質瘤干細胞可通過分泌 MIF 選擇性驅動腫瘤微環境中 MDSCs 所介導的免疫抑制，從而促進 GBM 免疫逃逸，間接驅動 GBM 的進展[25]。增加 MIF 可提高 MDSCs 中的 ARG1，靶向抑制腫瘤來源的 MIF 可增加腫瘤內細胞毒性 T 細胞反應，賦予荷瘤小鼠生存優勢。而正常 CD14+單核細胞培養于人膠質瘤條件培養基中可轉化為 MDSCs，采用 MIF 抑制劑蘿卜硫素處理后，可抑制該轉化過程的發生[32]。酪氨酸激酶抑制劑舒尼替尼可通過減少荷瘤小鼠 MDSCs，而促進抗腫瘤免疫[35]。Fujita 等[37]發現 COX-2 通路可通過促進全身性 MDSCs 的增殖及在腫瘤微環境中的聚集，抑制細胞毒性 T 細胞的浸潤，從而促進膠質瘤的進展，抑制該通路則可緩解 MDSCs 介導的免疫抑制從而抑制腫瘤的生長。采用慢病毒載體轉染小 RNA 以降低腫瘤來源的半乳糖凝集素 1，可以降低小鼠腦中浸潤巨噬細胞和 MDSCs 的數量，顯著延長荷瘤小鼠生存期。靶向膠質瘤來源的半乳糖凝集素 1 可為膠質瘤患者提供一種輔助治療手段[19,38]。Zhang 等[39]用過繼轉移的抗原特異性 T 細胞處理荷瘤小鼠并全身注射 Toll 樣受體 1/2（Toll-like receptor 1/2，TLR1/2）激動劑，該激動劑可保持荷瘤鼠大腦中 T 細胞的存活、增殖和抗腫瘤效應，通過上調 CD8+ T 細胞和下調 MDSCs 來改造腫瘤微環境，從而使小鼠獲得免疫保護，生存期延長。
按目前的標準方案治療膠質瘤，特別是 GBM，患者生存率仍然很低。腫瘤細胞可通過誘導 MDSCs 聚集等多種途徑形成免疫抑制微環境，因此要產生有效的抗腫瘤反應需要多管齊下。膠質瘤細胞 GL261 和 U87 因高表達趨化因子 CCL2 可招募 Tregs 細胞（CCR4+）和 MDSCs（CCR2+）到腫瘤微環境中[20, 40]，用抗 CCL2 抗體處理荷瘤小鼠可延長小鼠的生存期，腫瘤中 MDSCs 和 GAMs 的數量減少，而聯合使用化療藥物替莫唑胺進行綜合治療療效更好[40]。這為聯合以單抗為基礎的免疫治療和替莫唑胺化療綜合治療膠質瘤提供了實驗依據。在腫瘤浸潤免疫細胞中 MDSCs 占比大于 40%，細胞表達 IL-4 受體 α 鏈、誘導型一氧化氮合酶、程序性死亡配體 1（Programmed death ligand 1，PD-L1）、ARG 和 CD80 等分子參與對 T 細胞的抑制作用。Kamran 等[41]研究發現，去除 MDSCs 可增強胸苷激酶/Fms 樣酪氨酸激酶配體基因治療所誘導的腫瘤特異性 T 細胞（CD8+）應答，從而延長荷瘤小鼠生存期，而結合阻斷 PD-L1 或細胞毒 T 淋巴細胞相關抗原 4 也可提高 TK/Flt3L 基因治療的療效。總之，阻斷 MDSCs 所介導的免疫抑制聯合基因治療有望提高 GBM 的治療效果。
4 結語
腫瘤微環境對于腫瘤的發生與發展十分重要，因此如今有愈來愈多的研究者加入到深入探索腫瘤微環境的隊伍中，研究者希望研制出通過調控腫瘤微環境從而抑制腫瘤生長的治療方案。腫瘤的免疫抑制誘導腫瘤的發生與發展，同時也阻礙了抗腫瘤治療，特別是免疫治療。打破腫瘤介導免疫抑制的平衡使之傾向于腫瘤免疫排斥，是目前正在進行的各種免疫治療的理論基礎。作為免疫抑制的重要組成部分，MDSCs 在腫瘤免疫治療中的作用也備受關注。MDSCs 可以廣泛浸潤到腫瘤組織中，通過介導 T 細胞、巨噬細胞、NK 細胞、DCs 和 Tregs 等免疫細胞抑制機體免疫反應，促進腫瘤的進展，并且 MDSCs 在形態、表型和功能等方面具有多樣性，在不同腫瘤中所發揮的作用也不相同，由此也給靶向 MDSCs 的免疫治療研究帶來了挑戰。目前尚無確定的分子標志物用來描述人類 MDSCs 及其亞群細胞，研究顯示，不同研究團隊所分析的膠質瘤臨床樣本中 MDSCs 及亞群的比例都存在較大差異，這可能與膠質瘤本身及 MDSCs 的異質性都有關。膠質瘤細胞通過各種免疫抑制因子招募 MDSCs 和 Tregs 等細胞在腫瘤微環境中積累形成免疫抑制以驅動腫瘤進展，其機制目前尚不明確，哪些因子所起的作用更為關鍵，各種細胞成分之間是如何相互聯系、相互作用的，都有待于深入探討。因此，深入了解膠質瘤 MDSCs 的分子特征、亞群分類，探討 MDSCs 在膠質瘤微環境中增殖、激活、積聚等方面的機制，對開發有效的膠質瘤治療方案有著較為深遠的意義。