王欣如,郝炳榮,孫麗新,李欣(中國(guó)藥科大學(xué)江蘇省藥效研究與評(píng)價(jià)服務(wù)中心,南京 210009)
惡性腫瘤已成為全球主要的致死性疾病之一,對(duì)人類(lèi)的生命健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅,為全球經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)[1-2]。目前,惡性腫瘤的治療手段以手術(shù)切除、化學(xué)療法、放射療法等常規(guī)方法為主,而這些方法具有副作用大、療效差、易轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)率高等缺點(diǎn),容易導(dǎo)致患者預(yù)后不良甚至死亡[3]。免疫療法是一種新興的治療手段,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)治療方法的不足[4]。其中,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫原性細(xì)胞死亡(immunogenic cell death,ICD)是免疫療法的一種類(lèi)型。該療法表現(xiàn)為化療在非特異性殺傷腫瘤細(xì)胞時(shí)可以通過(guò)多種機(jī)制增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性,腫瘤細(xì)胞在發(fā)生死亡的同時(shí),由非免疫原性轉(zhuǎn)化為免疫原性而介導(dǎo)抗腫瘤免疫應(yīng)答,激活免疫系統(tǒng)攻擊腫瘤細(xì)胞,從而抑制腫瘤生長(zhǎng)甚至根除腫瘤。
以往的觀點(diǎn)認(rèn)為金屬藥物主要通過(guò)非特異性細(xì)胞毒性作用殺死腫瘤細(xì)胞。然而,越來(lái)越多的證據(jù)表明,順鉑、奧沙利鉑、三氧化二砷等經(jīng)典金屬化療藥物和新型金屬配合物在發(fā)揮細(xì)胞毒性的同時(shí),還可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗腫瘤免疫反應(yīng)[5-6]。金屬藥物誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)的作用涉及免疫效應(yīng)器的直接激活或失活、腫瘤細(xì)胞的免疫識(shí)別以及誘導(dǎo)ICD等多個(gè)方面[7]。
本文就ICD的作用機(jī)制、分子標(biāo)記及ICD誘導(dǎo)劑的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,并在此基礎(chǔ)上總結(jié)可誘導(dǎo)ICD的金屬藥物的研究進(jìn)展,以期為開(kāi)發(fā)誘導(dǎo)ICD的金屬藥物提供參考。
ICD是一種調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡(regulated cell death,RCD),也是一種新型的腫瘤免疫治療方法[8]。在放療和部分類(lèi)別化療藥物的作用下,垂死的腫瘤細(xì)胞可產(chǎn)生大量的活性氧(reactive oxygen species,ROS),產(chǎn)生的ROS通過(guò)激活特定的信號(hào)通路或直接作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的驅(qū)動(dòng)下,許多ICD相關(guān)的損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular patterns,DAMPs)[如鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin,CRT)、高遷移率族蛋白1(high mobility group protein 1,HMGB1)、腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)等]被運(yùn)輸或分泌到細(xì)胞外,這些DAMPs會(huì)促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞(dentritic cell,DC)的成熟活化,成熟的樹(shù)突狀細(xì)胞通過(guò)活化γδT細(xì)胞使其產(chǎn)生白細(xì)胞介素-17(IL-17),增加細(xì)胞毒性T細(xì)胞(cytotoxic T lymphocytes,CTLs)對(duì)腫瘤組織的殺傷,或者直接將抗原呈遞給CTLs[9],CTLs被招募到腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)后,在腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)、干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)等各種促炎細(xì)胞因子的作用下殺傷殘留的腫瘤細(xì)胞[10](見(jiàn)圖1)。
圖1 ICD死亡機(jī)制的示意圖Fig 1 Scheme of mechanism of ICD
當(dāng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD時(shí),釋放的DAMPs除了CRT、HMGB1和ATP之外,還包括熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)、Ⅰ型干擾素(type 1 IFN)和膜聯(lián)蛋白A1(annexin A1,ANXA1)等。下文將綜述這些與ICD相關(guān)的DAMPs激活免疫系統(tǒng)的作用機(jī)制。
CRT是一種46 kDa的Ca2+結(jié)合蛋白,是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中最豐富的蛋白質(zhì)之一,具有分子伴侶活性和調(diào)節(jié)Ca2+穩(wěn)態(tài)的功能[11]。在ICD發(fā)生早期,誘導(dǎo)劑激活蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase RNA-like endoplasmic reticulum kinase,PERK),導(dǎo)致真核起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2 alpha,eIF2α)被磷酸化,進(jìn)而募集轉(zhuǎn)錄激活因子4(activating transcription factor 4,ATF4),最終使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)[12]。在應(yīng)激作用下,CRT通過(guò)胞吐的形式轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白57(endoplasmic reticulum protein 57,ERp57)重新定位,一旦CRT與ERp57復(fù)合物暴露在細(xì)胞表面,就會(huì)發(fā)出“Eat me”信號(hào),誘導(dǎo)腫瘤抗原呈遞并刺激機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng),殺傷細(xì)胞[13]。
HMGB1是一種染色質(zhì)結(jié)合蛋白。在ICD發(fā)生后期,由于細(xì)胞膜透化,HMGB1被釋放到細(xì)胞外,可與抗原呈遞細(xì)胞上的模式識(shí)別受體結(jié)合[14]。HMGB1與Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)結(jié)合后會(huì)活化髓樣分化因子(myeloid differentiation primary response gene 88,MyD88),抑制吞噬體和溶酶體的融合,從而加速樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟和對(duì)抗原成分的吞噬[15-16]。
ICD發(fā)生過(guò)程中分泌ATP需要自噬的調(diào)控,這意味著自噬缺陷的腫瘤細(xì)胞將無(wú)法引發(fā)相關(guān)的免疫反應(yīng)[17]。ATP被分泌后,作為“Find me”信號(hào)與嘌呤受體P2Y2相互作用,將未成熟的樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞吸引到垂死腫瘤細(xì)胞部位[18]。此外,ATP還可介導(dǎo)核苷酸與嘌呤受體P2X7的相互作用,引起NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)炎癥小體的激活,從而使促炎細(xì)胞因子分泌增加[19]。
HSP70和HSP90在垂死腫瘤細(xì)胞膜上的表達(dá)具有免疫刺激特性[20]。在發(fā)生ICD時(shí),HSP70轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上,與共刺激分子CD40相互作用從而促進(jìn)包括CTLs在內(nèi)的CD8+T細(xì)胞的活化[21];HSP90與樹(shù)突狀細(xì)胞上的CD91相互作用從而促進(jìn)腫瘤抗原向CTLs的交叉呈遞。這些過(guò)程促進(jìn)了機(jī)體免疫系統(tǒng)的激活,對(duì)治愈腫瘤具有重要意義。
Type 1 IFN是啟動(dòng)免疫應(yīng)答、激活效應(yīng)T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的關(guān)鍵細(xì)胞因子,具有抗病毒和免疫調(diào)節(jié)作用[22-23]。當(dāng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD時(shí),胞質(zhì)核酸分泌到胞外,內(nèi)源性RNA激活Toll樣受體3(Toll-like receptor 3,TLR3)產(chǎn)生Type 1 IFN,導(dǎo)致CXC-趨化因子配體10(CXC chemokine ligand-10,CXCL10)釋放,從而發(fā)揮免疫刺激作用[24]。同時(shí),胞質(zhì)DNA的積累會(huì)通過(guò)激活cGASSTING通路誘導(dǎo)樹(shù)突狀細(xì)胞分泌Type 1 IFN,進(jìn)而增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)的殺傷作用,并提高記憶T細(xì)胞的活力[25-26]。
ANXA1在中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等多種細(xì)胞中存在[27]。ANXA1與磷脂結(jié)合并影響類(lèi)花生酸的產(chǎn)生[28],對(duì)炎癥的調(diào)節(jié)和消退具有重要作用。在ICD發(fā)生過(guò)程中,垂死腫瘤細(xì)胞釋放ANXA1,激活抗原呈遞細(xì)胞并促使其向腫瘤細(xì)胞遷移,促進(jìn)免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬[29]。
自首次發(fā)現(xiàn)阿霉素具有ICD誘導(dǎo)能力之后,多種臨床藥物也被發(fā)現(xiàn)可以誘導(dǎo)ICD,這些藥物被統(tǒng)稱(chēng)為ICD誘導(dǎo)劑。在體外檢測(cè)腫瘤細(xì)胞經(jīng)藥物處理后ICD相關(guān)DAMPs只能確定藥物是否具有誘導(dǎo)ICD的潛力,因此還需進(jìn)行小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步評(píng)價(jià)其是否為ICD誘導(dǎo)劑。小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn)?zāi)P停ㄒ?jiàn)圖2)于2005年由Casares等[30]首次提出,在體外用受試化合物誘導(dǎo)小鼠腫瘤細(xì)胞死亡,然后將處理過(guò)的垂死腫瘤細(xì)胞接種到具有免疫活性的同源小鼠的一側(cè),一周后,將相同類(lèi)型的未處理的腫瘤細(xì)胞接種到小鼠的另一側(cè)。接種后,監(jiān)測(cè)無(wú)瘤小鼠的比例,能夠顯著減少腫瘤發(fā)生的化合物即可被認(rèn)為是ICD誘導(dǎo)劑。這是由于被ICD誘導(dǎo)劑處理過(guò)的垂死腫瘤細(xì)胞可作為“無(wú)毒抗原”,注射時(shí)激活小鼠免疫系統(tǒng),當(dāng)表達(dá)相同抗原的腫瘤細(xì)胞再次被接種后,免疫系統(tǒng)原有的記憶再次激活,產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答來(lái)阻止腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),發(fā)揮“腫瘤疫苗”的作用。因此,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD具有提高腫瘤治療效果和改善患者預(yù)后的潛力。
圖2 ICD的實(shí)驗(yàn)性定義Fig 2 Experimental definition of ICD
除了小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn)之外,涉及ICD發(fā)生過(guò)程的多種相關(guān)指標(biāo)也用于ICD誘導(dǎo)劑的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),包括各種DAMPs的水平、T細(xì)胞的數(shù)量、T細(xì)胞的免疫表型(如確定CTLs的表型)、相關(guān)細(xì)胞因子的水平(如IFN-γ、TNF-α),通過(guò)檢測(cè)這些指標(biāo)可提示ICD誘導(dǎo)劑作用的可能位點(diǎn)[31]。
研究發(fā)現(xiàn)ICD誘導(dǎo)劑主要作用于各種細(xì)胞器,例如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、線粒體和細(xì)胞核[32]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被認(rèn)為是觸發(fā)ICD的關(guān)鍵事件。Vanmeerbeek等[33]發(fā)現(xiàn)大多數(shù)ICD誘導(dǎo)劑具有誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的能力。因此,根據(jù)ICD誘導(dǎo)劑誘發(fā)腫瘤細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激機(jī)制的差異對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。ICD誘導(dǎo)劑被分為Ⅰ型、Ⅱ型兩種類(lèi)型(見(jiàn)表1),其中Ⅰ型是ICD誘導(dǎo)劑的主要類(lèi)型[34]。Ⅰ型誘導(dǎo)劑作用于腫瘤細(xì)胞后,通過(guò)靶向細(xì)胞溶質(zhì)蛋白、影響DNA復(fù)制、干擾質(zhì)膜和線粒體膜通道等間接介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激從而誘導(dǎo)ICD[35]。Ⅱ型誘導(dǎo)劑與Ⅰ型的不同之處在于它直接選擇性地作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),改變其穩(wěn)態(tài)使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激從而誘導(dǎo)ICD。與Ⅰ型誘導(dǎo)劑相比,Ⅱ型誘導(dǎo)劑可增加DAMPs的分泌,具有更強(qiáng)的ICD誘導(dǎo)能力,在抗腫瘤免疫方面更有優(yōu)勢(shì)[36]。
已知的臨床ICD藥物大都屬于Ⅰ型誘導(dǎo)劑,這些ICD誘導(dǎo)劑可能依賴于特定的腫瘤類(lèi)型,即一種腫瘤的ICD誘導(dǎo)劑可能對(duì)另一種腫瘤無(wú)效,因此現(xiàn)有的藥物無(wú)法滿足臨床需求[37]。通過(guò)表型篩選,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些具有ICD 誘導(dǎo)能力的天然產(chǎn)物,如辣椒素、紫草素、白藜蘆醇等[38]。
與此同時(shí),除了奧沙利鉑,多種直接作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的金屬配合物也被發(fā)現(xiàn)可以誘導(dǎo)ICD,提示金屬配合物除了具有細(xì)胞毒性作用之外,還可以通過(guò)誘導(dǎo)ICD發(fā)揮抗腫瘤作用,這可以提升金屬配合物的臨床使用價(jià)值,也為ICD誘導(dǎo)劑的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)豐富的資源庫(kù)。
與有機(jī)化合物相比,金屬配合物具有結(jié)構(gòu)多樣性、配體交換、氧化還原特性和催化特性等性質(zhì)[39],因此能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的作用機(jī)制。越來(lái)越多的金屬配合物被證明具有誘導(dǎo)ICD的能力,下面將系統(tǒng)概述金屬配合物作為ICD誘導(dǎo)劑的研究進(jìn)展。
順鉑、卡鉑和奧沙利鉑等鉑類(lèi)配合物用于全世界超過(guò)50%癌癥患者的治療[40],是應(yīng)用最廣泛的抗腫瘤藥物之一,對(duì)多種癌癥具有公認(rèn)的療效。長(zhǎng)期以來(lái),人們普遍認(rèn)為鉑類(lèi)藥物的抗腫瘤機(jī)制是通過(guò)損傷DNA從而引起腫瘤細(xì)胞死亡[41]。然而,最近發(fā)現(xiàn)此類(lèi)藥物還可以通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD,進(jìn)而增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用,實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的抗腫瘤效果。
3.1.1 經(jīng)典鉑類(lèi)藥物 在誘導(dǎo)ICD方面,不同的鉑類(lèi)藥物之間表現(xiàn)出很大差異。Tesniere等[42]發(fā)現(xiàn)奧沙利鉑可以在結(jié)腸癌細(xì)胞中引發(fā)ICD介導(dǎo)免疫反應(yīng),順鉑則不能,其原因可能是奧沙利鉑會(huì)引起結(jié)腸癌細(xì)胞強(qiáng)烈的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)。另一項(xiàng)研究評(píng)估了一線抗腫瘤藥物卡鉑的免疫原性作用,結(jié)果顯示,與奧沙利鉑、順鉑不同,卡鉑在多種非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中可以引發(fā)CRT易位,但在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549中卻不能引發(fā)CRT易位,且不能促使ATP和HMGB1釋放[43]。這提示了經(jīng)典鉑類(lèi)藥物的ICD誘導(dǎo)能力可能具有一定的腫瘤細(xì)胞選擇性,但目前的研究仍較少。
3.1.2 新型Pt(Ⅱ)配合物 除了經(jīng)典的鉑類(lèi)藥物,一些通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾開(kāi)發(fā)出的Pt(Ⅱ)配合物,也表現(xiàn)出了很強(qiáng)的ICD誘導(dǎo)效應(yīng)。Wong等[44]報(bào)道了除FDA批準(zhǔn)的鉑類(lèi)藥物外第一個(gè)可引起ICD的金屬配合物Pt-NHC。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),Pt-NHC誘導(dǎo)ICD是通過(guò)直接觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激產(chǎn)生ROS介導(dǎo)的,屬于Ⅱ型ICD誘導(dǎo)劑[45]。對(duì)Pt-NHC結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾得到Platin-ER[46],發(fā)現(xiàn)其是通過(guò)促進(jìn)小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞CT26中HSP90的釋放從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD。Huang等[47]報(bào)道了一種含有氨基磷酸鹽配體的新型鉑(Ⅱ)配合物Pt-1,Pt-1可以誘導(dǎo)人膀胱癌細(xì)胞發(fā)生ICD,同時(shí)還可促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞成熟以及IFN-γ、TNF-α分泌增加。Yamazaki等[48]報(bào)道了一種含焦磷酸鹽配體的鉑(Ⅱ)配合物PT-112,它可與免疫檢查點(diǎn)阻斷(immune checkpoint blockade,ICB)療法協(xié)同作用誘導(dǎo)更強(qiáng)的免疫反應(yīng)。PT-112與PD-L1阻斷劑聯(lián)用還可促進(jìn)CTLs浸潤(rùn),這種ICD和ICB協(xié)同作用的新方法,有望在結(jié)直腸癌的治療中產(chǎn)生更好的療效。這些新型的Pt(Ⅱ)藥物,都是在發(fā)揮原有的化療作用的同時(shí),引發(fā)了ICD反應(yīng),提示其具有化療與免疫治療相結(jié)合的能力,該類(lèi)藥物具有良好的開(kāi)發(fā)前景。
3.1.3 新型Pt(Ⅳ)藥物 相較于Pt(Ⅱ)配合物,新型Pt(Ⅳ)藥物具有配體交換惰性的特點(diǎn),且易進(jìn)行功能化修飾,同時(shí)新穎的結(jié)構(gòu)和多樣化的活性機(jī)制使其擁有了更多優(yōu)異的性質(zhì)。Sabbatini等[49]報(bào)道了一種以組蛋白脫乙酰酶抑制劑為配體的Pt(Ⅳ)配合物,可促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用,誘導(dǎo)強(qiáng)大的ICD反應(yīng)。Groer等[50]將Pt(Ⅳ)-生育酚與透明質(zhì)酸納米載體絡(luò)合,開(kāi)發(fā)了一種ICD誘導(dǎo)劑HA-Pt(Ⅳ),在口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞中可促進(jìn)CRT外翻,在小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn)的免疫健全小鼠中觀察到良好的腫瘤抑制效果。Sun等[51]設(shè)計(jì)合成了辣椒素衍生物修飾的鉑(Ⅳ)化合物,該化合物不僅會(huì)導(dǎo)致DNA損傷,還可引發(fā)人胰腺癌細(xì)胞PANC-1細(xì)胞CRT的易位,并伴隨ATP和HMGB1的釋放,對(duì)人胰腺癌細(xì)胞表現(xiàn)出有效的ICD誘導(dǎo)作用。目前Pt(Ⅳ)配合物誘導(dǎo)ICD的構(gòu)效關(guān)系尚未明確,推測(cè)軸向上接入的配體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能可能是Pt(Ⅳ)配合物誘導(dǎo)ICD的關(guān)鍵因素。因此,進(jìn)一步探尋其構(gòu)效關(guān)系將有助于新型可誘發(fā)ICD的Pt(Ⅳ)配合物的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。
合理設(shè)計(jì)的光籠鉑配合物,可以用光實(shí)時(shí)控制并激活,有助于避免“脫靶”效應(yīng)并可以引發(fā)ICD介導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)?;谶@些潛在的益處,Deng等[52]報(bào)道了一種基于奧沙利鉑的光籠Pt(Ⅳ)前藥,它可實(shí)現(xiàn)有效地核仁積累以及“按需”激活。在光激活后,可誘導(dǎo)順鉑耐藥肺癌細(xì)胞發(fā)生ICD,以獨(dú)特的作用方式逆轉(zhuǎn)耐藥,這為設(shè)計(jì)可控激活和靶向核仁的Pt(Ⅳ)前藥提供了一種新方向。Novohradsky等[53]報(bào)道了一種可被光活化的Pt(Ⅳ)配合物,在被可見(jiàn)光激活后具有強(qiáng)細(xì)胞毒性,能產(chǎn)生Pt(Ⅱ)并釋放疊氮基和羥基自由基,同時(shí)通過(guò)引發(fā)自噬促進(jìn)釋放DAMPs從而誘導(dǎo)ICD。這種獨(dú)特的免疫調(diào)節(jié)特性使光籠鉑配合物有別于其他鉑類(lèi)藥物,可能會(huì)顯著增強(qiáng)抗腫瘤功效,同時(shí)也證實(shí)自噬在促進(jìn)垂死細(xì)胞釋放ATP,增加免疫原性方面發(fā)揮重要作用。
銥(Ⅲ)配合物由于具有強(qiáng)大的抗腫瘤活性而被關(guān)注并進(jìn)行研究。近年來(lái),有文獻(xiàn)報(bào)道銥(Ⅲ)配合物具有誘導(dǎo)ICD的作用。
Wang等[54]研究設(shè)計(jì)了一個(gè)含有環(huán)磷酰胺類(lèi)似物的Ir(Ⅲ)配合物,其在A549細(xì)胞中選擇性定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并引起CRT外翻、促進(jìn)HMGB1和ATP釋放。但在人乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231)中ICD誘導(dǎo)效率低下,說(shuō)明該銥配合物誘導(dǎo)ICD依賴于特定的腫瘤類(lèi)型,但具體機(jī)制尚不清楚。Vigueras等[55]報(bào)道了一種光活化的Ir(Ⅲ)配合物,其作用于人黑色素瘤細(xì)胞A375后選擇性定位于線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并引發(fā)ICD,提示該Ir(Ⅲ)光敏劑作為ICD誘導(dǎo)劑開(kāi)發(fā)具有良好的前景。Wang等[56]最新報(bào)道了一種可高效誘導(dǎo)ICD的光敏劑Ir(Ⅲ)復(fù)合物Ir-pbt-Bpa,在光照射下產(chǎn)生單線態(tài)氧和超氧陰離子自由基,通過(guò)同時(shí)誘導(dǎo)鐵死亡和ICD的方式殺傷黑色素瘤細(xì)胞,從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的抗腫瘤作用。綜上,這些Ir(Ⅲ)配合物具有復(fù)合功能,在直接作用于腫瘤細(xì)胞時(shí),還可通過(guò)ICD抑制腫瘤,綜合發(fā)揮藥效,為后續(xù)銥配合物的開(kāi)發(fā)提供了參考。
由于釕(Ru)配合物不僅可以與DNA結(jié)合,還具有較強(qiáng)的蛋白結(jié)合能力,因此基于釕的金屬配合物很早就開(kāi)展了抗腫瘤活性研究。目前,已有四種釕基配合物作為抗腫瘤藥物進(jìn)入臨床研究[57]。然而,直到近些年,釕配合物作為ICD誘導(dǎo)劑的潛力才開(kāi)始得到關(guān)注。
Wernitznig等[58]對(duì)一種已進(jìn)入臨床研究的釕基藥物KP1339進(jìn)行了ICD誘導(dǎo)能力研究。通過(guò)人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116細(xì)胞球體模型研究發(fā)現(xiàn),KP1339可以介導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞產(chǎn)生CRT易位以及其他ICD相關(guān)的標(biāo)志物。他們還設(shè)計(jì)了一種Ru(Ⅱ)芳烴配合物plecstatin-1[59],在人結(jié)腸癌細(xì)胞中可以使ROS增加,刺激CRT暴露,介導(dǎo)伴侶蛋白HSP70和HSP90的表達(dá)增加,從而誘導(dǎo)ICD。許多基于釕的金屬配合物是高效的光敏劑,Konda等[60]設(shè)計(jì)了兩種具有雙重抑制模式的Ru-PDT復(fù)合物ML19B01和ML19B02可以在黑色素瘤細(xì)胞中通過(guò)光動(dòng)力療法(photodynamic therapy,PDT)誘導(dǎo)ICD,并激活炎癥通路,使腫瘤生長(zhǎng)延遲、腫瘤負(fù)荷減少,提示了釕類(lèi)藥物有望通過(guò)聯(lián)合PDT提高抗腫瘤效果,甚至防止腫瘤復(fù)發(fā)。
金配合物作為潛在的抗腫瘤劑越來(lái)越受到關(guān)注。金配合物主要是通過(guò)抑制硫氧還蛋白還原酶(thioredoxin reductase,TrxR)活性發(fā)揮細(xì)胞毒性作用。直到最近,有研究發(fā)現(xiàn)金配合物可刺激免疫系統(tǒng)發(fā)生免疫反應(yīng),誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD[61]。
Sen等[62]報(bào)道了一種含萘醌結(jié)構(gòu)的化合物Au(Ⅰ)-NHC,它可通過(guò)升高ROS的水平和減少ROS的失活來(lái)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡,其中大多是通過(guò)誘導(dǎo)ICD導(dǎo)致的腫瘤細(xì)胞死亡。Mule等[63]研究了一種具有強(qiáng)效抗腫瘤效果的新型Au(Ⅰ)配合物BQ-AurIPr,能夠有效促進(jìn)DAMPs的產(chǎn)生,顯著增加腫瘤細(xì)胞的免疫原性,與FDA批準(zhǔn)的誘導(dǎo)ICD的藥物阿霉素和奧沙利鉑相比,具有更高的ICD誘導(dǎo)效率。金諾芬(auranofin,AF)是一種金配合物,1985年被批準(zhǔn)用于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療。AF是一種TrxR抑制劑,Van等[64]報(bào)道了一種將AF和低溫常壓等離子體聯(lián)合處理的策略,聯(lián)合治療后發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中TrxR活性降低、ROS水平升高,ICD相關(guān)的DAMPs分泌顯著增加,提示AF具備ICD誘導(dǎo)能力。綜上,這些金配合物都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的ICD誘導(dǎo)能力,大多通過(guò)升高細(xì)胞內(nèi)ROS的水平介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激來(lái)觸發(fā)ICD。
銅(Cu)是一種內(nèi)源性金屬,當(dāng)其與適當(dāng)?shù)呐潴w形成銅配合物時(shí),可用于提高細(xì)胞內(nèi)的ROS水平。這為設(shè)計(jì)銅配合物的ICD誘導(dǎo)劑提供了思路。Kaur等[65]研究了一種靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并產(chǎn)生ROS的銅配合物,該配合物在乳腺癌干細(xì)胞中可以誘導(dǎo)ICD,從而有效抑制乳腺癌干細(xì)胞的增殖。Wang等[66]報(bào)道了一種可有效誘導(dǎo)ICD的銅基納米級(jí)配合物Cu-NCPs,其在與放射治療聯(lián)用時(shí)顯示出協(xié)同作用,結(jié)合PD-L1阻斷療法可增強(qiáng)免疫反應(yīng),提示Cu-NCPs作為ICD誘導(dǎo)劑在腫瘤治療中具有應(yīng)用前景。
除了以上幾類(lèi)常見(jiàn)的具有抗腫瘤活性的金屬配合物可誘導(dǎo)ICD外,最近一些含其他金屬(如砷[67]、鐵[68]、鋨[69]等)的配合物也被證實(shí)具有誘導(dǎo)ICD的能力,其誘導(dǎo)機(jī)制包括介導(dǎo)ROS產(chǎn)生、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等,說(shuō)明金屬藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD的研究受到了更多的關(guān)注,這有助于提高金屬藥物ICD誘導(dǎo)劑的研究水平和后續(xù)的開(kāi)發(fā)研究。
現(xiàn)有的研究表明從垂死腫瘤細(xì)胞中釋放的DAMPs可以激活特定抗腫瘤免疫反應(yīng)的能力,誘導(dǎo)ICD從而發(fā)揮抗腫瘤作用。誘導(dǎo)ICD是一種新型腫瘤免疫療法,具有良好的臨床應(yīng)用前景。
在確認(rèn)ICD的研究中,還有很多需要繼續(xù)解決的問(wèn)題,如導(dǎo)致某種細(xì)胞死亡方式具有免疫原性的因素尚不清楚,對(duì)影響垂死腫瘤細(xì)胞免疫原性的因素也了解不多。目前的ICD 研究主要是在腫瘤細(xì)胞和腫瘤疫苗接種模型(小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn))中進(jìn)行的,但小鼠疫苗接種實(shí)驗(yàn)具有明顯的限制性且只有少量同基因腫瘤模型;更重要的是,由于不同物種間的不相容性,也無(wú)法評(píng)估人類(lèi)腫瘤細(xì)胞在小鼠體內(nèi)的免疫作用,因此構(gòu)建合適的體內(nèi)篩選與驗(yàn)證模型變得尤為重要,如開(kāi)發(fā)原位和基因工程小鼠模型以測(cè)試ICD。
了解腫瘤治療藥物誘導(dǎo)釋放DAMPs和激活機(jī)體免疫系統(tǒng)的分子途徑和分子機(jī)制可評(píng)估其將細(xì)胞死亡的非免疫原性誘導(dǎo)劑轉(zhuǎn)化為ICD誘導(dǎo)劑的潛力,也可為改進(jìn)腫瘤疫苗接種策略提供理論參考。相比于其他類(lèi)型的ICD誘導(dǎo)劑,金屬I(mǎi)CD誘導(dǎo)劑的開(kāi)發(fā)具有作用強(qiáng)的特點(diǎn),但仍然存在一些亟待解決的問(wèn)題。金屬藥物誘導(dǎo)ICD的能力目前還不能根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)來(lái)預(yù)測(cè),因此確定金屬藥物與誘導(dǎo)ICD之間的構(gòu)效關(guān)系是目前亟待解決的問(wèn)題。確定合適的劑量和給藥時(shí)間以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的免疫治療效果是金屬I(mǎi)CD誘導(dǎo)劑臨床研究的重要挑戰(zhàn)。
總之,誘導(dǎo)ICD的金屬藥物是抗腫瘤藥物研究的一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域,已經(jīng)顯示出良好的應(yīng)用前景。隨著研究的深入和研究水平的提高,具有ICD作用的金屬藥物將獲得更多的關(guān)注和研究,并為臨床腫瘤的免疫治療提供新的治療藥物。