近年来，恶性肿瘤的发病率逐年升高，已经成为我国仅次于心血管疾病的第二大疾病，严重威胁人类健康[1]。免疫治疗作为精准抗肿瘤方法，是肿瘤患者长期生存获益的新希望[2]。美国一项临床数据显示，只有12.46%的患 者能从免疫检查点抑制剂治疗中获益，耐药是导致免疫治疗失败的主要原因[3]。免疫治疗耐药分为原发性耐药与继发性耐药。原发性耐药除了与细胞本身缺陷无法被机体T细胞识别有关以外，也可能是由于肿瘤微环境中的髓源抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cell，MDSC)、调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)、肿瘤相关巨噬细胞、CD103+树突状细胞等引起的。而继发性耐药是由于基因突变、肠道菌群改变或免疫细胞异常表达所导致[4]。在基因调控下，肿瘤细胞的合成代谢和分解代谢发生适应性变化，即"代谢重编程"，这些代谢变化使得肿瘤微环境呈现缺氧、低pH、营养物质缺乏和代谢物蓄积的特征[5]。其中，缺氧状态促进肿瘤细胞中缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)高表达，通过调控肿瘤细胞的代谢、抑制肿瘤细胞凋亡、诱导巨噬细胞转化为M2型，不仅可以促进新生血管形成、肿瘤细胞侵袭转移，还会影响免疫系统的激活和应答，驱动肿瘤免疫逃逸，导致患者对免疫治疗耐药[6]。现对缺氧促免疫治疗耐药的机制及缺氧相关靶向药物的研究新进展作概述，探讨改善患者免疫耐药的可行性与发展趋势。
程序性细胞死亡配体1(programmed death ligand-1，PD-L1)是一种位于肿瘤细胞表面的免疫抑制分子，T细胞表面的程序性细胞死亡蛋白1(programmed death-1，PD-1)与肿瘤细胞表面的PD-L1结合后可以干扰淋巴细胞能量代谢，抑制T细胞杀伤作用，导致肿瘤细胞的免疫逃逸[7]。为研究该免疫逃逸的发生机制，Barsoum等[8]将前列腺癌和乳腺癌的肿瘤细胞暴露于缺氧环境24 h后，发现肿瘤细胞PD-L1表达增加，推测PD-L1的表达增加或许与HIF-1α的高表达相关；在随后的动物实验中，通过免疫组织化学和基因测序证实HIF-1α可以诱导PD-L1高表达；另外研究结果显示，小鼠经皮给药三硝酸甘油酯(一种HIF-1α表达抑制剂)后，其PD-1-PD-L1的作用机制被破坏，肿瘤生长减弱，表明抑制HIF-1α表达可以打破PD-L1相关的免疫逃逸机制。苏纯洁等[9]检测了90例肝癌患者组织中PD-L1与HIF-1α的表达情况，结果显示二者表达呈正相关，随后将这些肝癌细胞置于两个乏氧培养箱中，对照组和实验组分别加入二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)及50 μmol/L缺氧信号通路阻断剂YC-1，48 h后检测发现加入YC-1的肝癌细胞PD-L1表达明显低于加入DMSO的肿瘤细胞，再次证明了抑制HIF-1α可以降低PD-L1的表达。
由于PD-1-PD-L1相关免疫逃逸机制的存在，Hei等[10]采用一种免疫脂质体治疗黑色素瘤，该免疫脂质体的外侧连接有PD-L1的单克隆抗体，内侧包裹有抗氧化剂过氧化氢酶。当该免疫脂质体到达黑色素瘤肿瘤细胞后，外侧的PD-L1单克隆抗体与肿瘤细胞上的PD-L1结合，内侧的过氧化氢酶在肿瘤微环境中分解过氧化氢，生成氧气，减少HIF-1α，增加肿瘤细胞对PD-L1单克隆抗体的敏感性，提高了免疫治疗疗效。Zuo等[11]在小鼠肝癌模型中发现中药姜黄的主要成分莪术酚可通过下调信号转导与转录激活因子(STAT)3的表达，抑制HIF-1α合成，降低PD-L1的表达，恢复细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)的细胞毒性。Wang等[12]发现人参二醇也可以通过上述机制抑制肿瘤细胞表达PD-L1，提高免疫治疗疗效。上述研究均显示，抑制HIF-1α合成、减少PD-1相关免疫逃逸，可能成为改善免疫耐药的一种治疗策略。
T细胞分为CD8+T细胞与CD4+T细胞，其中CD8+T细胞可以分化为效应T细胞，分泌细胞因子，参与免疫应答；CD4+T细胞可以分化为Treg，在正常组织中，Treg起到维持机体免疫耐受、调节免疫应答稳定性的作用，在肿瘤微环境中，Treg增多可抑制免疫反应，促进肿瘤发生、发展与转移[13]。Cohen等[14]使用GITR单抗特异性减少肿瘤组织中Treg细胞的分化、增加效应T细胞活化，起到抗肿瘤作用，但该单抗作用时间短，无法达到预期疗效[15]。
缺氧状态下，受HIF-1α调节，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达增多、稳定性提高[16]；VEGF通过激活下游磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)-细胞外信号调节激酶(ERK)通路，使肿瘤细胞表达Bcl-xL、Bcl-W，避免被效应T细胞识别、清除，导致免疫逃逸[17]；VEGF还可以作为一种趋化因子，诱导肿瘤组织中Treg浸润，抑制免疫细胞的抗肿瘤作用[18]，另外募集的Treg还可以通过STAT1、STAT3、ERK1/2等介导的通路促使效应T细胞内AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)磷酸化，导致效应T细胞衰老[19]。Tamura等[20]在对NF2型神经鞘瘤的研究中发现，HIF-1α基因缺陷型小鼠较野生型小鼠HIF-1α合成减少，VEGF表达减少，Treg减少，功能性T细胞增多，存活率增高。Yamazaki等[21]在带瘤犬类术后辅助治疗的研究中发现，酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor，TKI)磷酸托塞拉尼酯(TOC)，不仅可以靶向作用于酪氨酸激酶，还可以减少HIF-1α合成、抑制VEGF受体表达，使用TOC的犬类肿瘤组织中Treg细胞浸润减少，预后改善，但其抑制HIF-1α合成的机制尚未明确。以上研究均表明，敲除HIF-1α、抑制HIF-1α合成均可以改善缺氧状态、减少Treg募集，增强抗肿瘤疗效。
CD47是一种免疫球蛋白，SIRPα是一种通过细胞质区域与酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2结合的跨膜蛋白，肿瘤细胞表面的CD47与巨噬细胞表面SIRPα结合后，巨噬细胞内SHP-1和SHP-2活化，抑制肌球蛋白Ⅱ在巨噬细胞突触中积累，抑制巨噬细胞的吞噬作用[22]；CD47还可以通过SIRPα相关通路影响中性粒细胞趋化性和T细胞活化[23]。在非小细胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌等肿瘤组织中，CD47高表达的肿瘤细胞不被巨噬细胞识别而产生免疫逃逸[24]。Nigro等[25]在使用表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)-TKI治疗EGFR突变的非小细胞肺癌患者的研究中发现，耐药细胞CD47表达上调，使用CD47单抗阻断CD47-SIRPα通路可增加巨噬细胞对耐药细胞的清除率，该研究者认为，CD47单抗有可能作为一种逆转EGFR-TKI耐药的选择。
由于CD47在衰老的红细胞中也有高表达，CD47单抗的血液学毒性作用限制了其临床应用[26]。Zhang等[27]通过对乳腺癌组织的研究发现，HIF-1α通过NF-κB、SMAD2、STAT3等多种转录因子介导的通路上调CD47表达，使肿瘤细胞不被巨噬细胞识别，加入HIF-1α抑制剂可以解除这种免疫抑制，提高免疫细胞对肿瘤细胞的清除能力。Samanta等[28]发现三阴性乳腺癌小鼠模型化疗后，肿瘤细胞表面CD47高表达，产生免疫逃逸，表现为早期复发和转移，应用HIF-1α抑制剂联合化疗治疗乳腺癌小鼠，可抑制肿瘤细胞CD47表达，提高巨噬细胞吞噬作用、提高效应T细胞活性，增强化疗疗效。HIF-1α抑制剂或可以代替CD47单抗用于肿瘤患者，改善药物治疗效果，但这一推论有待进一步实验验证。
V域免疫球蛋白抑制剂(V-set immunoglobulin domain suppressor of T cell activation，VISTA)是一种负向免疫调节蛋白，主要在淋巴及骨髓细胞中表达，结构类似于PD-1[29]。当抗原提呈细胞表达VISTA时，VISTA结构域边缘的多个组氨酸残基选择性与P-选择蛋白糖蛋白配体1(PSGL-1)结合，显示出对CD4+、CD8+T细胞的抑制作用；如果阻断这一通路，机体抗肿瘤能力有所恢复[30]。Blando等[31]研究了对免疫检查点抑制剂治疗敏感的黑色素瘤和对免疫检查点抑制剂耐药的胰腺癌，发现转移性胰腺癌组织中总T细胞数量低于可切除的胰腺癌组织，且其VISTA+细胞的数量明显多于黑色素瘤，认为高表达VISTA是胰腺癌易发生免疫耐药的原因。尽管VISTA的结构与PD-1类似，但它们的作用机制是相互独立的，联合应用抗PD-1、抗VISTA的药物可提高抗肿瘤的疗效[32]，但是单用VISTA抗体对提高免疫细胞杀伤作用并不明显[30]。
Deng等[33]在结肠癌肿瘤细胞模型中，通过细胞实验证实，HIF-1α可以作为一种转录激活因子，结合MDSC中VISTA启动子的缺氧反应元件，促VISTA高表达，抑制T细胞免疫反应；通过基因分析显示，VISTA与HIF-1α基因的相关性高于其他结肠癌基因7倍，证实VISTA主要受到HIF-1α调控；在敲除HIF-1α基因且无HIF-1α聚集的情况下，缺氧环境中VISTA表达与正常环境中相同，恢复了免疫细胞杀伤功能。该研究证实了减少HIF-1α合成对于解决VISTA导致的相关免疫逃逸是可行的，由于基因敲除技术难度大、VISTA抑制剂临床研究较少，使用HIF-1α抑制剂代替VISTA抑制剂，或许是更简单、高效的方法。
人白细胞抗原-G(human leukocyte antigen-G，HLA-G)是一种组织相容性复合体Ⅰ类分子，生理状态下，HLA-G在绒毛外滋养层细胞、胸腺髓质、角膜等免疫豁免组织细胞上表达，维持正常免疫耐受；肿瘤等病理状态下，HLA-G高表达，与免疫球蛋白样受体2DL4(KIR2DL4)、免疫球蛋白样转录分子(ILT)2及ILT4结合，抑制CD8+T细胞和自然杀伤(natural killer，NK)细胞的杀伤功能；HLA-G与ILT2、ILT4相互作用，抑制中性粒细胞的吞噬作用、减少细胞因子和趋化因子的分泌；表达HLA-G的抗原提呈细胞还可以诱导Treg募集，促进免疫逃逸。HLA-G可以作为临床诊断、预后评估以及免疫治疗的靶点[34]。多项细胞实验均证实，HIF-1α可以通过激活肿瘤细胞中HLA-G相关基因的启动子促进其高表达，而予以HIF-1α抑制剂特异性阻断该通路，降低HLA-G表达，可以提高现有抗肿瘤治疗的疗效[35]。
此外，Ziliotto等[36]在治疗类风湿性关节炎的大鼠模型时，通过改变大鼠治疗环境的氧浓度、调节HIF-1α的生成，将细胞中HLA-G控制在预期水平，起到了调控实验动物免疫功能的目的。虽然上述研究并不针对恶性肿瘤，但研究者通过改变氧浓度，控制HLA-G的生成量在正常范围内的方法，也可以作为改善免疫治疗耐药的新策略，但这种方法的实用性和不良反应有待进一步研究。
肿瘤组织的代谢产物也是免疫治疗耐药的重要影响因素，并可以作为免疫治疗的靶点。肿瘤组织中，HIF-1α与激活的癌基因共同促进肿瘤细胞糖酵解，产生大量乳酸，形成Warburg效应；堆积的乳酸可以直接抑制NK细胞、树突状细胞、CTL的活性，募集MDSC，促进肿瘤相关巨噬细胞分化为M2型；乳酸还可作为信号分子激活肿瘤细胞或免疫细胞上的G蛋白偶联受体，参与单羧酸转运体的表达调控，促进血管生成，驱动免疫逃逸，影响免疫功能[5]。Chen等[37]在对人舌鳞状细胞癌组织的研究中发现，蛋白激酶D1(protein kinase D1，PKD1)不仅介导缺氧环境下肿瘤细胞的生长和凋亡，还可以通过促葡萄糖摄取、提高HIF-1α和糖酵解酶的表达来调节肿瘤细胞糖代谢；予以肿瘤细胞PKD1抑制剂可以抑制HIF-1α合成、减少肿瘤细胞糖酵解，肿瘤微环境达到正常酸碱平衡，新生肿瘤细胞减少、凋亡增多。
细胞外腺苷也是肿瘤微环境中堆积的代谢产物之一，可负调节CTL与NK细胞的活性，促肿瘤免疫逃逸。研究显示，HIF-1α可以上调CD39和CD73的表达，通过CD39-CD73-腺苷信号通路促腺苷合成，HIF-1α还可以增加腺苷A2受体(A2AR)的表达来强化腺苷信号传导，进一步增强免疫抑制[38]。在化疗、免疫治疗、放疗等抗肿瘤治疗时，利用活性氧、氧合剂、A2AR抑制剂等方法均可以减少细胞外腺苷堆积，减少免疫逃逸[38,39]。
肿瘤代谢重编程是一个复杂的病理改变，糖代谢、氨基酸代谢、脂代谢等各种代谢产物的堆积既是免疫逃逸的重要因素，也是基于代谢调控的肿瘤免疫治疗的新靶点，HIF-1α通过多种途径促代谢产物堆积，其靶向药可以针对性地改变肿瘤微环境，联合现有治疗改善患者预后。
肿瘤免疫治疗可以有效提高患者生存获益，但免疫耐药令其疗效不甚乐观。对于多种已经进入临床应用和尚在研究中的免疫治疗，肿瘤细胞中高表达的HIF-1α是导致肿瘤细胞免疫逃逸的主要机制；改善缺氧是克服免疫耐药、提高免疫疗效的关键。基因治疗、HIF-1α激活前靶向药、HIF-1α抑制剂、氧疗、缺氧诱导通路的下游蛋白靶向药物等治疗方式在多项研究中均起到了改善免疫耐药的作用，并可以与现有治疗方式联合，通过多种作用机制提高抗肿瘤疗效，但目前尚无相关药物被批准进入临床应用。因此寻找有效改善缺氧状态的方案，并联合现有免疫治疗方案发挥抗肿瘤作用，将可能是免疫治疗的新策略。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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