胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme，GBM）是最常见且死亡率最高的脑部肿瘤，患者的五年生存期低于5%[1]，中位生存期大约15个月[2]。在过去的几十年中，尽管医疗技术显著进步，但GBM患者的生存期并没有明显改善。GBM对肿瘤免疫高度抑制，GBM细胞会产生免疫抑制因子如转化生长因子β，白介素-10以及吲哚胺-吡咯2,3-双加氧酶（IDO）等[3,4]， GBM同时表达免疫检查点配体抑制免疫应答[5,6]，因而难以使用免疫疗法治疗GBM。另外，GBM肿瘤微环境中充斥着大量的调节性T细胞（Tregs）、M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、髓系抑制性细胞（MDSCs），它们和GBM的不良预后密切相关[7]。很多抑制免疫检查点的临床试验通过重振人体的免疫系统对抗GBM[4]。尽管临床前的抗肿瘤免疫应答效果不错，但是通过抑制免疫检查点治疗GBM的临床治疗疗效甚微[8,9]。
大量的研究表明炎症趋化因子配体1（CXCL1）和配体2（CXCL2）的高表达与肿瘤侵袭、转移以及不良预后密切相关[10,11]。CXCL1和CXCL2在多种肿瘤中高表达，包括乳腺癌、肠癌、前列腺癌等[12-14]。CXCR2是CXCL1和CXCL2的唯一受体，主要在髓系细胞中高表达，包括中性粒细胞、单核细胞以及巨噬细胞等。这些受体引导髓系来源的细胞从骨髓转移到CXCL1和CXCL2高表达的肿瘤区域，抑制效应T细胞活性和增殖，刺激调节性T细胞生长，从而促进肿瘤免疫逃逸[15,16]。除了抑制免疫，CXCL1和CXCL2还招募髓系细胞产生旁分泌因子如S100A9等，促进肿瘤细胞存活[13]。Alafate等发现沉默CXCL1可以下调NFkB 和间质细胞转化，抑制人类胶质瘤异种移植肿瘤的生长[17]，CXCL1/2-S100A9轴在乳腺癌和卵巢癌的耐药以及转移中起重要作用[18]。但是CXCL1/2-S100A9轴在促进胶质母细胞瘤发生发展以及导致不良预后的具体机制并不清楚。
2021年1月，来自美国MD Anderson癌症中心儿科部的李树林教授团队在《Science Advance》上发表论文，详细解析了CXCL1和CXCL2在促进GBM转移中的具体机制，探索了GBM肿瘤免疫治疗的新思路。
研究人员通过对TCGA数据库分析，发现GBM肿瘤细胞高表达CXCL1和CXCL2。与初发肿瘤相比，二者的表达量在复发的肿瘤中显著升高。CXCL1和CXCL2表达量与GBM肿瘤的级别成正比，表达量越高的病人生存期也越短。同时，CXCL1和CXCL2的表达与骨髓来源的抑制性细胞（MDSCs）表达密切相关。小鼠体内原位瘤实验发现，CXCL1和CXCL2二者表达都高的肿瘤生长速度明显比其中一个高表达的肿瘤生长速度快很多。使用GL261 和 DBT细胞进行的皮下瘤实验得到了相似的结果。因此CXCL1/CLCL2促进了GBM的发生发展。
CXCL1和CXCL2是MDSC的强化学引诱剂，MDSC细胞分为两类：多核型和单核型MDSC细胞。在GBM中，CXCR2主要位于低级别的M2巨噬细胞中。通过细胞侵袭实验发现，CXCL1/2通过调控髓系细胞运动和炎性浸润抑制GBM肿瘤免疫。在DBT肿瘤细胞中，过表达CXCL1和CXCL2增强M2型巨噬细胞的密度，促进单核和多核MDSC的形成，导致CD8+效应T细胞减少。这些说明GBM细胞可能通过高表达CXCL1和CXCL2逃逸免疫监视。
既然高表达CXCL1/CXCL2可以抑制CD8+的效应T细胞聚集，那么抑制二者的表达是否可以恢复免疫系统的功能呢？体外抑制CXCL1/CXCL2实验表明，阻止CXCL1/CXCL2促进了CD8+效应T细胞的迁移。裸鼠原位瘤体内实验发现抑制CXCL1或者CXCL2可以延缓肿瘤的生长，同时抑制二者则可以根除肿瘤。分别使用GL261、DBT和CT2A三种细胞系的颅内成瘤分析发现，抑制CXCL1/2可以显著减少单核和多核MDSC的数量。MDSC的表达和Treg密切相关，进一步检测发现抑制CXCL1/2降低了Treg的数量。因此，抑制CXCL1/2降低了对MDSC、TAM、Treg细胞的招募，促进了GBM中CD8+T细胞的累积。
CXCL1/2招募肿瘤免疫抑制性髓系细胞可能会产生旁分泌因子，促进肿瘤细胞生长。TGGA 数据库分析显示CXCL1/2的表达和旁分泌因子S100A9密切相关。S100A9编码一个小分子可以招募RAGE和TLR4激活下游促生长信号通路，比如MAPK信号通路和NFkB信号通路。在DBT原位瘤和GL261以及DBT皮下瘤中，过表达CXCL1和CXCL2可以升高S100A9的表达。CXCL1/2-S100A9信号通路的激活可以引起NFkBp5、Erk1/2、p70S6K的磷酸化。过表达CXCL1/2刺激S100A9介导的促生存信号通路，比如激活NFkB 和MAPK信号通路。抑制CXCL1/2-S100A9轴降低磷酸化p70S6K和磷酸化Erk的表达。这些表明在GBM中靶向CXCL1和CXCL2可以补救肿瘤免疫并且降低促生长信号的表达。CT2A以及GL261原位瘤实验发现抑制CXCL1和CXCL2的表达可以显著延长小鼠生存期。目前临床上常用的GBM化疗药替莫唑胺（TMZ）使用后会上调GBM原位瘤中CXCL1/2的表达。抑制CXCL1/2也许可以提高GBM对TMZ的敏感性， 抑制CXCL1/2同TMZ联用，可以显著延长GBM原位瘤小鼠的生存期。靶向CXCL1/2同时做标准化疗可以提高GBM的化疗效率。
综上所述，研究人员通过对TCGA数据库和脑肿瘤组织阵列的分析发现CXCL1和CXCL2的高表达与GBM的侵袭性密切相关。CXCL1/CXCL2的高表达促进了髓系细胞的迁移，破坏了肿瘤微环境中CD8+T细胞的聚集，导致肿瘤增殖加速。抑制CXCL1/2可显著阻止髓源性抑制细胞迁移，增加体外和体内CD8+T细胞的积累。CXCL1/2还促进旁分泌因子S100A9的表达，激活Erk1/2和p70S60k，促进肿瘤生长，而阻断CXCL1/2则下调这些促生存因子表达，减缓肿瘤生长速度。靶向CXCL1/2和标准化疗药物替莫唑胺联合使用可以显著提高化疗效果，延长GBM小鼠生存期。
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