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众所周知，肿瘤免疫是如今炙手可热的方向，而自噬作为同样有发过诺贝尔奖的经典机制也一直备受关注。如果将这两个方向结合起来，又会是怎样的画风呢？今天的这篇万字长文综述就是这样一篇含金量极高的宝贝。如果你想在课题思路上有所突破，认真读下这篇综述，灵感的火花或许就在不经意间冒了出来。
2021年3月23日，密歇根大学医学院外科、免疫学与生物学教授邹伟平（这华人大佬真是大牛，干了好几个学科，CNS发了一大波）和孟菲斯圣裘德儿童研究医院免疫学系的Douglas R. Green教授在影响因子53分的Nature Reviews Cancer杂志上发表了题为《Autophagy in tumour immunity and therapy》的综述，系统性地为我们介绍了自噬在肿瘤免疫和治疗中的机制和作用。
为了帮助大家更好的吸收综述的内容，榨干其每一滴精华，本工在阅读综述的时候，也给大家翻译了遍，希望能给大家带来有真正价值的“学术营养”。
自噬是一种调节机制，它能清除不必要的或功能失调的细胞成分并回收代谢底物。为了应对肿瘤微环境中的压力信号，自噬通路在肿瘤细胞和免疫细胞中会发生改变，从而对肿瘤的进展、免疫和治疗产生不同影响。在这篇综述中，总结了我们目前对自噬通路在癌症进展和治疗中的免疫相关作用和作用方式的理解，并探讨了靶向自噬的潜在方法，以增强抗肿瘤免疫和提高当前癌症治疗的效果。
自噬是所有真核生物中受到严格调控和压力诱导的分解代谢通路，其间形成双膜囊泡，又名自噬体，吞噬细胞性靶点--包括受损的细胞器、未折叠的蛋白质和病原体，并将其送到溶酶体中进行消化。选择性的自噬形式也体现了质量控制和稳态机制（方框1）。自噬的基本生物学也得到了广泛的研究。本文中所讨论的自噬典型形式（更正式地说是大自噬/宏自噬（macro-autophagy））在营养缺乏的条件下最容易理解（图1）。在非经典的自噬通路中，蛋白质也具有在脂质双层上将MAP1LC3A（也称为ATG8）家族蛋白脂化的功能。这方面研究最多的例子是LC3相关吞噬作用（LAP）和最近发现的LC3相关内吞作用（LANDO）（图1）。在此，我们将重点关注肿瘤微环境（TME）中的自噬通路，在这种环境下，为了应对各种压力，各种类型的细胞中的自噬通路都可以被调控，从而抑制或促进肿瘤的发展。肿瘤中自噬变化所带来的影响可能取决于环境，包括可变的肿瘤遗传学和阶段，以及宿主因素。免疫系统在预防肿瘤的发生、发展和转移方面起着关键作用，并影响肿瘤对治疗的反应。免疫监视提供了一种识别、控制和杀死肿瘤细胞的方法。然而，肿瘤细胞却可通过降低其免疫原性、形成免疫抑制网络和抑制免疫反应来逃避肿瘤免疫。免疫疗法又通过激活有效的抗肿瘤免疫反应来利用免疫系统以对抗肿瘤。例如，免疫检查点阻断（ICB）解放了（unleashes）T细胞抑制肿瘤生长的能力。其他免疫治疗方法也可以增强抗肿瘤免疫力，包括嵌合抗原受体T细胞（CAR T细胞）、树突状细胞疫苗和细胞因子疗法。最近的研究表明，自噬通路参与免疫细胞亚群的生存和凋亡、分化、激活、效应功能和肿瘤迁移（trafficking）。同时，肿瘤的自主自噬可以通过调节免疫反应从而改变肿瘤的生长。此外，通过将免疫检查点疗法与自噬抑制剂相结合后，自噬的促肿瘤作用可能被抑制。鉴于我们最近在理解自噬通路和肿瘤免疫反应之间多层次的关系方面所取得的进展，以及在癌症治疗中靶向自噬通路的潜力，在本文中总结和讨论肿瘤免疫和免疫治疗中自噬通路的最新发现。肿瘤免疫微环境（TME）和免疫抑制网络，在癌症的进展、转移和对治疗的抵抗中起关键作用。在TME中，细胞内外的综合压力信号，包括代谢压力、缺氧、氧化还原压力和免疫信号，可以诱导肿瘤细胞发生自噬。从TME摄取的营养不足会影响代谢机制，影响细胞内代谢压力。为了应对代谢压力，肿瘤细胞通过上调营养转运蛋白和激活自噬来重新构建其代谢通路。从机制上讲，在营养匮乏时改变自噬的诱导，5′-AMP激活的蛋白激酶（AMPK）和mTOR复合体1（mTORC1）是两种相反的调节激酶。作为一个AMP传感器，AMPK可因AMP和ATP的比例上调而被激活，而mTORC1的活性则会由于氨基酸供应有限而降低。这导致自噬预启动（pre-initiation）复合物中的靶标发生磷酸化（AMPK在激活位点，mTORC1在抑制位点）。为了启动自噬，AMPK在六个不同的位点（S317、S467、S555、T574、S637和S777）和Beclin 1的S91/S94处磷酸化unc-51样激酶1（ULK1）。此外，AMPK可靶向Raptor，即mTORC1的一个亚单位，并激活TSC2，即一个mTOR的上游负调节因子，以抑制mTORC1的活性。与AMPK不同，mTORC1所诱导的ULK1在S757上的磷酸化会抑制其下游的VPS34复合物的激活和自噬（图1）。此外，AMPK可激活FoxO3和转录因子EB（TFEB）以放大自噬相关的基因表达。激活的自噬则促进了关键代谢物的回收，包括核苷酸、氨基酸和脂质，从而支持肿瘤细胞在TME中的生存和增殖。缺氧是实体瘤的一个标志。低氧会导致线粒体中的氧化磷酸化被抑制，AMP与ATP的比例增加，AMPK被激活。如上所述，AMPK然后靶向ULK1、Beclin 1和mTORC1以诱导自噬。此外，缺氧抑制mTOR信号，并通过REDD1（也称为DDIT4）释放蛋白磷酸酶PP2A的活性。PP2A可直接对PHD2的S125位点去磷酸化，这可限制PHD2降解缺氧诱导因子1α（HIF1α）的能力，从而增加HIF1α的稳定性。然后HIF1α被转移（translocated）到细胞核，并诱导下游靶基因的表达，包括BCL2相互作用蛋白3（BNIP3）和BNIP3L，使Beclin 1与BCL2分离，从而激活自噬。此外，缺氧可导致'激活转录因子4’（ATF4）的激活，从而使得LC3B和自噬相关蛋白5（ATG5）的表达上调，并维持高水平的自噬流（autophagic flux，即自噬降解活性）。这些分子机制促进了缺氧条件下自噬介导的肿瘤细胞生存。氧化压力反映了自由基和抗氧化剂之间的不平衡。活性氧（ROS）是通过氧代谢和其他过程在细胞内产生的。过多的ROS可能会增加DNA损伤的风险并促进肿瘤的发生。为了应对高水平的ROS，ATM通过肝脏激酶B1（LKB1）和细胞质中的AMPK代谢通路来激活TSC2肿瘤抑制因子，抑制mTORC1并诱导自噬。氧化应激也可以通过NF-κB介导的p62/SQSTM1上调来促进自噬。反过来，激活的自噬可以通过p62诱导KEAP1发生降解以减轻氧化应激，进而稳定和积累NRF2，并激活抗氧化酶，如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和硫氧还蛋白。此外，自噬可以介导已受损和功能失调的线粒体发生选择性降解（mitophagy）。通过控制氧化应激，自噬可能抑制肿瘤的发生，但也可能促进肿瘤细胞的生存。免疫信号可以调控TME中的自噬通路。损伤相关分子模式（DAMPs）和细胞因子是调控自噬反应的主要可溶性介质。细胞外的DAMPs-如DNA复合物、ATP和HMGB1-可激活先天性免疫细胞并促进炎症。这些信号可被细胞外或细胞内的模式识别受体感知，包括Toll样受体（TLRs）、高级糖基化终产物特异性受体（AGER）、嘌呤能P2RX7受体和AIM2。自噬会受到多种细胞死亡相关的DAMPs所刺激。当各种TLRs识别到DAMPs并激活下游信号时，会被认为是自噬诱导剂。E3连接酶TNF受体相关因子6（TRAF6）所介导的Beclin 1泛素化是TLR4触发巨噬细胞自噬的关键，它可将Beclin 1从其抑制因子BCL2中释放出来。在非小细胞肺癌（NSCLC）细胞中，TLR3和TLR4会被聚肌苷酸：聚胞苷酸（poly（I:C））和脂多糖（LPS）所激活，可诱导自噬并增加产生与肿瘤转移有关的某些细胞因子。此外，TLR参与激活NF-κB依赖性转录，并通过自噬受体p62的转录上调促进自噬的活性，p62可介导线粒体自噬（mitophagy），并限制LPS处理后的巨噬细胞中NLRP3炎症体的激活。在胰腺癌和结肠癌细胞中，AGER在体外以Beclin 1依赖性的方式参与HMGB1诱导的自噬。AGER还能下调mTOR的磷酸化，并增加胰腺癌细胞中Beclin 1/VPS34依赖性自噬体形成。细胞因子可以一种环境依赖性的方式调节自噬通路。在果蝇中，类似TNF和IL-6的信号可激活自噬，从而促进早期肿瘤的生长和侵袭。转化生长因子-β（TGFβ）通过SMAD依赖性和SMAD非依赖性通路增加BECN1、ATG5和ATG7的转录水平，并提高人HuH7肝癌细胞中长寿蛋白的降解率。TGFβ激活自噬后可增强其生长抑制作用，并延迟体外的人肝癌和乳腺癌细胞发生凋亡。TGFβ2诱导的自噬也可通过改变上皮-间质转化和代谢以支持小鼠胶质瘤发生侵袭。此外，I型和II型干扰素是多种人类癌细胞系的自噬诱导剂。在炎症相关的胃癌模型中，IFNγ诱导的自噬似乎与抑制致癌作用相关。随着各种原癌基因（如KRAS和BRAF）突变的积累，大多数人类癌症都需要在很长一段时间内逐步发展。随着研究的进展，癌基因和自噬基因在肿瘤发生中的关系也已逐渐清晰。目前已发现有40多个编码性ATG的基因参与了自噬通路。编码性ATG的基因突变可能有助于肿瘤的发生和免疫系统的识别。
然而，根据TCGA提供的数据，人类肿瘤组织中的核心自噬机制在DNA水平上基本保持稳定，并且其转录本表达水平与配对的正常组织也相似。这一结果与其他研究结果也基本一致，即完整的系统性自噬是肿瘤生长所必需的，即使在某些人类肿瘤类型中观察到了少数突变的ATG。
小鼠Atg5或小鼠肝脏Atg7的镶嵌式（mosaic）缺失仅仅导致良性肝瘤，这表明完整和特定的自噬缺陷可促进肝脏肿瘤的启动，但也会限制其向恶性疾病的发展。在Kras G12D驱动的胰腺癌模型中也观察到类似的现象；小鼠胰腺中Atg5或Atg7的缺失会促进良性胰腺上皮内瘤的形成，但也阻止了这种胰腺上皮内瘤向恶性疾病的发展。
此外，小鼠Atg5的组织特异性失活可明显加速Kras G12D所驱动的肺癌的发生，但阻碍了其进一步进展。ATG7的完全缺失也被发现可以减少Braf V600E所驱动的黑色素瘤和肺癌其肿瘤负荷。在ATG缺陷的细胞中所观察到的普遍现象包括p62的积累、线粒体受损、ROS和基因组损伤。ROS或p62的积累可以促进基因组的不稳定性并降低NF-κB信号，这些被证明可在自噬缺陷的肿瘤模型中启动肿瘤的形成。
然而，受损的细胞成分和ROS的积累可以诱导细胞衰老，进一步通过抑制肿瘤细胞的增殖而抑制肿瘤的生长。在Braf V600E驱动的黑色素瘤中，Atg7缺失的肿瘤表现出氧化压力增加和衰老。因此，自噬可通过限制氧化应激和克服衰老来促进Braf V600E驱动的黑色素瘤发生发展。与此相一致的是，与野生型Braf V600E驱动的肺肿瘤相比，携带Atg7-/-的小鼠被观察到细胞增殖减少但细胞衰老程度增加。因此，自噬缺陷诱导的衰老可阻止肿瘤的进一步发展。
值得注意的是，癌细胞中自噬功能的完全丧失在患者中是罕见的。基于在人类乳腺癌和卵巢癌中检测到BECN1可发生单等位基因缺失，自噬首次与人类癌症联系起来了。同样，在染色体带6q21处所发现的ATG5杂合性缺失是人类晚期黑色素瘤的一个明显特征。Atg5的单等位基因缺失增强了黑色素瘤的转移，并抑制了小鼠模型中对靶向治疗的反应。此外，尽管Atg5的纯合子性破坏（disruption）并不导致任何晚期肿瘤的进展，但与野生型小鼠相比，在Kras G12D驱动的胰腺癌中，Atg5有杂合性破坏并伴随ATG5水平不足可导致肿瘤和转移的负荷增加。
除了对肿瘤细胞的直接影响外，炎症也可能通过自噬缺陷为促进肿瘤发生提供间接机制。据报道，Thr300Ala（T300A）突变所导致的ATG16L1功能丧失会诱发克罗恩病中的慢性炎症，从而使患者容易发生结肠直肠癌。ATG16L1 Thr300Ala突变或巨噬细胞中Atg16l1的耗竭会增强内毒素诱导的炎症体激活，这使得ATG16L1缺陷的小鼠极易受硫酸葡聚糖钠诱导的急性结肠炎所影响。
有趣的是，Atg16l1 T300A基因敲入（knock-in）小鼠已被证明会表现出抗菌宿主防御功能受损，这反过来又会导致慢性炎症、组织损伤和癌症风险升高。由此看来，癌细胞自噬的轻度或中度缺陷可以促进肿瘤发生并推动癌症进展，而自噬成分的完全丧失则可以引发肿瘤细胞衰老并减缓癌症进展。
肿瘤细胞中自噬的升高在TME中起着促进肿瘤的作用。自噬缺损对胰腺肿瘤生长的抗肿瘤作用在免疫功能正常的小鼠中被观察到了，但在免疫缺陷的小鼠中没有。这表明肿瘤的自主自噬对抗肿瘤免疫反应有潜在影响。主要组织相容性复合体（MHC）分子向T细胞提呈抗原，这通常会引起免疫反应的启动。MHC有两种类型：MHC I类和MHC II类分子。MHC I类可在所有有核细胞中表达，而MHC II类分子的表达仅限于专职抗原提呈细胞（APC），如树突状细胞。MHC I类提呈的多肽可以启动和激活CD8+细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）。CTLs通过相匹配的抗原-MHC I分子复合物识别和杀死所靶向的肿瘤细胞。限制MHC I类的抗原通常来自于内源性新合成的蛋白质，它们被泛素-蛋白酶体系统所处理并转移到内质网上，在这里，它们会被加载（loaded）到新翻译的MHC I类分子复合物上。据研究报道，自噬可促进树突状细胞中MHC I类分子的内化和降解，而自噬缺陷的树突状细胞将不同病毒抗原提呈给CD8+T细胞的能力会得到提升。编码MHC I类蛋白的基因，如B2M和HLA基因，在某些类型的癌症中会发生改变。肿瘤细胞表达低水平的MHC I类分子，使其能够逃避CD8+T细胞所介导的杀伤作用。根据研究报道，自噬相关基因会在MHC I类分子阴性的胰腺癌细胞肝转移瘤中富集。有趣的是，自噬和溶酶体系统可支持胰腺癌的代谢和生长。有可能是自噬介导了癌细胞中MHC I类溶酶体的降解。为了支持这一点，在胰腺癌细胞中，选择性自噬已被证明可通过泛素结合受体、NBR1将MHC I类转移至溶酶体，导致降解，从而避免T细胞的识别。这种MHC I类的降解依赖于典型的自噬作用，但不依赖于LAP或LANDO。因此，肿瘤细胞可以通过自噬介导的MHC I类降解逃避免疫监视（图2a）。此外，在不同的胰腺肿瘤中，基础自噬的通量似乎有所不同，这也与免疫原性有关。与自噬高的肿瘤相比，自噬低的肿瘤表现出更高的MHC I类分子表达水平和肿瘤浸润的CD8+T细胞。为了支持这一观察，宿主自噬-特别是肝细胞自噬-可抑制致癌物诱导的MB49尿路上皮癌肿瘤小鼠的抗肿瘤T细胞反应。因此，自噬基因的异质性表达可以塑造肿瘤的免疫原性。除了细胞膜抗原，树突状细胞亚群，如CD8α+和CD103+树突状细胞，可以通过MHC I类分子向CD8+T细胞提呈外源性抗原-即抗原交叉提呈。为此，树突状细胞会吸收死的肿瘤细胞，这些细胞被运送到细胞质并被蛋白酶体处理。然后，经过处理的抗原可以被加载（loaded）到内质网中的MHC I类分子上，或被重新导入吞噬体以加载到MHC I类分子上，以提呈给CD8+T细胞。诱导肿瘤细胞的自噬可以增强其吞噬能力和MHC I类分子介导的对CD8+T细胞的交叉提呈。事实上，完整自噬体摄取从死的肿瘤细胞中释放出来的肿瘤抗原的是树突状细胞介导交叉提呈的必要条件（图2a）。一致的是，在肠上皮细胞（IECs）缺乏STAT3的散发性肠道肿瘤自体小鼠模型中，IEC有丝分裂可以增强MHC I类介导的肿瘤抗原提呈，并通过树突状细胞增强CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫力。因此，肿瘤的自主自噬在肿瘤抗原提呈中的作用是取决于环境的。不同的趋化因子介导不同的免疫细胞亚群向TME的迁移。自噬可以调节肿瘤细胞中趋化因子的表达和免疫细胞向肿瘤的迁移，进而改变肿瘤的免疫反应。与对照组Kras G12D肺癌细胞相比，Atg5失活的Kras G12D 肺癌细胞可表达高蛋白水平的CXCL5，这是一种可用于骨髓源性抑制细胞（MDSC）迁移的促肿瘤趋化因子。与具有自噬能力的Kras G12D驱动的胰腺癌细胞相比，删除单等位基因Atg5的Kras G12D胰腺癌细胞可产生高水平的趋化因子（包括CXCL1、CXCL2和CXCL12），以吸引更多的免疫抑制性巨噬细胞进入这些转基因小鼠的原始胰腺肿瘤组织。有趣的是，在PyMT驱动的乳腺癌自发小鼠模型中，敲除FIP200（也称为RB1CC1）后可通过升高趋化因子CXCL9和CXCL10的表达来抑制乳腺肿瘤的发生和发展，CXCL9和CXCL10可介导CD8+T细胞肿瘤的转运。同样，IECs中Atg7的条件性失活会抑制Apc+/-小鼠其癌前病变的形成。条件性Atg7失活的IECs，而不是表达野生型Atg7的IECs，会产生CXCL9和CXCL10，并支持CD8+T细胞的转运。相应地，靶向自噬基因或通过药物抑制自噬诱导黑色素瘤细胞中CCL5的表达，可导致自然杀伤（NK）细胞肿瘤浸润程度的增加。这些数据表明，自噬可能在促肿瘤趋化因子以及抗肿瘤趋化因子的表达中发挥抑制作用，从而不同程度地影响肿瘤的进展（图2b）。NK细胞和CD8+T细胞都是可介导肿瘤杀伤的效应免疫细胞。在B16-F10和4T1小鼠肿瘤模型中，由缺氧所诱导的肿瘤自主自噬已被证明可降解NK细胞来源的颗粒酶B，并削弱NK细胞介导的肿瘤裂解（lysis）。抑制自噬可以恢复颗粒酶B的水平，恢复NK细胞的细胞毒性并阻止肿瘤的发展。同样，低氧在IGR-Heu肺癌细胞中诱导的肿瘤自噬已被证明可以调节肿瘤细胞STAT3的磷酸化，并使肿瘤细胞对CTL介导的杀伤失去敏感性。因此，缺氧诱导的自噬可以削弱NK细胞和CTLs的抗肿瘤效应功能（图2c）。与此相呼应的是，在全基因组的体外CRISPR筛选中，一组基因上不同的小鼠癌细胞系中显示，自噬通路是肿瘤抵抗细胞毒性（由CTL和效应细胞因子IFNγ和TNF所诱导）的保守媒介。因此，活化的肿瘤自噬可能是TME中的一种癌细胞固有的免疫逃避机制。铁死亡是由铁依赖机制导致磷脂膜失控性过氧化所引起的细胞死亡形式。NCOA4可在铁蛋白（细胞铁储存蛋白）的降解中起作用，并支持细胞铁死亡。阻断自噬或敲除NCOA4可以抑制与铁死亡相关的细胞不稳定性（labile）铁和ROS的积累，并防止最终的铁死亡性细胞死亡。肿瘤铁死亡是CD8+T细胞在肿瘤免疫治疗和放疗中介导杀伤肿瘤的一个重要机制。因此，自噬的激活可能会增强肿瘤铁死亡，并提高肿瘤对免疫疗法的敏感性。总的看来，肿瘤自主自噬不仅可支持肿瘤细胞的生存和增殖，而且还改变了肿瘤抗原的表达、免疫细胞的转运和TME中效应免疫细胞的功能。人类肿瘤浸润性免疫细胞-包括效应CD8+T细胞、调节性T细胞（Treg细胞）和髓性APC-可影响肿瘤的进展和治疗反应。除肿瘤细胞外，多种压力信号也可影响免疫细胞亚群的自噬通路，从而影响它们在TME中的生存、激活、分化和功能。CD8+T细胞可识别肿瘤相关抗原（TAAs）并介导对肿瘤的杀伤。CD4+T辅助细胞（Th细胞）可帮助树突状细胞启动（prime）、激活CD8+T细胞。然而，在肿瘤小鼠和癌症患者中，肿瘤引流淋巴结和TME中的T细胞（特别是幼稚T细胞）会发生凋亡。已有研究表明，肿瘤小鼠中的肿瘤浸润T细胞会表现出自噬功能受损，同时FIP200（对自噬体的形成至关重要）的表达也会选择性地减少。从机制上讲，肿瘤来源的乳酸可抑制FIP200的表达，并通过破坏促凋亡和抗凋亡BCL2家族成员之间的平衡而引起T细胞凋亡，从而支持肿瘤免疫逃避反应。除了T细胞的存活和凋亡，自噬还参与了T细胞的激活、分化、干性和效应功能的调节。在体外与TCR接合后，CD8+T细胞的自噬被诱导，导致BCL10发生降解，保护细胞免受无限制的（unrestrained）NF-κB激活所导致的不利后果。PIK3C3（也称为VPS34）是自噬过程的早期关键角色。与野生型对照组相比，Pik3c3缺陷的T细胞表现出活化的线粒体水平的降低，并且在T细胞激活后也不能分化为效应T细胞。自噬缺陷的效应性CD4+T细胞在Atg7耗尽后所表达的IL-2和IFNγ水平极低。与血液中的CD8+T细胞相比，人类肝脏中所驻留的记忆性CD8+T细胞表现出更高的基础自噬，这对其增殖和细胞因子的产生有着至关重要的作用。通过MRT68921二盐酸盐和3-甲基腺嘌呤（3MA）阻断IL-15诱导的常驻记忆性CD8+T细胞中的自噬，可导致去极化线粒体的积累，这是T细胞耗竭的一个特征。此外，自噬可以调节T细胞的代谢以控制T细胞的表型。在稳定状态下，幼稚T细胞主要依靠氧化磷酸化。在抗原刺激下，T细胞会经历从氧化磷酸化到糖酵解的代谢转变，以支持细胞的增殖和效应功能。在记忆形成过程中，效应T细胞会恢复到氧化磷酸化状态。尽管是推测，自噬仍可能参与了促进记忆形成期间的脂肪酸β-氧化。这是因为自噬可以促进脂滴的降解，而脂滴又可以支持CD8+T细胞记忆的产生。自噬缺陷型效应CD8+T细胞无法建立有效的免疫记忆，所以无法提供持久的抗病毒免疫力。另外，在功能失调的肿瘤浸润性CD8+T细胞中，已经观察到了线粒体功能和质量的持续丧失。此外，在人类和小鼠黑色素瘤浸润的CD8+T细胞中，线粒体自噬作用的降低可导致去极化线粒体的累积。这些T细胞表现出终末衰竭状态的T细胞功能、转录组和表观遗传学特征。因此，适当水平的自噬可能对CD8+T细胞的生存、分化和功能有很重要的作用。有趣的是，据报道，TME中的钾会减少肿瘤浸润性T细胞对局部营养物质的吸收和消耗，从而诱导自噬，增强线粒体所主导的代谢，增加细胞内乙酰辅酶A（AcCoA）的消耗。在线粒体代谢中，细胞内AcCoA的消耗可导致编码效应分子的基因启动子和增强子上的组蛋白乙酰化减少。因此，这会导致CD8+T细胞效应功能受损，但仍可维持T细胞的干性。通过破坏经钾处理的T细胞中的Atg7以阻断自噬，可降低T细胞干性，而这是CD8+T细胞在体内维持其持久性、多能性和肿瘤清除能力所必需的。然而，也有研究表明，T细胞中ATG5的缺失会增加肿瘤浸润性表达IL-9的CD4+T细胞（TH9细胞）的数量，而且与肿瘤小鼠中Atg5有效型CD8+T细胞相比，从Atg5缺陷型小鼠中分离出的CD8+T细胞显示出向效应性记忆表型的深刻转变（profound shift）。因此，平衡的自噬通路可塑造T细胞免疫，并改变肿瘤免疫反应（图3a）。值得注意的是，TAA特异性T细胞的激活依赖于抗原处理和提呈。自噬参与树突状细胞中抗原处理和提呈的调节。树突状细胞介导的TAA有效提呈需要通过自噬进行溶酶体蛋白分解。与对照组相比，树突状细胞中Pik3c3的基因敲除可导致CD8α+树突状细胞减少，B16黑色素瘤特异性CTL活性受损，小鼠肺部转移的发生率增加。与树突状细胞相反，MDSCs可直接抑制T细胞的激活。MDSCs在人类肿瘤微环境中积累，可抑制抗肿瘤免疫反应，促进肿瘤进展并降低癌症的治疗效果。癌症患者的MDSCs会表现出自噬水平增加，这可能是由缺氧和HMGB1所诱导的。在黑色素瘤小鼠模型中，与对照组相比，单核细胞MDSCs中自噬水平的降低可导致MHC II类分子表达升高，MDSCs的抑制活性也降低，肿瘤生长减慢。CD4+Treg细胞介导的抗肿瘤免疫抑制是产生肿瘤免疫逃逸和免疫治疗抗性的主要机制。自噬通路已被证明会参与Treg细胞谱系的定型（commitment），从而影响了抗肿瘤免疫。事实上，特异性删除编码自噬成分的基因，包括Treg细胞中的ATG5、ATG7和AMBRA1，会导致小鼠Treg细胞发生凋亡和功能障碍。在分子水平上，自噬缺陷的Treg细胞已被证明可表现出高水平的mTORC1-MYC通路和糖酵解活性。与此相呼应的是，人类黑色素瘤浸润性Treg细胞可表达高水平的精氨酸酶2（ARG2），进而导致细胞内精氨酸降解和精氨酸介导的mTOR活性的减弱，从而可能导致自噬激活。由于这种代谢和自噬过程的相互作用，Treg细胞在TME中的生存和功能得到加强（图3a）。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）包括外周迁移性巨噬细胞和长寿型、胚胎衍生型和自我维持定居型巨噬细胞。巨噬细胞可吸收和处理死的肿瘤细胞，并向T细胞提呈TAAs。当一个细胞死亡时，它被吞噬作用迅速清除，诱发巨噬细胞的LAP。巨噬细胞通过LAP清除凋亡细胞，诱导产生抗炎细胞因子。然而，当LAP有缺陷时，这种清除会诱导产生炎症细胞因子和I型干扰素。在TME中，细胞发生死亡和被TAMs清除是很常见的事情，而LAP在TAMs中很容易被检测到。当LAP（但不是典型的自噬）在TAMs中因为各种关键成分发生遗传性耗竭/消耗而被破坏时，抗肿瘤T细胞的活性也会限制Lewis肺癌和B16-F10肿瘤的生长；这种免疫力依赖于干扰素基因的刺激因子（STING，也被称为TMEM173）依赖性I型干扰素的产生。如上所述，破坏TME中的自噬作用已被证明可参与抗肿瘤免疫；然而，由于自噬作用和LAP的成分是有重叠/共享的（shared），所以仍然有可能是LAP而不是自噬作用介导这些效应。在使用氯喹（CQ）或巴弗洛霉素A1以抑制溶酶体功能作为癌症治疗的辅助手段的情况下，这种区分可能特别重要。虽然这种治疗方法抑制了自噬流/通量（flux），但它们并不干扰LC3的脂化作用。事实上，它们与自噬体的积累有关。相比之下，对溶酶体V-ATP酶的抑制阻断了LC3蛋白在单层膜上的脂化，包括LAP中的吞噬体。因此，在临床前和临床实践中，CQ治疗可改善抗肿瘤免疫的能力也可能是抑制LAP后的效果。LAP参与了人类巨噬细胞中MHC II类分子所介导的对被吞噬真菌抗原的提呈。巨噬细胞中的LAP不仅是有效清除死细胞所必需的，也是决定其抗炎表型所必需的。与此相一致的是，LAP的缺陷会诱发促炎症基因的表达，引发TAMs中STING介导的I型干扰素反应，并促进T细胞介导的抗肿瘤免疫（图3b）。因此，TAMs中的非典型自噬可能有助于TME中的免疫抑制。一些人类肿瘤，包括卵巢癌，经常会转移到腹腔。腹腔中包含有一群独特的腔内驻留型（cavity-resident）巨噬细胞。由于缺少LAP相关成分，如Rubicon和ATG7，因此并不能诱导腹腔驻留巨噬细胞发生干扰素反应。有趣的是，巨噬细胞中FIP200的缺失能抑制腹膜卵巢癌的进展，并在ID8卵巢癌小鼠模型中产生有效的抗肿瘤T细胞反应。似乎巨噬细胞中Fip200的基因敲除会导致肿瘤小鼠中T细胞免疫球蛋白和TIM4阳性的腹膜驻留巨噬细胞因线粒体相关ROS的积累而凋亡。相对于TIM4阴性的TAMs（TIM4-TAMs），TIM4+TAMs可表现出高氧化磷酸化和适应性线粒体自噬以减轻氧化应激。由于ARG1介导的代谢所引起的低精氨酸，TIM4+TAMs中高水平的ARG1可通过减弱mTORC1的激活，以促进有效的（potent）有丝分裂活动。TIM4+驻留型TAMs可抑制T细胞功能，促进肿瘤腔内转移（图3c）。因此，肿瘤相关的驻留型巨噬细胞的自噬激活可支持TAM的生存，并在TME中执行免疫抑制功能。最近的研究发现，当细胞表面的受体被内化时，LC3蛋白也可以在内体膜上被脂化-这一过程称为LANDO7。LANDO在内体从细胞质到质膜的循环中发挥作用，并且与LAP类似，也会抑制炎症细胞因子的产生。迄今为止，发现参与LAP和LANDO的分子是相同的；因此，仍然有可能是LANDO的破坏，而不是LAP的破坏，有助于抗肿瘤免疫。总之，经典和非经典的自噬通路都参与调控TME中的肿瘤免疫反应。进一步的研究对于了解这两种自噬通路的不同作用以及它们在肿瘤免疫和免疫治疗方面的潜在串扰（crosstalk）有着至关重要的作用。癌症治疗通常包括如化疗、放疗和/或免疫疗法。这些疗法可以利用免疫系统来消除肿瘤细胞。在某些癌症治疗中，自噬对于调节肿瘤免疫力是不可或缺的-这表明靶向自噬的联合治疗有可能改善这些癌症疗法的治疗效果。
重新建立潜在的免疫监视对诱发抗肿瘤反应非常重要。肿瘤免疫逃逸的基础是免疫原性的丧失。由一些癌症疗法所诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）可使肿瘤具有免疫原性并引发抗肿瘤免疫反应。在对ICD诱导剂（如米托蒽醌和奥沙利铂）的反应中，携带皮下CT26结肠肿瘤小鼠的肿瘤自噬可被激活，并伴随着肿瘤浸润性树突状细胞和T细胞丰度增加。然而，目前仍不清楚自噬是由ICD诱导剂所直接诱导，还是在体内ICD背景下基于ROS的内质网应激的结果。发生ICD时，含有多种肿瘤抗原和垂死细胞DAMPs的完整自噬体被释放到细胞外空间，并被APCs摄取以启动T细胞免疫。此外，CT26细胞的自噬是保存溶酶体ATP储存的必要条件，并与米托蒽醌治疗期间ATP的分泌有关。细胞外ATP可以作为一个 "来找我"的信号，将APCs招募到垂死细胞附近，并通过NLRP3介导的炎症体激活刺激APCs产生IL-1β，诱导抗肿瘤适应性免疫。此外，CT26细胞中Atg5或Atg7的耗竭会减少化疗引起的垂死肿瘤细胞的ATP释放，从而抑制抗肿瘤免疫。与此类似，顺铂未能引发前列腺癌细胞发生ICD，原因是顺铂对自噬的诱导比奥沙利铂弱。值得注意的是，垂死的B16-F10、MC38或3LL肿瘤细胞在应对/响应顺铂、喜树碱或吉西他滨治疗时会释放DAMPs，从而诱导TIM4在肿瘤相关髓样细胞上表达。TIM4可介导对垂死细胞的吞噬作用，自噬的激活使得摄入的肿瘤细胞发生降解，导致抗原提呈减少和CTL反应受损。由于TIM4+常驻巨噬细胞可以隔离（sequester）效应T细胞并抑制CTL介导的肿瘤杀伤，用抗TIM4单克隆抗体阻断TIM4和自噬通路可增强肿瘤抗原特异性CD8+T细胞浸润并增强化疗药物的抗肿瘤效果。TIM4阻断对ICD诱导的这种影响是可有可无的，可能有助于治疗某些对ICD诱导剂没有反应的肿瘤。因此，在某些化疗的情况下，自噬可以赋予肿瘤免疫原性。除化疗外，放疗在特定剂量和精确分次方案下也能诱发ICD。例如，暴露在伽马射线或紫外线C光下的CT26细胞表现出膜钙网蛋白增加。钙网蛋白作为垂死肿瘤细胞所发出的"吃我"信号，是早期ICD的一个标志，它可以促进树突状细胞对肿瘤细胞的吞噬。有趣的是，多种小鼠和人类肿瘤细胞可表达高水平的斯钙素1（stanniocalcin 1），它阻断了钙网蛋白的膜暴露，抑制了膜钙网蛋白引导的APC吞噬作用，从而削弱肿瘤免疫力。此外，有研究报道称，肿瘤细胞中自噬的缺失会降低免疫功能正常的小鼠的放疗效果，在放疗过程中，自噬诱导垂死肿瘤细胞释放的ATP引发了抗肿瘤免疫反应。因此，自噬可能参与了放疗中肿瘤免疫原性的诱导。同样是对癌症靶向治疗的响应，自噬也可以调控抗肿瘤免疫反应。肿瘤表面的CD47作为"不要吃我"的信号，通过与信号调节蛋白-α（SIRPα）的直接相互作用以阻止巨噬细胞介导的吞噬。SIRPαD1-Fc，一种由人SIRPα的第一个胞外结构域和人IgG1的Fc片段所组成的融合蛋白，可阻断CD47-SIRPα信号通路并诱导NSCLC细胞的自噬。这会导致巨噬细胞对NSCLC细胞的吞噬作用减弱，SIRPαD1-Fc介导的对NSCLC细胞的细胞毒性降低。与自噬在降低细胞清除效力方面发挥作用的可能性相一致，同时阻断CD47-SIRPα信号和自噬在NSCLC异种移植模型中可引发强大的抗肿瘤作用。此外，舒尼替尼，一种受体蛋白酪氨酸激酶抑制剂，通过诱导p62介导的选择性自噬以下调肿瘤细胞PDL1的表达，并发现在转移性乳腺癌患者的III期试验中可增加抗肿瘤免疫能力。因此，自噬在癌症治疗中能不同程度地调节肿瘤免疫反应。自噬抑制剂分为早期抑制剂（SBI-0206965、3MA和wortmannin）和晚期抑制剂（CQ、羟氯喹（HCQ）、巴弗洛霉素A1和莫能菌素），前者靶向ULK1/ULK2或VPS34，后者靶向溶酶体。更具体地说，CQ和HCQ通过干扰溶酶体的酸化来抑制自噬体的降解。然而，在一项临床试验中，HCQ单药治疗未能控制晚期胰腺癌患者的肿瘤生长。鉴于上述自噬抑制对免疫反应的影响，人们考虑将自噬抑制与其他癌症疗法结合起来以提高疗效。例如，用HCQ与化疗药物白蛋白结合型紫杉醇和吉西他滨联合治疗可切除的胰腺癌患者后，表现出肿瘤浸润性免疫细胞增加。此外，CQ和突变型BRAF抑制剂vemurafenib的联合治疗也改善对vemurafenib已有获得耐药的脑癌患者的治疗效果。此外，多项临床试验已经发现了自噬抑制剂与不同治疗方法联合使用的抗肿瘤效果（表1）。如上所述，HCQ在癌症患者中介导了适度的溶酶体抑制。为了提高溶酶体抑制的潜力和抗肿瘤效果，正在开发新的溶酶体药物，如Lys05和DC661，都是以CQ结构为基础。这些药物以棕榈酰蛋白硫酯酶1（PPT1）为靶标，并在临床前的研究中表现了出很高的肿瘤抑制作用。癌症中的高自噬流/通量（flux）与化疗反应降低有关，并与癌症患者的不良预后有关。临床前的研究表明，自噬抑制可克服NSCLC、膀胱癌、甲状腺癌和胰腺癌的化疗抵抗。一些研究结果表明，自噬抑制可能与MEK-ERK信号的抑制产生协同作用。在胰腺导管腺癌中，曲美替尼对MEK1（也称为MAPKK1）和MEK2的抑制可导致自噬的激活。有趣的是，将MEK1和MEK2的抑制与CQ或ATG4B显性失活形式对自噬的抑制相结合，能协同性地减少胰腺导管腺癌细胞在体外和体内的生长。此外，在KRAS驱动的人类胰腺导管腺癌细胞中，对ERK的抑制会导致糖酵解和线粒体功能的抑制，并提升自噬活性。在有BRAF突变的黑色素瘤中，BRAF和MEK抑制剂可诱导ERK重新激活和自噬（通过ERK介导的ATF4磷酸化），从而促进肿瘤对这些抑制剂的耐药。在黑色素瘤中表达显性失活形式的ATF4突变体可抑制自噬，在体内使肿瘤对BRAF和MEK抑制剂敏感。因此，自噬抑制剂可增强MEK、ERK和BRAF抑制剂介导抗肿瘤活性的能力。当然，也还有其他正在发掘的自噬介导的化疗耐药机制。例如，具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）诱导的自噬可以保护人类结肠癌细胞免受化疗引起的细胞凋亡。在化疗后复发患者的结肠癌组织中也检测到了自噬激活和丰富的具核梭杆菌。因此，对化疗所诱导的自噬性质进行全面地了解将有助于化疗的新临床试验。自噬在保护肿瘤细胞应对放射治疗所导致的细胞死亡中发挥着关键作用。在乳腺癌细胞中，辐射可诱导自噬相关基因的表达，并伴随着积累自噬体。在放疗的同时短期抑制自噬，可增强对抗药性癌细胞的放疗细胞毒性。同样，自噬在体外调节ROS的产生，缺氧可通过诱导自噬来增强A549肺癌细胞的放射抵抗。在胶质母细胞瘤中，放疗可通过增加哺乳动物STE20样蛋白激酶4（MST4）的表达来诱导自噬，MST4在体外通过ATG4B在S383位点的磷酸化来刺激自噬。靶向ATG4B的小分子抑制剂NSC185058与放疗联合使用，可抑制胶质母细胞瘤的颅内异种移植瘤生长，并延长小鼠的生存期。因此，靶向肿瘤自噬可能会增强放疗的疗效。事实上，自噬抑制剂与放疗相结合的效果已经在癌症患者的临床试验中得到了利用（表1）。利用免疫系统为癌症的治疗提供了一个重要的方法。抑制自噬可能会损害全身免疫力，因为自噬参与了免疫系统的发育和效应T细胞的存活和功能。然而，在黑色素瘤和乳腺癌的临床前模型中，CQ在短时间内对自噬的系统性抑制并没有损害T细胞的功能。这些数据表明，免疫系统可能对一定强度的自噬抑制具有耐受性。然而，鉴于自噬可以调节肿瘤免疫反应，靶向自噬则可能会促进免疫疗法的疗效，克服免疫治疗的抵抗性。例如，使用抑制剂SB02024或SAR405抑制VPS34激酶的活性，可导致TME中CCL5、CXCL10和IFNγ的水平增加，在黑色素瘤和结直肠癌模型中产生高水平的NK细胞和T细胞的肿瘤浸润。在这些模型中，VPS34的抑制也逆转了抗PD1或抗PDL1治疗的抗性。此外，用CQ治疗可阻断自噬介导的MHC I类分子降解，与双ICB治疗（抗PD1和抗CTLA4抗体）产生协同作用，在胰腺癌小鼠模型中导致抗肿瘤免疫反应增强。此外，在骨肉瘤模型中，光动力疗法所诱导的肿瘤免疫原性会被ROS诱导的自噬作用所抵消，并且可以通过自噬抑制剂3MA的治疗来加强，同时导致PDL1的表达减少。作为一种早期免疫治疗方案，高剂量IL-2已被用于治疗肾细胞癌和黑色素瘤患者。高剂量的IL-2治疗表现出了抗肿瘤效果，对免疫系统产生广泛的刺激。然而，大剂量IL-2治疗可引起细胞因子诱导的系统自噬综合征，血清中IFNγ、IL-6和IL-18的水平增加。因此，在转移性肝癌的晚期小鼠模型中，将IL-2与CQ联合使用，可降低毒性并增强IL-2的免疫治疗效果。故而靶向自噬可能会增强免疫疗法的效果（图4）。使用HCQ与免疫疗法相结合的临床试验目前也正在进行，以期治疗不同类型的癌症患者（表2）。此外，CAR T细胞是一种免疫疗法，它从患者身上提取T细胞，并经基因改造后可表达能识别肿瘤特异性抗原的受体，然后进行输血。CAR T细胞疗法在治疗血液肿瘤方面已经取得了临床上的成功，但在治疗实体癌方面却失败了。自噬调节可能会为接受CAR T细胞治疗的癌症患者提供一些益处。
众所周知，实体瘤的TME会对CAR T细胞的浸润和功能构成障碍。鉴于抑制自噬可以重塑TME并促进Th1型趋化因子的产生，自噬抑制可能促进CAR T细胞的肿瘤转运。代谢压力可诱导效应性T细胞凋亡，抑制它们在TME中的功能。CAR T细胞中自噬的升高可能有助于T细胞在TME中的健康和生存。因此，在向癌症患者输血之前，强制体外CAR T细胞表达自噬成分可能是提高其疗效的一个潜在方法。
此外，CAR T细胞能直接识别肿瘤细胞表面的抗原，而这些抗原可以通过自噬通路被降解。因此，抑制肿瘤自噬可能会导致抗原的表达增加，从而增强CAR T细胞所介导的肿瘤杀伤力。最后，CAR T细胞治疗可能引起细胞因子释放综合征。由于自噬性细胞死亡可能参与了细胞因子释放综合征，所以抑制自噬可能会改善细胞因子释放综合征，为患者带来临床益处。总的来说，用抑制自噬来提高免疫疗法疗效的效果是一个值得持续探索的领域，希望未来能看到患者从中受益。
自噬是多个癌症领域研究的一个重要机制，包括癌症生物学、免疫学和治疗。鉴于自噬可以由TME中不同细胞的不同因素诱导，其诱导和激活既可以促进也可以抑制肿瘤的发展。T细胞亚群中的自噬可能在抗肿瘤免疫反应中发挥积极作用，而肿瘤细胞中的功能性自噬又可支持肿瘤抗原的提呈和识别，特别是在化疗诱导的ICD模型中。在这种情况下，抑制自噬可能不利于抗肿瘤免疫。相比之下，自噬通路可能与肿瘤细胞生存、肿瘤抗原降解、Th1型趋化因子的减少以及Treg细胞和MDSCs功能增强有关。因此，系统性地以自噬为靶标作为癌症治疗方法仍具有挑战性。
这一挑战可能来自多个方面，例如我们对自噬通路在不同组织、器官和特定细胞（包括免疫系统）中的不同作用还认识不足。例如，全身的自噬缺陷，而不是特定的免疫细胞亚群，会导致一些系统性疾病，包括神经退行性疾病、代谢性疾病和癌症。特异性地敲降（deletion）肝脏自噬通路成分可导致循环中ARG1升高，进而引起血清和肿瘤中的精氨酸减少，在小鼠模型中抑制精氨酸缺陷型（auxotroph）肿瘤的生长，并在具有高突变负荷的肿瘤中诱导抗肿瘤免疫。在癌症免疫治疗中靶向自噬通路，最重要的是了解自噬在主要免疫细胞亚群中的生物活性。最近的研究工作已经开始了评估T细胞、巨噬细胞和树突状细胞中的自噬通路。未来的工作可能会扩展到B细胞、NK细胞和NKT细胞。此外，随着癌症的进展，自噬通路会因为TME中不同的刺激而发生动态变化。自噬的作用主要是在小鼠模型中研究的，其中有特定自噬成分存在基因缺失。因此，必须考虑到有自噬成分特定遗传缺失的小鼠模型的发育和功能补偿。最后，已经明确的是，自噬会降解和回收细胞内的成分，以维持新陈代谢和生存并应对压力信号。因此有必要进一步了解自噬如何同时参与微调TME中的免疫细胞、肿瘤细胞和基质细胞的功能和生存，以及对自噬通路的系统性调节是否能增加癌症患者的临床获益。事实上，目前的临床研究发现，将全身性地靶向肿瘤自噬作为单一疗法，未能在癌症患者中产生可靠、客观的治疗反应（表1和表2）。然而，在与传统疗法和ICB的组合疗法中，调节自噬仍然是一种治疗选择（表1和表2）。肿瘤遗传状态和免疫浸润情况的信息可以为最佳治疗组合提供参考。例如，如果肿瘤的基因突变可引起自噬性适应，抑制自噬则可能会改善靶向特定突变基因的治疗效果。与低突变负荷的肿瘤相比，由于高突变负荷的肿瘤可能在免疫细胞浸润增加的同时表达相对高水平的新抗原，自噬抑制则可能通过减少自噬介导的肿瘤抗原和MHC I类分子的降解来维持和提高免疫反应，因此，将免疫治疗与自噬抑制相结合可能是一种对高突变负荷肿瘤有用的治疗方法。此外，通过基于树突状细胞的癌症疫苗在体外和体内操纵自噬也可能是可行的。例如，抑制树突状细胞自噬可能会增强MHC I类分子介导的肿瘤抗原提呈和T细胞激活。来自死肿瘤细胞的自噬体含有肿瘤抗原，可被树突状细胞疫苗用来诱导交叉提呈。总而言之，为了探索用于癌症治疗的下一代自噬调节剂，也应考虑免疫学因素。我们期望自噬调节剂能够增强肿瘤的免疫原性和抗原表达，改善肿瘤浸润性T细胞的生存和功能，并有可能使TME中的免疫抑制因子失效。希望以自噬通路为靶点能够加强和/或协同包括免疫治疗在内肿瘤治疗方法。
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