免疫治疗研究中氧氣控制的優點

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@小白创作中心

免疫治疗研究中氧氣控制的優點

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来源

https://bioscience.kyst.com.tw/blog/detail/839

免疫治疗作为癌症治疗领域的重大突破，其效果受到多种因素的影响。其中，氧氣含量作为关键的环境因素，对免疫治疗的效果具有重要影响。本文将探讨氧氣含量如何影响免疫微环境、肿瘤发展、免疫治疗抗性和治疗效果，并介绍先进的氧氣控制解决方案HypoxyLab。

氧氣在免疫微环境中的作用

氧氣含量在形成免疫反应和决定免疫治疗的有效性方面扮演重要角色。免疫细胞运作的微环境，特别是在缺氧（低氧）或生理氧（正常氧）的环境下，会显著影响免疫细胞的行为、细胞因子的产生以及整体治疗的效果。

缺氧环境下，氧氣含量少，可能会损害免疫细胞的功能。氧氣对免疫细胞的正常功能相当重要，缺乏氧氣会导致增殖减少、细胞毒性受损以及抗原呈现能力下降。此外，缺氧会促进免疫抑制细胞的累积，如调节性T细胞（Tregs）和骨髓抑制性细胞（MDSCs），进而阻碍肿瘤免疫反应。此外，缺氧还会促使免疫检查点分子的表现，如：Programmed cell death protein 1（PD-1）和Cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4（CTLA-4），进一步抑制免疫细胞的活性。

相反的，维持生理氧氣的含量，即所谓的生理氧环境，可以增强免疫细胞的活性和向肿瘤的渗透。充足的氧氣供应有助于活性氧化物质（ROS）的产生，进而加强免疫细胞对癌细胞的细胞毒性。生理氧的环境还可以促进炎症细胞因子和化学因子的产生，吸引免疫细胞到肿瘤部位。

了解氧氣含量与免疫微环境之间的复杂交互作用对研究者改良免疫治疗策略相当重要。考虑到这些因素，研究者可以调节免疫反应，促进抗肿瘤免疫，并克服免疫抑制的机制。

氧氣对肿瘤发展的影響

肿瘤微环境对免疫治疗的有效性具有很大影响，实体肿瘤往往因供血不足和血管结构不规则而产生缺氧区域。肿瘤微环境中的缺氧会触发缺氧诱导因子（HIFs）的产生，这些因子是细胞对低氧氣含量反应的主要调节者。HIFs会促进与血管新生相关基因的表现，使肿瘤能够增生新血管，以维持生长并促进转移。

此外，缺氧引起的癌细胞代谢适应可以增强其存活能力和对治疗的抵抗力。处于缺氧区域的癌细胞经历代谢重组，偏好糖解作用而非氧化磷酸化——这被称为Warburg effect，这个过程提供了能量并促进肿瘤生长和侵略性代谢产物的产生。

通过研究氧氣含量对肿瘤发展的影響，研究者可以深入了解驱动癌症侵略性、血管新生和转移的机制。这些知识为开发专一性治疗提供了方法，目的在干扰缺氧所驱动的途径并抑制肿瘤生长。

氧氣对免疫治疗抗性的影響

免疫治疗抗性在临床实验中是一个重大挑战，限制了这些治疗的有效性。最近的研究强调了氧氣含量在免疫检查点抑制剂（ICIs）中的作用，这是一種广泛使用的免疫治疗方法。缺氧诱导因子（HIFs）对细胞在低氧氣含量的反应中扮演重要角色，并与免疫治疗抗性有关。HIF含量提升会产生免疫抑制的微环境，损害抗肿瘤免疫反应。HIF可以增加免疫检查点分子的表现，如：Programmed cell death ligand 1（PD-L1），它会与免疫细胞上的PD-1相互作用，抑制其活性。肿瘤细胞上PD-L1的增加会导致ICIs的抗性，妨碍免疫细胞有效辨识和消除癌细胞。

了解氧氣对免疫治疗抗性的影響对于辨识生物标志物和开发克服抗性机制的方法相当重要。针对缺氧驱动的途径或將免疫治疗与调节氧氣含量的干扰措施相结合，可能会提高免疫治疗的有效性，改善患者的治疗效果。

氧氣含量對治療效果的影響

在免疫治疗研究中改良氧氣含量可以明显提高治疗效果。临床前研究显示，低氧氣含量会损害抗肿瘤免疫反应，而生理氧环境则可以促进免疫细胞的活化和向肿瘤的渗透。在缺氧的微环境中，免疫治疗策略面临挑战，因为免疫细胞的功能受损且免疫抑制增加。有限的氧氣供应会阻碍免疫细胞产生活性氧化物质（ROS），降低了它们对癌细胞的细胞毒性。缺氧还会诱导免疫检查点分子（如PD-L1）的表现，抑制免疫细胞的活性，降低治疗的有效性。

相反的，确保維持生理氧氣的含量（生理氧）可以透過促進免疫細胞活化和抗腫瘤免疫反應來提高治療效果。充足的氧氣供應可以促進發炎細胞因子和化學因子的產生，吸引免疫細胞到腫瘤部位並增強細胞毒性。生理氧的環境也改善了免疫治療藥物在腫瘤內的傳遞和滲透，最大化其有效性。