几种靶向肿瘤细胞异常信号通路的激酶抑制剂已用于癌症治疗。然而，它们对肿瘤免疫微环境的影响仍然知之甚少。酪氨酸激酶抑制剂卡博替尼（XL184）在多种恶性肿瘤的癌症临床试验患者中显示出惊人的反应。在这里，我们表明卡博替尼可迅速根除侵袭性、低分化 PTEN/p53 缺陷的小鼠前列腺癌。这与肿瘤细胞（包括 CXCL12 和 HMGB1）释放中性粒细胞趋化因子的增强有关，导致中性粒细胞大量浸润到肿瘤中。至关重要的是，卡博替尼诱导的小鼠肿瘤清除被抗体介导的粒细胞耗竭或 HMGB1 中和或用 CXCR4 抑制剂普乐沙福阻断中性粒细胞趋化性消除。
恶性细胞和基质细胞合作创造一个免疫抑制微环境，保护发展中的肿瘤免于免疫根除。Paul Ehrlich 首先假设免疫系统和癌症之间存在病理学上的重要关系，这表明正常抗肿瘤免疫监视的破坏是肿瘤进化的一部分。不断增长的肿瘤破坏了免疫系统的正常伤口愈合机制，利用它们来保护、维持和发展肿瘤。试图扰乱肿瘤与其免疫基质之间的这种协作关系可以追溯到大约 125 年前的 William Coley，他将细菌裂解物注射到肿瘤床中以试图刺激肿瘤排斥。人们对癌症免疫疗法的兴趣重新抬头，部分原因是对针对 CTLA-4 和 PD-1/PD-L1 的 T 淋巴细胞检查点对照抗体的深刻而持久的临床反应。然而，所有恶性肿瘤中仍有一部分患者对这些疗法没有反应。虽然已经开发出几种方法来激活免疫系统的适应性臂以消除癌症，但激活抗肿瘤先天免疫的策略仍然难以捉摸。
卡博替尼（XL184）是一种混杂受体酪氨酸激酶 (RTK) 抑制剂，对 c-MET、VEGFR2、RET、KIT、AXL 和 FLT3 具有强效活性，所有这些都与肿瘤生长和存活有关 。卡博替尼已被 FDA 批准用于治疗甲状腺髓样癌（MTC），这是一种 RET 驱动的恶性肿瘤。在去势抵抗性前列腺癌 (CRPC) 患者的 II 期随机停药试验中，72% 的患者表现出软组织病变消退，而 68% 的患者在锝99m 骨扫描反应方面有所改善，包括 12% 的完全消退.这种显着的骨扫描反应在 CRPC 中是前所未有的，骨转移采用目前的标准治疗方法进行治疗。该试验显示，卡博替尼治疗组和安慰剂治疗组的中位无进展生存期 (PFS) 分别为 23.9 周和 5.9 周，卡博替尼治疗组的骨转换标志物和骨痛显着降低。
尽管 II 期临床试验结果令人鼓舞，但最近一项在大量预先治疗的转移性 CRPC 患者 (COMET-1) 中进行的卡博替尼 III 期试验未能证明卡博替尼与单独使用泼尼松相比，总生存期 (OS) 有统计学意义的显着增加。与之前的 II 期结果一致，卡博替尼组和泼尼松组的中位放射学 PFS（HR，0.48；95%CI，0.40 至 0.57；分层对数秩 p < 0.001）分别为 5.6 个月和 2.8 个月。此外，卡博替尼与依维莫司治疗 VEGFR 抑制剂耐药肾细胞癌 (RCC) 的随机 III 期试验 (METEOR) 显示疾病进展减少 42%。因此，深入了解卡博替尼的抗肿瘤机制对于基于生物标志物对最有可能对该药物产生反应的患者进行分层至关重要。
PTEN 和 p53 功能的丧失是人类 CRPC 中常见的遗传事件。携带 probasin Cre 驱动的条件性前列腺特异性敲除 PTEN 和 p53 基因（Pb-Cre；PTENfl/flp53fl/fl）的小鼠早在 9 周时就会发展为侵袭性 CRPC，并在 3 个月大时发生局部侵袭性肿瘤，在 7 个月大时对宿主来说总是致命的。在这里，我们显示卡博替尼在 48 小时内根除这些小鼠中分化差的侵袭性腺癌，同时中性粒细胞浸润到肿瘤床中。引人注目的是，中性粒细胞耗竭或 HMGB1 中和单克隆抗体或 CXCR4 抑制剂普乐沙福的趋化性阻断逆转了由卡博替尼引起的肿瘤清除。这些数据提供了强有力的证据，证明卡博替尼引发中性粒细胞介导的抗癌先天免疫反应，从而根除肿瘤。
卡博替尼是作为 c-MET/VEGFR2 抑制剂开发的 。先前的研究表明，67% 的 Pb-Cre 前列腺肿瘤发生 MET 扩增；PTENfl/flp53fl/fl小鼠和大约 30% 的转移性 PTEN 和 p53 缺陷人类前列腺癌标本。作为评估卡博替尼的抗肿瘤机制是否依赖 c-MET 的第一步，我们测试了它对 5-6 个月大 Pb-Cre 中发生的侵袭性前列腺癌的影响；PTENfl/flp53fl/fl老鼠。在实体瘤通过超声和 MRI 分析达到至少 5 毫米的长轴直径后，用载体、卡博替尼或 PF-04217903（c-MET 特异性抑制剂）治疗小鼠。卡博替尼治疗的小鼠肿瘤体积减少了约 70%。伴随着 FDG-PET 信号的降低。引人注目的是，组织病理学显示，低分化的浸润性前列腺癌在 4 天内几乎完全清除，这种情况持续了 3 周的卡博替尼治疗。相比之下，PF-04217903 未能抑制肿瘤生长超过 3 周的治疗，尽管卡博替尼和 PF-04217903 对瘤内磷酸化 MET 的抑制作用相似。PF-04217903 治疗小鼠的前列腺肿瘤在治疗 3 周后表现出持续存在的低分化浸润性前列腺癌。这些数据表明，单独的 c-MET 抑制不足以解释卡博替尼的抗肿瘤作用机制。
鉴于 4 天内对卡博替尼的这种显着抗肿瘤反应，我们在最初的 72 小时时间段内对治疗小鼠的前列腺肿瘤进行了详细的组织病理学评估。该分析显示，低分化浸润性腺癌在治疗后 48-72 小时内几乎完全根除。这伴随着血管周围 ICAM-1 染色的增加和超节段化、Ly6G+、髓过氧化物酶+(MPO+) 中性粒细胞在治疗后 24-48 小时内浸润到肿瘤中。流式细胞术还显示卡博替尼治疗 72 小时后CD11b+GR1+肿瘤浸润免疫细胞增加。进一步的免疫表面标记分析表明，这些细胞是 Ly6GhiLy6Clo，与卡博替尼治疗后肿瘤浸润免疫细胞的粒细胞（而非单核细胞）优势一致。
通过卡博替尼引起的几乎完全的肿瘤清除率之前由胱天蛋白酶-3染色显著增加体内。如果卡博替尼通过细胞自主机制发挥其抗肿瘤作用，那么体外治疗小鼠 PTEN/p53 缺陷的肿瘤来源的前列腺癌细胞预计会导致类似的显着凋亡诱导。为了确定体外细胞凋亡实验中生理相关的卡博替尼剂量，我们对来自卡博替尼治疗的小鼠的前列腺肿瘤提取的代谢物进行了质谱分析。这揭示了治疗后 72 小时内的稳态肿瘤内浓度约为 10 μM，这与在卡博替尼治疗的患者中观察到的稳态血清浓度相似。人雄激素非依赖性前列腺癌细胞系 PC3 的 RTK 分析显示，10 μM 浓度的卡博替尼抑制多种 RTK。因此，我们测试了三种小鼠 PTEN/p53 缺陷型前列腺肿瘤细胞系 SC1、AC1 和 AC3，在生理浓度下体外诱导细胞凋亡。与卡博替尼在体内快速诱导 caspase-3 染色相反，我们在类似的时间点在体外仅检测到适度的细胞凋亡，即使在 30 μM 的高浓度下。这些结果表明，直接诱导细胞凋亡并不是卡博替尼治疗后体内观察到的主要细胞死亡机制。
为了进一步探索卡博替尼介导的体内急性肿瘤清除机制，我们对从 Pb-Cre 中回收的前列腺肿瘤进行了转录谱和基因集富集分析；卡博替尼治疗 48 小时后的PTENfl/fl/p53fl/fl小鼠与对照未治疗的肿瘤相比。以下卡博替治疗该分析揭示免疫应答转录物统计上显著上调体内。随后对卡博替尼治疗的肿瘤进行的基于 qPCR 的 RNA 分析显示，在卡博替尼治疗 24 小时后，肿瘤微环境中趋化因子 CXCL12 及其受体 CXCR4 的基因表达出现峰值。CXCR4与来自外周的淋巴细胞 和中性粒细胞趋化性有关。CXCR4 可以将 CXCL12 作为同型二聚体或 CXCL12 和 HMGB1 的 2:1 异源复合物结合，后者在免疫原性细胞死亡过程中充当危险信号。
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