腫瘤治療的靶標(biāo)巨噬細(xì)胞Macrophages as tools/targets in cancer therapy

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM，Tumour-associated macrophages）是腫瘤微環(huán)境（TME，Tumor Microenvironment）的重要組成部分，在血管生成、細(xì)胞外基質(zhì)重塑、癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和免疫抑制的協(xié)調(diào)以及對(duì)化療藥物和檢查點(diǎn)阻斷免疫療法的耐藥性中發(fā)揮作用。相反，巨噬細(xì)胞也可以介導(dǎo)癌細(xì)胞的吞噬作用和細(xì)胞毒性腫瘤殺傷，并與先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行有效的雙向相互作用。因此，TAM已成為癌癥治療的治療靶點(diǎn)。

一. 巨噬細(xì)胞的定義

巨噬細(xì)胞是高度可塑性的細(xì)胞，根據(jù)不同的信號(hào)，有不同形式的功能激活。巨噬細(xì)胞常分為兩種形式的巨噬細(xì)胞活化，通常稱為M1和M2。M1巨噬細(xì)胞可能在體外由1型T輔助細(xì)胞和先天淋巴細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的1型免疫應(yīng)答期間產(chǎn)生的細(xì)菌產(chǎn)物和干擾素誘導(dǎo)，而M2巨噬細(xì)胞是由2型T輔助細(xì)胞和先天淋巴細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的2型免疫應(yīng)答期間產(chǎn)生的細(xì)胞因子（如IL-4和IL-13）誘導(dǎo)的。M1極化與巨噬細(xì)胞依賴性組織損傷和腫瘤細(xì)胞殺傷有關(guān)，而M2極化促進(jìn)組織修復(fù)和重塑以及對(duì)寄生蟲的抵抗力。在體內(nèi)，在幾種炎癥狀況或組織損傷中，觀察到巨噬細(xì)胞活化的動(dòng)態(tài)變化，經(jīng)典活化的M1細(xì)胞與引發(fā)和維持炎癥有關(guān)，而M2或M2樣細(xì)胞與慢性炎癥的消退有關(guān)。然而，一般來說，具有不同表型的混合表型或群體共存，這表明M1/M2分類對(duì)于這種轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)細(xì)胞類型過于簡單。

二. 巨噬細(xì)胞的起源

近年來，人們還認(rèn)為組織駐留巨噬細(xì)胞（TRM，Tissue-resident macrophage）起源于源自骨髓造血干細(xì)胞的血液單核細(xì)胞，這些單核細(xì)胞不斷被募集到組織中并分化成組織特異性巨噬細(xì)胞群。小鼠的命運(yùn)圖譜研究改變了對(duì)TRM個(gè)體發(fā)生的看法。在穩(wěn)態(tài)條件下，循環(huán)單核細(xì)胞僅在特定組織（如真皮，腸和心臟）中對(duì)組織巨噬細(xì)胞做出貢獻(xiàn)，并且這種貢獻(xiàn)隨著年齡的增長而增加。在其他組織中，如皮膚、大腦、肝臟或肺，巨噬細(xì)胞群來源于源自卵黃囊和胎肝的胚胎前體，并在胚胎發(fā)生過程中浸潤這些組織，然后在整個(gè)成年期局部復(fù)制。因此，皮膚中的朗格漢斯細(xì)胞、腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞、肝臟中的庫普弗細(xì)胞和肺中的肺泡巨噬細(xì)胞獨(dú)立于成人骨髓細(xì)胞維持自身。其他組織包含兩種來源的巨噬細(xì)胞，胚胎和骨髓衍生，其頻率取決于組織和病理狀況。在穩(wěn)態(tài)條件下，特別是在感染或炎癥時(shí)，成體骨髓來源的細(xì)胞被招募到組織中并取代胚胎巨噬細(xì)胞，經(jīng)歷基因重編程并獲得與胚胎起源對(duì)應(yīng)物的相似性。事實(shí)上，組織特異性巨噬細(xì)胞群的特征在于不同的轉(zhuǎn)錄特征和表觀遺傳標(biāo)記，這是由特定的組織因素決定的。在癌癥的背景下，協(xié)調(diào)這種可塑性的信號(hào)在不同腫瘤之間或同一腫瘤的不同部分和階段之間差異很大，導(dǎo)致不同的TAM表型（圖1）。

腫瘤細(xì)胞來源的細(xì)胞因子，如IL-10、CSF1和CCL2、CCL18、CCL17、CXCL4等趨化因子，是促腫瘤模式下TAM功能可塑性的關(guān)鍵啟動(dòng)子。TAM的“M2樣"極化是指與腫瘤促進(jìn)和抑制有效適應(yīng)性免疫相關(guān)的功能程序。影響巨噬細(xì)胞極化的新興因素是由活化的B淋巴細(xì)胞意外分泌的神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（GABA）。GABA可以促進(jìn)單核細(xì)胞分化為產(chǎn)生IL-10的抗炎巨噬細(xì)胞并抑制細(xì)胞毒性CD8 T細(xì)胞。小鼠和人類腫瘤中TAM的單細(xì)胞分析揭示了單核吞噬細(xì)胞簇的復(fù)雜情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原始簡單的M1/M2分類。

三. 巨噬細(xì)胞在癌癥轉(zhuǎn)移中的作用

血源性和淋巴途徑是癌細(xì)胞播散的主要途徑。小鼠模型研究表明，巨噬細(xì)胞是血源性播散和轉(zhuǎn)移的重要組成部分，通過與癌細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)以及先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的其他組成部分相互作用來影響這一多步驟過程的所有步驟。在乳腺癌發(fā)生的小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞通過促進(jìn)血管生成為轉(zhuǎn)移性傳播鋪平了道路，為轉(zhuǎn)移性擴(kuò)散到肺部和在繼發(fā)性癌癥沉積物中的積累提供了生態(tài)位，由趨化因子CCL2觸發(fā)的趨化因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)炎性單核細(xì)胞的募集及其作為轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細(xì)胞保留。在同一模型中，巨噬細(xì)胞也參與促進(jìn)骨轉(zhuǎn)移，驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞M2極化的IL-4受體（IL-4R）對(duì)于巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的骨轉(zhuǎn)移促進(jìn)至關(guān)重要。淋巴系統(tǒng)是許多腫瘤的主要播散途徑。在移植的乳腺癌模型中，發(fā)現(xiàn)表達(dá)PDPN的TAM亞群介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)的重塑、淋巴管生成和淋巴細(xì)胞侵襲，為癌細(xì)胞的播散的“幫兇"。

四. TAM在常規(guī)癌癥治療中的應(yīng)用

巨噬細(xì)胞在不同抗癌方式的活性中具有重要的雙重作用，包括化療、放療、抗血管生成和激素治療以及免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）免疫治療。一些選定的化療藥物（如阿霉素）誘導(dǎo)腫瘤抗原和佐劑分子的釋放使巨噬細(xì)胞參與富有成效的癌癥免疫周期，這一過程稱為免疫原性細(xì)胞死亡。TAM耗竭對(duì)于抗腫瘤活性至關(guān)重要。特定的抗癌藥物可以逆轉(zhuǎn)TAM極化，從而增加對(duì)治療的反應(yīng)，例如吉西他濱治療胰腺癌，5-氟尿嘧啶治療結(jié)直腸癌以及鉑類新輔助化療治療高級(jí)別卵巢癌。對(duì)于通過產(chǎn)生活性氧（ROS）誘導(dǎo)DNA損傷的藥物，例如基于鉑類的化學(xué)療法，腸道微生物組可以啟動(dòng)腫瘤內(nèi)單核吞噬細(xì)胞以產(chǎn)生ROS，從而積極調(diào)節(jié)這些藥物的功效。在放療的情況下放射后共生細(xì)菌和真菌的作用相反，真菌的消耗增強(qiáng)了乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中對(duì)輻射的反應(yīng)性，在這種情況下，巨噬細(xì)胞通過抗癌治療促進(jìn)適應(yīng)性免疫反應(yīng)的激活而起作用。因?yàn)門AM分泌以VEGF為主的積極響應(yīng)血管生成的生長因子，TAM的密度通常與腫瘤組織中血管的密度相關(guān)。因此，抗血管生成治療的活性由TAM調(diào)節(jié)。VEGF拮抗劑誘導(dǎo)血管正?；⑼瑫r(shí)重塑TAM表型，而髓系細(xì)胞通過組織蛋白酶B和血管生成素2等代償途徑介導(dǎo)對(duì)抗血管生成治療的耐藥性。

五. TAM和ICB免疫療法

T細(xì)胞介導(dǎo)的1型免疫反應(yīng)是ICB免疫療法的基石（圖2）。骨髓單核細(xì)胞是免疫抑制回路的主要協(xié)調(diào)因子，是ICB反應(yīng)的重要決定因素，并且對(duì)這種治療的耐藥性至關(guān)重要。骨髓單核細(xì)胞表達(dá)幾種免疫抑制分子，包括檢查點(diǎn)配體，如PDL1，PDL2，CD80（也稱為B7-1）和CD86（也稱為B7-2）和脊髓灰質(zhì)炎病毒受體（PVR，也稱為CD155和TIGIT配體之一），這是對(duì)ICB的原發(fā)性和適應(yīng)性抵抗的腫瘤外在途徑的一部分。PDL1免疫組化評(píng)估被批準(zhǔn)作為NSCLC和其他腫瘤抗PD1治療的伴隨診斷，但其預(yù)測(cè)能力可能因所考慮的細(xì)胞類型而異，例如腫瘤或免疫細(xì)胞。在臨床前模型中，PDL1在腫瘤浸潤免疫細(xì)胞上的表達(dá)與抗PD1或抗PDL1的反應(yīng)有關(guān)。出乎意料的是，巨噬細(xì)胞表達(dá)PD1，這與它們對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬活性呈負(fù)相關(guān)。

組織質(zhì)地在決定巨噬細(xì)胞在ICB中的作用方面很重要。例如，在三陰性乳腺癌中不同的骨髓細(xì)胞譜，包括中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，介導(dǎo)了對(duì)ICB的耐藥性。肝轉(zhuǎn)移中的肝巨噬細(xì)胞通過消除T細(xì)胞負(fù)調(diào)節(jié)對(duì)全身免疫治療的反應(yīng)，胸膜腔和腹膜腔代表免疫抑制微環(huán)境中腫瘤進(jìn)展的部位。在小鼠模型和患者中，TIM4+巨噬細(xì)胞抑制CD8 T細(xì)胞反應(yīng)并抑制ICB，用抗體阻斷TIM4可增強(qiáng)ICB在這些位點(diǎn)的療效。在人腎細(xì)胞癌中，M2樣巨噬細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)與ICB的耐藥性有關(guān)，對(duì)免疫治療的反應(yīng)可以通過微生物組的組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，如抗CTLA4和抗PD1，其中腸道細(xì)菌的豐度和多樣性形成腫瘤骨髓浸潤。巨噬細(xì)胞的耗竭可以增強(qiáng)各種免疫治療策略，包括疫苗接種和檢查點(diǎn)抑制劑。最新研究顯示幾項(xiàng)結(jié)合檢查點(diǎn)抑制劑和抗CSF1R抗體或其他以TAM為中心的治療策略的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

六. 巨噬細(xì)胞的清除/耗竭

抗CSF1R抗體，已有多款在臨床試驗(yàn)應(yīng)用開發(fā)研究中。用單克隆抗體或小分子化合物靶向CSF-1/CSF-1R軸的治療方法正在試驗(yàn)中。RG7155是一種靶向CSF-1R的單克隆抗體，在一項(xiàng)1期臨床試驗(yàn)（NCT01494688）中對(duì)7名診斷為彌漫型巨細(xì)胞瘤的患者進(jìn)行治療，所有患者均出現(xiàn)PR，2名患者出現(xiàn)CR。此外，在RG7155治療的患者腫瘤活檢中，CD68+CD163+巨噬細(xì)胞的數(shù)量減少，表明TAM向TME的募集減少。

靶向CSF-1R、c-Kit和Flt3的酪氨酸激酶抑制劑PLX3397通過使TAM的M2表型去極化來阻斷腫瘤進(jìn)展。PLX3397正在包括黑色素瘤（NCT02071940、NCT02975700）、前列腺癌（NCT0149043）和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（NCT01349036）患者中進(jìn)行臨床試驗(yàn)。其他CSF-1R抑制劑，如ARRY-382（NCT01316822）、BLZ945（NCT02829723）、AMG820（NCT01444404）和IMC-CS4（NCT01346358）也正在各種實(shí)體瘤患者中進(jìn)行測(cè)試。

除了單藥治療外，針對(duì)CSF-1或CSF-1R的抑制劑還與化療聯(lián)合進(jìn)行測(cè)試。例如，PLX3397與紫杉醇聯(lián)合用于晚期實(shí)體瘤患者（NCT01525602）；PLX3397與eribulin聯(lián)合用于乳腺癌患者的試驗(yàn)（NCT01596751）；PLX3397與vemurafenib用于BRAF突變黑色素瘤患者（NCT01826448）；PLX3397聯(lián)合sirolimus用于晚期肉瘤患者（NCT02584647）等。

而對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)轉(zhuǎn)化研究中，確定巨噬細(xì)胞功能的一個(gè)重要手段就是體內(nèi)清除巨噬細(xì)胞。Cell，Nature，Science等文獻(xiàn)已經(jīng)廣泛使用LIPOSOMA的Clodronate Liposomes氯膦酸二鈉脂質(zhì)體巨噬細(xì)胞清除劑（貨號(hào)CP-005-005）來清除巨噬細(xì)胞。靶點(diǎn)科技的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)給清除方案量身定制，少走彎路。