doi:10.3969/j.issn.1000鄄484X.2018.02.025·专题综述·巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中的研究进展淤支馨仪摇刘岩厚摇高摇晶于摇王轶楠摇(吉林大学第一医院,吉林大学免疫学研究所,长春130061)摇摇中图分类号摇R392摇摇文献标志码摇A摇摇文章编号摇1000鄄484X(2018)02鄄0277鄄06
淤本文受国家自然基金(81671804)、吉林大学优秀青年教师培养计划(419080500493)及中国博士后科学基金(2015M571371)资助。于中国石油吉林油田总医院检验科,松原138000。作者简介:支馨仪,女,在读硕士,主要从事肿瘤免疫治疗方面的研究通讯作者及指导教师:王轶楠,女,博士,副教授,硕士生导师,主要从事肿瘤免疫、自身免疫方面的研究,E鄄mail:wyn112001@。[摘摇要]摇巨噬细胞在肿瘤发生发展的作用复杂,肿瘤相关巨噬细胞(Tumor鄄associatedmacrophage,TAM)在肿瘤的生长、血管形成,侵袭转移等方面具有促进作用;肿瘤组织形成的免疫抑制性微环境会对TAM进行“再教育冶,影响肿瘤微环境中TAM的表型和功能。通过多种途径对巨噬细胞的功能和表型进行干预和改造,可增强巨噬细胞在肿瘤微环境中的识别、吞噬和抗原提呈能力,促进巨噬细胞对肿瘤的杀伤。[关键词]摇巨噬细胞;肿瘤相关巨噬细胞;肿瘤免疫治疗ResearchprogressonroleofmacrophagesintumorimmunotherapyZHIXin鄄Yi,LIUYan鄄Hou,GAOJing,WANGYi鄄Nan郾TheFirstHospitalofJilinUniversity,InstituteofImmunology,JilinUniversity,Changchun130061,China[Abstract]摇Objective:Accumulatingevidencesprovethatmacrophagesaffecttumorinitiationandprognosis.Especially,tumor鄄associatedmacrophages(TAMs)areconsideredtoenhancetumorgrowth,progression,angiogenesis,invasionandmetastasis.Furthermore,tumorsuppressivemicroenvironmentcan"reeducate"andpolarizethephenotypeandfunctionofTAM.Recently,researchersusedifferentwaystointerfereandmodifythephenotypeandfunctionofmacrophages,toimprovetherecognition,phagocytosisandantigenpresentationofmacrophage,andenhanceitsantitumoractivity.Wewilldiscussthepro鄄tumorigenicpropertiesofmacrophageandTAM鄄targetingtherapyasapromisingnovelstrategyfortumorimmunotherapy郾[Keywords]摇Macrophage;Tumor鄄associatedmacrophage;Tumorimmunotherapy摇摇巨噬细胞作为人体非特异性免疫的重要一员,在肿瘤侵袭、增殖、转移中发挥作用[1]。一直以来,巨噬细胞被看做促进肿瘤生长转移的帮凶,通过抑制其功能进行肿瘤免疫治疗是主要的研究方向。近年来研究人员发现肿瘤中巨噬细胞被激活后具有显著的抑癌效果,巨噬细胞又重新成为肿瘤免疫治疗领域的研究热点[2]。本文将从巨噬细胞促进肿瘤发生发展的作用及机制,以及恢复肿瘤部位巨噬细胞活性及功能在肿瘤免疫治疗中的作用等方面加以综述。1摇巨噬细胞促进肿瘤发生发展的作用及机制摇摇在原发和继发肿瘤中巨噬细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞(Tumor鄄associatedmacrophage,TAM),是肿瘤间质中细胞数量最多的群体,约占细胞总数的30%~50%。根据巨噬细胞的活化类型及其在肿瘤微环境中的不同作用,TAM主要分为M1型和M2型巨噬细胞:M1型巨噬细胞,即经典活化的巨噬细胞,可以高表达IL鄄12、IL鄄23、NO、活性氧分子(Reactiveoxygenspecies,ROS),具有溶解肿瘤细胞,向T细胞提呈肿瘤相关抗原,产生免疫刺激因子,促进T细胞和NK细胞增殖并强化二者抗肿瘤的作用;M2型巨噬细胞,即替代性活化的巨噬细胞,具有促进肿瘤形成和发展的作用,同时M2型巨噬细胞不能有效地提呈抗原,使T细胞的功能受到抑制[3]。1郾1摇肿瘤相关巨噬细胞增强肿瘤细胞的侵袭和增殖能力摇TAM通过产生促炎性细胞因子如肿瘤坏死因子(Tumornecrosisfactoralpha,TNF鄄琢)、IL鄄6以及IL鄄11等,激活核因子鄄资B(Nuclearfactor鄄资B)并促进转录激活子STAT3(Theactivationofsignaltransducerandactivatoroftranscription3,STAT3)活化,增强肿瘤细胞的存活和增殖能力[4,5]。·772·支馨仪等摇巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中的研究进展摇第2期集落刺激因子鄄1(Colonystimulatingfactor鄄1,CSF鄄1)在多种肿瘤细胞表面表达,与细胞表面受体CSF鄄1R结合后,受体构像发生二聚化,继而磷酸化各种酪氨酸激酶残基,引发信号级联反应,最终导致肿瘤细胞增殖或分化[6]。肿瘤来源的CSF鄄1可以募集巨噬细胞归巢,并促进巨噬细胞产生大量的表皮生长因子(Epidermalgrowthfactor,EGF),血管内皮生长因子(Vascularendothelialgrowthfactor,VEGF),MMP鄄9(Matrixmetalloprotemases,MMP鄄9),转化生长因子鄄茁(Transforminggrowthfactor鄄茁,TGF鄄茁),进一步增强肿瘤细胞的侵袭能力[7鄄9]。1郾2摇肿瘤相关巨噬细胞促进肿瘤血管生成的作用摇TAM在调控肿瘤血管生成过程中起着关键作用,在多种肿瘤中如乳腺癌、葡萄膜黑色素瘤、神经胶质瘤、食管鳞状细胞癌、膀胱癌、前列腺癌中TAM的数量与肿瘤部位的血管水平有密切关系[3]。在肿瘤缺氧的微环境中TAM会上调表达缺氧诱导的转录因子1和2(Hypoxia鄄inducibletranscriptionfactors,HIF鄄1,HIF鄄2)[10,11]。Barnett等[12]研究发现除了肿瘤干细胞外,TAMs也具有形成原始脉管网络的能力,这些由TAMs所形成的管道在结构和功能上与动、静脉,淋巴管有相似之处,被称为拟态血管(Vascularmimicry,VM)。VM的形成与肿瘤微环境中缺氧状态密切相关,当去除TAMs髓系特异性HIF鄄1基因时,会减少VM网络的形成以及灌流情况,抑制肿瘤的生长。同时,TAM会高表达VEGF和其他促进血管生成因子的表达,而这些因子的产生主要依赖于HIF鄄1。血管生成素Tie2也是当前研究热点,Tie2是一种内皮细胞酪氨酸激酶受体,当与配体血管生成素结合后,维持血管内皮细胞动态平衡及存活状态,促进血管分支形成[13]。过去认为Tie2只表达在内皮细胞上,最近的研究发现Tie2在单核细胞/巨噬细胞上也有表达,循环和组织中的单核细胞上表达量很少,但在肿瘤组织趋化下以及形成血管周围巨噬细胞的过程中Tie2表达量显著增高[14]。对小鼠乳腺癌(N202)细胞进行基因分析,发现Tie2+TAMs高表达肿瘤相关基因,包括MMP9、Vegfa、Cxcl12、Tlr4、Nrp1以及Pdgfb等。研究显示Tie2+TAM能够显著促进肿瘤内血管生成,当去除Tie2+TAMs后,会使小鼠某些肿瘤如神经胶质瘤、胰腺癌以及乳腺癌中的血管生成和肿瘤生长受抑制[15]。1郾3摇肿瘤相关巨噬细胞促进肿瘤转移的作用摇在原发肿瘤部位中,TAM的数量越多预示着肿瘤发生早期转移的可能性越高。在这一过程中需要来自巨噬细胞的EGF和来自肿瘤细胞的CSF鄄1之间相互作用,巨噬细胞分泌的EGF能够使肿瘤细胞形成细长的突起并增强其侵袭能力,同时肿瘤细胞产生的CSF鄄1能够促进巨噬细胞分泌更多的EGF,EGF反过来可促进肿瘤CSF鄄1的生成,由此产生正反馈环路,显著提高肿瘤细胞的侵袭力,从而促进肿瘤发生转移[7]。此外,实验研究显示TAM表达促进淋巴管生成的内皮生长因子鄄C(Vascularendothelialgrowthfactor鄄C,VEGF鄄C),可能参与肿瘤细胞淋巴转移的过程[16]。在肿瘤肺转移中,来自血小板微小凝块中的肿瘤细胞会滞留在靶组织的血管中,从而使CCL2介导的Ly6C+单核细胞在该处聚集,并分化成为CCR2+VEGFR1+Ly6C-F4/80+转移相关巨噬细胞(Metastasis鄄associatedmacrophage,MAM),进而促进肿瘤细胞的转移[17]。MatthewF郾Krumel研究团队发现循环肿瘤细胞(Circulatingtumorcells,CTCs)进入肺部后,在毛细血管剪切流作用下动态生成肿瘤微粒。通过荧光谱系标记和流式细胞术,观察到不同亚群的髓系细胞以不同方式作用于CTCs,形成肿瘤微粒,其中巨噬细胞在此过程中参与形成超过60%的肿瘤微粒。吞噬肿瘤微粒后的髓系细胞在肺间质中沿着成功转移的肿瘤细胞聚集,促进存活下来的肿瘤细胞转移,同时自身发生与吞噬肿瘤微粒相关的表型改变[18]。1郾4摇肿瘤相关巨噬细胞构成肿瘤免疫微环境,抑制其他效应细胞的抗肿瘤作用摇肿瘤免疫抑制微环境中的IL鄄10、TGF鄄茁1和PGE2能够抑制巨噬细胞表面的MHC域类分子表达,从而使巨噬细胞不能有效地向T细胞提呈肿瘤抗原,阻碍T细胞对肿瘤细胞发挥特异性杀伤反应。除了肿瘤微环境的作用,TAM自身也可分泌IL鄄10、TGF鄄茁并激活STAT3[17,19]。TAM还可通过表达多种受体或者配体来发挥抑制功能,如表达精氨酸酶鄄1(Arginase鄄1,ARG鄄1)抑制T细胞的活性;或者通过表面高表达PD鄄1(Programmedcelldeathprotein1),受体PD鄄L1和PD鄄L2促进肿瘤的免疫逃逸并使T细胞发生耗竭;表达T细胞共刺激调节受体配体B7鄄H4从而抑制T细胞活化等。TAM表面过表达抑制性受体(如CD94,ILT2/4)的配体HLA(HLA鄄C,E/G),通过与T细胞表面抑制性受体ILT2/4结合抑制T细胞的增殖和功能发挥;通过Fas/FasL途径诱导CD8+T细胞凋亡,亦能有效抑制CTL的免疫杀伤活性。TAM还可以通过与NK细胞表面的ILT2受体结合抑制NK细胞的杀伤功能;TAM过表达的吲哚胺2,3鄄双加氧·872·中国免疫学杂志2018年第34卷酶(Indoleamine2,3鄄dioxygenase鄄1,IDO鄄1)可以广泛抑制T细胞的功能并促进肿瘤血管生成[17,19,20]。2摇巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中的应用策略摇摇近年来,基于T细胞的免疫治疗取得了极大进展,但由于T细胞自身特点的限制,如不易趋化至肿瘤内部、抑制性受体在实体瘤环境下表达上调等,在治疗实体瘤中疗效不佳。针对肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤发生发展中的多种作用及机制,研究者通过多种手段和途径试图恢复或增强巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤能力,诱导肿瘤相关巨噬细胞向M1型转化,以及促进其作为抗原提呈细胞对其他抗肿瘤效应细胞的活化能力,使得巨噬细胞重新成为肿瘤免疫治疗研究和应用的重要成员。2郾1摇恢复或增强巨噬细胞的吞噬能力2郾1郾1摇阻断CD47/SIRP鄄琢信号通路摇CD47是目前研究恢复巨噬细胞抗肿瘤功能的重要分子。CD47几乎表达于所有人类细胞的表面,巨噬细胞表面表达有CD47的受体信号调节蛋白琢(Signalregulatoryprotein鄄琢,SIRP鄄琢),二者结合可帮助巨噬细胞识别“本我冶和“非我冶细胞,而肿瘤细胞可以通过高表达CD47分子实现免疫逃逸[21]。研究者通过各种方式阻止肿瘤细胞表面的CD47分子与SIRP鄄琢结合,从而修复巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬能力。在动物实验中,CD47抗体对于多种肿瘤均有显著的治疗效果。CD47抗体项目目前处于研发阶段,全球共有3个CD47抗体项目处于Phase1阶段、1个处于IND阶段、4个处于临床前研究阶段。处于Phase1阶段的三个药物分别为FortySeven公司的Hu5F9鄄G4、Celgene公司的CC鄄90002以及Trillium公司的TTI鄄621。值得注意的是,Trillium的CD47抗体项目为SIRP鄄琢Fc融合蛋白形式[22]。除了应用单克隆抗体以及融合蛋白抑制CD47鄄SIRP鄄琢通路外,Wang等[23]的实验结果显示运用RNA干扰技术敲除肿瘤细胞CD47分子后,巨噬细胞对肿瘤的清除能力得到有效增强。因此,他们建立了一种由脂质体鄄鱼精蛋白鄄透明质酸包被anti鄄CD47鄄siRNA的纳米颗粒递送系统,经静脉注射给荷载黑色素瘤的小鼠模型后,发现黑色素瘤的生长得到了有效的抑制。将该纳米颗粒注射给小鼠肺转移模型,结果显示与对照组相比,实验组中肺转移的发生得到有效抑制,并且该纳米颗粒不具有肝脏毒性,更适于临床治疗的应用。2郾1郾2摇增强巨噬细胞介导的程序性细胞清除(Programmedcellremoval,PrCR)作用摇巨噬细胞介导的程序性细胞清除在肿瘤监视和清除过程中扮演着重要角色。Feng等[24]的研究结果显示巨噬细胞的Toll样受体(Toll鄄likereceptor,TLR)活化后,会激活下游的Btk(Bruton忆styrosinekinase)信号通路,进而使内质网中的钙网织蛋白(Calreticulin,CRT)发生磷酸化解离,解离后的CRT表达于巨噬细胞膜表面,形成CRT/CD91/C1q复合物介导巨噬细胞吞噬肿瘤。研究还发现,如果将TLR信号通路与抗CD47分子靶向治疗结合后,可以显著增强巨噬细胞对肿瘤细胞的PrCR作用。2郾1郾3摇增强巨噬细胞介导的抗体依赖的吞噬作用(Antibody鄄dependentcellphagocytosis,ADCP)摇研究表明在依靠单克隆抗体治疗肿瘤过程中,巨噬细胞不可或缺,主要发挥ADCP。用抗CD38分子的单克隆抗体Daratumumab(DARA)治疗SCID鄄BEIGE小鼠白血病异种移植模型证实了这一抗肿瘤作用机制[25]。在另一项研究中显示,接受抗CD142单克隆抗体的治疗后,TAM表面表达Fc酌R并且能够吞噬肿瘤细胞,当去除巨噬细胞后,会减弱抗CD142单克隆抗体的治疗效果[26]。2郾1郾4摇增强巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤毒性摇研究人员通过体外特异性刺激活化的方式,如在体外培养巨噬细胞时加入巨噬细胞集落刺激因子(Macrophagecolonystimulatingfactor,M鄄CSF),胞壁酰二肽(Muramyldipeptide,MDP)等,来增强巨噬细胞的细胞毒性,运用过继转输的治疗手段实现抗肿瘤作用;或者通过静脉注射荷载免疫调节剂的脂质体增强巨噬细胞的杀伤活性[27]。Moyes等[28]通过基因改造的方式使巨噬细胞能够分泌可溶性TGF鄄茁R域,中和免疫抑制性细胞因子TGF鄄茁的功能,从而减少肿瘤免疫抑制微环境对巨噬细胞功能的抑制作用。微生物制剂和病原体来源的分子可以激发巨噬细胞的抗肿瘤细胞毒性,如应用卡介苗(BacillusCalmette鄄Gu佴rin,BCG)治疗膀胱癌[2]。在体外试验中,BCG刺激巨噬细胞会增加巨噬细胞对某些膀胱癌细胞系的细胞毒性;此外,有证据表明BCG治疗的膀胱癌患者尿液中IL鄄6、IL鄄12以及TNF含量增高,有可能与巨噬细胞的功能增强有关[29]。sialyl鄄Tn(sTn)是一种受唾液酸转移酶ST6GALNAC1调控合成,并异常表达在膀胱癌细胞表面的O鄄linked糖链,PaulaA郾Videira和FabioDall忆Olio的团队在研究sTn是否参与BCG治疗膀胱癌的免疫应答的过程中,构建了表达sTn的膀胱癌细胞系MCRsTn,发现BCG刺激可促进MCRsTn分泌IL鄄6和IL鄄8,这些细·972·支馨仪等摇巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中的研究进展摇第2期
