引言
巨噬細(xì)胞來(lái)源于外周血循環(huán)單核細(xì)胞，是先天免疫系統(tǒng)的一部分。單核細(xì)胞遷移到組織后，在局部信號(hào)和刺激的作用下分化成巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在正常生理和病理中具有多種功能，如吞噬、抗原呈遞、炎癥、傷口愈合、組織重塑和腫瘤進(jìn)展等。
巨噬細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。腫瘤微環(huán)境是與腫瘤細(xì)胞相互作用的細(xì)胞、分子和細(xì)胞外基質(zhì)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。
腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAM)是一種浸潤(rùn)到腫瘤組織中且具有不同表型和功能的巨噬細(xì)胞。
在本文中，我們將一起學(xué)習(xí)TAM及其亞型M1和M2與特定惡性腫瘤預(yù)后的關(guān)系，以及針對(duì)TAM的癌癥免疫治療。
巨噬細(xì)胞亞型及其標(biāo)記物
巨噬細(xì)胞具有異質(zhì)性和可塑性，可以根據(jù)局部微環(huán)境分化成各種亞型。傳統(tǒng)上，巨噬細(xì)胞被分為兩大類(lèi)：M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞。
M1巨噬細(xì)胞是一種受到干擾素-γ (IFN-γ)、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、脂多糖(LPS)等促炎因子刺激后發(fā)生極化的巨噬細(xì)胞。它們表達(dá)高水平的主要組織相容性復(fù)合體II類(lèi)(MHC-II)分子和共刺激分子，如CD80和CD86，這使它們能夠向T細(xì)胞呈遞抗原并激活適應(yīng)性免疫。
M1巨噬細(xì)胞分泌活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素-1β (IL-1β)、IL-6、IL-12和IL-23，介導(dǎo)對(duì)病原體和腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。
M2巨噬細(xì)胞是一種受到IL-4、IL-10、IL-13和TGF-β等抗炎細(xì)胞因子刺激后發(fā)生極化的巨噬細(xì)胞。它們表達(dá)低水平的MHC-II分子和共刺激分子，導(dǎo)致它們的抗原呈遞能力弱。
M2巨噬細(xì)胞分泌抗炎細(xì)胞因子，如IL-10和TGF-β，抑制炎癥并促進(jìn)組織修復(fù)。M2巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的清道夫受體，如CD163和CD206，能夠攝取凋亡細(xì)胞、碎片和細(xì)胞外基質(zhì)成分。
巨噬細(xì)胞亞型的二元分類(lèi)過(guò)于簡(jiǎn)化，并不能反映體內(nèi)巨噬細(xì)胞表型的復(fù)雜性和多樣性。事實(shí)上，巨噬細(xì)胞可以根據(jù)微環(huán)境中各種信號(hào)的平衡，處于從M1到M2的一系列激活狀態(tài)。
表1列出了一些常用的巨噬細(xì)胞亞型的標(biāo)記分子。
巨噬細(xì)胞的這些標(biāo)記物可以通過(guò)免疫組織化學(xué)(IHC)、流式細(xì)胞術(shù)(FCM)或聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)等多種方法檢測(cè)。
另一種有前景的檢測(cè)方法是單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)，這是一種可以使用高通量測(cè)序測(cè)量單個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的技術(shù)。scRNA-seq可以在一次實(shí)驗(yàn)中捕獲數(shù)千個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)譜，可以在分子水平上揭示巨噬細(xì)胞亞型的多樣性和動(dòng)態(tài)。此外，scRNA-seq可以與其他組學(xué)數(shù)據(jù)整合，如表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)或代謝組學(xué)，從而可以全面地了解巨噬細(xì)胞在不同背景下的功能和相互作用。
巨噬細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的作用
正如前面提到的，腫瘤微環(huán)境是圍繞腫瘤細(xì)胞并與之相互作用的細(xì)胞、分子和細(xì)胞外基質(zhì)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。腫瘤微環(huán)境在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫逃避、治療抵抗等過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。
巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中數(shù)量最多、影響最大的細(xì)胞類(lèi)型之一。腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞分泌的各種趨化因子和生長(zhǎng)因子將巨噬細(xì)胞募集到腫瘤組織中。
一旦進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，巨噬細(xì)胞就會(huì)暴露在各種信號(hào)和刺激下，這些信號(hào)和刺激進(jìn)一步塑造巨噬細(xì)胞的表型和功能。這些信號(hào)包括缺氧、代謝應(yīng)激、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)成分、凋亡細(xì)胞、壞死細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞外泌體和微生物產(chǎn)物等。
根據(jù)這些復(fù)雜信號(hào)之間的動(dòng)態(tài)平衡，巨噬細(xì)胞可以處于M1和M2兩種不同的激活狀態(tài)。
一般來(lái)說(shuō)，M1巨噬細(xì)胞具有抗腫瘤作用，M2巨噬細(xì)胞具有促進(jìn)腫瘤的作用。
然而，情況并非總是如此，一些研究表明，M1巨噬細(xì)胞在一定條件下也能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和血管生成。此外，一些研究表明，還有一些其他亞型的TAM（腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞）不符合M1/M2模式，例如具有免疫抑制或調(diào)節(jié)功能的TAM。
因此，了解TAM在不同腫瘤和分期中的多樣性和可塑性是非常重要的。圖1總結(jié)了TAM在腫瘤微環(huán)境中的一些主要功能。
從圖1中可以看出，TAM可以同時(shí)具有抗腫瘤和促進(jìn)腫瘤功能，這取決于它們的激活狀態(tài)以及與腫瘤微環(huán)境中其他細(xì)胞的相互作用。
TAM的抗腫瘤功能包括:
吞噬作用：TAM可以通過(guò)產(chǎn)生ROS和NO來(lái)吞噬和殺死腫瘤細(xì)胞。
抗原呈遞：TAM可以將腫瘤抗原呈遞到T細(xì)胞，激活適應(yīng)性免疫。
細(xì)胞因子分泌：TAM可以分泌IL-12和IL-23等促炎細(xì)胞因子，刺激Th1反應(yīng)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)反應(yīng)。
趨化因子分泌：TAM可以分泌CXCL9和CXCL10等趨化因子，招募CTL和自然殺傷(NK)細(xì)胞進(jìn)入腫瘤。
細(xì)胞毒性：TAM可表達(dá)FasL、TRAIL等死亡配體，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。
TAM的一些促腫瘤功能包括:
血管生成：TAM可以分泌血管生成因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)或血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)，刺激血管形成。
淋巴管生成：TAM可以分泌淋巴管生成因子，如VEGF-C或VEGF-D，刺激淋巴管形成。
促進(jìn)侵襲性：TAM可以分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)或組織蛋白酶，降解細(xì)胞外基質(zhì)成分，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲。
促進(jìn)轉(zhuǎn)移:TAM可以分泌趨化因子，如CCL2、CCL5、CCL18和CCL22，吸引腫瘤細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞到遠(yuǎn)處，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞外滲和定植。
免疫抑制:TAM可分泌IL-10、TGF-β等免疫抑制因子，抑制T細(xì)胞增殖活化，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)分化。
免疫調(diào)節(jié):TAM可以表達(dá)免疫檢查點(diǎn)分子，如程序性死亡配體1
? ? (PD-L1)或PD-L2，它們與T細(xì)胞上的程序性細(xì)胞死亡蛋白1 (PD-1)結(jié)合，誘導(dǎo)T細(xì)胞衰竭。TAM還可以表達(dá)吲哚胺2,3-雙加氧酶(IDO)或色氨酸2,3-雙加氧酶(TDO)，這些酶降解色氨酸，產(chǎn)生犬尿氨酸，抑制T細(xì)胞功能，促進(jìn)Treg分化。
可以看出，TAM可以對(duì)腫瘤微環(huán)境和腫瘤進(jìn)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，了解調(diào)節(jié)TAM表型和功能的機(jī)制對(duì)于開(kāi)發(fā)有效的癌癥免疫療法至關(guān)重要。
巨噬細(xì)胞與惡性腫瘤預(yù)后的相關(guān)性
下面，我們一起學(xué)習(xí)TAM及其亞型M1和M2與特定惡性腫瘤預(yù)后的關(guān)系。
惡性腫瘤的預(yù)后通常通過(guò)各種臨床參數(shù)來(lái)評(píng)估，如腫瘤大小、分期、分級(jí)、淋巴結(jié)狀態(tài)、轉(zhuǎn)移狀態(tài)、復(fù)發(fā)率、生存率、治療反應(yīng)等。然而，這些參數(shù)并不總是足以或準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)癌癥患者的預(yù)后。因此，需要更可靠的生物標(biāo)志物來(lái)反映腫瘤的生物學(xué)行為和侵襲性。
其中一個(gè)潛在的生物標(biāo)志物是腫瘤組織中TAM的密度和分布。一些研究表明，TAM的數(shù)量和位置與不同類(lèi)型癌癥的預(yù)后有關(guān)。
然而，在不同的研究和癌癥中，這種關(guān)聯(lián)的方向和幅度并不一致。有研究報(bào)道TAM密度高與預(yù)后差相關(guān)，也有研究報(bào)道TAM密度高與預(yù)后好相關(guān)。此外，一些研究表明，TAM的預(yù)后價(jià)值取決于其亞型M1或M2。
表2列舉一些例子來(lái)說(shuō)明TAM及其亞型M1和M2與特定惡性腫瘤預(yù)后的相關(guān)性。
從表2可以看出，TAMs及其亞型M1、M2與惡性腫瘤預(yù)后的關(guān)系是復(fù)雜的。因此，在評(píng)估TAMs的預(yù)后價(jià)值時(shí)，考慮每種腫瘤類(lèi)型和患者的背景和特征是很重要的。此外，使用多種標(biāo)記物和方法準(zhǔn)確識(shí)別和表征不同腫瘤中不同亞型的TAMs是很重要的。
靶向巨噬細(xì)胞的癌癥免疫療法
癌癥免疫療法是一種旨在增強(qiáng)免疫系統(tǒng)識(shí)別和消除腫瘤細(xì)胞的能力的治療方法。TAMs可以同時(shí)具有抗腫瘤和抗腫瘤功能，這取決于它們的激活狀態(tài)以及與腫瘤微環(huán)境中其他細(xì)胞的相互作用。因此，調(diào)節(jié)TAMs的表型和功能可能是提高癌癥免疫治療療效和安全性的一種有希望的方法。
針對(duì)癌癥免疫治療的TAMs主要有三種主要策略：耗竭、重編程和復(fù)極化。
圖2:靶向TAMs用于癌癥免疫治療的策略。
耗竭（Depleting TAMs）：該策略旨在通過(guò)使用阻斷腫瘤中TAMs的募集、存活或增殖的藥物來(lái)減少腫瘤中TAM的數(shù)量。
例如，一些可以阻斷TAM募集的藥物包括靶向趨化因子受體(如CCR2、CXCR4或CSF-1R)的抗體或抑制劑。一些可以阻斷TAM存活或增殖的藥物包括針對(duì)生長(zhǎng)因子或細(xì)胞因子(如CSF-1、GM-CSF或IL-34)的抗體或抑制劑。
這種策略雖然可以消除TAMs，但缺點(diǎn)是，可能會(huì)消除抑制腫瘤的M1樣巨噬細(xì)胞，而且也會(huì)影響其他組織和器官中巨噬細(xì)胞的正常功能，從而產(chǎn)生不良反應(yīng)或毒性。
重編程（Reprogramming）: 該策略旨在通過(guò)使用調(diào)節(jié)其表觀遺傳或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的藥物來(lái)改變TAMs的基因表達(dá)譜。
例如，一些可以調(diào)節(jié)TAM表觀遺傳學(xué)的藥物包括組蛋白去乙?；敢种苿?HDACi)，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑(DNMTi)，以及一些可以調(diào)節(jié)TAM轉(zhuǎn)錄的藥物包括小干擾RNA (siRNA)， microRNA (miRNA)或CRISPR-Cas9。
這種策略的優(yōu)點(diǎn)是它可以誘導(dǎo)TAM表型和功能的穩(wěn)定和持久的變化。缺點(diǎn)是，將這些藥物特異性地遞送到TAMs中并避免對(duì)其他細(xì)胞產(chǎn)生脫靶效應(yīng)是有挑戰(zhàn)性的。
復(fù)極化（Reploarization）：該策略旨在通過(guò)使用刺激或抑制特定信號(hào)通路或受體的藥物，將TAMs的激活狀態(tài)從M2樣轉(zhuǎn)變?yōu)镸1樣。
例如，一些可以刺激M1樣TAM活化的藥物包括靶向toll樣受體(TLRs)、nod樣受體(NLRs)、STING、IFN-γ、TNF-α或CD40的激動(dòng)劑或激活劑。一些可以抑制M2樣TAM活化的藥物包括靶向IL-4、IL-10、IL-13、TGF-β、STAT3、STAT6、PPARγ或NF-κB的拮抗劑或抑制劑。
這種策略的優(yōu)勢(shì)在于它可以增強(qiáng)TAMs的抗腫瘤功能，并與其他免疫療法如檢查點(diǎn)阻斷或過(guò)繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移協(xié)同作用。這種策略的缺點(diǎn)是很難達(dá)到平衡和最佳水平的TAM極化，避免過(guò)度的炎癥或組織損傷。
這些是靶向TAMs用于癌癥免疫治療的一些主要策略。然而，這些策略并不是相互排斥的，可以通過(guò)組合或測(cè)序來(lái)達(dá)到更好的效果。
另外，阻斷CD47-SIRPα(信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α，表達(dá)于所有髓系細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和髓系樹(shù)突狀細(xì)胞)抑制性信號(hào)傳導(dǎo)并促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬腫瘤細(xì)胞，是開(kāi)發(fā)CD47靶點(diǎn)藥物的主要思路。
總結(jié)
巨噬細(xì)胞是一種白細(xì)胞，是先天免疫系統(tǒng)的一部分。它們?cè)谡Ｉ砗筒±碇芯哂卸喾N功能，如吞噬、抗原呈遞、炎癥、傷口愈合、組織重塑、腫瘤進(jìn)展等。巨噬細(xì)胞是異質(zhì)性和可塑性的細(xì)胞，可根據(jù)局部信號(hào)和刺激分化為各種亞型。
傳統(tǒng)上，巨噬細(xì)胞被分為兩大類(lèi):經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞和交替活化的M2型巨噬細(xì)胞。然而，這種二元分類(lèi)過(guò)于簡(jiǎn)化，并不能反映體內(nèi)巨噬細(xì)胞表型的復(fù)雜性和多樣性。因此，確定能夠區(qū)分不同組織和疾病中不同亞型巨噬細(xì)胞的特異性標(biāo)記物和方法非常重要。
巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中最豐富和最具影響力的細(xì)胞類(lèi)型之一。腫瘤微環(huán)境是圍繞腫瘤細(xì)胞并與腫瘤細(xì)胞相互作用的細(xì)胞、分子和細(xì)胞外基質(zhì)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。腫瘤微環(huán)境在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫逃避、治療抵抗等過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。巨噬細(xì)胞通過(guò)腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞分泌的各種趨化因子和生長(zhǎng)因子被募集到腫瘤中。一旦進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，巨噬細(xì)胞就會(huì)暴露在各種信號(hào)和刺激下，這些信號(hào)和刺激塑造了它們的表型和功能。
根據(jù)這些信號(hào)之間的動(dòng)態(tài)平衡，巨噬細(xì)胞可以處于從M1到M2不同的激活狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，M1巨噬細(xì)胞具有抗腫瘤功能，M2巨噬細(xì)胞具有促進(jìn)腫瘤功能。然而，情況并非總是如此，一些研究表明，M1樣巨噬細(xì)胞在一定條件下也能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和血管生成。此外，一些研究表明，還有其他亞型的TAMs不符合M1/M2模式，例如具有免疫抑制或調(diào)節(jié)功能的TAMs。
TAMs的數(shù)量和位置與不同類(lèi)型癌癥的預(yù)后有關(guān)。然而，在不同的研究和癌癥中，這種關(guān)聯(lián)的方向和程度并不一致。有研究報(bào)道TAM密度高與預(yù)后差相關(guān)，也有研究報(bào)道TAM密度高與預(yù)后好相關(guān)。此外，一些研究表明，TAMs的預(yù)后價(jià)值取決于其亞型M1或M2，二者對(duì)腫瘤進(jìn)展的影響是相反的。因此，在評(píng)估TAMs的預(yù)后價(jià)值時(shí)，考慮每種腫瘤類(lèi)型和患者的背景和特征是很重要的。此外，使用多種標(biāo)記物和方法準(zhǔn)確識(shí)別和表征不同腫瘤中不同亞型的TAMs是很重要的。
調(diào)節(jié)TAMs的表型和功能可能是提高癌癥免疫治療療效和安全性的一種有前途的方法。
針對(duì)癌癥免疫治療的TAMs有三種主要策略:耗竭、重編程和復(fù)極化。這些策略旨在減少腫瘤中TAMs的數(shù)量，改變TAMs的基因表達(dá)譜，或?qū)AMs的激活狀態(tài)從M2樣轉(zhuǎn)變?yōu)镸1樣。然而，這些策略并不是互斥的，未來(lái)可以通過(guò)組合來(lái)獲得更好的結(jié)果。
References
1.? Mantovani A., Marchesi F., Malesci A., LaghiL., Allavena P., 2017. Tumour-associated macrophages as treatment targets in oncology. Nature Reviews Clinical Oncology 14: 399–416.
2.? QianB.Z., Pollard J.W., 2010. Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis. Cell 141: 39–51.
3.? Platten M., Wick W., Van den Eynde B.J.,2012. Tryptophan catabolism in cancer: beyond IDO and tryptophan depletion. Cancer Research 72: 5435–5440.
4.? Medrek C., Pontén F., Jirstr?m K.,Leandersson K., 2012. The presence of tumor associated macrophages in tumor stroma as a prognostic marker for breast cancer patients. BMC Cancer 12: 306.
5.? Heusinkveld M., Van der Burg S.H., 2011. Identification and manipulation of tumor associated macrophages in human cancers. Journal ofTranslational Medicine 9: 216.
6.? Biswas S.K., Mantovani A., 2010. Macrophage plasticity and interaction with lymphocyte subsets: cancer as a paradigm. Nature Immunology 11: 889–896.
7.? Ruffell B., Coussens L.M., 2015. Macrophages and therapeutic resistance in cancer. Cancer Cell 27: 462–472.
8.? Noy R., Pollard J.W., 2014. Tumor-associated macrophages: from mechanisms to therapy. Immunity 41: 49–61.
9. Zitvogel L., Galluzzi L., Smyth M.J., KroemerG., 2013. Mechanism of action of conventional and targeted anticancer therapies: reinstating immunosurveillance. Immunity 39: 74–88.
