腫瘤相關巨噬細胞作為抗腫瘤靶點的研究進展①

田凱旋 劉 偉 吳榮德 （山東第一醫科大學附屬省立醫院小兒外科，濟南 250021）

巨噬細胞作為人體免疫系統的首道防線，可以抵抗、吞噬病原菌，分泌促炎癥因子在抗原、組織修復過程中具有重要意義［1］。巨噬細胞根據組織周圍微環境不同，可分化為多種亞型以發揮促進炎癥或腫瘤的效果。在腫瘤組織或腫瘤細胞富集的微環境中浸潤的巨噬細胞稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages，TAMs），在腫瘤啟動階段TAMs 創造了可誘導突變、促進腫瘤增殖的炎性微環境，在腫瘤進展過程中TAMs 可促進血管生成，增強腫瘤細胞遷移、侵襲，抑制抗腫瘤的免疫反應。由于TAMs在腫瘤中的作用，抗TAMs的治療已逐漸得到重視，通過抑制TAMs 的聚集、分化過程，可調節腫瘤微環境，促進抗腫瘤的治療。本綜述中系統地介紹了TAMs 的起源、分型及其在腫瘤中的作用機制，深入探討在腫瘤治療中TAMs 作為靶點的相關研究進展。

1 TAMs的來源及分型特點

TAMs 與循環系統、脾中單核細胞都來源于骨髓前體細胞，腫瘤微環境中的多種細胞因子可募集巨噬細胞、前體細胞，并分化成促腫瘤、免疫抑制的巨噬細胞［2］。腫瘤細胞及微環境分泌的單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1，又稱CCL2）作為主要促進因子，可與其受體CCR2 結合，可募集CCR2+Ly6Chigh單核細胞到腫瘤組織中，后者被認為是TAMs的前體細胞［3］。CCL2不僅可以募集單核細胞，還可啟動CCR2+Ly6Chigh單核細胞向TAMs轉變以及TAMs的極化過程［4］。

TAMs 可在腫瘤微環境中受細胞趨化因子影響表現出不同極化類型，其中最經典的分型有兩種，一種是參與Th1 應答的經典活化途徑M1 型巨噬細胞，可被INF-γ 和TLRs 激活，通過細胞表面抗原識別出不同于正常組織的腫瘤細胞，釋放出一氧化氮（NO）、活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）等腫瘤殺傷因子，具有抗腫瘤作用［5-6］。另一種是參與Th2應答的替代活化途徑M2型巨噬細胞，可被IL-4、IL-13 激活，還可被多種轉錄因子調控，如IRF-4、STAT6、PPAR-γ、TRIB1，其分泌的IL-10、TGF-β、PGE2、VEGF、MMPs 可在腫瘤發生、血管生成中發揮重要作用。M2 型巨噬細胞可分為3 種，M2a 型由IL-4 和IL-13 誘導而來；M2b 型由含Toll 樣受體配體的免疫復合物誘導而來；M2c型由糖皮質激素IL-10、TNF-β誘導而來［7-9］。

部分研究者認為TAMs 已經偏離了經典活化途徑的M1 和替代活化途徑的M2 型巨噬細胞，難以將TAMs 的表型和作用完全概述，建議根據TAMs 表面抗原表 達分為CD68+TAMs、CD163+TAMs、CD204+TAMs、CD169+TAMs 及CCL18+TAMs 等，且目前的基因研究也認為TAMs 類似于免疫調節型的巨噬細胞［10-13］。

2 TAMs的促腫瘤機制研究

TAMs 具有強烈的可塑性，受腫瘤微環境的影響可極化為不同亞型，與腫瘤的關系具有兩面性。在20 世紀70 年代就有研究者提出巨噬細胞可被細胞因子等產物激活獲得抗腫瘤效果［14］，而近年來的大量研究證據表明TAMs 在腫瘤中主要表現為促腫瘤作用，在調節腫瘤生長進展、抑制免疫反應、缺氧調節、血管生成、侵襲轉移等多種方面有促進作用［15-16］。

TAMs有CSF-1高表達受體，在野生型腫瘤中過表達CSF-1 后，腫瘤的增殖、侵襲明顯加快。CSF-1可促進TAMs 集聚、分化為促進腫瘤發展的類M2 型巨噬細胞［17］。在腫瘤治療研究中，通過抑制CSF-1可明顯減少TAMs 的聚集、分化，從而減緩腫瘤的生長侵襲速度［18］。TAMs 可通過多種途徑抑制T 細胞免疫應答，例如TAMs 可表達PD-L1，隨著腫瘤進展表達量增多，抑制巨噬細胞的吞噬作用，并抑制T細胞免疫應答過程［19］。

組織的氧代謝對腫瘤微環境十分重要，可調節細胞的生長狀態、血管生成，缺氧狀態不僅可以促進腫瘤細胞增殖、轉移、血管生成，還可導致治療抵抗［20-21］。而TAMs可在腫瘤部位積累缺氧狀況，尤其是在壞死組織中明顯增加組織缺氧，由于TAMs 的吞飲作用，更易在有大量細胞碎片的缺氧壞死區聚集。TAMs 可通過表達缺氧誘導因子1α（HIF1-α），通過誘導因子CCL2 和內皮素調節腫瘤缺氧區TAMs 的募集作用，并且HIF1-α 可促進VEGF 的轉錄過程，增加腫瘤局部血管生成［22-23］。

大多數腫瘤在由良性向惡性轉變時，周圍血管密度會戲劇性增加，而單核細胞系在此過程中具有重要作用，TAMs 可大量產生VEGF，促進腫瘤的血管生成及向惡性轉變過程［24-25］。TAMs 通過上調轉錄因子Snail的表達促進宮頸癌上皮間質轉化進程，從而促進其侵襲和轉移［26］。TAMs 可產生多種酶，如組織蛋白酶、金屬基質蛋白酶，絲氨酸蛋白酶，這些酶水解破壞基質膜，在腫瘤進展、侵襲遷移中發揮重要作用［27-28］。

3 TAMs作為靶點治療腫瘤

雖然腫瘤細胞是抗腫瘤治療中的主要靶點，既往研究表明腫瘤微環境在抗腫瘤治療中占有重要地位，TAMs 不僅可以促進腫瘤細胞增殖、侵襲，還可影響放化療的治療效果［29-30］。許多化療方案如順鉑、紫杉醇等的治療效果受腫瘤微環境影響，可刺激腫瘤產生CSF-1 和IL-34，募集更多的巨噬細胞在腫瘤區域，從而影響治療效果［31］。TAMs 在腫瘤中的作用具有兩面性，在腫瘤發展初期TAMs 的表型以促炎抗腫瘤M1 型巨噬細胞為主，隨著疾病的進展，M1 型巨噬細胞逐漸向促腫瘤的M2 型巨噬細胞改變。現階段抗腫瘤治療急需新的靶點和治療切入點，而抗TAMs 的治療越來越被重視。TAMs 的聚集、分化受多種細胞因子、信號通路影響，如CSF-1、VEGF-1、CCL2、CCL5 等趨化因子都在TAMs 的集聚中發揮作用，而JAK/STAT 信號通路在TAMs 極化中具有重要作用，調控這些受體、信號通路抑制TAMs的聚集、極化過程已成為抗TAMs治療的主要途徑。

3.1 抑制CSF-1-CSF-1R 通路 集落刺激因子-1 受體（colony-stimulating factor-1 receptor，CSF-1R）是CSF-1 因子的作用靶點，屬于受體酪氨酸激酶，在TAMs 中高表達。腫瘤細胞產生的CSF-1 通過CSF-1R 激酶受體刺激TAMs 聚集，并向促腫瘤的亞型分化。抑制CSF-1-CSF-1R 通路可抑制腫瘤細胞與TAMs 的交互作用，且該作用已得到廣泛認可。CSF-1R 激酶抑制劑在早期臨床研究中表現出良好的抗腫瘤效果［32-35］。針對CSF-1 受體研發的單克隆抗體Emactuzumab（RG7155）可特異性地抑制人及獼猴中CSF-1 受體的二聚作用，并可耗竭CSF-1 受體、CD163 抗原的M2 型巨噬細胞，增強T 細胞介導的抗腫瘤免疫反應，在彌漫性巨細胞瘤患者的治療中表現出積極效果［36］。PLX3397 原本作為選擇性FLT3 抑制劑，發現其有多重激酶抑制劑作用，可靶向抑制CSF-1R激酶和c-KIT通路。在高表達CSF-1R的色素沉著絨毛結節滑膜炎中，應用PLX3397 后患者病情得到明顯改善，M2 型巨噬細胞集聚減少，增加抗腫瘤作用的TAMs亞型浸潤［37］。CSF-1R的小分子抑制劑BLZ945 可促使TAMs 從促腫瘤的類M2 型巨噬細胞向高表達GM-CSF+INF-γ+的類M1 型巨噬細胞轉換，發揮抗腫瘤效果［38］；另一種CSF-1R 抑制劑GW2580 可在晚期卵巢癌中減少M2 型巨噬細胞聚集，改善患者的治療效果［39］。CSF-1R 已成為新的靶向TAMs 的重點，通過抑制、阻斷與CSF-1R 結合，可降低M2 型巨噬細胞的極化、集聚，提高腫瘤的治療效果。

3.2 阻斷CD47-SIRPα 信號通路 CD47-SIRPα 信號通路可負向調控巨噬細胞的吞噬作用，CD47 和SIRPα 為免疫球蛋白超家族成員，SIRPα 在TAMs 中高表達，而CD47 高表達于腫瘤細胞。TAMs 上的SIRPα在結合CD47后，抑制細胞內FcγR 信號通路，負調控吞噬作用，使腫瘤細胞避免被吞噬［40-42］。靶向調控CD47-SIRPα 通路可應用CD47 的單克隆抗體抑制腫瘤表面CD47抗體或SIRPα-Fc重組蛋白激活SIRPα 啟動抗體介導的細胞吞噬作用（antibodydependent cellular phagocytosis，ADCP），并可調控TAMs向抗腫瘤的類M1型巨噬細胞轉變［41，43］。在子宮內膜癌中通過應用CD47 阻斷劑，可增強M2 型巨噬細胞的吞噬腫瘤細胞能力，抑制腫瘤進展［44］。但CD47 不僅在腫瘤細胞中高表達，在靶向CD47 的臨床試驗中需要密切監視其對體內紅細胞、淋巴細胞、血小板、胎盤、肝和腦細胞等可能存在的毒性損傷。

3.3 靶向抑制CD40 受體 CD40 受體在TAMs 中表達，可調節TAMs 極化的亞型，通過激活協同刺激CD40受體后，TAMs極化亞型重塑，向抗腫瘤型的類M1型巨噬細胞轉變。在一項Ⅰ期臨床試驗中，給予胰導管腺癌患者應用CD40 抗體激動劑CP-870，893聯合吉西他濱治療后，臨床效果改善明顯，腫瘤活性降低［45］。CD40抗體激動劑聯合CSF-1R 抑制劑可調控TAMs 向抗腫瘤的亞型轉變，增強腫瘤局部的T 細胞免疫，抑制腫瘤的增殖、侵襲［46］。在MC38 腺癌動物模型中，阻斷CSF-1R 受體抑制TAMs 的促腫瘤活性，再聯合應用CD40 抗體激活劑后，可明顯激活T細胞應答，增強機體的抗腫瘤作用［47］。

3.4 抑制STATs 信號通路 STAT6 信號通路是IL-4、IL-13 介導的TAMs 向M2 型巨噬細胞極化過程中的主要轉錄因子，可調節機體炎癥與過敏反應間的平衡。在炎性乳腺癌中通過阻斷IL-4、IL-13 介導的STAT6 磷酸化過程，可減少M2 型巨噬細胞數量，并降低TAMs導致放療抵抗［48］。在胃癌患者中IL-16表達增高，通過激活STAT3 磷酸化，促進M2 型巨噬細胞極化，增強胃癌細胞的增殖和侵襲能力［49］。GRIESS 等［50］應用STAT3 抑制劑MnTE-2-PyP5+阻斷了IL-4 介導的M2 型巨噬細胞極化過程，抑制了M2型巨噬細胞的生成。HE 等［51］合成新的抑制劑復合物，抑制JAK/STAT3 信號通路，促進TAMs 向抗腫瘤的M1 型巨噬細胞極化，并可將M2 型巨噬細胞逆轉為M1 型巨噬細胞。在乳腺癌并肝轉移的小鼠模型中，STAT6信號通路抑制劑AS1517499可減少M2型巨噬細胞生成，抑制腫瘤生長、減緩轉移［52］。小分子量的吉非替尼可抑制STAT6 信號通路，減少M2型巨噬細胞的極化，對Lewis 肺癌有明顯治療作用［53］。伊馬替尼可抑制STAT6 磷酸化，減少M2 型巨噬細胞特異性蛋白CD206、Arg-1、Mrc-1 等的表達，明顯減弱肺癌轉移［54］。

3.5 抑制MAPKs 通路 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可分為ERK、p38、JNK和ERK5四個亞族，MAPKs通路是三級激酶模式，廣泛參與了TAMs 的增殖、分化、凋亡等過程。CHAKRABORTY 等［55］研究發現，通過copper N-（2-hydroxy acetophenone）glycinate 激 活p38/ERK 信 號通路，可促進M2 型巨噬細胞生成，抑制M1 型巨噬細胞的極化過程。p38/MAPK-activated protein kinase 2（MK2）可促進腫瘤進展、介導慢性炎癥反應，在敲除MK2 的小鼠模型中，腫瘤的生成、增殖受到明顯抑制，TAMs 向M2 型巨噬細胞極化減少［56］。而通過阻斷ERK5可使TAMs向促炎的M1型巨噬細胞轉換，抑制M2型巨噬細胞生成［57］。可見MAPK通路在腫瘤的發生發展、M2型巨噬細胞極化過程中發揮重要作用，通過阻斷MAPK通路可抑制腫瘤的進展、調控TAMs的極化過程，發揮抗腫瘤效果。

3.6 抑制TAMs 的代謝調節 腫瘤細胞在有氧環境中通過糖酵解產生能量，伴隨產生大量乳酸，稱為Warburg 效應。乳酸則會刺激TAMs 向促腫瘤型的M2 型巨噬細胞極化，進一步促進腫瘤的增殖、轉移［58］。乳酸可通過識別TAMs 表面的Gpr132（G 蛋白耦聯受體）調控其向M2 型巨噬細胞轉變，而Gpr132蛋白表達受轉錄因子PPARγ的負向調節，通過調控PPARγ-Gpr132-乳酸信號通路可減少Warburg 效應對腫瘤微環境的影響，進而抑制腫瘤生長［59］。Lewis 肺腺癌小鼠模型中，通過Machilin A 抑制腫瘤組織中的乳酸生成，可減少M2 型巨噬細胞的極化，抑制腫瘤生長［60］。在小鼠肺癌轉移模型中，通過敲除Gpr132 蛋白可阻斷乳酸對M2 型巨噬細胞的生成促進作用，抑制腫瘤的轉移過程［61］。mTOR 信號通路是高度保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，主要有兩種復合物形式：mTORC1 和mTORC2，在感知營養、氧氣、代謝產物方面直接影響TAMs 的代謝調節。應用mTORC1 選擇性抑制劑雷帕霉素，不僅可以直接抑制腫瘤的活力，還可調控TAMs 向抗腫瘤的M1 型巨噬細胞極化，調節腫瘤微環境［62］。在M1、M2 型巨噬細胞中鐵代謝的方式截然不同，M1型巨噬細胞通過上調鐵蛋白來增加細胞內鐵的留存，M2型巨噬細胞則上調鐵轉運蛋白促進細胞內鐵的流出，而TAMs 通過釋放細胞內的鐵離子，為腫瘤的生長提供必要元素，促進腫瘤增殖［63］。鐵螯合劑治療可阻止M2 型巨噬細胞的鐵外流，調控TAMs 向抗腫瘤的M1 型極化，抑制腫瘤的增殖、轉移［64］。納米鐵顆粒由于具有水合粒徑小、體內易被具有代謝活性的巨噬細胞吞噬的特點，通過耦聯CD206 等抗體，靶向識別TAMs，抑制其向促腫瘤的類型轉變，調控向抗腫瘤的M1 型巨噬細胞轉變，調控TAMs 的極化過程，抑制腫瘤的發生發展［65］。

3.7 抑制其他信號通路 腫瘤細胞及其微環境中的CCL2、CCL5可大量募集TAMs及其骨髓來源的前體細胞，進一步分化成為具有促腫瘤作用的TAMs，靶向抑制CCL2、CCL5可減少腫瘤微環境中的TAMs聚集，從而抑制腫瘤的增殖、侵襲［66-67］。CCL2 的單克隆抗體Carlumab 已在臨床試驗中應用，結合TAMs 細胞膜上的CCR2 受體，與傳統化療方案聯合應用，已取得良好的抗腫瘤效果［68-69］。在一項單中心對照Ⅰb 期臨床試驗中，CCL2 的小分子拮抗劑PF-041447、36309 與傳統化療方案聯合應用在晚期胰腺癌中可明顯減輕患者的毒副作用、增強化療的效果［70］。Maraviroc 是CCR5 的拮抗劑、為CCL5 的同源受體，在肝癌治療中，Maraviroc 通過抑制CCL5-CCR5 通路，聯合傳統化療在Ⅰ期臨床研究中可取得良好的臨床療效［66］。TAMs 產生的COX-2 在M1型巨噬細胞向M2 型巨噬細胞的轉化中發揮重要作用，并且是生成具有免疫抑制作用的前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）中 所 必 需 的，可 作 為 抗TAMs 的靶點［71］。在肝癌動物模型中，應用COX-2抑制劑后發現M2 型巨噬細胞表達減少，而與對照組相比腫瘤明顯 受到抑制［72］。NF-κB 通路參與TAMs 的代謝、極化過程，通過siRNA 阻斷NF-κB 通路也可減少IL-10、VEGF、MMP9表達，增加Th1因子表達，調控TAMs向抗腫瘤的亞型發展［73-74］。

4 展望

TAMs 是腫瘤微環境、免疫生態的重要構成，在調節腫瘤進展、轉移中有重要作用，抗TAMs 的分子靶向治療已成為眾多藥物公司的研發熱點。TAMs具有一定的可塑性，在腫瘤中的作用具有兩面性，目前抗TAMs 的治療主要有兩種途徑，一是抑制單核細胞/TAMs在腫瘤部位的聚集，二是調控TAMs向抗腫瘤的亞型極化，發揮抑制腫瘤的作用。現階段的臨床試驗結果表明，抗TAMs 的治療需結合傳統化療，抑制腫瘤細胞、調控腫瘤微環境聯合應用可取得明顯的治療效果，改善患者癥狀。進一步研究TAMs 極化調控的分子機制，可為靶向抑制TAMs、增強機體免疫應答、發展新的治療方案打下堅實的理論基礎。在未來的抗TAMs 治療中，可結合腫瘤中TAMs 的特異性蛋白、CSF-1R、SIRPα、CD40R、STAT6 等表達情況，個體化地調整靶向TAMs 的治療方案，或許可取得更好的療效。