肿瘤相关巨噬细胞免疫治疗的研究进展

肿瘤相关巨噬细胞免疫治疗的研究进展

肿瘤的形成是肿瘤及其基质中各种细胞相互作用的综合结果。实体肿瘤除了癌细胞还包括细胞外基质、成纤维细胞、内皮细胞和炎性反应细胞等。其中免疫抑制性细胞对肿瘤的侵袭、转移和免疫逃逸起到了关键作用,而肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associatedmacrophages,TAMs)是免疫抑制细胞中重要的一员。TAMs在肿瘤间质细胞中占有相当大的比例,它们大部分由外周血单核细胞迁移、分化,并在肿瘤细胞及其微环境的影响下发育而成。TAMs可以分泌多种生长因子、细胞因子、免疫抑制介质和蛋白水解酶以促进肿瘤的进展和转移。本文就近年来TAMs重塑肿瘤免疫微环境的研究进展做一概述。1tams-shyt是由单核细胞发展而成的免疫抑制细胞1.1tams与肿瘤细胞生长受肿瘤微环境的影响,外周血单核细胞穿过血管内皮浸润到肿瘤组织,在肿瘤细胞及其微环境的影响下分化成为TAMs。体外实验发现,肿瘤细胞培养上清液可以诱导健康志愿者的单核细胞成熟并分化为倾向于M2表型的TAMs。肺组织中肿瘤侵入后,巨噬细胞表现为Arg1(high)iNOS(low)的免疫抑制表型,当肿瘤清除后,巨噬细胞恢复为Arg1(low)iNOS(low)的未极化表型,验证了肿瘤及其微环境对单核/巨噬细胞的影响。更多的研究探索了肿瘤与TAMs的内在联系。肿瘤细胞分泌的白细胞介素(interleukin,IL),如IL-6和IL-10,可以促进TAMs表面的树突细胞特异性非整联蛋白(dendriticcell-specificICAM-3-grabbingnonintegrin,DC-SIGN)表达,DC-SIGN可以维持免疫抑制微环境。肺癌细胞产生的IL-17作用于巨噬细胞表达的IL-17受体A/C,招募巨噬细胞聚集并产生前列腺素E2,促进巨噬细胞分化为TAMs。在乳腺癌患者肿瘤组织中,Wnt5a蛋白的表达与CD163(+)TAMs的数量关系密切,且Wnt5a蛋白诱导产生的TAMs与IL-10的产生和经典TLR4-NF-κB通路的阻断有关。Tai等认为诱捕受体3(decoyreceptor3,DcR3)与肿瘤细胞生长有关,且TAMs与其联系密切:肿瘤细胞表达的DcR3可以对巨噬细胞进行外遗传控制,并将其塑造为近似M2表型的TAMs,降低巨噬细胞的主要组织相容性复合体Ⅱ(majorhistocompatibilitycomplexⅡ,MHCⅡ)表达,增加其免疫抑制因子的分泌,为肿瘤细胞的生长和免疫逃逸提供了条件。Kwong等研究发现,肿瘤细胞的细胞表面相关空泡腺苷三磷酸酶增高,并从其a2亚型中分离出一种非传统的细胞因子样信号多肽,后者可以促进TAMs的成熟,并上调TAMs的IL-1β和IL-10表达水平,进而维持肿瘤微环境的免疫抑制状态。1.2tsc2-mtort信号通路与基因表达TAMs是一种倾向于M2免疫抑制表型、分化不完全的巨噬细胞。既往的研究对于巨噬细胞的分化、极化和表型分类进行了广泛探讨,对于TAMs的分化和表型有了深刻的认识。近年来对于单核细胞分化和TAMs成熟的分子机制研究更加深入。有研究发现,Ron受体酪氨酸激酶通过STAT6依赖机制促进Arg1的表达,使TAMs倾向于M2型表达。TSC2-mTOR信号通路决定着TAMs向免疫抑制表型分化,并且在TAMs促血管生成过程中发挥着重要作用。巨噬细胞表型的转化还需要转录因子c-Myc的参与,c-Myc控制约45%表型转化相关基因的表达。在巨噬细胞中,IL-4和免疫抑制因子[如IL-10和转化生长因子-β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)]可以诱导c-Myc的表达和核易位,c-Myc在TAMs中调控着如基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)、TGF-β和乏氧诱导因子-1α(hypoxiainduciblefactor1α,HIF-1α)等促癌基因的表达。2血小板衍生生长因子TAMs是肿瘤微环境的重要组成部分,其与肿瘤细胞相互作用,分泌多种与肿瘤的生长、增殖、转移和预后密切相关的细胞因子,如表皮生长因子(epidermalgrowthfactor,EGF)、血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、血小板衍生生长因子(platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)以及趋化因子CXCL和CCL家族等(图1)。随着研究的深入,这些因子的种类和数量也在不断增加。2012年Solinas等研究发现,在巨噬细胞集落刺激因子(macrophagecolony-stimulatingfactor,M-CSF)、IL-4和TGF-β诱导下,TAMs释放的迁移刺激因子(migration-stimulatingfactor,MSF)与肿瘤的浸润和转移关系密切,为今后的研究开拓了视野。2.1b细胞肿瘤细胞因子和回复突变体的诱导配体TAMs释放入肿瘤间质的产物可以直接刺激肿瘤生长,如EGF、IL-6和CXCL-8等。在胃B细胞淋巴瘤组织中,浸润性TAMs可分泌一种名为增殖诱导配体(aproliferationinducingligand,APRIL)的细胞因子,它可以直接维持肿瘤细胞的增殖;免疫组织化学法分析显示,APRIL在临近成瘤细胞的TAMs中高表达。2.2纤溶酶原mmps肿瘤细胞产生的蛋白降解酶可消化细胞外基质蛋白,而肿瘤间质的TAMs可以产生多种可降解消化基质的酶,以促进基质膜溶解、间质消化和重塑,为肿瘤的浸润提供条件。研究认为,纤溶酶和尿激酶型的纤溶酶原,尤其是MMPs在基质重塑中发挥着重要作用。Guiet等在体外的乳腺癌SUM159PT细胞浸润实验中发现,聚集的巨噬细胞可以从MMPs依赖基质模型迁移转化为阿米巴样模型,阻断多种蛋白水解酶抑制剂,结合肿瘤-巨噬细胞旁分泌系统,重塑细胞外基质。2.3不同趋化因子对血管生成的调节作用恶性肿瘤的生长和扩散过程都依赖血管生成,TAMs在血管形成过程中发挥着重要的作用,包括产生促血管生成因子(如VEGF、TGF-βPDGF)和多种趋化因子。研究发现,TAMs表达的IL-17可以促进喉部鳞状上皮细胞癌的血管生成。黑素瘤组织中的单核/巨噬细胞依靠自分泌或旁分泌的CXCL12上调VEGF和血管生成趋化因子CCL1的mRNA合成水平。通过对巨噬细胞的基因分析,Ojalvo等发现TAMs中的Wnt通路与早期肿瘤的血管生成和细胞浸润有关。也有研究表明,TAMs是通过ANG2/TIE2信号通路调节内皮细胞生物学性能并破坏原有血管来促进血管生成的。2.5和il-10TAMs可以产生多种免疫抑制因子和趋化因子,通过减少抗原提呈和阻碍T细胞增殖来抑制特异性免疫反应。研究发现,TAMs可以产生TGF-β和IL-10,抑制肿瘤微环境的免疫。TAMs的涎免凝集素-15(sialicacidimmunoglobulinsuperfamilylectin15,Siglec-15)可以识别肿瘤细胞的唾液酸抗原,并提高TGF-β水平。TAMs产生的免疫抑制因子还可以抑制自然杀伤(naturalkiller,NK)细胞的迁移,降低NK细胞的功能,但2种细胞在微环境中的作用机制还不清楚。3与其他肿瘤的不良预后比较TAMs在肿瘤进展中发挥重要作用。虽然有报道,TAMs在特定肿瘤环境下表现出对肿瘤的抑制作用,但更多的研究将其与多种肿瘤的不良预后联系在一起。3.1chl高危阶段患者的生物学标志研究发现,大量的TAMs聚集浸润和典型霍奇金淋巴瘤(classicHodgkin’slymphoma,CHL)患者生存期短相关,同时TAMs可以作为CHL高危阶段的生物学标志。E2496多中心3期随机对照研究结果也显示,肿瘤组织CD68或CD163的表达与进展期CHL患者生存期较短有显著关系,因此提示TAMs可以作为CHL不良预后的独立预测因素。3.2转移性nsclc的血清糖蛋白和血清糖蛋白TAMs是Ⅰ期肺腺癌进展的高危因素,并与患者术后5年无病生存率较低有关。对于非小细胞肺癌(non-smallcelllungcancer,NSCLC)患者,TAMs来源的血清糖蛋白YKL-40水平高于正常水平的患者生存率较低,且YKL-40水平可以作为转移性NSCLC的独立诊断标志;而在经过表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epithelialgrowthfactorreceptortyrosinekinaseinhibitor,EGFR-TKI)治疗的NSCLC患者中,病情进展患者的肿瘤间质中有较高的TAMs计数,而TAMs的数量与EGFR突变和EGFR-TKI治疗没有相关性。3.3fraterecegems有研究者报道,在胰腺癌患者肿瘤组织中发现一种新的TAMs亚型:叶酸受体β(folatereceptorβ,FRβ)阳性TAMs,它多出现在新生微血管周围,与MVD关系密切,并且FRβ阳性TAMs的出现多伴随着肿瘤的转移和不良预后。另外,TAMs的浸润与胰头导管癌的复发、转移和生存期较短有关。3.4tams与肿瘤细胞的激素受体表型高水平的TAMs与乳腺癌和卵巢癌等妇科肿瘤的不良预后有着密切的关系。除了为肿瘤营造免疫抑制和易于转移的微环境外,TAMs还与肿瘤细胞的激素受体表型有关。研究表明,肿瘤间质的TAMs浸润与乳腺癌的三阴性表型有关。子宫内膜癌肿瘤组织边缘的TAMs计数在三阴性表型组、EGFR表达组和孕激素受体阴性组中均升高;而且TAMs影响子宫内膜癌的癌前病变和预后,并与子宫内膜腺癌的孕激素受体丢失有关。这其中的机制还有待探讨,而TAMs的时空特异性也需要进一步研究。4tams在肿瘤免疫治疗中的应用随着TAMs在肿瘤的发生、发展和免疫逃逸过程中的重要性被逐步揭示,越来越多的研究投入到基于TAMs的肿瘤免疫治疗中。近年来的研究在逆转TAMs表型、抑制TAMs的促肿瘤功能以及清除和凋亡TAMs等方面取得了一定的进展。4.1tlr-4信号通路逆转体tams表型转化的内在机制为巨噬细胞提供了免疫重塑的先决条件,将免疫抑制表型的TAMs转化为M1表型的抗肿瘤细胞是肿瘤研究的一个重要方向。从乳腺癌组织中分离出的CD11b(+)CD14(+)TAMs保留着Fc片段依赖的抗肿瘤能力,并表达γFcFcγreceptorFcγR),可以在肿瘤靶向单克隆抗体存在时吞噬肿瘤细胞,这也从一个方面印证了TAMs的可塑性。研究发现,阳离子聚合剂(如聚乙烯亚胺)可以通过TLR-4信号通路逆转TAMs的M2极化表型,促进IL-12分泌,发挥抗肿瘤的免疫功能。GTP水解酶1抑制剂可以使TAMs从促血管生成的M2表型向M1表型转化,促进肿瘤间质的抗肿瘤细胞因子生成。在卵巢癌的研究中,嵌合抗原受体T细胞(chimericAgreceptorTcells,CART)分泌的γ干扰素(interferon-γINF-γ)和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophagecolonystimulatingfactor,GM-CSF)可以提高髓源性巨噬细胞的抗原提呈能力和IL-12的表达,INF-γ还能够促进其一氧化氮的释放,改变肿瘤的免疫抑制微环境,抑制肿瘤的生长。Eruslanov等研究发现,肿瘤组织中浸润的CD11b细胞缺乏,通过腺病毒导入15-羟前列腺素脱氢酶基因可以使M2表型的CD11b巨噬细胞转化为M1表型的CD11c(+)MHC-Ⅱ(+)抗原呈递细胞,使TAMs由免疫抑制表型转化成M1表型。研究还发现,感染李斯特菌的荷瘤小鼠髓源性巨噬细胞增殖可使TAMs向M1表型转变。另一方面,由于肿瘤间质中的TAMs多为外周血源性,通过改变髓源性巨噬细胞的表型是否影响及如何肿瘤微环境,还有待进一步研究。4.2il-4诱导t细胞毒性作用研究表明,集落刺激因子1受体阻滞剂可以清除肿瘤组织中定居的TAMs,但并不影响单核细胞的增殖和免疫功能。通过RNA适体阻滞IL-4受体,可以清除组织中髓源性抑制细胞和TAMs。自然杀伤T细胞(naturalkillerTcells,NKT)可以直接杀死TAMs,从而改善预后。膜浸透药物阻断线粒体钾通道,可以诱导巨噬细胞凋亡,清除TAMs。4.4断jat6信号通路研究显示,雌二醇可以阻断ATP酶耦合因子-6与TAMs的雌激素受体-β结合,从而阻断JAK1-STAT6信号通路,调整巨噬细胞的极化。阻断DcR3表达可以切断高表达DcR3的肿瘤细胞和巨噬细胞的联系,阻止巨噬细胞向免疫抑制的TAMs转化。另外,研究还提示STAT3、Wnt和TLR4-NF-κB通路等都是抑制TAMs的潜在治疗靶点。5tams和vegf的相关性研究TAMs是连接肿瘤免疫抑制状态和肿瘤进展的关键环节。大部分实验室和临床试验也证实了TAMs可以促进肿瘤生长、浸润和转移。当前,包括改善肿瘤微环境在内的肿瘤综合治疗已经得到了国内外专家的广泛认可,TAMs的可塑性和其对肿瘤微环境重塑的可能性也使之成为肿瘤免疫和治疗的研究热点之一。目前已经有很多成功的基于TAMs的肿瘤免疫学研究正在进行中,但是这些研究大多还没有应用到临床。伴随着人们对于肿瘤免疫和肿瘤微环境的深入探讨,相信今后的TAMs研究可以为肿瘤临床治疗提供重要的理论支持和可行的治疗策略。VEGF与血管生成的相关性众所周知,但Espinosa等通过对平滑肌瘤的研究发现,肿瘤细胞产生的M-CSF和TAMs浸润与高微血管密度(microvesseldensity,MVD)的相关性比VEGF更高。说明TAMs在不同肿瘤中发挥的促血管生成作用不尽相同,其促血管生成机制值得进一步探讨。2.4tams与vegf-c近年来,TAMs与肿瘤的淋巴管生成和淋巴结转移的关系成为了研究的热点。研究发现,TAMs分泌的VEGF-C和VEGF-D与肿瘤淋巴管形成密切相关。TAMs上调VEGF-C的表达可以使乳腺癌组织的微淋巴管密度升高,淋巴管上皮细胞再生,从而促进淋巴管的形成。临床研究还发现,肺腺癌的不良预后主要与癌组织中浸润的TAMs促进血管生成和淋巴结