肿瘤相关巨噬细胞在癌症治疗的潜在靶点中的探讨

武艳飞 白雪峰 王智

[摘要] 肿瘤的微环境（TME）由肿瘤细胞和周围基质组成，其中巨噬细胞能够促进肿瘤的增殖、侵袭和转移，促进肿瘤血管生成，抑制T细胞介导的抗肿瘤免疫反应，从而导致肿瘤的发生发展。本文阐述了巨噬细胞的形成，从根源上阐述了TAMs如何被用作癌症的治疗靶点，及肿瘤相关巨噬细胞的靶向治疗的抗癌药物的作用机制。以肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）表面的标记物作为治疗的靶点或作为抗癌药物的载体进入肿瘤细胞是肿瘤治疗的潜在方法。

[关键词] 肿瘤微环境;巨噬细胞与肿瘤相关巨噬细胞;靶点;载体;靶向治疗;抗癌药物机制

[中图分类号] R730.2          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2019）04-0161-04

[Abstract] The microenvironment（TME） of tumors is composed of tumor cells and surrounding stroma. Macrophages can promote tumor proliferation， invasion and metastasis， promote tumor angiogenesis， and inhibit T cell-mediated anti-tumor immune response， resulting in the occurrence and development of tumors. This article describes the formation of macrophages， describes how TAMs are used as therapeutic targets for cancer from the roots， and reviews the mechanism of anticancer drugs targeted by tumor-associated macrophages. Choosing markers on the surface of tumor-associated macrophages （TAMs） as a therapeutic target or as a carrier of anticancer drugs into tumor cells is a potential method for tumor therapy.

[Key words] Tumor microenvironment; Macrophage and tumor-associated macrophages; Target; Vector; Targeted therapy; Anticancer drug mechanism

腫瘤的微环境（TME）由肿瘤细胞及浸润的免疫细胞、血管淋巴管内皮细胞、成纤维细胞[1]、重塑的细胞外基质（ECM）组成。肿瘤的发生是肿瘤细胞和间质细胞相互作用下形成利于肿瘤生长的微环境状态。低氧、pH减低、间质高压、血管高渗透性、炎症反应均能促进肿瘤的发生[2]。其中，炎症肿瘤微环境[3]是癌症的一个突出特点。免疫细胞与肿瘤细胞相互作用，贯穿了肿瘤的起始、增长和转移的全过程。而免疫细胞中肿瘤相关巨噬细胞[4]，往往是肿瘤微环境中主要的免疫细胞，研究表明肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤免疫治疗的理想靶点之一[5]。

巨噬细胞分化为抑制肿瘤细胞和促进肿瘤细胞两种类型，是肿瘤微环境建立的基础。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）被认为是更接近于肿瘤促进的巨噬细胞[6]，也被称为活化的巨噬细胞，TAMs在炎症与癌症的联系中起着重要作用。TAMs可促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移，促进肿瘤血管生成，抑制T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。在不同的动物癌症模型中，很多有力的证据证实TAMs对肿瘤有促进作用，而在许多人类癌症中，TAMs水平的增高与患病率的增加与低生存率相关[7]。因此，TAMs靶向治疗是一种治疗癌症的新策略。

1 巨噬细胞的形成及特点

1.1 巨噬细胞的形成[8]

巨噬细胞在胚胎形成过程中起着重要作用。有研究表明，其在小鼠的胚胎第8天（E8）中出现，参与了分支形态发生、脂肪组织和血管形成的生成。在胚胎中，最早的巨噬细胞来源于卵黄囊中的间充质干细胞。随后，当一种功能性脉管系统建立时，它们就会迁移到胚胎组织中。累积研究表明，卵黄囊源巨噬细胞是稳定的、不能自我更新。第二波组织巨噬细胞来自于大约胚胎第9天（E9）的胚胎肝脏的原始红细胞（EMPs）。EMPs分化成前巨噬细胞，随后在胚胎组织中分化成组织特异性巨噬细胞。这些EMPs来源的巨噬细胞同样是稳定和不能自我更新。出生后骨髓造血开始，以骨髓来源的单核细胞分化成第三波原始巨噬细胞。与胚胎巨噬细胞不同的是，骨髓源性巨噬细胞通常是短暂的，很少增殖，并不断自我更新。因此，在成人组织中，在个体发育过程中，巨噬细胞是来自不同原始细胞的混合。尽管如此，成人组织器官中巨噬细胞池表现出一定程度的特异性。如在胚胎发生时血脑屏障的建立时，卵黄囊巨噬细胞在中枢神经系统中构成了绝大多数小神经胶质细胞。在其他组织中，卵黄囊巨噬细胞在一定程度上被胎儿的EMPs分化的原始巨噬细胞或成年单核细胞衍生的巨噬细胞所取代。如成年的表皮巨噬细胞、朗格汉斯细胞和肺泡巨噬细胞都是由EMPs来源的原始巨噬细胞所衍生而来的，并进行原位增殖。而真皮巨噬细胞和肠道巨噬细胞则是由成年单核细胞不断补充，但并没有在原位增殖。更进一步说，如果组织受到炎症的影响[9]，组织巨噬细胞的起源就会发生变化，炎症单核细胞从循环中被征召到炎症区域，并分化为单核巨噬细胞。

1.2 巨噬细胞的异质性

巨噬细胞是天生的免疫细胞，专门用于维持组织内稳态。它们指挥一个广泛的感觉系统检测组织完整性，并具有显著的功能可塑性来对抗疾病。巨噬细胞存在于不同的组织，包括肝脏（枯氏细胞，参与铁储存、脂肪变性和肝脏修复）、肺（肺泡巨噬细胞，导致颗粒的间隙）、大脑（小胶质细胞，发挥作用的自然衰老神经元）、皮肤（朗格汉斯细胞，参与抗菌免疫和皮肤免疫监视作用）、脾（脾巨噬细胞，协助运输微生物抗原B、T细胞和明显的衰老红细胞）和其他组织，如胃肠道[10，11]、心血管系统和肉芽肿组织。巨噬细胞在不同的解剖位置具有特殊的功能，突出其异质性。

1.3 肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的形成

关于TAMs的起源，一项采用小鼠原发性乳腺肿瘤的研究表明，大多数的TAMs来源于从骨髓造血干细胞中获得的循环的Ly6ChiCCR2单核细胞。此外，巨噬细胞的增殖和原位单核细胞-巨噬细胞的分化是TAMs的另一个来源，而脾脏的光可转换的荧光谱系追踪表明，脾脏单核细胞是TAMs的一个次要来源。因此，原始的组织巨噬细胞池和成年单核细胞都可能参与肿瘤的TAMs池。肿瘤微环境中的细胞因子、生长因子和氧气含量等不同因素的存在，以及肿瘤细胞的存在，影响了巨噬细胞的定位与功能，从而导致了TAMs的产生。

2 TAMs成为靶点的作用机制

2.1针对TAMs的激活

TAMs在激活状态下可以通过多种方法作用靶点。

2.1.1 M2型极化为M1型  集落刺激因子1（colony stimulating factor1）（CSF1）/CSF1受体（CSF1R）信号对肿瘤组织中单核细胞干细胞的产生至关重要[12]。CSF1及其受体CSF1R通过调节细胞增殖、分化和迁移，调控巨噬细胞稳态。通过抑制剂或中和抗体阻断CSF1 /CSF1R轴，有效降低巨噬细胞的招募。除了减少TAMs的积累，CSF1/CSF1R轴还可以将M2型TAMs重新极化到M1表型。基于这些原因，CSF1/CSF1R信号是癌症潜在治疗靶点。在乳腺癌和神经内分泌肿瘤模型中，CSF1基因缺失导致转移明显减少及肿瘤进展延迟。基于这些结果，CSF1/CSF1R抑制剂的几个临床试验已经完成[13]或正在进行中。

2.1.2 Legumain作为靶点 Legumain，又称天冬酰胺内肽酶（asparaginy endopeptidase，AEP）是一种应激蛋白，是天门冬酰胺内肽酶家族的一员，在正常组织没有或仅有较低的表达，而在肿瘤组织、肿瘤新生内皮细胞、肿瘤基质中的TAMs高表达。以Legumain为靶点研制基因疫苗，通过实验证实，在肿瘤高表达Legumain部位，脂质体载体能够穿透细胞膜进入肿瘤细胞，发挥抗癌作用，提高了抗肿瘤的靶向性、低毒性及高效性。多柔比星（doxorubicin）及依托泊苷（etoposide）可在肿瘤组织中内选择性的被Legumain激活产生高浓度的细胞毒物质，使抗癌活性最大化。

2.1.3 甘露糖受体CD206为靶点  巨噬细胞表面标记物可作为有用的治疗靶点。甘露糖受体CD206可作为巨噬细胞特异性靶点。一种与CD206受体结合的单链肽，附着在具有选择性靶向CD206+TAMs的纳米体上。当其在TAMs中过度表达时可作为一种有效的治疗靶点，利用免疫毒素结合单克隆抗体（mAbs）为靶向表面标记物如清道夫受体A和CD52（人源化单克隆抗体），已经在卵巢癌中进行研究。正在进行的临床试验中，Alemtuzumab（抗CD52人源化单克隆抗体）作为肿瘤治疗的有效方法正在临床试验中[14]。

2.1.4 诱导巨噬细胞凋亡  曲贝替定（ET743）被证明在肿瘤组织中减少TAM诱导单核细胞和巨噬细胞的细胞凋亡。基于Ⅰ、Ⅱ期治疗卵巢癌和软组织肉瘤临床试验结果，曲贝替定（Trabectedin;商品名：Yondelis）用于不能手术切除或晚期（转移性的）特定软组织肉瘤（STS）-脂肪肉瘤与平滑肌肉瘤治疗。

2.2 TAMs的重塑

巨噬细胞的一个重要特征是其可塑性，能夠在肿瘤微环境中改变其表型。因此，TAMs重编程为抗肿瘤表型是一种重要的治疗策略。我们之前的研究结果显示，在MPE（恶性胸腔积液）中使用的铜绿假单胞菌对MPE的治疗，铜绿假单胞菌甘露聚糖敏感性血凝酶将MPE中的CD163+ TAMs重新培养为M1巨噬细胞，提示CD163+ TAMs可作为MPE的潜在治疗策略。

纳米颗粒[15]逐渐被用于抗肿瘤巨噬细胞的极化。最新的数据表明，生物偶联二氧化锰纳米粒子通过诱导TAM向M1型表型反应，提高化疗反应。合成的IL-12负载纳米颗粒可逆转巨噬细胞并产生抗肿瘤作用。

2.3 TAMs作为抗癌药物的载体

大量的研究表明，通过减少肿瘤组织中巨噬细胞的数量，通过阻断单核细胞的招募或消除肿瘤组织中已经存在的TAMs，可以显著降低肿瘤的主要生长和转移位点的数量[16]。此外，还尝试将TAMs重新编程为M1巨噬细胞或中和TAMs的促肿瘤产物[17]。另一种方法是使用TAMs作为抗癌药物载体进入肿瘤环境。TAMs作为抗癌药物的载体[18]，这是最有希望的癌症治疗方法之一。据报道，巨噬细胞可以有效将金纳米壳内化，并将其释放到肿瘤的低氧区域，在这些巨噬细胞周围诱发癌细胞死亡。巨噬细胞内部的纳米粒子覆盖着甘露糖，并运载5-氟尿嘧啶，在小鼠肝癌腹腔转移模型中应用时，观察到肿瘤生长受到抑制[19]。

3 TAMs相关治疗

3.1靶向TAMs结合标准治疗

放疗和化疗在许多癌症中都是很有用的治疗方法，研究表明，在X线照射后，骨髓发生肿瘤细胞浸润的几率会增加。这与骨髓自身正常免疫环境破坏或者骨髓细胞损伤有关。然而，肿瘤细胞与基质间的相互作用仍未得到明确的解释。在放射治疗后观察到肿瘤细胞DNA损伤、细胞死亡和增加的细胞缺氧，这已被证明会导致巨噬细胞的招募[20]，并促进动物模型的肿瘤进展。因此，TAM缺氧诱导因子- 1（HIF-1）路径受到辐射会诱导肿瘤。更重要的是阻断CSF1R信号似乎增强了其他几种标准疗法的疗效。因此，CSF1R的阻断已被证明可以提高胰腺肿瘤化疗的疗效。说明靶向TAMs结合标准治疗对于肿瘤治疗至关重要。

3.2 TAM靶向的免疫療法[21]

除了常规疗法之外，免疫疗法[22]已经成为治疗癌症的有效策略。采用肿瘤抗原、体外激活T细胞和NK细胞进行细胞治疗，以及溶瘤病毒是免疫治疗的方法，以激活效应免疫细胞。最具发展前景的策略已计划开始临床应用，是对免疫检查点分子，如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（CTLA-4）、程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）及其配体（PD-L1）抗体的管理。临床证据显示，越来越多的M2型TAMs与治疗失败和不同癌症类型的不良预后相关。M2型 TAMs不仅表达了CTLA-4的配体，还表达了PD-L1，从而促进了免疫抑制活性，这就为抗PD-L1的治疗提供了靶点。因此，TAM靶向免疫治疗也是一种很有前途的癌症治疗方法。这些免疫疗法的策略包括直接破坏TAM，或者抑制巨噬细胞的招募[23]，或者使得M2（肿瘤促进）型巨噬细胞向M1（肿瘤抑制）型巨噬细胞再极化。

3.3 改善靶向药物向巨噬细胞的传递

在癌症治疗期间，将药物运送到特定的细胞类型一直是一个挑战。为了提高药物功效，已经开发了脂质体、纳米颗粒和微球等系统。纳米粒子在1～100 nm范围内，而脂质体的直径从400～2500 nm不等。巨噬细胞是一种专业的吞噬细胞，具有吞噬纳米粒子和脂质体的能力。因此，纳米颗粒和脂质体的配方已被开发出来，以高特异性和低毒性的TAMs运输抗肿瘤药物。纳米颗粒被用于不同的配方，从固体脂质纳米颗粒（SLNs）到聚合物、金属离子或蛋白质纳米颗粒。到目前为止，有几种纳米颗粒的配方已经证明了临床的可行性，其中包括固体脂质纳米颗粒，其上载有抗肿瘤药物顺铂和环糊精的聚合物纳米颗粒，以及白蛋白纳米颗粒的Abraxane（紫杉醇）。脂质体含有一种磷脂双层结构，可以很容易地添加额外分子，而小脂质体（50～100 nm）的脂质体通过引入带负电荷的脂质体，如磷脂酰丝氨酸和磷脂酰甘油，被巨噬细胞吞噬。此外，还发现配体脂质体比没有配体的脂质体更有效。具体地说，脂质体是通过一种肽（GGPNLTGRW或RGD）选择性的结合单核细胞的目标整合素受体。有抗体的脂质体（免疫脂质体）能够与巨噬细胞的Fc受体结合。如CD163抗体包覆脂质体可用于靶向M2巨噬细胞。此外，研究巨噬细胞和DCs（树突状细胞）的凝集素受体的糖基化脂质体，已经被开发用于运输抗肿瘤的药物，比如CpG-ODN（免疫增强剂）和Liposomal Doxil（脂质体阿霉素，多喜）是一种基于阿霉素的低毒性和高特异性的脂质体癌症治疗的成功例子。虽然脂质体介导的TAMs治疗缺陷已被证实，但脂质体囊化剂是否能有效促进M2样的TAM复极化仍需进一步研究。

3.4血管正常化治疗

由M2型的TAMs引起的异常肿瘤血管，是癌症发病的关键标志之一。异常的肿瘤血管对肿瘤的发展有促进作用，因为其改变了TME并促进了转移。因此，血管正常化被认为是提高抗肿瘤治疗的潜在途径。唑来膦酸的抗肿瘤血管生成作用抑制自发乳腺发生癌变，其部分原因是抑制了促血管生成的M2型 TAMs的再极化。

综上所述，巨噬细胞做为抗肿瘤治疗的靶点具有极大的实用价值及临床意义。同时，靶向TAMs是治疗癌症的又一种非常有价值的治疗方法。最近正在进行的针对TAMs的靶向治疗实验、临床前和临床研究都取得了令人鼓舞的进展[24]。我们相信，在未来的癌症患者中，有针对性的TAMs靶向治疗[25]将会被广泛应用，提高癌症患者的疗效及生存质量，为治疗肿瘤提供更有效的途径和方法。

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（收稿日期：2018-07-04）