肿瘤相关巨噬细胞与肿瘤干细胞相互调控作用的研究进展①

2022-01-05解营利李鹏辉杨嘉蒙秦鸿雁胡昳旸

中国免疫学杂志 2021年22期

解营利李鹏辉杨嘉蒙陈衍秦鸿雁胡昳旸

（空军军医大学基础医学院医学遗传与发育生物学教研室，西安710032）

癌症是世界范围内的主要公共卫生问题，严重威胁我国人群的健康状况。在中国，随着人口老龄化发展，恶性肿瘤的发病率和死亡率持续上升。据2019年国家癌症中心报道，2015年全国新发恶性肿瘤约392.9 万例，其中肺癌仍是发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，肝癌、乳腺癌、脑肿瘤和胰腺癌也位居恶性肿瘤发病率的前10 位。虽然治疗水平不断提高，但恶性肿瘤独特的生物学特性表现出对药物的抵抗，以及用药过程中产生的耐药性导致其具有很高的复发率和转移率，使得恶性肿瘤死亡率居高不下。目前因肿瘤死亡的人数已经占据总体死亡人数的23.91%，对肿瘤的相关研究仍然是公共卫生领域的重大课题［1］。

1 肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）

1997年，DICK 和BONNET［2］首次在白血病中描述了CSCs的特征，随后在多种肿瘤组织中都发现了CSCs 的存在。CSCs 的起源仍不清楚，但大多数研究认为CSCs 是正常干细胞积累了致癌性的突变所产生。CSCs的特点包括能够自我更新，分化成原组织的所有不同细胞亚群，在体外生长成克隆球结构和再次诱发肿瘤形成的能力。基于以上特性，CSCs一方面能够维持其干细胞库，另一方面能够不断支持肿瘤生长。事实上，CSCs 被认为是肿瘤生长、维持、进展及抗肿瘤治疗的关键［3］。由于CSCs 能够进入静息期并表达多种抵抗药物的外排泵分子，使其能够在传统的放疗和化疗中存活下来，并且推动了肿瘤的复发和远端组织转移扩散。目前，CSCs的鉴定仍缺少通用的分子标记，但根据来源组织，CSCs可以通过特异性表面标志物，如CD133、乙醛脱氢酶1（acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1）、c-kit 和干性相关主要基因调节因子，如Nanog、Sox2和Oct4的表达进行分离鉴定。

CSCs 自我更新和分化间的平衡受干细胞龛的调控，肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中释放的可溶性细胞因子或细胞-细胞间连接通过激活特定的信号通路，如Notch、Wnt/β-catenin、Sonic Hedgehog，可以调控CSCs 的增殖状态。此外，在肿瘤发生早期，TME 中的免疫细胞可检测并杀死绝大多数肿瘤细胞，仅有少数肿瘤细胞能够在此阶段存活下来，这些细胞大多都是CSCs［4］。在肿瘤发展的不同阶段，天然免疫细胞和CSCs 间的相互作用是TME 的关键决定因素，通过靶向天然免疫细胞进而干预CSCs成为肿瘤免疫治疗的新策略［5］。

2 CSCs与肿瘤免疫编辑

众所周知，肿瘤是由一个复杂的异质性细胞群体组成，除了恶性的肿瘤细胞外，还包含大量成纤维细胞、内皮细胞和免疫细胞。它们通过相互作用，构建了适宜肿瘤细胞生长的TME。在TME 中，免疫细胞与其他细胞的生理特性发生了重编程，使得TME朝着促进肿瘤增殖和转移的方向发展［6］。在这样一个环境中，天然免疫细胞，即巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、髓系来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）及自然杀伤细胞（natural killer cell，NK），是肿瘤相关炎症的驱动因素。由于它们功能上的可塑性，在肿瘤发展的不同阶段发挥促肿瘤或抗肿瘤的作用。一方面，天然免疫能够通过破坏肿瘤细胞或抑制其生长来阻断肿瘤发展；另一方面，通过塑造肿瘤细胞的免疫原性，抑制宿主的抗肿瘤反应进而支持肿瘤细胞的增殖和生存［7-9］。“肿瘤免疫编辑”假说中叙述了这种动态的过程，其包含3 个关键事件：“清除”阶段，与肿瘤细胞的免疫监测相对应，在此阶段，绝大多数肿瘤细胞被免疫系统监测并杀死；“平衡”阶段：免疫细胞与肿瘤细胞建立起平衡；“逃逸”阶段，此时免疫抑制通路被激活，使得肿瘤细胞可以逃避免疫系统的监测并广泛扩散［10］。

在肿瘤免疫编辑过程中，由于CSCs能够进入静息状体，同时过表达Bcl2/Bcl-x 和Survivin 激活抗凋亡信号通路，高表达“别吃我”信号CD47 抑制巨噬细胞吞噬，下调肿瘤相关抗原、人白细胞抗原及NK细胞介导识别配体的表达，使得天然免疫细胞并不能有效清除CSCs。一旦在“清除”阶段存活下来，CSCs则可通过自我更新进行增殖，并释放细胞因子和可溶性配体（IL-4、IL-13、G-CSF 和CCL2/15）编辑免疫系统。借此，CSCs给自己创造了一个自由宽松的免疫抑制TME，有利于自身的增殖、分化，并主导了肿瘤的复发。

在肿瘤生长过程中，部分CSCs 降低E-cadherin的表达失去上皮表型并获得间质化的特征，如Vimentin、Fibronectin、Snail、Slug 和Twist 的表达上升，通过上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）过程后离开肿瘤进入血液循环。与此同时，肿瘤相关炎症产生的细胞因子和趋化因子促进了MDSCs、Treg、NK，特别是肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）在远端组织（如：肺）的聚集，创造出“转移前”细胞龛，有利于血液中循环的CSCs在此定居并产生转移灶［5］。

3 肿瘤相关巨噬细胞与CSCs

TAMs 是肿瘤组织中最丰富的免疫细胞。巨噬细胞对外界信号做出应答时具有极强的可塑性，可参与自然免疫和获得性免疫对TME 做出反应。根据外界环境获得的信号，巨噬细胞发生极化并获得不同的功能特征。TAMs 可活化为经典的M1 型极化和可替代的M2 型极化。IFN-γ 和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）/肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）驱动TAMs 的M1 型极化，参与Th1 应答的发生，与Ⅰ型炎症反应相关，主要参与细胞内杀死病原体以及抗肿瘤免疫反应。M2 型极化更倾向于免疫调节和促肿瘤活性，其又分为M2a、M2b 和M2c 3种形式。IL-4和IL-13激活的M2a型极化表现出免疫调节功能，并驱动与Ⅱ型炎症反应相关的Th2应答。免疫复合物和Toll样受体（toll-like receptors，TLRs）诱导的M2b 极化与M2a 型极化相同，参与了Th2 应答和免疫调节。M2c 极化由IL-10 诱导，主要与免疫抑制、基质沉积及组织重建有关［11］。

研究证实，在多种恶性肿瘤中TAMs 与CSCs 存在“cross-talk”，一方面，CSCs 能够帮助TAMs 募集进入肿瘤内部，并促使其发生M2 样的活化；另一方面，TAMs 通过分泌细胞因子，激活信号通路等方式促进CSCs的“干性”，加速肿瘤的生长和对外转移。

3.1 肿瘤相关巨噬细胞与肝癌干细胞肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是来源于肝细胞的原发性恶性肿瘤，约占所有肝癌的80%。其他类型的肝癌，包括肝内胆管癌、肝母细胞瘤和血管肉瘤，与HCC 相比较为罕见。HCC 是全球第六大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第四大原因，约占所有新发癌症病例的5.7%，每年世界上约有1% 的死亡与HCC 有关。因此，HCC 是世界上死亡率最高的癌症之一［12］。

人肝癌干细胞（hepatocellular carcinoma cancer stem cells，HCC CSCs）表面标志物包括CD24、CD44、CD90、CD117、CD133和上皮细胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）。其中，CD117+、CD133+或EpCAM+的细胞群在人肝癌中含量极低，小于1%。对CD24+、CD44+、CD90+细胞群在多个样本中进行检测，CD44+细胞几乎存在于所有肝癌临床样本和细胞系中，其在肝癌细胞中的比例为2%～6%。在肝癌样本中，CD44+的CSCs 数目与TAMs 数目呈正相关。TAMs 与CSCs 共培养时，CSCs 的扩增能力提高，CSCs 数目达到对照组的1.86 倍。同时，干细胞相关基因表达上调，克隆球形成能力增强。进一步研究证实，TAMs 产生的IL-6 通过激活信号传导与活化转录因子3（signal transducers and activators of transcription，STAT3）信号通路促进了CSCs 的扩增和肿瘤形成。使用托珠单抗（Actemra）阻断IL-6信号或敲除STAT3 都能够削弱TAMs 促进CSCs 生长的能力［13］。M2 型极化的TAMs 在TME 中能够促进CSCs 的自我更新和成瘤性。8-溴-7-甲氧基白杨素（8-bromo-7-methoxychrysin，BrMC）可通过抑制核因子κB（NF-κB）的活性逆转TAMs 的M2 型极化，进而抑制CSCs 的克隆球形成和侵袭能力，耗竭CSCs抑制肿瘤生长［14］。此外，TAMs 分泌的外泌体能够促进CSCs的克隆球形成能力，增强其干性。对来源于TAMs 的外泌体进行miRNA 芯片分析，结果显示miR-125a 和miR-125b 显著降低。CD90 是CSCs 的分子标志物，同时也是miR-125a和miR-125b的下游靶分子。通过转染miR-125a和miR-125b靶向CD90可抑制HCC 细胞的增殖和CSCs 的干性［15］。在TAMs 与肝癌细胞系Hepa1-6 共培养过程中，使肝癌细胞经历EMT，细胞克隆球形成数目显著增多，CSCs 转录因子Bmi1 和Klf4 表达升高，细胞获得CSCs 样特性。研究证实，TAMs 分泌大量的TGF-β1促进了肝癌细胞的CSCs 样特性。通过抑制TGF-β1诱导的EMT，可阻碍肝癌细胞CSCs 样特性的获得［16］。M2 型TAMs 分泌的TNF-α 通过靶向Wnt/βcatenin 也可诱导肝癌细胞的EMT，促使其干性的获得。将肝癌细胞系SMMC-7721 与M2 型极化的TAMs 共培养后，肝癌细胞的干细胞分子标志物CD133、干细胞转录因子Oct4 和Sox2 表达上升。将共培养后的肝癌细胞进行皮下注射后，肿瘤体积显著增大。使用Wnt/β-catenin抑制剂ICG-001能够部分逆转肿瘤细胞EMT 过程并削弱其干性，抑制肿瘤生长［17］。表阿霉素是治疗HCC 患者的一种化疗药物，但其治疗效果仍不能令人满意。在大鼠肝癌模型上结合塞来昔布进行辅助治疗可减少CD68+的TAMs 募集，激活抗肿瘤免疫，抑制CSCs 的“ 干性”（图1）［18］。

图1 TAMs与HCC CSCs的相互作用机制Fig.1 Cross-talk mechanism between TAMs and HCC CSCs

3.2 肿瘤相关巨噬细胞与乳腺癌干细胞乳腺癌是世界上最常见的女性恶性肿瘤，致死率也位居女性肿瘤首位，困扰着全球数百万女性的生活。通过靶向TAMs 进而干预乳腺癌干细胞（breast cancer stem cells，BCSCs）为乳腺癌的临床治疗提供了新思路。从乳腺癌患者肿瘤样本中使用特定的表面标记，如CD24-/lowCD44+和EpCAM+以及通过测定ALDH1 活性能分离出显著具有肿瘤起始能力的BCSCs。这些BCSCs 具有高度的致瘤性，并且也被报道具有侵入性和转移性［19］。

EMT 可赋予肿瘤细胞间质化的特性和进入CSCs 状态的能力。研究发现，TAMs 通过与BCSCs的旁分泌信号创造了适合BCSCs 生存的干细胞龛。蛋白组学分析显示，EMT 过程中BCSCs 上的CD90和受体络氨酸激酶EphA4 的表达上调，它们通过直接与TAMs 上各自的受体结合，介导BCSCs 与TAMs接触依赖方式的相互作用。其中，CD90和CD11b的结合锚定了BCSCs 和TAMs 的物理接触。当BCSCs上的EphA4 与TAMs 上的Ephrin 结合后，进一步激活Src 和NF-κB。NF-κB 在BCSCs 内诱导大量细胞因子分泌以维持其干细胞状态［20］。在炎性乳腺癌（inflammatory breast cancer，IBC）中，肿瘤细胞通过表达大量趋化因子来招募单核细胞并促使其分化为促肿瘤的M2样表型。M2样的TAMs进而分泌IL-8和生长调节癌基因（growth-regulated oncogene，GRO）趋化因子，它们通过激活STAT3信号通路促进BCSCs样细胞的高水平发育和间质化表型。在BCSCs 和TAMs 间形成了一个正向反馈的趋化因子环路，进一步驱动了IBC 的EMT 过程［21］。在CD44+/CD24-/ESA+的BCSCs中，透明质酸合成酶2（hyaluronan synthase 2，HAS2）的表达显著升高。HAS2 可通过增加BCSCs 与内皮细胞的黏附促进其转移功能。同时，TAMs 表达透明质酸主要的表面受体CD44，BCSCs与TAMs 通过透明质酸相互作用导致TAMs 分泌的血小板衍生生长因子-BB（platelet-derived growth factor，PDGF-BB）增多，PDGF-BB 进一步激活基质细胞分泌成纤维生长因子（fibroblast growth factor，FGF）7和FGF9，促进BCSCs的增殖和自我更新。使用HAS抑制剂4-甲基伞形酮（4-methylumbelliferone）可阻断透明质酸的产生，显著降低肿瘤转移灶的产生和生长［22］。BRCA1-IRIS 是肿瘤抑制基因BRCA1的可变剪切产物，其高表达具有促进肿瘤细胞侵袭的作用。BRCA1-IRIS 过表达的乳腺癌细胞通过Hif-1α和NF-κB 依赖的方式大量分泌GM-CSF 募集巨噬细胞，并促进巨噬细胞极化为M2 型TAMs。GM-CSF通过激活STAT5、NF-κB 和/或ERK 信号通路诱发TAMs表达TGF-β1，进而与乳腺癌细胞表面的TGF-β受体Ⅰ/Ⅱ结合，激活AKT 信号通路，增加细胞的“干性”和EMT表型［23］。

此外，TAMs 分泌表皮细胞生长因子（epidermal growth factor，EGF）通过旁分泌方式激活BCSCs上的EGF 受体，以STAT3 依赖的方式上调Sox2 表达，促进了BCSCs 样的表型。其中，干细胞标志物Sox2、Oct4、Nanog、AbcG2 和Sca-1 表达升高，药物外排能力和抵抗化疗能力增强，在体内的成瘤率升高。通过小分子抑制剂AG1478 和CDDO-Im 分别阻断EGFR 和STAT3 都可对BCSCs 进行靶向治疗［24］。同时，跨膜蛋白LSECtin 高表达于TAMs，通过和表达于BCSCs 上的受体BTN3A3 蛋白结合，促进BCSCs的干性。无论是在TAMs 上特异去除LSECtin 或在BCSCs上沉默BTN3A3，都能够显著降低BCSCs的频率并抑制肿瘤生长。通过BTN3A3-Fc 或anti-BTN3A3 抗体阻断LSECtin/BTN3A3 信号轴，对乳腺肿瘤的生长均产生治疗作用［25］。采用Transwell 共培养系统将乳腺癌细胞和TAMs 进行共培养，模拟两者共存。乳腺增生治疗药物消癖颗粒（XIAOPI Formula，XPS）能显著抑制BCSCs 的增殖、克隆形成、减少BCSCs 亚群数目、降低干细胞相关基因表达。机制研究显示，XPS 通过抑制TAMs 的M2 型极化及CXCL1 的表达和分泌实现对BCSCs 的干预［26］。在对BCSCs 的microRNAs 表达谱分析中发现，miR-708 的表达显著降低，且与乳腺癌的化疗反应和预后相关。miR-708 的表达抑制了BCSCs 的克隆球形成能力，CD44+/CD24-细胞比例和致癌性，增强了BCSCs 对化疗的敏感性。研究发现，miR-708 是通过直接结合CD47 分子调节TAMs 介导的吞噬。另一方面，CD47 是BCSCs 自我更新、肿瘤生成和化疗抵抗的重要分子，并与乳腺癌病人的预后相关。2型糖尿病药物二甲双胍可作用于miR-708/CD47 信号通路，减少BCSCs 的数量。调控miR-708/CD47 信号轴可能成为靶向CSCs 治疗乳腺癌的新靶点（图2）［27］。

图2 TAMs与BCSCs的相互作用机制Fig.2 Cross-talk mechanism between TAMs and BCSCs

3.3 肿瘤相关巨噬细胞与胰腺导管腺癌干细胞胰腺癌患者中高达95% 患者为胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC），目前尚无有效的治疗方法，是所有癌症中存活率最低的一种，患者的五年生存率低于5%。主要原因是肿瘤细胞中多个促癌信号通路的同时激活，这使它们能够克服抑制单一致癌信号通路的治疗方法。化疗和放疗是目前大多数PDAC 患者的标准治疗，添加包括吉西他滨（Gemcitabine）、紫杉醇（Abraxane）和FOLFIRINOX 联合方案，能够适度地延长中位数生存期，但最终绝大部分患者的病情仍呈进行性加重［28］。

胰腺导管腺癌干细胞（pancreatic ductal adenocarcinoma cancer stem cells，PDAC CSCs）具有很强的致瘤性和转移性潜能，并且对化疗具有内在的抗性，靶向CSCs对其进行抑制或去除有助于抑制肿瘤细胞生长，延长生存时间。M2 型TAMs 高表达清道夫受体CD204，其表达水平与患者生存期相关，同时也与CSCs 标志物CD44/CD133 的表达呈正相关。病人生存分析显示CD44/CD133与CD204的高共表达与更短的总体生存期显著相关，提示在PDAC 患者中CSCs 与TAMs 间存在相互作用［29］。进一步研究发现，CSCs 表达的激活素（Nodal/ActivinA）促使TAMs 大量表达hCAP-18/LL-37，hCAP-18/LL-37 再通过甲酰肽受体2（formyl peptide receptor 2，FPR2）和P2X 嘌呤受体7（P2X purinoceptor 7 receptor，P2X7R）依赖的方式增强CSCs中多能性相关基因的表达，提升自我更新、侵袭和肿瘤生成能力。单独或联合使用FPR2 和P2X7R 的抑制剂WR-W4 和KN-62，导致CSCs 克隆形成和侵袭能力下降，CD133+细胞数目减少，肿瘤形成受到抑制［30］。CD51，也被称为整合素αV，可与β1、β3、β5、β6、β8二聚化成整合蛋白，在肿瘤细胞黏附和迁移、发展等过程中扮演不同角色。研究发现CD51 与PDAC患者预后不良呈正相关。在人的PDAC 中，CD51 在促肿瘤的M2 型TAMs 上高表达，但不表达于肿瘤细胞。当肿瘤细胞孵育在来自M2 型TAMs 的条件培养基后，干细胞相关基因的表达升高，克隆球形成能力极大提升。将PDAC细胞与M2型TAMs共移植到裸鼠体内，加速了肿瘤的生长。在TAMs 中敲除CD51，干细胞相关基因，如Nanog、Sox2、Oct3/4、KLF4、CD133 和CD24 的表达下降，CD133+细胞比例显著降低。与TAMs 共培养后CSCs 的克隆球形成能力受损，CD51 通过调节TGF-β1/smad2/3 信号轴实现对CSCs 的自我更新能力和肿瘤形成能力的抑制作用［31］。也有研究认为M2型TAM 是胰腺癌的独立风险因素，预示着患者更短的生存时间。对患者样本分析显示，M2型TAMs与CSCs呈正相关。在使用吉西他滨后，胰腺癌细胞表达更高的干细胞标志物，并产生多种免疫抑制因子。联合使用抗体阻断TGF-β1 和GM-CSF 可抑制TAMs 的M2 型极化，提升化疗效果［32］。此外，CSCs 表达的CD133 可以增加IL-1β 的表达和分泌，激活自分泌信号回路上调NFκB 信号和CXCR4 的表达，促进EMT 和细胞浸润。TAMs 作为基质细胞也能够产生大量IL-1β，进一步激活CSCs 的相关活性［33］。有名的“别吃我”信号CD47 分子在CSCs 上高表达，抑制了巨噬细胞对其的吞噬作用［34］。CSCs 分泌的IFN-β 可以诱导TAMs优先大量表达和分泌干扰素刺激基因15（IFN-stimulated gene，ISG15）。ISG15进一步作用于CSCs，加强其内在的“干性”特征，包括自我更新能力和肿瘤生成能力，为PDAC 的发展提供支持［35］。PANDOL 教授团队研究组合成的化合物Metavert 可以同时抑制糖原合酶激酶3和组蛋白去乙酰化酶的活性。胰腺癌细胞与Metavert 共同孵育后可获得正常的葡萄糖代谢，减少CSCs 数量，同时可通过减少TAMs 的募集抑制肿瘤侵袭。Metavert 联合照射、紫杉醇或吉西他滨使用，相对单独使用任何一种药剂，细胞存活率降低，荷瘤动物表现出更长的生存时间（图3）［36］。

图3 TAMs与PDAC CSCs的相互作用机制Fig.3 Cross-talk mechanism between TAMs and PDAC CSCs

3.4 肿瘤相关巨噬细胞与胶质瘤干细胞（glioma stem cells，GSCs）神经胶质瘤是最常见的原发性脑瘤，每10 万人中有5～10 例患者。胶质瘤根据世界卫生组织分级分为4 个恶性分级，其预后取决于肿瘤分级和组织学。虽然近年来胶质瘤的诊断和治疗有了很大的改善，但预后仍然很差。2004年，SINGH 等［37］首先从人脑中分离获得了GSCs，并发现其是肿瘤发生的根源。在对TAMs 与GSCs 相互作用的研究中发现，GSCs 分泌的骨膜蛋白（POSTN）可通过整合素αvβ₃募集外周血单核来源TAMs 的作用。当敲除POSTN 时，胶质瘤内部的TAMs 数量降低，肿瘤生长显著减缓，荷瘤小鼠的生存时间增长。同时，通过RGD（Arg-Gly-Asp-d-Phe-Lys）多肽可阻断POSTN/αvβ₃介导的TAMs 募集，也能够减少移植瘤中M2 型活化的TAMs 数量［38］。此外，GSCs 可产生大量的GM-CSF 因子，它促进外周血来源的单核细胞的分化和存活，诱导其发育成CD11Chi巨噬细胞，且表现出明显的抗炎促肿瘤作用［39］。有研究发现，当TAMs 被募集到肿瘤内部后也获得了无限增殖等肿瘤细胞的表型，提示GSCs 可能具有诱导TAMs癌细胞化的能力［40］。在约5%的GBM患者中，生物钟调节相关的昼夜节律运动输出周期故障（circadian locomotor output cycles kaput，CLOCK）蛋白的效应被放大，能够增强GSCs的自我更新能力。嗅质蛋白3（olfactomedin-like 3，OLFML3）是一个新的趋化因子，可以募集免疫抑制性小胶质细胞进入肿瘤。CLOCK 与其异二聚体脑和肌肉组织芳香烃受体核转录因子样蛋白1（brain and muscle aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator protein-like-1，BMAL1）形成CLOCK-BMAL1复合物，其通过上调下游靶分子OLFML3 的表达增强GSCs 的自我更新并诱发促肿瘤免疫。将CLOCK 或OLFML3 敲除后可显著降低肿瘤内部小胶质细胞密度，延长生存期［41］。

肿瘤中GSCs 聚集处往往具有更多的TAMs 浸润，GSCs 密度与TAMs 数量间具有正相关关系。与non-GSCs 相比，GSCs 对TAMs 的趋化能力更强，在对TAMs 的募集中发挥主要作用［42］。TAMs 分泌的多效生长因子（pleiotrophin，PTN）与多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma mltiforme，GBM）不良预后有关。而GSCs 上大量表达PTN 受体PTPRZ1，提示PTN 信号优先作用于GSCs。使用shRNA 或anti-PTPRZ1 抗体阻断PTN/PTPRZ1 旁分泌信号通路，GSCs 的“干性”和成瘤能力严重受损，GBM 的生长减缓，小鼠生存时间延长［43］。此外，将GSCs与TAMs共培养，GSCs 表现出更强的侵袭能力，TGF-β 信号活性增强。研究显示，GSCs表达大量TGF-β1受体2（type ⅡTGF-β receptor，TGFBR2），TAMs 表达释放TGF-β1 与GSCs 上的受体结合，基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）表达升高，GSCs侵袭能力增强［44］。 TAMs 表达的CCL8 亦可通过CCR1 和CCR5 介导激活ERK1/2 信号通路磷酸化，增强肿瘤细胞的侵袭能力及其“干性”（图4）［45］。

图4 TAMs与GSCs的相互作用机制Fig.4 Cross-talk mechanism between TAMs and GSCs

本课题组一直以来从事Notch 信号介导TAMs与肿瘤的相关研究。课题组前期研究发现，黑素色瘤中M2 样的TAMs 中Notch 信号表现出较低的活性，激活Notch 信号通路后，M1 型的巨噬细胞显著增多，增强其抗肿瘤能力。RBP-J介导的Notch 信号通过SOCS3 来调控巨噬细胞M1 和M2 型极化，提示Notch 在TAMs 与肿瘤发展进程中发挥重要作用［46］。进一步研究显示，在TAMs 上激活Notch 信号能够增强其抗肿瘤特性，减弱TAMs 促肿瘤生长的能力，抑制路易斯肺癌在小鼠体内的增殖。Notch 信号能够促进巨噬细胞表达miR-125a/miR-99b 分子簇，miR-125a 通过调控低氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，Hif-1α）和干扰素调节因子4（interferon regulatory factor 4，IRF4）的表达促进TAMs 的M1 型极化，抑制M2 型极化，实现抑癌作用［47］。在髓系细胞中特异性敲除RBP-J 抑制Notch 信号的活性会抑制单核细胞来源的TAMs 分化，但通过上调Wnt/βcatinen信号通路促使了Kupffer细胞样TAMs的增殖和促肿瘤细胞因子的产生，加速了小鼠肝癌的进程和结直肠癌肝转移［48］。

4 结语

越来越多的研究证实TAMs 在肿瘤的发生、发展进程中发挥关键作用。通过靶向TAMs 阻断其向肿瘤的募集，或是对TAMs 进行重编程改变极化表型进而改变肿瘤内部的免疫抑制微环境等策略，实现对肿瘤生长的抑制是目前肿瘤免疫研究的热点邻域［49-50］。然而，相对于一般肿瘤细胞，CSCs 和TAMs 的相互作用在肿瘤发生、进展和转移形成的过程中扮演更为核心的角色（表1）。CSCs与TAMs、间质细胞通过多层级的相互作用，形成原发性TME以及转移前位点。目前，CSCs的生物学特性及其与错综复杂的微环境相互作用的复杂性尚未完全阐明。特别是在肿瘤进化过程中，塑造CSCs可塑性和恶性表型的机制，如免疫原性、增殖率、分化、自我更新、迁移等。进一步了解炎症信号和免疫细胞如何塑造CSCs的功能，对TAMs-CSCs之间的“对话”进行重编程，有助于影响它们的促进肿瘤形成、疾病发展及转移能力，最终实现根除肿瘤或避免肿瘤复发的目的。未来这一领域将会开展更多的研究，以利用这一新兴知识为临床肿瘤治疗提供新的思路和新靶点。