肿瘤相关巨噬细胞在膀胱癌免疫治疗中的研究进展

彭娇，何卫阳

重庆医科大学附属第一医院泌尿外科，重庆 400016

膀胱癌是常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，具有发病率高、病死率高的特点，是世界上第九大常见恶性肿瘤[1]。膀胱癌的传统治疗方式多样，包括外科手术、化疗、放疗等，但患者的总体生存期并未得到明显改善。免疫治疗的出现给膀胱癌的治疗带来了新的方向，目前膀胱癌免疫治疗主要包括卡介苗（Bacille Calmette-Guérin，BCG）灌注和免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）治疗等。肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophage，TAM）是肿瘤微环境中主要的免疫细胞，在膀胱癌的免疫治疗中发挥重要作用，同时作为潜在的免疫治疗靶点具有巨大的研究价值。本文介绍了TAM在膀胱癌免疫治疗中的研究进展。

1 TAM概述

TAM是指浸润在肿瘤组织中的巨噬细胞[2]。巨噬细胞的表型和功能具有高度可塑性，在先天免疫及适应性免疫过程中均发挥着重要作用。巨噬细胞在不同因素的影响下可极化为功能不同的细胞表型，主要分为经典活化型巨噬细胞（M1型）和替代活化型巨噬细胞（M2型）[3]。两种表型的巨噬细胞功能截然不同，M1型巨噬细胞在促炎和抗肿瘤中发挥重要作用[4]，M2型巨噬细胞具有促进血管生成、抗炎、抑制抗肿瘤免疫反应的作用[5]，TAM通常具有M2表型。已有研究证实TAM在膀胱癌的生长[6]、侵袭[7-8]、转移[9]、耐药[10]等方面具有重要作用。

2 TAM在膀胱癌免疫治疗中的作用

肿瘤的免疫治疗旨在通过调节自身免疫系统使免疫细胞（主要是T细胞）重新激活，从而增强抗肿瘤反应，杀伤肿瘤细胞。目前正在研究的膀胱癌免疫治疗方法包括ICI治疗、过继性细胞免疫治疗、肿瘤疫苗、共刺激受体激动剂和细胞因子治疗及其他新兴免疫治疗方法[11]。研究证实，TAM具有促进肿瘤发生炎性反应和免疫抑制的作用。TAM具有高度可塑性，M1表型的TAM可以分泌经典的炎性细胞因子，通过促进肿瘤细胞坏死和免疫细胞浸润肿瘤微环境而杀死肿瘤，因此通过靶向TAM重塑肿瘤微环境将有利于肿瘤治疗，尤其是免疫治疗。

2.1 TAM在BCG灌注中的作用

20世纪70年代，膀胱内灌注BCG开始用于治疗非肌层浸润性膀胱癌。灌注BCG可产生多种免疫反应，通过各种免疫细胞和可溶性因子介导抗肿瘤作用，从而降低患者的复发率和疾病进展率[12]。BCG灌注治疗被认为是降低非肌层浸润性膀胱癌进展及复发风险最有效的辅助治疗方法，但肿瘤微环境中TAM的持续浸润却显著降低了BCG的疗效[13]。一项荟萃分析发现，TAM高度浸润的非肌层浸润性膀胱癌患者的无复发生存率较低，表达CD163的TAM可作为BCG治疗无效及治疗后复发的预测因子[10]。BCG联合化疗药物进行膀胱灌注治疗能够显著减少TAM的数量，从而抑制TAM对BCG的抵抗，提高治疗效果[14]。因此，TAM丰度是BCG治疗疗效的重要影响因素，减少TAM的数量可为提高BCG灌注疗效、改善非肌层浸润性膀胱癌患者的预后带来益处。

2.2 TAM在ICI治疗中的作用

ICI治疗已成为膀胱癌的重要免疫治疗方法。ICI通过阻断抑制性受体与其配体之间的连接恢复抗肿瘤免疫反应。近年来，程序性死亡受体1（programmed cell death 1，PDCD1，也称 PD-1）/程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）抑制剂已成为治疗晚期膀胱癌的重要方法。PD-L1可在肿瘤细胞上表达，来源于宿主细胞特别是TAM上的PD-L1可通过促进活化的T细胞凋亡而在免疫逃逸中发挥重要作用。Prima等[15]研究证实，在膀胱癌中使用药物影响TAM中的环氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）/微粒体前列腺素E合酶1（microsomal prostaglandin E synthase 1，mPGES1）/前列腺素E（2prostaglandin E2，PGE2）信号通路，能够显著降低PD-L1的表达水平，减弱TAM的免疫抑制能力。Hu等[16]研究了表达树突状细胞特异性细胞间黏附分子3结合非整合素（dendritic cell-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin，DC-SIGN）的TAM亚群与肌层浸润性膀胱癌免疫微环境的相关性，结果发现，使用抗体消除DC-SIGN的功能能够增强PD-1抑制剂派姆单抗介导的CD8+T细胞对肿瘤细胞的细胞毒性作用。另一项研究分析了PD-L1抑制剂治疗膀胱癌的疗效，结果发现，较高的免疫抑制细胞（TAM和调节性T细胞等）浸润反而具有更好的治疗效果，这是由于此类患者PD-L1表达水平较高，因此PD-L1抑制剂治疗更加有效[17]。在PD-1/PD-L1抑制剂治疗中，仅一部分患者能够获得持久有效的治疗效果，在抗PD-L1治疗的研究中发现，M1型巨噬细胞高度浸润预示着良好的免疫治疗疗效[18]。以上研究表明，靶向TAM可消除其免疫抑制作用，使肿瘤微环境恢复良好的抗肿瘤反应，在一定程度上增强抗PD-1/PD-L1免疫治疗的疗效，推测靶向TAM联合抗PD-1/PD-L1治疗可能成为膀胱癌治疗的潜在方案。

3 以TAM为免疫靶点的研究

PD-1/PD-L1作为适应性免疫系统的免疫检查点已在晚期膀胱癌患者中取得突破性成功，然而低反应率和耐药性仍是需要继续克服的挑战。靶向先天性免疫系统的免疫检查点可以提供新的解决方案。TAM在膀胱癌发展的多个过程中具有重要作用，以TAM为免疫靶点的研究成为热点，目前靶向TAM的方法包括抑制TAM募集和重编程TAM等，这些研究成果可为膀胱癌的免疫治疗提供新的方向。重编程TAM可使M2型TAM重新极化为具有抗肿瘤作用的M1型TAM，增强巨噬细胞的吞噬功能或抗原呈递活性，改变其在肿瘤微环境中的作用，此方法降低了巨噬细胞大量减少对其他正常组织造成的不利影响。因此与抑制TAM募集和TAM耗竭相比，重编程TAM在肿瘤免疫治疗中受到更多的关注。

3.1 M2型TAM复极化

Liu和Duan[19]的研究发现，铜绿假单胞菌甘露糖敏感血凝菌毛株（pseudomonas aeruginosa-mannose sensitive hemagglutinin，PA-MSHA）可促进巨噬细胞向M1型极化，提高M1型与M2巨噬细胞比值，促进小鼠膀胱癌细胞凋亡。通过PA-MSHA诱导巨噬细胞向M1型极化可能成为抑制膀胱癌进展的潜在策略。由凝胶输送平台、嵌入的金纳米棒（gold nanorod，AuNR）和氧化铁纳米颗粒（iron oxide nanoparticle，ION）组成的 AuNR&ION@Gel系统可使膀胱癌中浸润的M2型TAM被复极化为M1型，通过增加抗原呈递从而发挥抗肿瘤活性，此方法显著增强了免疫反应，在膀胱癌治疗中具有临床转化潜力[20]。长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）可通过转录等过程影响基因表达，调节肿瘤细胞增殖、侵袭和转移等过程。膀胱癌存在多种lncRNA表达水平的变化，如lncRNA SLC16A1-AS1、lncRNA LNMAT1 等[21-22]。研究发现，LINC01140可使巨噬细胞向M2型极化，进而影响膀胱癌细胞的侵袭性，敲低LINC01140后M1型巨噬细胞数量增加，侵袭性降低[23]。但是由于此项研究为体外实验，该结果的应用需要进一步的体内试验，或许未来能够成为膀胱癌治疗的新方法。

Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）是一类高度保守的参与先天免疫应答的受体家族，包括TLR1～TLR10，主要在免疫细胞上表达。TLR激动剂可以通过直接靶向肿瘤细胞上的TLR抑制肿瘤生长，也可通过招募适应性免疫细胞发挥抗肿瘤作用[24]。研究表明，TLR2、TLR3激动剂不仅可以刺激未极化的巨噬细胞趋于M1型，还能够使M2型巨噬细胞复极化为M1型，从而提高抗肿瘤免疫反应[25-26]。近年来，TLR2、TLR4、TLR7和 TLR9激动剂在膀胱癌的抗肿瘤免疫治疗中受到广泛关注。研究表明，在膀胱癌小鼠模型中应用TLR2、TLR9激动剂后，肿瘤生长受到抑制[27]。一项Ⅱ期临床研究应用TLR7激动剂——咪喹莫特的新型液体制剂TMX-101进行膀胱内灌注治疗原位膀胱癌，结果显示，TMX-101具有较好的安全性和耐受性[28]。但值得注意的是，不同种类的TLR激活具有不同作用，同一TLR与不同配体结合也可能会产生相反的效果。例如，脂多糖作为TLR4激动剂通常会诱导巨噬细胞的免疫耐受，而β-葡聚糖可以通过组蛋白的表观遗传调控增强先天免疫[29]。

3.2 增强TAM的吞噬作用

CD47是免疫球蛋白超家族成员之一，其在膀胱癌细胞中高度表达，是一种关键的先天免疫检查点[30]。肿瘤细胞上的CD47与巨噬细胞上的信号调节蛋白α（signal-regulatory protein alpha，SIRPα）结合能够抑制巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬。研究证明，抗CD47治疗除了增加TAM吞噬肿瘤细胞的功能外[31]，还可以将TAM改变为M1型[32]。抗CD47抗体已在许多临床前研究中证明了其有效性，并已进入Ⅲ期临床试验。在膀胱癌小鼠模型中，研究者设计的SIRPα变体阻断了CD47与SIRPα的结合，明显减慢了肿瘤的生长速度[33]。近红外光免疫疗法（near-infrared photoimmunotherapy，NIR-PIT）是一种新开发的高选择性恶性肿瘤治疗方法，可在体外选择性杀伤表达表皮生长因子受体的膀胱癌细胞[34]。在膀胱癌小鼠模型中，研究者将抗CD47抗体作为NIR-PIT的分子光敏剂，结果发现，在NIR-PIT诱导的细胞毒性与抗CD47抗体介导的肿瘤细胞吞噬作用的双重影响下，膀胱癌的生长被有效抑制[35]。靶向CD47的NIR-PIT操作简单，可在内镜下使用，具有应用于膀胱癌局部治疗的潜力。但需要注意的是CD47不仅在肿瘤细胞中高表达，同时在人体内红细胞、淋巴细胞、脑细胞等正常细胞中表达，因此需要密切关注抗CD47抗体带来的贫血等不良反应。针对CD47的小分子抑制剂半衰期较短，不良反应较抗体可控，是另一个具有价值的研究方向。

3.3 嵌合抗原受体巨噬细胞（chimeric antigen receptor macrophage ，CAR-M）

过继免疫细胞治疗也是一种治疗恶性肿瘤的方法。最初的研究侧重于肿瘤浸润淋巴细胞，目前嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T cell，CAR-T）治疗已被应用于血液系统恶性肿瘤的治疗，但因CAR-T渗透至肿瘤的能力差、肿瘤表面的异质抗原表达等因素，导致CAR-T在实体瘤中的治疗反应不佳[36]。由于巨噬细胞在肿瘤微环境中数量丰富且能够长期存活，研究者将巨噬细胞作为嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）载体，试图寻找基于CAR-M的新型细胞疗法以克服CAR-T疗法在实体瘤治疗中面临的挑战。Klichinsky等[37]研究发现，应用嵌合腺病毒载体Ad5f35生成的靶向人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）的CAR-M在抗肿瘤反应中体现出多种能力：具有持久的M1表型；将M2型巨噬细胞转化为M1型；CAR介导的靶向抗肿瘤活性；抗原呈递。由于具有多模式抗肿瘤反应，CAR-M治疗在未来肿瘤免疫治疗中具有巨大潜力。国外生物科技公司已准备启动CAR-M应用于多种HER2过表达的转移性实体瘤患者的Ⅰ期临床试验[38]。大多数膀胱癌为尿路上皮癌，HER2阳性表达率较高[39]，将来可能在靶向HER2的CAR-M治疗中获益。

4 小结

TAM作为膀胱癌微环境中的主要免疫抑制细胞，参与膀胱癌发展的多个环节，与膀胱癌的预后显著相关。目前越来越多的研究证实TAM影响膀胱癌BCG灌注和ICI治疗等免疫治疗的临床疗效。将TAM作为免疫靶点进行重编程，使其在肿瘤微环境中发挥抗肿瘤活性，将有助于改善免疫治疗效果。目前靶向TAM的药物是研发热点，在临床前试验中取得了较好的效果，未来可能成为膀胱癌免疫治疗的重要方案。