肿瘤相关巨噬细胞作为抗肿瘤靶点的研究进展①

田凯旋 刘 伟 吴荣德 （山东第一医科大学附属省立医院小儿外科，济南 250021）

巨噬细胞作为人体免疫系统的首道防线，可以抵抗、吞噬病原菌，分泌促炎症因子在抗原、组织修复过程中具有重要意义［1］。巨噬细胞根据组织周围微环境不同，可分化为多种亚型以发挥促进炎症或肿瘤的效果。在肿瘤组织或肿瘤细胞富集的微环境中浸润的巨噬细胞称为肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs），在肿瘤启动阶段TAMs 创造了可诱导突变、促进肿瘤增殖的炎性微环境，在肿瘤进展过程中TAMs 可促进血管生成，增强肿瘤细胞迁移、侵袭，抑制抗肿瘤的免疫反应。由于TAMs在肿瘤中的作用，抗TAMs的治疗已逐渐得到重视，通过抑制TAMs 的聚集、分化过程，可调节肿瘤微环境，促进抗肿瘤的治疗。本综述中系统地介绍了TAMs 的起源、分型及其在肿瘤中的作用机制，深入探讨在肿瘤治疗中TAMs 作为靶点的相关研究进展。

1 TAMs的来源及分型特点

TAMs 与循环系统、脾中单核细胞都来源于骨髓前体细胞，肿瘤微环境中的多种细胞因子可募集巨噬细胞、前体细胞，并分化成促肿瘤、免疫抑制的巨噬细胞［2］。肿瘤细胞及微环境分泌的单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1，又称CCL2）作为主要促进因子，可与其受体CCR2 结合，可募集CCR2+Ly6Chigh单核细胞到肿瘤组织中，后者被认为是TAMs的前体细胞［3］。CCL2不仅可以募集单核细胞，还可启动CCR2+Ly6Chigh单核细胞向TAMs转变以及TAMs的极化过程［4］。

TAMs 可在肿瘤微环境中受细胞趋化因子影响表现出不同极化类型，其中最经典的分型有两种，一种是参与Th1 应答的经典活化途径M1 型巨噬细胞，可被INF-γ 和TLRs 激活，通过细胞表面抗原识别出不同于正常组织的肿瘤细胞，释放出一氧化氮（NO）、活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）等肿瘤杀伤因子，具有抗肿瘤作用［5-6］。另一种是参与Th2应答的替代活化途径M2型巨噬细胞，可被IL-4、IL-13 激活，还可被多种转录因子调控，如IRF-4、STAT6、PPAR-γ、TRIB1，其分泌的IL-10、TGF-β、PGE2、VEGF、MMPs 可在肿瘤发生、血管生成中发挥重要作用。M2 型巨噬细胞可分为3 种，M2a 型由IL-4 和IL-13 诱导而来；M2b 型由含Toll 样受体配体的免疫复合物诱导而来；M2c型由糖皮质激素IL-10、TNF-β诱导而来［7-9］。

部分研究者认为TAMs 已经偏离了经典活化途径的M1 和替代活化途径的M2 型巨噬细胞，难以将TAMs 的表型和作用完全概述，建议根据TAMs 表面抗原表 达分为CD68+TAMs、CD163+TAMs、CD204+TAMs、CD169+TAMs 及CCL18+TAMs 等，且目前的基因研究也认为TAMs 类似于免疫调节型的巨噬细胞［10-13］。

2 TAMs的促肿瘤机制研究

TAMs 具有强烈的可塑性，受肿瘤微环境的影响可极化为不同亚型，与肿瘤的关系具有两面性。在20 世纪70 年代就有研究者提出巨噬细胞可被细胞因子等产物激活获得抗肿瘤效果［14］，而近年来的大量研究证据表明TAMs 在肿瘤中主要表现为促肿瘤作用，在调节肿瘤生长进展、抑制免疫反应、缺氧调节、血管生成、侵袭转移等多种方面有促进作用［15-16］。

TAMs有CSF-1高表达受体，在野生型肿瘤中过表达CSF-1 后，肿瘤的增殖、侵袭明显加快。CSF-1可促进TAMs 集聚、分化为促进肿瘤发展的类M2 型巨噬细胞［17］。在肿瘤治疗研究中，通过抑制CSF-1可明显减少TAMs 的聚集、分化，从而减缓肿瘤的生长侵袭速度［18］。TAMs 可通过多种途径抑制T 细胞免疫应答，例如TAMs 可表达PD-L1，随着肿瘤进展表达量增多，抑制巨噬细胞的吞噬作用，并抑制T细胞免疫应答过程［19］。

组织的氧代谢对肿瘤微环境十分重要，可调节细胞的生长状态、血管生成，缺氧状态不仅可以促进肿瘤细胞增殖、转移、血管生成，还可导致治疗抵抗［20-21］。而TAMs可在肿瘤部位积累缺氧状况，尤其是在坏死组织中明显增加组织缺氧，由于TAMs 的吞饮作用，更易在有大量细胞碎片的缺氧坏死区聚集。TAMs 可通过表达缺氧诱导因子1α（HIF1-α），通过诱导因子CCL2 和内皮素调节肿瘤缺氧区TAMs 的募集作用，并且HIF1-α 可促进VEGF 的转录过程，增加肿瘤局部血管生成［22-23］。

大多数肿瘤在由良性向恶性转变时，周围血管密度会戏剧性增加，而单核细胞系在此过程中具有重要作用，TAMs 可大量产生VEGF，促进肿瘤的血管生成及向恶性转变过程［24-25］。TAMs 通过上调转录因子Snail的表达促进宫颈癌上皮间质转化进程，从而促进其侵袭和转移［26］。TAMs 可产生多种酶，如组织蛋白酶、金属基质蛋白酶，丝氨酸蛋白酶，这些酶水解破坏基质膜，在肿瘤进展、侵袭迁移中发挥重要作用［27-28］。

3 TAMs作为靶点治疗肿瘤

虽然肿瘤细胞是抗肿瘤治疗中的主要靶点，既往研究表明肿瘤微环境在抗肿瘤治疗中占有重要地位，TAMs 不仅可以促进肿瘤细胞增殖、侵袭，还可影响放化疗的治疗效果［29-30］。许多化疗方案如顺铂、紫杉醇等的治疗效果受肿瘤微环境影响，可刺激肿瘤产生CSF-1 和IL-34，募集更多的巨噬细胞在肿瘤区域，从而影响治疗效果［31］。TAMs 在肿瘤中的作用具有两面性，在肿瘤发展初期TAMs 的表型以促炎抗肿瘤M1 型巨噬细胞为主，随着疾病的进展，M1 型巨噬细胞逐渐向促肿瘤的M2 型巨噬细胞改变。现阶段抗肿瘤治疗急需新的靶点和治疗切入点，而抗TAMs 的治疗越来越被重视。TAMs 的聚集、分化受多种细胞因子、信号通路影响，如CSF-1、VEGF-1、CCL2、CCL5 等趋化因子都在TAMs 的集聚中发挥作用，而JAK/STAT 信号通路在TAMs 极化中具有重要作用，调控这些受体、信号通路抑制TAMs的聚集、极化过程已成为抗TAMs治疗的主要途径。

3.1 抑制CSF-1-CSF-1R 通路 集落刺激因子-1 受体（colony-stimulating factor-1 receptor，CSF-1R）是CSF-1 因子的作用靶点，属于受体酪氨酸激酶，在TAMs 中高表达。肿瘤细胞产生的CSF-1 通过CSF-1R 激酶受体刺激TAMs 聚集，并向促肿瘤的亚型分化。抑制CSF-1-CSF-1R 通路可抑制肿瘤细胞与TAMs 的交互作用，且该作用已得到广泛认可。CSF-1R 激酶抑制剂在早期临床研究中表现出良好的抗肿瘤效果［32-35］。针对CSF-1 受体研发的单克隆抗体Emactuzumab（RG7155）可特异性地抑制人及猕猴中CSF-1 受体的二聚作用，并可耗竭CSF-1 受体、CD163 抗原的M2 型巨噬细胞，增强T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应，在弥漫性巨细胞瘤患者的治疗中表现出积极效果［36］。PLX3397 原本作为选择性FLT3 抑制剂，发现其有多重激酶抑制剂作用，可靶向抑制CSF-1R激酶和c-KIT通路。在高表达CSF-1R的色素沉着绒毛结节滑膜炎中，应用PLX3397 后患者病情得到明显改善，M2 型巨噬细胞集聚减少，增加抗肿瘤作用的TAMs亚型浸润［37］。CSF-1R的小分子抑制剂BLZ945 可促使TAMs 从促肿瘤的类M2 型巨噬细胞向高表达GM-CSF+INF-γ+的类M1 型巨噬细胞转换，发挥抗肿瘤效果［38］；另一种CSF-1R 抑制剂GW2580 可在晚期卵巢癌中减少M2 型巨噬细胞聚集，改善患者的治疗效果［39］。CSF-1R 已成为新的靶向TAMs 的重点，通过抑制、阻断与CSF-1R 结合，可降低M2 型巨噬细胞的极化、集聚，提高肿瘤的治疗效果。

3.2 阻断CD47-SIRPα 信号通路 CD47-SIRPα 信号通路可负向调控巨噬细胞的吞噬作用，CD47 和SIRPα 为免疫球蛋白超家族成员，SIRPα 在TAMs 中高表达，而CD47 高表达于肿瘤细胞。TAMs 上的SIRPα在结合CD47后，抑制细胞内FcγR 信号通路，负调控吞噬作用，使肿瘤细胞避免被吞噬［40-42］。靶向调控CD47-SIRPα 通路可应用CD47 的单克隆抗体抑制肿瘤表面CD47抗体或SIRPα-Fc重组蛋白激活SIRPα 启动抗体介导的细胞吞噬作用（antibodydependent cellular phagocytosis，ADCP），并可调控TAMs向抗肿瘤的类M1型巨噬细胞转变［41，43］。在子宫内膜癌中通过应用CD47 阻断剂，可增强M2 型巨噬细胞的吞噬肿瘤细胞能力，抑制肿瘤进展［44］。但CD47 不仅在肿瘤细胞中高表达，在靶向CD47 的临床试验中需要密切监视其对体内红细胞、淋巴细胞、血小板、胎盘、肝和脑细胞等可能存在的毒性损伤。

3.3 靶向抑制CD40 受体 CD40 受体在TAMs 中表达，可调节TAMs 极化的亚型，通过激活协同刺激CD40受体后，TAMs极化亚型重塑，向抗肿瘤型的类M1型巨噬细胞转变。在一项Ⅰ期临床试验中，给予胰导管腺癌患者应用CD40 抗体激动剂CP-870，893联合吉西他滨治疗后，临床效果改善明显，肿瘤活性降低［45］。CD40抗体激动剂联合CSF-1R 抑制剂可调控TAMs 向抗肿瘤的亚型转变，增强肿瘤局部的T 细胞免疫，抑制肿瘤的增殖、侵袭［46］。在MC38 腺癌动物模型中，阻断CSF-1R 受体抑制TAMs 的促肿瘤活性，再联合应用CD40 抗体激活剂后，可明显激活T细胞应答，增强机体的抗肿瘤作用［47］。

3.4 抑制STATs 信号通路 STAT6 信号通路是IL-4、IL-13 介导的TAMs 向M2 型巨噬细胞极化过程中的主要转录因子，可调节机体炎症与过敏反应间的平衡。在炎性乳腺癌中通过阻断IL-4、IL-13 介导的STAT6 磷酸化过程，可减少M2 型巨噬细胞数量，并降低TAMs导致放疗抵抗［48］。在胃癌患者中IL-16表达增高，通过激活STAT3 磷酸化，促进M2 型巨噬细胞极化，增强胃癌细胞的增殖和侵袭能力［49］。GRIESS 等［50］应用STAT3 抑制剂MnTE-2-PyP5+阻断了IL-4 介导的M2 型巨噬细胞极化过程，抑制了M2型巨噬细胞的生成。HE 等［51］合成新的抑制剂复合物，抑制JAK/STAT3 信号通路，促进TAMs 向抗肿瘤的M1 型巨噬细胞极化，并可将M2 型巨噬细胞逆转为M1 型巨噬细胞。在乳腺癌并肝转移的小鼠模型中，STAT6信号通路抑制剂AS1517499可减少M2型巨噬细胞生成，抑制肿瘤生长、减缓转移［52］。小分子量的吉非替尼可抑制STAT6 信号通路，减少M2型巨噬细胞的极化，对Lewis 肺癌有明显治疗作用［53］。伊马替尼可抑制STAT6 磷酸化，减少M2 型巨噬细胞特异性蛋白CD206、Arg-1、Mrc-1 等的表达，明显减弱肺癌转移［54］。

3.5 抑制MAPKs 通路 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可分为ERK、p38、JNK和ERK5四个亚族，MAPKs通路是三级激酶模式，广泛参与了TAMs 的增殖、分化、凋亡等过程。CHAKRABORTY 等［55］研究发现，通过copper N-（2-hydroxy acetophenone）glycinate 激 活p38/ERK 信 号通路，可促进M2 型巨噬细胞生成，抑制M1 型巨噬细胞的极化过程。p38/MAPK-activated protein kinase 2（MK2）可促进肿瘤进展、介导慢性炎症反应，在敲除MK2 的小鼠模型中，肿瘤的生成、增殖受到明显抑制，TAMs 向M2 型巨噬细胞极化减少［56］。而通过阻断ERK5可使TAMs向促炎的M1型巨噬细胞转换，抑制M2型巨噬细胞生成［57］。可见MAPK通路在肿瘤的发生发展、M2型巨噬细胞极化过程中发挥重要作用，通过阻断MAPK通路可抑制肿瘤的进展、调控TAMs的极化过程，发挥抗肿瘤效果。

3.6 抑制TAMs 的代谢调节 肿瘤细胞在有氧环境中通过糖酵解产生能量，伴随产生大量乳酸，称为Warburg 效应。乳酸则会刺激TAMs 向促肿瘤型的M2 型巨噬细胞极化，进一步促进肿瘤的增殖、转移［58］。乳酸可通过识别TAMs 表面的Gpr132（G 蛋白耦联受体）调控其向M2 型巨噬细胞转变，而Gpr132蛋白表达受转录因子PPARγ的负向调节，通过调控PPARγ-Gpr132-乳酸信号通路可减少Warburg 效应对肿瘤微环境的影响，进而抑制肿瘤生长［59］。Lewis 肺腺癌小鼠模型中，通过Machilin A 抑制肿瘤组织中的乳酸生成，可减少M2 型巨噬细胞的极化，抑制肿瘤生长［60］。在小鼠肺癌转移模型中，通过敲除Gpr132 蛋白可阻断乳酸对M2 型巨噬细胞的生成促进作用，抑制肿瘤的转移过程［61］。mTOR 信号通路是高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，主要有两种复合物形式：mTORC1 和mTORC2，在感知营养、氧气、代谢产物方面直接影响TAMs 的代谢调节。应用mTORC1 选择性抑制剂雷帕霉素，不仅可以直接抑制肿瘤的活力，还可调控TAMs 向抗肿瘤的M1 型巨噬细胞极化，调节肿瘤微环境［62］。在M1、M2 型巨噬细胞中铁代谢的方式截然不同，M1型巨噬细胞通过上调铁蛋白来增加细胞内铁的留存，M2型巨噬细胞则上调铁转运蛋白促进细胞内铁的流出，而TAMs 通过释放细胞内的铁离子，为肿瘤的生长提供必要元素，促进肿瘤增殖［63］。铁螯合剂治疗可阻止M2 型巨噬细胞的铁外流，调控TAMs 向抗肿瘤的M1 型极化，抑制肿瘤的增殖、转移［64］。纳米铁颗粒由于具有水合粒径小、体内易被具有代谢活性的巨噬细胞吞噬的特点，通过耦联CD206 等抗体，靶向识别TAMs，抑制其向促肿瘤的类型转变，调控向抗肿瘤的M1 型巨噬细胞转变，调控TAMs 的极化过程，抑制肿瘤的发生发展［65］。

3.7 抑制其他信号通路 肿瘤细胞及其微环境中的CCL2、CCL5可大量募集TAMs及其骨髓来源的前体细胞，进一步分化成为具有促肿瘤作用的TAMs，靶向抑制CCL2、CCL5可减少肿瘤微环境中的TAMs聚集，从而抑制肿瘤的增殖、侵袭［66-67］。CCL2 的单克隆抗体Carlumab 已在临床试验中应用，结合TAMs 细胞膜上的CCR2 受体，与传统化疗方案联合应用，已取得良好的抗肿瘤效果［68-69］。在一项单中心对照Ⅰb 期临床试验中，CCL2 的小分子拮抗剂PF-041447、36309 与传统化疗方案联合应用在晚期胰腺癌中可明显减轻患者的毒副作用、增强化疗的效果［70］。Maraviroc 是CCR5 的拮抗剂、为CCL5 的同源受体，在肝癌治疗中，Maraviroc 通过抑制CCL5-CCR5 通路，联合传统化疗在Ⅰ期临床研究中可取得良好的临床疗效［66］。TAMs 产生的COX-2 在M1型巨噬细胞向M2 型巨噬细胞的转化中发挥重要作用，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 为 抗TAMs 的靶点［71］。在肝癌动物模型中，应用COX-2抑制剂后发现M2 型巨噬细胞表达减少，而与对照组相比肿瘤明显 受到抑制［72］。NF-κB 通路参与TAMs 的代谢、极化过程，通过siRNA 阻断NF-κB 通路也可减少IL-10、VEGF、MMP9表达，增加Th1因子表达，调控TAMs向抗肿瘤的亚型发展［73-74］。

4 展望

TAMs 是肿瘤微环境、免疫生态的重要构成，在调节肿瘤进展、转移中有重要作用，抗TAMs 的分子靶向治疗已成为众多药物公司的研发热点。TAMs具有一定的可塑性，在肿瘤中的作用具有两面性，目前抗TAMs 的治疗主要有两种途径，一是抑制单核细胞/TAMs在肿瘤部位的聚集，二是调控TAMs向抗肿瘤的亚型极化，发挥抑制肿瘤的作用。现阶段的临床试验结果表明，抗TAMs 的治疗需结合传统化疗，抑制肿瘤细胞、调控肿瘤微环境联合应用可取得明显的治疗效果，改善患者症状。进一步研究TAMs 极化调控的分子机制，可为靶向抑制TAMs、增强机体免疫应答、发展新的治疗方案打下坚实的理论基础。在未来的抗TAMs 治疗中，可结合肿瘤中TAMs 的特异性蛋白、CSF-1R、SIRPα、CD40R、STAT6 等表达情况，个体化地调整靶向TAMs 的治疗方案，或许可取得更好的疗效。