肿瘤免疫治疗中的巨噬细胞

前言

肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤微环境的重要组成部分，在血管生成、细胞外基质重塑、癌细胞增殖、转移和免疫抑制以及对化疗药物和检查点阻断免疫治疗的抵抗中发挥作用。另一方面，当巨噬细胞被恰当地激活时，其可以介导对癌细胞的吞噬作用和细胞毒性杀伤，并与先天性和适应性免疫系统的成分进行有效的双向相互作用。因此，它们已成为癌症治疗中的重要治疗靶点。

巨噬细胞靶向策略包括促进髓系细胞募集和极化的细胞因子和趋化因子的抑制剂，以及其抗肿瘤和免疫刺激功能的激活剂。此外，早期临床试验表明，针对髓系细胞功能的免疫检查点具有很好的抗肿瘤潜力。最后，巨噬细胞也是细胞治疗的优良候选，嵌合抗原受体巨噬细胞（CAR-M）已进入临床评估。巨噬细胞靶向治疗有望成为肿瘤免疫治疗的下一个前沿。

2TAM的可塑性

巨噬细胞是高度可塑性的细胞，对不同的信号进行不同形式的功能激活。巨噬细胞被分为两种形式，即M1型和M2型。M1型巨噬细胞可在体外由1型辅助T细胞和先天性淋巴细胞驱动的1型免疫应答过程中产生的细菌产物和干扰素诱导，而M2巨噬细胞由2型辅助T细胞和先天性淋巴细胞驱动的2型免疫应答中产生的细胞因子诱导，如IL-4和IL-13。M1极化与巨噬细胞依赖性组织损伤和肿瘤细胞杀伤相关，而M2极化促进组织修复和重塑以及对寄生虫的抗性。

在癌症的背景下，协调这种可塑性的信号在不同肿瘤之间或同一肿瘤的不同部位和阶段之间有很大差异，导致不同的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）表型。肿瘤细胞衍生的细胞因子，如IL-10和集落刺激因子1（CSF1），以及趋化因子，如CCL2、CCL18、CCL17和CXCL4，是促肿瘤模式下TAM功能可塑性的关键促进剂。一个新出现的影响巨噬细胞极化的因素是神经递质γ-氨基丁酸（GABA），由激活的B淋巴细胞分泌。GABA可促进单核细胞分化为产生IL-10并抑制细胞毒性CD8+T细胞的抗炎巨噬细胞。一般而言，对小鼠和人类肿瘤中TAM的单细胞分析揭示了巨噬细胞的复杂情况，远远超出了简单的M1/M2分类。

3巨噬细胞在癌症中的作用

在小鼠模型中的研究表明，巨噬细胞是血液传播和转移的重要组成部分，通过与癌细胞、细胞外基质和先天性以及适应性免疫系统的其他成分相互作用，影响这一多步骤过程的所有步骤。例如，在乳腺癌发生的小鼠模型中，发现巨噬细胞通过促进血管生成为转移扩散到肺提供了一个生态位。在同一模型中，巨噬细胞也参与促进骨转移，IL-4受体（IL-4R）驱动巨噬细胞的M2极化，被发现对巨噬细胞介导的促进骨转移至关重要。

淋巴系统是许多肿瘤传播的主要途径。在移植的乳腺癌模型中，发现表达肾小球足突细胞膜黏蛋白的TAM亚群介导细胞外基质重塑、淋巴血管生成和淋巴侵袭。淋巴结包膜下窦中的巨噬细胞为癌细胞的扩散提供锚定，并促进其在黑色素瘤小鼠模型中的生长。

在人类肿瘤中，原发性实体瘤和淋巴瘤中的巨噬细胞浸润通常与不良预后相关。

4巨噬细胞的检查点和免疫调节器

CD47/SIRPα

CD47是一种广泛分布于正常细胞表面的免疫球蛋白，可通过抑制吞噬作用负调节抗肿瘤免疫，并参与介导细胞增殖、迁移、凋亡和免疫稳态。其主要配体信号调节蛋白α（SIRPα）是一种在髓细胞膜上高表达的跨膜蛋白，其胞外区的N末端可与CD47结合，导致免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）上的酪氨酸磷酸化，释放“不要吃我”信号，从而抑制巨噬细胞介导的吞噬作用，保护正常细胞免受免疫系统的破坏。

研究表明CD47在多种肿瘤中高表达，如恶性血液肿瘤和肝细胞癌（HCC），这也与不良预后相关。给予CD47阻断抗体或靶向灭活CD47基因可显著抑制肿瘤生长。此外，抗CD47治疗还可以改变TME中巨噬细胞的极化状态，诱导TAM转化为抗肿瘤状态。

LILRB1/MHCI

白细胞免疫球蛋白样受体B（LILRB）在大多数免疫细胞上表达，由细胞外Ig样区、跨膜区和含有ITIM的细胞内区组成。它与主要配体主要组织相容性复合体I（MHCI）结合后可介导免疫细胞激活的负调控。

MHCI是由HLAα链和β2-微球蛋白（β2M）形成的复合体，某些肿瘤细胞高表达β2M，其可与巨噬细胞上的LILRB1结合以抑制吞噬作用，导致免疫监视丧失。因此，在肿瘤细胞上MHCI正常或高表达的患者中，靶向MHCI/LILRB1轴的药物可能促进抗肿瘤免疫反应，并与靶向CD47/SIRPα轴的药物发挥协同作用。

CD24/Siglec-10

CD24，也称为热稳定抗原，是一种高度糖基化的表面蛋白，由糖基磷脂酰肌醇锚定，可与唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素-10（Siglec-10）相互作用，以减少感染或肝损伤引起的先天免疫介导的有害炎症。

肿瘤细胞高表达CD24，而TAM高表达Siglec-10。与CD24结合后，Siglec-10的ITIM可招募并激活含有SH2结构域的酪氨酸磷酸酶SHP-1或SHP-2，从而阻断巨噬细胞吞噬所需的细胞骨架重排，触发抑制性信号转导级联。

清道夫受体

几种类型的清道夫受体在TAM中大量表达，它们的靶向性正在成为增强促炎性转换的一种选择。

临床证据表明，表达清道夫受体CD163的巨噬细胞与多种癌症的肿瘤进展之间存在显著关联。CD163通过与血管内溶血素形成的结合珠蛋白-血红蛋白复合物结合，使巨噬细胞能够清除受损的红细胞，其促肿瘤功能的确切机制尚不清楚。但通过基于基因和纳米颗粒的方法发现，CD163+巨噬细胞的清除会导致抗PD-1治疗的黑色素瘤小鼠模型中的肿瘤消退。其它清道夫受体包括巨噬细胞甘露糖受体1（MRC1，也称为CD206）、具有胶原结构的巨噬细胞受体（MARCO）以及受体Clever 1。

PD1

TAMs的PD-1表达抑制吞噬和肿瘤免疫，因此，癌细胞上的PD-L1表达可同时避免T细胞毒性和巨噬细胞介导的吞噬作用，表明阻断该轴可能通过适应性和先天性机制释放抗肿瘤免疫。由PD-1对巨噬细胞的作用触发的吞噬抑制机制尚未阐明，SIRPα、LILRB1和PD-1均含有ITIM结构域，这可能有助于下游信号抑制吞噬作用。

TREM2

髓系细胞触发受体2（TREM2）由多个组织的巨噬细胞表达，并在人和小鼠肿瘤的TAM上上调，靶向TREM2+巨噬细胞可以限制肿瘤生长并使抗PD-1治疗的反应增敏。PY314，一种靶向TREM2+巨噬细胞的人源化单克隆抗体，目前正在晚期实体瘤患者中进行I期临床试验评估（NCT04691375）。

PSGL1

PSGL1在造血来源的细胞中广泛表达，在巨噬细胞中被M2极化信号强烈上调，在TAM中高水平表达，其配体包括VISTA和selectins。抗PSGL1单抗可以将人M2巨噬细胞复极为M1样表型，并在人源化小鼠模型中具有抗肿瘤活性。因此，PSGL1可能代表了TAMs重编程有价值的靶点。

5

巨噬细胞免疫治疗的临床进展

靶向TAM

越来越多的证据表明TAM有助于化疗耐药性,以TAM为靶点的单一疗法或联合化疗的治疗方法正在临床前和临床中进行试验。

TAM被CSF-1招募到TME中，促进乳腺癌的发展和转移。因此，用单克隆抗体或小分子化合物靶向CSF-1/CSF-1R轴的治疗方法正在试验中。RG7155是一种靶向CSF-1R的单克隆抗体，在一项1期临床试验（NCT01494688）中对7名诊断为弥漫型巨细胞瘤的患者进行治疗，所有患者均出现PR，2名患者出现CR。此外，在RG7155治疗的患者肿瘤活检中，CD68+CD163+巨噬细胞的数量减少，表明TAM向TME的募集减少。

靶向CSF-1R、c-Kit和Flt3的酪氨酸激酶抑制剂PLX3397通过使TAM的M2表型去极化来阻断肿瘤进展。PLX3397正在包括黑色素瘤（NCT02071940、NCT02975700）、前列腺癌（NCT0149043）和胶质母细胞瘤（NCT01349036）患者中进行临床试验。其他CSF-1R抑制剂，如ARRY-382（NCT01316822）、BLZ945（NCT02829723）、AMG820（NCT01444404）和IMC-CS4（NCT01346358）也正在各种实体瘤患者中进行测试。

除了单药治疗外，针对CSF-1或CSF-1R的抑制剂还与化疗联合进行测试。例如，PLX3397与紫杉醇联合用于晚期实体瘤患者（NCT01525602）；PLX3397与eribulin联合用于乳腺癌患者的试验（NCT01596751）；PLX3397与vemurafenib用于BRAF突变黑色素瘤患者（NCT01826448）；PLX3397联合sirolimus用于晚期肉瘤患者（NCT02584647）等。

此外，TAM的靶向剂和免疫检查点抑制剂的联合应用也在开发中。IMC-CS4与durvalumab或tremelimumab联合用于实体瘤患者的临床试验（NCT02718911）正在进行中。还有PLX3397与pembrolizumab联合用于各种肿瘤患者的1期临床试验（NCT02452424），ARRY-382与pembrolizumab的联合试验（NCT02880371），BLZ945与PDR001（一种针对PD-1的单克隆抗体）的联合试验（NCT02829723），RG7155与atezolizumab的联合试验（NCT02323191），以及AMG820与使用pembrolizumab的联合试验（NCT02713529）。

CAR-巨噬细胞

直到2020年11月，两个基于CAR-M策略的临床试验已经获得FDA的批准。第一个是来自CARISMA Therapeutics的候选药物CT-0508，它用抗HER2的CAR-M治疗复发/难治性HER2过度表达的肿瘤患者（I期临床试验）。另一个是Maxyte的MCY-M11，它利用mRNA转染PBMC表达靶向间皮素的CAR（包括CAR-M），治疗复发/难治性卵巢癌和腹膜间皮瘤患者，目前正在招募志愿者进行I期临床试验。

6小结

巨噬细胞是TME的常见组成部分，与癌细胞、基质和免疫活性细胞进行复杂的相互作用。从化疗到ICI免疫治疗，巨噬细胞在当前治疗方式的有效性中起着双重作用。在许多人类肿瘤中，TAM是T细胞检查点阻断的主要驱动因素，并介导对免疫治疗的抵抗。靶向TAM以及基于巨噬细胞的CAR-M细胞疗法已经在临床表现出巨大的治疗潜力，未来巨噬细胞有望成为肿瘤免疫治疗的新热点。

参考文献：1. Macrophages as tools and targets in cancer
therapy. Nat Rev Drug Discov.2022 Aug 16 : 1–22.2. Next frontier in tumor immunotherapy:macrophage-mediated immune evasion. Biomark Res. 2021; 9: 72.