腫瘤相關巨噬細胞（TAM，Tumour-associated macrophages）是腫瘤微環境（TME，Tumor Microenvironment）的重要組成部分，在血管生成、細胞外基質重塑、癌細胞增殖、轉移和免疫抑制的協調以及對化療藥物和檢查點阻斷免疫療法的耐藥性中發揮作用。相反，巨噬細胞也可以介導癌細胞的吞噬作用和細胞毒性腫瘤殺傷，并與先天性和適應性免疫系統的組成部分進行有效的雙向相互作用。因此，TAM已成為癌癥治療的治療靶點。
一. 巨噬細胞的定義
巨噬細胞是高度可塑性的細胞，根據不同的信號，有不同形式的功能激活。巨噬細胞常分為兩種形式的巨噬細胞活化，通常稱為M1和M2。M1巨噬細胞可能在體外由1型T輔助細胞和先天淋巴細胞驅動的1型免疫應答期間產生的細菌產物和干擾素誘導，而M2巨噬細胞是由2型T輔助細胞和先天淋巴細胞驅動的2型免疫應答期間產生的細胞因子（如IL-4和IL-13）誘導的。M1極化與巨噬細胞依賴性組織損傷和腫瘤細胞殺傷有關，而M2極化促進組織修復和重塑以及對寄生蟲的抵抗力。在體內，在幾種炎癥狀況或組織損傷中，觀察到巨噬細胞活化的動態變化，經典活化的M1細胞與引發和維持炎癥有關，而M2或M2樣細胞與慢性炎癥的消退有關。然而，一般來說，具有不同表型的混合表型或群體共存，這表明M1/M2分類對于這種轉錄動態細胞類型過于簡單。
二. 巨噬細胞的起源
近年來，人們還認為組織駐留巨噬細胞（TRM，Tissue-resident macrophage）起源于源自骨髓造血干細胞的血液單核細胞，這些單核細胞不斷被募集到組織中并分化成組織特異性巨噬細胞群。小鼠的命運圖譜研究改變了對TRM個體發生的看法。在穩態條件下，循環單核細胞僅在特定組織（如真皮，腸和心臟）中對組織巨噬細胞做出貢獻，并且這種貢獻隨著年齡的增長而增加。在其他組織中，如皮膚、大腦、肝臟或肺，巨噬細胞群來源于源自卵黃囊和胎肝的胚胎前體，并在胚胎發生過程中浸潤這些組織，然后在整個成年期局部復制。因此，皮膚中的朗格漢斯細胞、腦中的小膠質細胞、肝臟中的庫普弗細胞和肺中的肺泡巨噬細胞獨立于成人骨髓細胞維持自身。其他組織包含兩種來源的巨噬細胞，胚胎和骨髓衍生，其頻率取決于組織和病理狀況。在穩態條件下，特別是在感染或炎癥時，成體骨髓來源的細胞被招募到組織中并取代胚胎巨噬細胞，經歷基因重編程并獲得與胚胎起源對應物的相似性。事實上，組織特異性巨噬細胞群的特征在于不同的轉錄特征和表觀遺傳標記，這是由特定的組織因素決定的。在癌癥的背景下，協調這種可塑性的信號在不同腫瘤之間或同一腫瘤的不同部分和階段之間差異很大，導致不同的TAM表型（圖1）。
腫瘤細胞來源的細胞因子，如IL-10、CSF1和CCL2、CCL18、CCL17、CXCL4等趨化因子，是促腫瘤模式下TAM功能可塑性的關鍵啟動子。TAM的“M2樣"極化是指與腫瘤促進和抑制有效適應性免疫相關的功能程序。影響巨噬細胞極化的新興因素是由活化的B淋巴細胞意外分泌的神經遞質γ-氨基丁酸（GABA）。GABA可以促進單核細胞分化為產生IL-10的抗炎巨噬細胞并抑制細胞毒性CD8 T細胞。小鼠和人類腫瘤中TAM的單細胞分析揭示了單核吞噬細胞簇的復雜情況，遠遠超出了原始簡單的M1/M2分類。
三. 巨噬細胞在癌癥轉移中的作用
血源性和淋巴途徑是癌細胞播散的主要途徑。小鼠模型研究表明，巨噬細胞是血源性播散和轉移的重要組成部分，通過與癌細胞、細胞外基質以及先天性和適應性免疫系統的其他組成部分相互作用來影響這一多步驟過程的所有步驟。在乳腺癌發生的小鼠模型中，發現巨噬細胞通過促進血管生成為轉移性傳播鋪平了道路，為轉移性擴散到肺部和在繼發性癌癥沉積物中的積累提供了生態位，由趨化因子CCL2觸發的趨化因子級聯反應驅動炎性單核細胞的募集及其作為轉移相關巨噬細胞保留。在同一模型中，巨噬細胞也參與促進骨轉移，驅動巨噬細胞M2極化的IL-4受體（IL-4R）對于巨噬細胞介導的骨轉移促進至關重要。淋巴系統是許多腫瘤的主要播散途徑。在移植的乳腺癌模型中，發現表達PDPN的TAM亞群介導細胞外基質的重塑、淋巴管生成和淋巴細胞侵襲，為癌細胞的播散的“幫兇"。
四. TAM在常規癌癥治療中的應用
巨噬細胞在不同抗癌方式的活性中具有重要的雙重作用，包括化療、放療、抗血管生成和激素治療以及免疫檢查點阻斷（ICB）免疫治療。一些選定的化療藥物（如阿霉素）誘導腫瘤抗原和佐劑分子的釋放使巨噬細胞參與富有成效的癌癥免疫周期，這一過程稱為免疫原性細胞死亡。TAM耗竭對于抗腫瘤活性至關重要。特定的抗癌藥物可以逆轉TAM極化，從而增加對治療的反應，例如吉西他濱治療胰腺癌，5-氟尿嘧啶治療結直腸癌以及鉑類新輔助化療治療高級別卵巢癌。對于通過產生活性氧（ROS）誘導DNA損傷的藥物，例如基于鉑類的化學療法，腸道微生物組可以啟動腫瘤內單核吞噬細胞以產生ROS，從而積極調節這些藥物的功效。在放療的情況下放射后共生細菌和真菌的作用相反，真菌的消耗增強了乳腺癌和黑色素瘤小鼠模型中對輻射的反應性，在這種情況下，巨噬細胞通過抗癌治療促進適應性免疫反應的激活而起作用。因為TAM分泌以VEGF為主的積極響應血管生成的生長因子，TAM的密度通常與腫瘤組織中血管的密度相關。因此，抗血管生成治療的活性由TAM調節。VEGF拮抗劑誘導血管正常化并同時重塑TAM表型，而髓系細胞通過組織蛋白酶B和血管生成素2等代償途徑介導對抗血管生成治療的耐藥性。
五. TAM和ICB免疫療法
T細胞介導的1型免疫反應是ICB免疫療法的基石（圖2）。骨髓單核細胞是免疫抑制回路的主要協調因子，是ICB反應的重要決定因素，并且對這種治療的耐藥性至關重要。骨髓單核細胞表達幾種免疫抑制分子，包括檢查點配體，如PDL1，PDL2，CD80（也稱為B7-1）和CD86（也稱為B7-2）和脊髓灰質炎病毒受體（PVR，也稱為CD155和TIGIT配體之一），這是對ICB的原發性和適應性抵抗的腫瘤外在途徑的一部分。PDL1免疫組化評估被批準作為NSCLC和其他腫瘤抗PD1治療的伴隨診斷，但其預測能力可能因所考慮的細胞類型而異，例如腫瘤或免疫細胞。在臨床前模型中，PDL1在腫瘤浸潤免疫細胞上的表達與抗PD1或抗PDL1的反應有關。出乎意料的是，巨噬細胞表達PD1，這與它們對腫瘤細胞的吞噬活性呈負相關。
組織質地在決定巨噬細胞在ICB中的作用方面很重要。例如，在三陰性乳腺癌中不同的骨髓細胞譜，包括中性粒細胞和巨噬細胞，介導了對ICB的耐藥性。肝轉移中的肝巨噬細胞通過消除T細胞負調節對全身免疫治療的反應，胸膜腔和腹膜腔代表免疫抑制微環境中腫瘤進展的部位。在小鼠模型和患者中，TIM4+巨噬細胞抑制CD8 T細胞反應并抑制ICB，用抗體阻斷TIM4可增強ICB在這些位點的療效。在人腎細胞癌中，M2樣巨噬細胞的優勢與ICB的耐藥性有關，對免疫治療的反應可以通過微生物組的組成進行調節，如抗CTLA4和抗PD1，其中腸道細菌的豐度和多樣性形成腫瘤骨髓浸潤。巨噬細胞的耗竭可以增強各種免疫治療策略，包括疫苗接種和檢查點抑制劑。最新研究顯示幾項結合檢查點抑制劑和抗CSF1R抗體或其他以TAM為中心的治療策略的臨床試驗正在進行中。
六. 巨噬細胞的清除/耗竭
抗CSF1R抗體，已有多款在臨床試驗應用開發研究中。用單克隆抗體或小分子化合物靶向CSF-1/CSF-1R軸的治療方法正在試驗中。RG7155是一種靶向CSF-1R的單克隆抗體，在一項1期臨床試驗（NCT01494688）中對7名診斷為彌漫型巨細胞瘤的患者進行治療，所有患者均出現PR，2名患者出現CR。此外，在RG7155治療的患者腫瘤活檢中，CD68+CD163+巨噬細胞的數量減少，表明TAM向TME的募集減少。
靶向CSF-1R、c-Kit和Flt3的酪氨酸激酶抑制劑PLX3397通過使TAM的M2表型去極化來阻斷腫瘤進展。PLX3397正在包括黑色素瘤（NCT02071940、NCT02975700）、前列腺癌（NCT0149043）和膠質母細胞瘤（NCT01349036）患者中進行臨床試驗。其他CSF-1R抑制劑，如ARRY-382（NCT01316822）、BLZ945（NCT02829723）、AMG820（NCT01444404）和IMC-CS4（NCT01346358）也正在各種實體瘤患者中進行測試。
除了單藥治療外，針對CSF-1或CSF-1R的抑制劑還與化療聯合進行測試。例如，PLX3397與紫杉醇聯合用于晚期實體瘤患者（NCT01525602）；PLX3397與eribulin聯合用于乳腺癌患者的試驗（NCT01596751）；PLX3397與vemurafenib用于BRAF突變黑色素瘤患者（NCT01826448）；PLX3397聯合sirolimus用于晚期肉瘤患者（NCT02584647）等。
而對于基礎科學轉化研究中，確定巨噬細胞功能的一個重要手段就是體內清除巨噬細胞。Cell，Nature，Science等文獻已經廣泛使用LIPOSOMA的Clodronate Liposomes氯膦酸二鈉脂質體巨噬細胞清除劑（貨號CP-005-005）來清除巨噬細胞。靶點科技的專業技術團隊給清除方案量身定制，少走彎路。
