TAMs为靶点的抗肿瘤治疗研究进展

王荣荣 综述 刘 红 审校

TAMs为靶点的抗肿瘤治疗研究进展

王荣荣 综述 刘 红 审校

肿瘤微环境与肿瘤细胞通过分子和细胞间的相互作用，在肿瘤的发生发展和转移扩散中具有重要意义。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）作为肿瘤微环境中数量最多的炎症细胞群之一，在肿瘤进展中起到重要作用。肿瘤细胞通过释放多种趋化因子、细胞因子和生长因子招募巨噬细胞，并使其向M2型巨噬细胞类似的特性发展。同时，巨噬细胞释放多种因子，促进肿瘤细胞的生长、血管新生、迁移、侵袭、侵入血管并最终形成远处转移。TAMs在肿瘤组织中的密度与肿瘤患者治疗失败和不良预后密切相关，以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗相关研究近年来取得重大进展。在肿瘤发生发展中根据TAMs的作用机制，以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗策略是抑制肿瘤微环境中巨噬细胞招募、TAMs生存能力、TAMs表型即由M2型转化为M1型的重塑。本文就TAMs为靶点的抗肿瘤治疗最新进展进行综述。

肿瘤相关巨噬细胞 肿瘤治疗 表型 招募 活性

Breast Surgery Department,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital,National Clinical Research Center for Can

cer,Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin;Key Laboratory of Breast Cancer Prevention and Therapy,Tian

jin Medical University,Ministry of Education,Tianjin 300060,China

肿瘤的治疗在当今已经发展为多学科的综合治疗模式，包括手术治疗、放化疗、内分泌治疗以及生物靶向治疗等。虽提高了患者生活质量和生存时间，但肿瘤复发和转移仍然是亟待解决的重大难题。多年以来，肿瘤治疗一直朝着干扰肿瘤细胞固有特性的方向发展。然而，大量研究表明肿瘤微环境中TAMs在调节肿瘤发展和转移过程中起到重要作用［1-3］。因此，目前肿瘤微环境成为肿瘤治疗领域研究的热点之一。TAMs通过Th2细胞因子将其表型从M1型诱导为M2型，与具有高度杀菌和抗肿瘤特性的M1型巨噬细胞不同，M2型巨噬细胞主要发挥免疫抑制和促进肿瘤发展的作用［4］。实验和流行病学研究表明，TAMs在肿瘤生长、血管生成、肿瘤基质重塑和免疫抑制等方面发挥重要作用，临床研究同样也揭示TAMs与肿瘤患者不良预后相关［4-5］。因此，TAMs是潜在的肿瘤治疗干预的靶点，虽然以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗在临床应用中的价值尚无定论，但是大量实验研究已经取得了可观的效果。本文就当前以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗策略进行综述。

1 抑制巨噬细胞招募到肿瘤部位

肿瘤和肿瘤微环境通过释放一些细胞因子和趋化因子促进巨噬细胞聚集到肿瘤组织部位。这些因子包括集落刺激因子（CSF-1）、血管内皮生长因子（VEGF）、多种CCL趋化因子和单核趋化蛋白-1（MCP-1）等［6-7］。因此，通过调节这些因子的功能从而抑制巨噬细胞的聚集可以成为抗肿瘤治疗的一条途径。

1.1 抑制趋化因子的作用

趋化因子和趋化因子受体是治疗策略中的一个主要靶点。研究表明趋化因子抑制剂可以通过减少巨噬细胞浸润从而影响肿瘤生长，如肿瘤组织释放的主要趋化因子CCL2，其过表达与巨噬细胞浸润和肿瘤患者不良预后密切相关，抑制CCL2活性将减少巨噬细胞浸润和肿瘤生长［5］。在CCL2表达的黑色素细胞瘤中CCL2与M2型巨噬细胞浸润密切相关，应用CCL2抑制剂宾达利可以抑制黑色素瘤的生长、抑制巨噬细胞的招募以及减少肿瘤坏死。Conti等［8］研究结果显示在敲除HER-2基因的自发乳腺癌小鼠模型中CCL2趋化因子能够促进肿瘤的发生发展。因此，趋化因子在恶性肿瘤靶向治疗中具有重要意义。

1.2 降低巨噬细胞集落刺激因子的活性

巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）通过调节TAMs的浸润和功能促进肿瘤发展和转移。在人类肝癌中，M-CSF高表达与巨噬细胞的密度和不良预后具有显著的相关性［9］。同样，在乳腺上皮细胞中高表达M-CSF导致乳腺癌进展加速并增加肺部转移［10］。另有研究表明，在人乳腺癌细胞系MCF-7细胞中使用M-CSF抗体可以明显抑制肿瘤的生长，应用M-CSF受体抑制剂可以减少TAMs数量并且抑制肿瘤生长、血管生成和转移［11］。这些研究结果提示应用抑制M-CSF活性的药物在抗肿瘤治疗中发挥重要作用。

1.3 抑制缺氧诱导因子和VEGF的功能

VEGF也有潜力成为耗竭TAMs和抑制肿瘤生长的治疗靶点。研究显示，在胰腺癌和乳腺癌中选择性抑制VEGFR-2的活性可以降低巨噬细胞的密度和抑制肿瘤生长及血管生成［12-13］。肿瘤微环境通常处于缺氧状态，缺氧诱导因子（HIFs）是VEGF和CXCR4基因的转录激活因子，因此HIFs被认为在巨噬细胞招募中起着重要的作用。研究结果显示HIF-2α通过调节M-CSFR和CXCR4诱导巨噬细胞向肿瘤微环境迁移［13-14］。因此，HIFs和VEGF的抑制剂不仅抑制血管生成，而且影响巨噬细胞的招募，因此可能作为抗肿瘤治疗的候选药物而应用于临床。

2 抑制TAMs的生存能力

局部杀伤TAMs是通过耗尽TAMs从而抑制肿瘤发生发展的另一途径，这一途径一方面应用化学试剂或细菌直接诱导巨噬细胞凋亡，另一方面启动免疫细胞如T淋巴细胞识别并清除TAMs。

2.1 直接诱导TAMs凋亡

脂质体包被的二膦酸盐是耗竭巨噬细胞的最主要的药物，氯膦酸盐和唑来膦酸两种膦酸盐常常被应用于实验研究。研究表明，氯膦酸盐能够选择性的对巨噬细胞产生细胞毒性，其诱导的巨噬细胞耗竭导致肿瘤生长、血管新生和转移方面退化［15］。Rogers等［16］研究显示，唑来膦酸不仅抑制巨噬细胞的集聚，并且减弱了骨髓细胞向TAMs分化和降低TAMs促肿瘤活性。除此之外，其他二膦酸盐在靶向TAMs治疗的潜在作用也处于研究阶段。另外，一些抗毒素药物可以通过与巨噬细胞表面分子作用消除TAMs，这种方法的优点是具有促肿瘤作用的M2型巨噬细胞被消除时，具有杀伤肿瘤作用的M1型巨噬细胞一般不会受到影响。另外，Galmbacher等［17］研究发现一些细菌嗜巨噬细胞，如弗氏志贺菌感染可以选择性诱导巨噬细胞凋亡，负瘤小鼠注射减毒的弗氏志贺菌后TAMs凋亡，肿瘤大小减少了74%，因此嗜巨噬细胞的细菌也可能与靶向TAMs免疫治疗有关。

2.2 启动免疫反应诱导TAMs凋亡

耗尽TAMs的另一途径是启动获得性免疫反应。由于细胞毒性T淋巴细胞可以直接识别巨噬细胞膜分子，并可以作为TAMs的清除剂。因此，通过识别TAMs膜表面特异性高表达分子，从而促进其被T细胞清除。如豆荚蛋白属于溶酶体蛋白酶，是TAMs膜表面特异性标识分子之一，其在人类多种肿瘤组织中高表达，可以促进肿瘤细胞的浸润和转移。研究发现［18］豆荚蛋白通常在M2型TAMs中高表达，通过应用含有豆荚蛋白基因的新型疫苗免疫荷瘤小鼠，结果显示在多种肿瘤模型中巨噬细胞密度降低，促进血管新生因子减少，继而肿瘤生长、血管新生以及转移作用削弱。基于M1型巨噬细胞不表达豆荚蛋白，所以这种新型疫苗能够特异消除M2型巨噬细胞。

3 TAMs表型重塑

尽管大多数TAMs表现出类M2型巨噬细胞的免疫抑制特性，但仍保留极化可塑性的能力，能够将促肿瘤M2型转变为杀肿瘤M1型。众所周知，巨噬细胞的极化很大程度上依赖于局部环境中的细胞因子种类。Th1细胞因子如肿瘤坏死因子（TNF）、IL-12和干扰素（IFNs）等富集时，形成经典激活途径，即诱导巨噬细胞为M1型。然而，Th2细胞因子如IL-4、IL-10、TGF-β和M-CSF可以诱导巨噬细胞形成抗炎症类型，即M2型［4，19］。因此，通过改变肿瘤微环境中的细胞因子，将TAMs由M2型转变为M1型，也是靶向TAMs抗肿瘤治疗的另一潜在有效途径。已知众多信号通路，尤其是NF-κB和STAT信号通路在肿瘤相关的炎症和恶性进展中起着重要的作用［20］，在M1型巨噬细胞中，转录因子NF-κB和STAT1在促炎症因子的表达方面是必需的。相反，STAT3和STAT6使得TAMs表现出抗肿瘤的M2型特性［21］。因此，这些因子以及上下游调节因子可能成为抗肿瘤的治疗靶点。

3.1 诱导TAMs分化为M1型

研究表明，肿瘤微环境中抗肿瘤反应刺激因子存在的情况下，NF-κB可以改变巨噬细胞的表型，TAMs常表现NF-κB功能缺陷从而呈现M2型，但是NF-κB重新激活能够将TAMs转变为杀肿瘤M1型［22］。至今为止，已经明确激活NF-κB信号通路的药物，包括Toll样受体激动剂、抗CD44抗体以及抗IL-10R抗体。PPAR-α和PPAR-γ是NF-κB的转录抑制剂，促进巨噬细胞向M2型巨噬细胞分化。研究显示，骨髓细胞中PPAR-α的活性与肺癌进展和转移相关，抑制其活性可以恢复NF-κB的功能，将TAMs转变为杀肿瘤M1型。然而，同时值得注意的是NF-κB信号通路的激活不仅促进TAMs向M1型转变，而且还促进HIF-1α转录，从而反过来促进肿瘤发展［23-24］。因此激活NF-κB信号通路的药物对TAMs表型重塑的应用仍受到很大限制，需要进一步的研究探索。

3.2 抑制TAMs分化为M2型

诱导TAMs向M1型分化可以增强杀伤肿瘤的作用，而通过抑制TAMs向M2型分化过程中重要的信号通路能够降低促肿瘤和免疫抑制功能。STAT3作为巨噬细胞活化和机体炎症反应的负性调节因子在多种肿瘤中发挥着重要作用。当抑制STAT3活性时，巨噬细胞释放IL-12增多并且扭转机体免疫耐受。STAT3抑制剂尚处于研究阶段，如STAT3小分子抑制剂WP1066。研究显示在恶性胶质瘤中应用STAT3小分子抑制剂WP1066能够选择性诱导表达共刺激分子CD80和CD86，从而可以扭转免疫耐受［25］。STAT家族中另一成员STAT6在调节TAMs活性中同样具有重要作用。研究显示，在敲除STAT6的荷瘤小鼠模型中，类M1型TAMs占绝大多数，并且能够抑制肿瘤转移［26］。

4 结语

肿瘤微环境中大量的TAMs在多种肿瘤的发生发展和转移过程中扮演着重要角色。肿瘤细胞和肿瘤微环境分泌的细胞因子诱导TAMs向M2型巨噬细胞的特性发展，从而促进了肿瘤的发展，因此TAMs被认为是很有潜力的抗肿瘤治疗靶点之一。基于TAMs促肿瘤活性主要取决于TAMs的集聚和表型重塑为M2型，以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗策略主要集中在抑制巨噬细胞的招募和生存能力；诱导TAMs表型重塑，即将其由M2型转化为M1型。

肿瘤是一个系统性疾病，TAMs在肿瘤中的作用十分复杂，因此对于TAMs在肿瘤进展中的功能需要更为全面的理解。目前存在一些问题仍需要进一步研究探索：1）关于巨噬细胞的位置和表型对肿瘤的影响需要大量的临床试验进行充分验证；2）寻找TAMs高度特异性的分子作为抗肿瘤治疗靶点以有效降低对其他分子的干扰及其产生的毒副反应；3）应该进一步明确巨噬细胞与肿瘤微环境中其他基质细胞的相互作用，更好地理解TAMs为靶点的抗肿瘤治疗机制；4）调节抑癌症炎症反应和促癌症炎症反应的平衡仍是一个固有仍待解决的问题；5）如何改进TAMs为靶点的抗肿瘤治疗药物能够在正确的时间作用到正确的位置，达到消除促肿瘤TAMs的同时对杀伤肿瘤细胞中TAMs和周围正常组织无影响。

总之，更全面的理解TAMs的特性以及与肿瘤微环境的相互作用，结合诊疗技术的进步，能够促进TAMs为靶点的实验研究和临床应用。相信以TAMs为靶点的抗肿瘤治疗策略可作为肿瘤患者切实可行的治疗手段，抑制巨噬细胞聚集或者调节TAMs表型的药物将作为抗肿瘤药物应用于临床。

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（2014-03-10收稿）

（2014-05-06修回）

（本文编辑：张刡）

Advances in research on tumor-associated macrophages as potential target of anti-tumor therapy

Rongrong WANG,Hong LIU
Correspondence to:Hong LIU;E-mail:lh713@163.com

Tumor cells and the tumor microenvironment interact through molecular and cellular mechanisms to promote tumorigenesis and tumor migration.The tumor microenvironment is important in tumorigenesis and tumor progression.Tumor-associated macrophages (TAMs),which are ones of the most inflammatory cells in the tumor microenvironment,have significant influence on tumor development. Tumor cells recruit macrophages by releasing chemokines,cytokines,and growth factors,and switch them into M2-type macrophages. Macrophages also release many factors which are important to some stages of tumor development,including tumor growth,angiogenesis, migration,invasion,and distant metastasis.TAM density is associated with treatment failure and poor prognosis in tumor patients.Great progress has recently been made in targeting TAMs for anti-tumor therapy.Strategies of targeting TAMs for anti-tumor therapy include suppression of macrophage recruitment,inhibition of TAM viability,reinstating the TAM phenotype,and transforming M2-type macrophages to M1-type macrophages.This article reviews the latest progress in the field based on TAM functions.

tumor-associated macrophage,cancer therapy,phenotype,recruitment,activation

10.3969/j.issn.1000-8179.20140390

王荣荣 硕士研究生。研究方向为乳腺癌的早期诊断和乳腺癌的靶向治疗。

天津医科大学肿瘤医院乳腺二科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市肿瘤防治重点实验室，乳腺癌防治教育部重点实验室（天津市300060）

刘红 lh713@163.com

E-mail：jr_wang1213@126.com