腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與腫瘤干細(xì)胞相互調(diào)控作用的研究進(jìn)展①

解營(yíng)利 李鵬輝 楊嘉蒙 陳 衍 秦鴻雁 胡昳旸

（空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)遺傳與發(fā)育生物學(xué)教研室，西安710032）

癌癥是世界范圍內(nèi)的主要公共衛(wèi)生問題，嚴(yán)重威脅我國人群的健康狀況。在中國，隨著人口老齡化發(fā)展，惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率持續(xù)上升。據(jù)2019年國家癌癥中心報(bào)道，2015年全國新發(fā)惡性腫瘤約392.9 萬例，其中肺癌仍是發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，肝癌、乳腺癌、腦腫瘤和胰腺癌也位居惡性腫瘤發(fā)病率的前10 位。雖然治療水平不斷提高，但惡性腫瘤獨(dú)特的生物學(xué)特性表現(xiàn)出對(duì)藥物的抵抗，以及用藥過程中產(chǎn)生的耐藥性導(dǎo)致其具有很高的復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率，使得惡性腫瘤死亡率居高不下。目前因腫瘤死亡的人數(shù)已經(jīng)占據(jù)總體死亡人數(shù)的23.91%，對(duì)腫瘤的相關(guān)研究仍然是公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大課題［1］。

1 腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells，CSCs）

1997年，DICK 和BONNET［2］首次在白血病中描述了CSCs的特征，隨后在多種腫瘤組織中都發(fā)現(xiàn)了CSCs 的存在。CSCs 的起源仍不清楚，但大多數(shù)研究認(rèn)為CSCs 是正常干細(xì)胞積累了致癌性的突變所產(chǎn)生。CSCs的特點(diǎn)包括能夠自我更新，分化成原組織的所有不同細(xì)胞亞群，在體外生長(zhǎng)成克隆球結(jié)構(gòu)和再次誘發(fā)腫瘤形成的能力。基于以上特性，CSCs一方面能夠維持其干細(xì)胞庫，另一方面能夠不斷支持腫瘤生長(zhǎng)。事實(shí)上，CSCs 被認(rèn)為是腫瘤生長(zhǎng)、維持、進(jìn)展及抗腫瘤治療的關(guān)鍵［3］。由于CSCs 能夠進(jìn)入靜息期并表達(dá)多種抵抗藥物的外排泵分子，使其能夠在傳統(tǒng)的放療和化療中存活下來，并且推動(dòng)了腫瘤的復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)端組織轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。目前，CSCs的鑒定仍缺少通用的分子標(biāo)記，但根據(jù)來源組織，CSCs可以通過特異性表面標(biāo)志物，如CD133、乙醛脫氫酶1（acetaldehyde dehydrogenase 1，ALDH1）、c-kit 和干性相關(guān)主要基因調(diào)節(jié)因子，如Nanog、Sox2和Oct4的表達(dá)進(jìn)行分離鑒定。

CSCs 自我更新和分化間的平衡受干細(xì)胞龕的調(diào)控，腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）中釋放的可溶性細(xì)胞因子或細(xì)胞-細(xì)胞間連接通過激活特定的信號(hào)通路，如Notch、Wnt/β-catenin、Sonic Hedgehog，可以調(diào)控CSCs 的增殖狀態(tài)。此外，在腫瘤發(fā)生早期，TME 中的免疫細(xì)胞可檢測(cè)并殺死絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞，僅有少數(shù)腫瘤細(xì)胞能夠在此階段存活下來，這些細(xì)胞大多都是CSCs［4］。在腫瘤發(fā)展的不同階段，天然免疫細(xì)胞和CSCs 間的相互作用是TME 的關(guān)鍵決定因素，通過靶向天然免疫細(xì)胞進(jìn)而干預(yù)CSCs成為腫瘤免疫治療的新策略［5］。

2 CSCs與腫瘤免疫編輯

眾所周知，腫瘤是由一個(gè)復(fù)雜的異質(zhì)性細(xì)胞群體組成，除了惡性的腫瘤細(xì)胞外，還包含大量成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞。它們通過相互作用，構(gòu)建了適宜腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的TME。在TME 中，免疫細(xì)胞與其他細(xì)胞的生理特性發(fā)生了重編程，使得TME朝著促進(jìn)腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移的方向發(fā)展［6］。在這樣一個(gè)環(huán)境中，天然免疫細(xì)胞，即巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、髓系來源的抑制性細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）及自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK），是腫瘤相關(guān)炎癥的驅(qū)動(dòng)因素。由于它們功能上的可塑性，在腫瘤發(fā)展的不同階段發(fā)揮促腫瘤或抗腫瘤的作用。一方面，天然免疫能夠通過破壞腫瘤細(xì)胞或抑制其生長(zhǎng)來阻斷腫瘤發(fā)展；另一方面，通過塑造腫瘤細(xì)胞的免疫原性，抑制宿主的抗腫瘤反應(yīng)進(jìn)而支持腫瘤細(xì)胞的增殖和生存［7-9］?！澳[瘤免疫編輯”假說中敘述了這種動(dòng)態(tài)的過程，其包含3 個(gè)關(guān)鍵事件：“清除”階段，與腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)測(cè)相對(duì)應(yīng)，在此階段，絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞被免疫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)并殺死；“平衡”階段：免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞建立起平衡；“逃逸”階段，此時(shí)免疫抑制通路被激活，使得腫瘤細(xì)胞可以逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)并廣泛擴(kuò)散［10］。

在腫瘤免疫編輯過程中，由于CSCs能夠進(jìn)入靜息狀體，同時(shí)過表達(dá)Bcl2/Bcl-x 和Survivin 激活抗凋亡信號(hào)通路，高表達(dá)“別吃我”信號(hào)CD47 抑制巨噬細(xì)胞吞噬，下調(diào)腫瘤相關(guān)抗原、人白細(xì)胞抗原及NK細(xì)胞介導(dǎo)識(shí)別配體的表達(dá)，使得天然免疫細(xì)胞并不能有效清除CSCs。一旦在“清除”階段存活下來，CSCs則可通過自我更新進(jìn)行增殖，并釋放細(xì)胞因子和可溶性配體（IL-4、IL-13、G-CSF 和CCL2/15）編輯免疫系統(tǒng)。借此，CSCs給自己創(chuàng)造了一個(gè)自由寬松的免疫抑制TME，有利于自身的增殖、分化，并主導(dǎo)了腫瘤的復(fù)發(fā)。

在腫瘤生長(zhǎng)過程中，部分CSCs 降低E-cadherin的表達(dá)失去上皮表型并獲得間質(zhì)化的特征，如Vimentin、Fibronectin、Snail、Slug 和Twist 的表達(dá)上升，通過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）過程后離開腫瘤進(jìn)入血液循環(huán)。與此同時(shí)，腫瘤相關(guān)炎癥產(chǎn)生的細(xì)胞因子和趨化因子促進(jìn)了MDSCs、Treg、NK，特別是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages，TAMs）在遠(yuǎn)端組織（如：肺）的聚集，創(chuàng)造出“轉(zhuǎn)移前”細(xì)胞龕，有利于血液中循環(huán)的CSCs在此定居并產(chǎn)生轉(zhuǎn)移灶［5］。

3 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與CSCs

TAMs 是腫瘤組織中最豐富的免疫細(xì)胞。巨噬細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)做出應(yīng)答時(shí)具有極強(qiáng)的可塑性，可參與自然免疫和獲得性免疫對(duì)TME 做出反應(yīng)。根據(jù)外界環(huán)境獲得的信號(hào)，巨噬細(xì)胞發(fā)生極化并獲得不同的功能特征。TAMs 可活化為經(jīng)典的M1 型極化和可替代的M2 型極化。IFN-γ 和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）/腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）驅(qū)動(dòng)TAMs 的M1 型極化，參與Th1 應(yīng)答的發(fā)生，與Ⅰ型炎癥反應(yīng)相關(guān)，主要參與細(xì)胞內(nèi)殺死病原體以及抗腫瘤免疫反應(yīng)。M2 型極化更傾向于免疫調(diào)節(jié)和促腫瘤活性，其又分為M2a、M2b 和M2c 3種形式。IL-4和IL-13激活的M2a型極化表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)功能，并驅(qū)動(dòng)與Ⅱ型炎癥反應(yīng)相關(guān)的Th2應(yīng)答。免疫復(fù)合物和Toll樣受體（toll-like receptors，TLRs）誘導(dǎo)的M2b 極化與M2a 型極化相同，參與了Th2 應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)。M2c 極化由IL-10 誘導(dǎo)，主要與免疫抑制、基質(zhì)沉積及組織重建有關(guān)［11］。

研究證實(shí)，在多種惡性腫瘤中TAMs 與CSCs 存在“cross-talk”，一方面，CSCs 能夠幫助TAMs 募集進(jìn)入腫瘤內(nèi)部，并促使其發(fā)生M2 樣的活化；另一方面，TAMs 通過分泌細(xì)胞因子，激活信號(hào)通路等方式促進(jìn)CSCs的“干性”，加速腫瘤的生長(zhǎng)和對(duì)外轉(zhuǎn)移。

3.1 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與肝癌干細(xì)胞 肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是來源于肝細(xì)胞的原發(fā)性惡性腫瘤，約占所有肝癌的80%。其他類型的肝癌，包括肝內(nèi)膽管癌、肝母細(xì)胞瘤和血管肉瘤，與HCC 相比較為罕見。HCC 是全球第六大常見惡性腫瘤，也是癌癥相關(guān)死亡的第四大原因，約占所有新發(fā)癌癥病例的5.7%，每年世界上約有1% 的死亡與HCC 有關(guān)。因此，HCC 是世界上死亡率最高的癌癥之一［12］。

人肝癌干細(xì)胞（hepatocellular carcinoma cancer stem cells，HCC CSCs）表面標(biāo)志物包括CD24、CD44、CD90、CD117、CD133和上皮細(xì)胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）。 其 中，CD117+、CD133+或EpCAM+的細(xì)胞群在人肝癌中含量極低，小于1%。對(duì)CD24+、CD44+、CD90+細(xì)胞群在多個(gè)樣本中進(jìn)行檢測(cè)，CD44+細(xì)胞幾乎存在于所有肝癌臨床樣本和細(xì)胞系中，其在肝癌細(xì)胞中的比例為2%～6%。在肝癌樣本中，CD44+的CSCs 數(shù)目與TAMs 數(shù)目呈正相關(guān)。TAMs 與CSCs 共培養(yǎng)時(shí)，CSCs 的擴(kuò)增能力提高，CSCs 數(shù)目達(dá)到對(duì)照組的1.86 倍。同時(shí)，干細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，克隆球形成能力增強(qiáng)。進(jìn)一步研究證實(shí)，TAMs 產(chǎn)生的IL-6 通過激活信號(hào)傳導(dǎo)與活化轉(zhuǎn)錄因子3（signal transducers and activators of transcription，STAT3）信號(hào)通路促進(jìn)了CSCs 的擴(kuò)增和腫瘤形成。使用托珠單抗（Actemra）阻斷IL-6信號(hào)或敲除STAT3 都能夠削弱TAMs 促進(jìn)CSCs 生長(zhǎng)的能力［13］。M2 型極化的TAMs 在TME 中能夠促進(jìn)CSCs 的自我更新和成瘤性。8-溴-7-甲氧基白楊素（8-bromo-7-methoxychrysin，BrMC）可通過抑制核因子κB（NF-κB）的活性逆轉(zhuǎn)TAMs 的M2 型極化，進(jìn)而抑制CSCs 的克隆球形成和侵襲能力，耗竭CSCs抑制腫瘤生長(zhǎng)［14］。此外，TAMs 分泌的外泌體能夠促進(jìn)CSCs的克隆球形成能力，增強(qiáng)其干性。對(duì)來源于TAMs 的外泌體進(jìn)行miRNA 芯片分析，結(jié)果顯示miR-125a 和miR-125b 顯著降低。CD90 是CSCs 的分子標(biāo)志物，同時(shí)也是miR-125a和miR-125b的下游靶分子。通過轉(zhuǎn)染miR-125a和miR-125b靶向CD90可 抑 制HCC 細(xì) 胞 的 增 殖 和CSCs 的 干 性［15］。 在TAMs 與肝癌細(xì)胞系Hepa1-6 共培養(yǎng)過程中，使肝癌細(xì)胞經(jīng)歷EMT，細(xì)胞克隆球形成數(shù)目顯著增多，CSCs 轉(zhuǎn)錄因子Bmi1 和Klf4 表達(dá)升高，細(xì)胞獲得CSCs 樣特性。研究證實(shí)，TAMs 分泌大量的TGF-β1促進(jìn)了肝癌細(xì)胞的CSCs 樣特性。通過抑制TGF-β1誘導(dǎo)的EMT，可阻礙肝癌細(xì)胞CSCs 樣特性的獲得［16］。M2 型TAMs 分泌的TNF-α 通過靶向Wnt/βcatenin 也可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的EMT，促使其干性的獲得。 將肝癌細(xì)胞系SMMC-7721 與M2 型極化的TAMs 共培養(yǎng)后，肝癌細(xì)胞的干細(xì)胞分子標(biāo)志物CD133、干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Oct4 和Sox2 表達(dá)上升。將共培養(yǎng)后的肝癌細(xì)胞進(jìn)行皮下注射后，腫瘤體積顯著增大。使用Wnt/β-catenin抑制劑ICG-001能夠部分逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞EMT 過程并削弱其干性，抑制腫瘤生長(zhǎng)［17］。表阿霉素是治療HCC 患者的一種化療藥物，但其治療效果仍不能令人滿意。在大鼠肝癌模型上結(jié)合塞來昔布進(jìn)行輔助治療可減少CD68+的TAMs 募集，激活抗腫瘤免疫，抑制CSCs 的“ 干性”（圖1）［18］。

圖1 TAMs與HCC CSCs的相互作用機(jī)制Fig.1 Cross-talk mechanism between TAMs and HCC CSCs

3.2 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與乳腺癌干細(xì)胞 乳腺癌是世界上最常見的女性惡性腫瘤，致死率也位居女性腫瘤首位，困擾著全球數(shù)百萬女性的生活。通過靶向TAMs 進(jìn)而干預(yù)乳腺癌干細(xì)胞（breast cancer stem cells，BCSCs）為乳腺癌的臨床治療提供了新思路。從乳腺癌患者腫瘤樣本中使用特定的表面標(biāo)記，如CD24-/lowCD44+和EpCAM+以及通過測(cè)定ALDH1 活性能分離出顯著具有腫瘤起始能力的BCSCs。這些BCSCs 具有高度的致瘤性，并且也被報(bào)道具有侵入性和轉(zhuǎn)移性［19］。

EMT 可賦予腫瘤細(xì)胞間質(zhì)化的特性和進(jìn)入CSCs 狀態(tài)的能力。研究發(fā)現(xiàn)，TAMs 通過與BCSCs的旁分泌信號(hào)創(chuàng)造了適合BCSCs 生存的干細(xì)胞龕。蛋白組學(xué)分析顯示，EMT 過程中BCSCs 上的CD90和受體絡(luò)氨酸激酶EphA4 的表達(dá)上調(diào)，它們通過直接與TAMs 上各自的受體結(jié)合，介導(dǎo)BCSCs 與TAMs接觸依賴方式的相互作用。其中，CD90和CD11b的結(jié)合錨定了BCSCs 和TAMs 的物理接觸。當(dāng)BCSCs上的EphA4 與TAMs 上的Ephrin 結(jié)合后，進(jìn)一步激活Src 和NF-κB。NF-κB 在BCSCs 內(nèi)誘導(dǎo)大量細(xì)胞因子分泌以維持其干細(xì)胞狀態(tài)［20］。在炎性乳腺癌（inflammatory breast cancer，IBC）中，腫瘤細(xì)胞通過表達(dá)大量趨化因子來招募單核細(xì)胞并促使其分化為促腫瘤的M2樣表型。M2樣的TAMs進(jìn)而分泌IL-8和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)癌基因（growth-regulated oncogene，GRO）趨化因子，它們通過激活STAT3信號(hào)通路促進(jìn)BCSCs樣細(xì)胞的高水平發(fā)育和間質(zhì)化表型。在BCSCs 和TAMs 間形成了一個(gè)正向反饋的趨化因子環(huán)路，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)了IBC 的EMT 過程［21］。在CD44+/CD24-/ESA+的BCSCs中，透明質(zhì)酸合成酶2（hyaluronan synthase 2，HAS2）的表達(dá)顯著升高。HAS2 可通過增加BCSCs 與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附促進(jìn)其轉(zhuǎn)移功能。同時(shí)，TAMs 表達(dá)透明質(zhì)酸主要的表面受體CD44，BCSCs與TAMs 通過透明質(zhì)酸相互作用導(dǎo)致TAMs 分泌的血小板衍生生長(zhǎng)因子-BB（platelet-derived growth factor，PDGF-BB）增多，PDGF-BB 進(jìn)一步激活基質(zhì)細(xì)胞分泌成纖維生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）7和FGF9，促進(jìn)BCSCs的增殖和自我更新。使用HAS抑制劑4-甲基傘形酮（4-methylumbelliferone）可阻斷透明質(zhì)酸的產(chǎn)生，顯著降低腫瘤轉(zhuǎn)移灶的產(chǎn)生和生長(zhǎng)［22］。BRCA1-IRIS 是腫瘤抑制基因BRCA1的可變剪切產(chǎn)物，其高表達(dá)具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲的作用。BRCA1-IRIS 過表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞通過Hif-1α和NF-κB 依賴的方式大量分泌GM-CSF 募集巨噬細(xì)胞，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化為M2 型TAMs。GM-CSF通過激活STAT5、NF-κB 和/或ERK 信號(hào)通路誘發(fā)TAMs表達(dá)TGF-β1，進(jìn)而與乳腺癌細(xì)胞表面的TGF-β受體Ⅰ/Ⅱ結(jié)合，激活A(yù)KT 信號(hào)通路，增加細(xì)胞的“干性”和EMT表型［23］。

此外，TAMs 分泌表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）通過旁分泌方式激活BCSCs上的EGF 受體，以STAT3 依賴的方式上調(diào)Sox2 表達(dá)，促進(jìn)了BCSCs 樣的表型。其中，干細(xì)胞標(biāo)志物Sox2、Oct4、Nanog、AbcG2 和Sca-1 表達(dá)升高，藥物外排能力和抵抗化療能力增強(qiáng)，在體內(nèi)的成瘤率升高。通過小分子抑制劑AG1478 和CDDO-Im 分別阻斷EGFR 和STAT3 都可對(duì)BCSCs 進(jìn)行靶向治療［24］。同時(shí)，跨膜蛋白LSECtin 高表達(dá)于TAMs，通過和表達(dá)于BCSCs 上的受體BTN3A3 蛋白結(jié)合，促進(jìn)BCSCs的干性。無論是在TAMs 上特異去除LSECtin 或在BCSCs上沉默BTN3A3，都能夠顯著降低BCSCs的頻率并抑制腫瘤生長(zhǎng)。 通過BTN3A3-Fc 或anti-BTN3A3 抗體阻斷LSECtin/BTN3A3 信號(hào)軸，對(duì)乳腺腫瘤的生長(zhǎng)均產(chǎn)生治療作用［25］。采用Transwell 共培養(yǎng)系統(tǒng)將乳腺癌細(xì)胞和TAMs 進(jìn)行共培養(yǎng)，模擬兩者共存。乳腺增生治療藥物消癖顆粒（XIAOPI Formula，XPS）能顯著抑制BCSCs 的增殖、克隆形成、減少BCSCs 亞群數(shù)目、降低干細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)。機(jī)制研究顯示，XPS 通過抑制TAMs 的M2 型極化及CXCL1 的表達(dá)和分泌實(shí)現(xiàn)對(duì)BCSCs 的干預(yù)［26］。在對(duì)BCSCs 的microRNAs 表達(dá)譜分析中發(fā)現(xiàn)，miR-708 的表達(dá)顯著降低，且與乳腺癌的化療反應(yīng)和預(yù)后相關(guān)。miR-708 的表達(dá)抑制了BCSCs 的克隆球形成能力，CD44+/CD24-細(xì)胞比例和致癌性，增強(qiáng)了BCSCs 對(duì)化療的敏感性。研究發(fā)現(xiàn)，miR-708 是通過直接結(jié)合CD47 分子調(diào)節(jié)TAMs 介導(dǎo)的吞噬。另一方面，CD47 是BCSCs 自我更新、腫瘤生成和化療抵抗的重要分子，并與乳腺癌病人的預(yù)后相關(guān)。2型糖尿病藥物二甲雙胍可作用于miR-708/CD47 信號(hào)通路，減少BCSCs 的數(shù)量。調(diào)控miR-708/CD47 信號(hào)軸可能成為靶向CSCs 治療乳腺癌的新靶點(diǎn)（圖2）［27］。

圖2 TAMs與BCSCs的相互作用機(jī)制Fig.2 Cross-talk mechanism between TAMs and BCSCs

3.3 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與胰腺導(dǎo)管腺癌干細(xì)胞胰腺癌患者中高達(dá)95% 患者為胰腺導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC），目前尚無有效的治療方法，是所有癌癥中存活率最低的一種，患者的五年生存率低于5%。主要原因是腫瘤細(xì)胞中多個(gè)促癌信號(hào)通路的同時(shí)激活，這使它們能夠克服抑制單一致癌信號(hào)通路的治療方法?；熀头暖熓悄壳按蠖鄶?shù)PDAC 患者的標(biāo)準(zhǔn)治療，添加包括吉西他濱（Gemcitabine）、紫杉醇（Abraxane）和FOLFIRINOX 聯(lián)合方案，能夠適度地延長(zhǎng)中位數(shù)生存期，但最終絕大部分患者的病情仍呈進(jìn)行性加重［28］。

胰腺導(dǎo)管腺癌干細(xì)胞（pancreatic ductal adenocarcinoma cancer stem cells，PDAC CSCs）具有很強(qiáng)的致瘤性和轉(zhuǎn)移性潛能，并且對(duì)化療具有內(nèi)在的抗性，靶向CSCs對(duì)其進(jìn)行抑制或去除有助于抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，延長(zhǎng)生存時(shí)間。M2 型TAMs 高表達(dá)清道夫受體CD204，其表達(dá)水平與患者生存期相關(guān)，同時(shí)也與CSCs 標(biāo)志物CD44/CD133 的表達(dá)呈正相關(guān)。病人生存分析顯示CD44/CD133與CD204的高共表達(dá)與更短的總體生存期顯著相關(guān)，提示在PDAC 患者中CSCs 與TAMs 間存在相互作用［29］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CSCs 表達(dá)的激活素（Nodal/ActivinA）促使TAMs 大量表達(dá)hCAP-18/LL-37，hCAP-18/LL-37 再通過甲酰肽受體2（formyl peptide receptor 2，F(xiàn)PR2）和P2X 嘌 呤 受 體7（P2X purinoceptor 7 receptor，P2X7R）依賴的方式增強(qiáng)CSCs中多能性相關(guān)基因的表達(dá)，提升自我更新、侵襲和腫瘤生成能力。單獨(dú)或聯(lián)合使用FPR2 和P2X7R 的抑制劑WR-W4 和KN-62，導(dǎo)致CSCs 克隆形成和侵襲能力下降，CD133+細(xì) 胞 數(shù) 目 減 少，腫 瘤 形 成 受 到 抑 制［30］。CD51，也被稱為整合素αV，可與β1、β3、β5、β6、β8二聚化成整合蛋白，在腫瘤細(xì)胞黏附和遷移、發(fā)展等過程中扮演不同角色。研究發(fā)現(xiàn)CD51 與PDAC患者預(yù)后不良呈正相關(guān)。在人的PDAC 中，CD51 在促腫瘤的M2 型TAMs 上高表達(dá)，但不表達(dá)于腫瘤細(xì)胞。當(dāng)腫瘤細(xì)胞孵育在來自M2 型TAMs 的條件培養(yǎng)基后，干細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)升高，克隆球形成能力極大提升。將PDAC細(xì)胞與M2型TAMs共移植到裸鼠體內(nèi)，加速了腫瘤的生長(zhǎng)。在TAMs 中敲除CD51，干細(xì)胞相關(guān)基因，如Nanog、Sox2、Oct3/4、KLF4、CD133 和CD24 的表達(dá)下降，CD133+細(xì)胞比例顯著降低。與TAMs 共培養(yǎng)后CSCs 的克隆球形成能力受損，CD51 通過調(diào)節(jié)TGF-β1/smad2/3 信號(hào)軸實(shí)現(xiàn)對(duì)CSCs 的自我更新能力和腫瘤形成能力的抑制作用［31］。也有研究認(rèn)為M2型TAM 是胰腺癌的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，預(yù)示著患者更短的生存時(shí)間。對(duì)患者樣本分析顯示，M2型TAMs與CSCs呈正相關(guān)。在使用吉西他濱后，胰腺癌細(xì)胞表達(dá)更高的干細(xì)胞標(biāo)志物，并產(chǎn)生多種免疫抑制因子。聯(lián)合使用抗體阻斷TGF-β1 和GM-CSF 可抑制TAMs 的M2 型極化，提升化療效果［32］。此外，CSCs 表達(dá)的CD133 可以增加IL-1β 的表達(dá)和分泌，激活自分泌信號(hào)回路上調(diào)NFκB 信號(hào)和CXCR4 的表達(dá)，促進(jìn)EMT 和細(xì)胞浸潤(rùn)。TAMs 作為基質(zhì)細(xì)胞也能夠產(chǎn)生大量IL-1β，進(jìn)一步激活CSCs 的相關(guān)活性［33］。有名的“別吃我”信號(hào)CD47 分子在CSCs 上高表達(dá)，抑制了巨噬細(xì)胞對(duì)其的吞噬作用［34］。CSCs 分泌的IFN-β 可以誘導(dǎo)TAMs優(yōu)先大量表達(dá)和分泌干擾素刺激基因15（IFN-stimulated gene，ISG15）。ISG15進(jìn)一步作用于CSCs，加強(qiáng)其內(nèi)在的“干性”特征，包括自我更新能力和腫瘤生成能力，為PDAC 的發(fā)展提供支持［35］。PANDOL 教授團(tuán)隊(duì)研究組合成的化合物Metavert 可以同時(shí)抑制糖原合酶激酶3和組蛋白去乙?；傅幕钚?。胰腺癌細(xì)胞與Metavert 共同孵育后可獲得正常的葡萄糖代謝，減少CSCs 數(shù)量，同時(shí)可通過減少TAMs 的募集抑制腫瘤侵襲。Metavert 聯(lián)合照射、紫杉醇或吉西他濱使用，相對(duì)單獨(dú)使用任何一種藥劑，細(xì)胞存活率降低，荷瘤動(dòng)物表現(xiàn)出更長(zhǎng)的生存時(shí)間（圖3）［36］。

圖3 TAMs與PDAC CSCs的相互作用機(jī)制Fig.3 Cross-talk mechanism between TAMs and PDAC CSCs

3.4 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與膠質(zhì)瘤干細(xì)胞（glioma stem cells，GSCs） 神經(jīng)膠質(zhì)瘤是最常見的原發(fā)性腦瘤，每10 萬人中有5～10 例患者。膠質(zhì)瘤根據(jù)世界衛(wèi)生組織分級(jí)分為4 個(gè)惡性分級(jí)，其預(yù)后取決于腫瘤分級(jí)和組織學(xué)。雖然近年來膠質(zhì)瘤的診斷和治療有了很大的改善，但預(yù)后仍然很差。2004年，SINGH 等［37］首先從人腦中分離獲得了GSCs，并發(fā)現(xiàn)其是腫瘤發(fā)生的根源。在對(duì)TAMs 與GSCs 相互作用的研究中發(fā)現(xiàn)，GSCs 分泌的骨膜蛋白（POSTN）可通過整合素αvβ?募集外周血單核來源TAMs 的作用。當(dāng)敲除POSTN 時(shí)，膠質(zhì)瘤內(nèi)部的TAMs 數(shù)量降低，腫瘤生長(zhǎng)顯著減緩，荷瘤小鼠的生存時(shí)間增長(zhǎng)。同時(shí)，通過RGD（Arg-Gly-Asp-d-Phe-Lys）多肽可阻斷POSTN/αvβ?介導(dǎo)的TAMs 募集，也能夠減少移植瘤中M2 型活化的TAMs 數(shù)量［38］。此外，GSCs 可產(chǎn)生大量的GM-CSF 因子，它促進(jìn)外周血來源的單核細(xì)胞的分化和存活，誘導(dǎo)其發(fā)育成CD11Chi巨噬細(xì)胞，且表現(xiàn)出明顯的抗炎促腫瘤作用［39］。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TAMs 被募集到腫瘤內(nèi)部后也獲得了無限增殖等腫瘤細(xì)胞的表型，提示GSCs 可能具有誘導(dǎo)TAMs癌細(xì)胞化的能力［40］。在約5%的GBM患者中，生物鐘調(diào)節(jié)相關(guān)的晝夜節(jié)律運(yùn)動(dòng)輸出周期故障（circadian locomotor output cycles kaput，CLOCK）蛋白的效應(yīng)被放大，能夠增強(qiáng)GSCs的自我更新能力。嗅質(zhì)蛋白3（olfactomedin-like 3，OLFML3）是一個(gè)新的趨化因子，可以募集免疫抑制性小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入腫瘤。CLOCK 與其異二聚體腦和肌肉組織芳香烴受體核轉(zhuǎn)錄因子樣蛋白1（brain and muscle aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator protein-like-1，BMAL1）形成CLOCK-BMAL1復(fù)合物，其通過上調(diào)下游靶分子OLFML3 的表達(dá)增強(qiáng)GSCs 的自我更新并誘發(fā)促腫瘤免疫。將CLOCK 或OLFML3 敲除后可顯著降低腫瘤內(nèi)部小膠質(zhì)細(xì)胞密度，延長(zhǎng)生存期［41］。

腫瘤中GSCs 聚集處往往具有更多的TAMs 浸潤(rùn)，GSCs 密度與TAMs 數(shù)量間具有正相關(guān)關(guān)系。與non-GSCs 相比，GSCs 對(duì)TAMs 的趨化能力更強(qiáng)，在對(duì)TAMs 的募集中發(fā)揮主要作用［42］。TAMs 分泌的多效生長(zhǎng)因子（pleiotrophin，PTN）與多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma mltiforme，GBM）不良預(yù)后有關(guān)。而GSCs 上大量表達(dá)PTN 受體PTPRZ1，提示PTN 信號(hào)優(yōu)先作用于GSCs。使用shRNA 或anti-PTPRZ1 抗體阻斷PTN/PTPRZ1 旁分泌信號(hào)通路，GSCs 的“干性”和成瘤能力嚴(yán)重受損，GBM 的生長(zhǎng)減緩，小鼠生存時(shí)間延長(zhǎng)［43］。此外，將GSCs與TAMs共培養(yǎng)，GSCs 表現(xiàn)出更強(qiáng)的侵襲能力，TGF-β 信號(hào)活性增強(qiáng)。研究顯示，GSCs表達(dá)大量TGF-β1受體2（type ⅡTGF-β receptor，TGFBR2），TAMs 表達(dá)釋放TGF-β1 與GSCs 上的受體結(jié)合，基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）表達(dá)升高，GSCs侵襲能力增強(qiáng)［44］。 TAMs 表達(dá)的CCL8 亦可通過CCR1 和CCR5 介導(dǎo)激活ERK1/2 信號(hào)通路磷酸化，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力及其“干性”（圖4）［45］。

圖4 TAMs與GSCs的相互作用機(jī)制Fig.4 Cross-talk mechanism between TAMs and GSCs

本課題組一直以來從事Notch 信號(hào)介導(dǎo)TAMs與腫瘤的相關(guān)研究。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，黑素色瘤中M2 樣的TAMs 中Notch 信號(hào)表現(xiàn)出較低的活性，激活Notch 信號(hào)通路后，M1 型的巨噬細(xì)胞顯著增多，增強(qiáng)其抗腫瘤能力。RBP-J介導(dǎo)的Notch 信號(hào)通過SOCS3 來調(diào)控巨噬細(xì)胞M1 和M2 型極化，提示Notch 在TAMs 與腫瘤發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮重要作用［46］。進(jìn)一步研究顯示，在TAMs 上激活Notch 信號(hào)能夠增強(qiáng)其抗腫瘤特性，減弱TAMs 促腫瘤生長(zhǎng)的能力，抑制路易斯肺癌在小鼠體內(nèi)的增殖。Notch 信號(hào)能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞表達(dá)miR-125a/miR-99b 分子簇，miR-125a 通過調(diào)控低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，Hif-1α）和干擾素調(diào)節(jié)因子4（interferon regulatory factor 4，IRF4）的表達(dá)促進(jìn)TAMs 的M1 型極化，抑制M2 型極化，實(shí)現(xiàn)抑癌作用［47］。在髓系細(xì)胞中特異性敲除RBP-J 抑制Notch 信號(hào)的活性會(huì)抑制單核細(xì)胞來源的TAMs 分化，但通過上調(diào)Wnt/βcatinen信號(hào)通路促使了Kupffer細(xì)胞樣TAMs的增殖和促腫瘤細(xì)胞因子的產(chǎn)生，加速了小鼠肝癌的進(jìn)程和結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移［48］。

4 結(jié)語

越來越多的研究證實(shí)TAMs 在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過靶向TAMs 阻斷其向腫瘤的募集，或是對(duì)TAMs 進(jìn)行重編程改變極化表型進(jìn)而改變腫瘤內(nèi)部的免疫抑制微環(huán)境等策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制是目前腫瘤免疫研究的熱點(diǎn)鄰域［49-50］。然而，相對(duì)于一般腫瘤細(xì)胞，CSCs 和TAMs 的相互作用在腫瘤發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移形成的過程中扮演更為核心的角色（表1）。CSCs與TAMs、間質(zhì)細(xì)胞通過多層級(jí)的相互作用，形成原發(fā)性TME以及轉(zhuǎn)移前位點(diǎn)。目前，CSCs的生物學(xué)特性及其與錯(cuò)綜復(fù)雜的微環(huán)境相互作用的復(fù)雜性尚未完全闡明。特別是在腫瘤進(jìn)化過程中，塑造CSCs可塑性和惡性表型的機(jī)制，如免疫原性、增殖率、分化、自我更新、遷移等。進(jìn)一步了解炎癥信號(hào)和免疫細(xì)胞如何塑造CSCs的功能，對(duì)TAMs-CSCs之間的“對(duì)話”進(jìn)行重編程，有助于影響它們的促進(jìn)腫瘤形成、疾病發(fā)展及轉(zhuǎn)移能力，最終實(shí)現(xiàn)根除腫瘤或避免腫瘤復(fù)發(fā)的目的。未來這一領(lǐng)域?qū)?huì)開展更多的研究，以利用這一新興知識(shí)為臨床腫瘤治療提供新的思路和新靶點(diǎn)。

表1 4種不同腫瘤中TAM與CSCs相互作用機(jī)制和治療策略Tab.1 "Cross-talk" between TAMs and CSCs and therapeutic strategy in four different types of tumors