TAMs的7个功能分类

文摘   科学   2023-09-23 12:00   上海  
TAM(Tumor-associated macrophages)是肿瘤中含量最高的免疫细胞类型之一。
Nat. Rev. Drug Discov.2018

TAMs具有至少七种功能,包括促进肿瘤生长、转移、治疗耐药、干性维持、免疫调节、炎症、血管生成等,影响肿瘤的进展和治疗转归等。
Nat. Rev. Drug Discov.2018


2000年,Charles D. Mills等,按照类似于Th1/Th2的分型模式,将巨噬细胞分为了M1(“经典”激活)和 M2 (“替代”激活)两大类。

随着单细胞技术的应用,根据功能,对TAMs进行了更加精准的分类:免疫调节TAM(Reg-TAM)、干扰素引发的TAM(IFN-TAM)、富含炎性细胞因子的TAM(Inflam-TAM)、脂质相关TAM(LA-TAM)、促血管生成TAM(血管生成TAM)、组织驻留TAM(RTM-TAM)和增殖TAM(Prolif-TAM)。

1. 调节性TAMs

Reg-TAM高表达的ARG1、MRC1和CX3CR1,类似于替代激活的巨噬细胞。这些TAM在乳腺癌、膀胱癌、纤维肉瘤、胃癌、肾癌、肝、肺、卵巢癌、皮肤癌、神经胶质瘤、淋巴瘤、黑色素瘤、结肠和胰腺肿瘤中均有发现。

其他 TAM 亚群也可能具有免疫抑制功能(如IFN-TAM已被证明在共培养测定中抑制人外周血单核细胞衍生的T细胞),因此,Reg-TAM不是一个排他性的功能定义,而是反映了癌症中特定调控诱导的独特特征基因。

基因特征

人:CCL2,CD274,CD40,CD80,CD86, CHIT1,CX3CR1, HLA-A/C,HLA-DQA1/B1,HLA-DRA/B1/B5,ICOSLG, IL-10, ITGA4,LGALS9, MACRO,MRC1, TGFB2,

小鼠:Arg1+,Cx3cr1+,Cd206+,F4/80hi,Gpnmb+, Trem2

2. 炎症型TAMs

炎症TAM具有炎性细胞因子的表达特征,包括IL1B、CXCL1/2/3/8、CCL3和CCL3L1。
炎症TAM可见于卵巢癌、食管癌、甲状腺癌、胃癌和结直肠癌中。
炎症TAMs可能在肿瘤相关的炎症反应期间积极招募和调节免疫细胞。
基因特征

人:CCL2/3/4/5/20,CCL3L1,CCL3L3,CCL4L2, CCL4L4,CXCL1/2/3/5/8,G0S2, IL1B, IL1RN,IL6, INHBA, KLF2/6,NEDD9,  PMAIP1,S100A8/A9, SPP1,EGR3,IKZF1,NFKB1,NFE2L2,REL

小鼠:Cxcl1/2/3/5/8,Ccl20, Ccl3l1,Il1rn,Il1b,G0s2, Inhba,Spp1

3. IFN-TAMs

IFN-TAM具有高表达的IFN调控基因,如CXCL10、PDL1和ISG15,以及M1样标记,如CD86和MHCII。
这类TAMs见于乳腺癌(BRCA)、结直肠癌(CRC)、肝细胞癌(HCC)、头颈癌(HNC)、淋巴瘤、黑色素瘤、鼻咽癌(NPC)、非小细胞肺癌(NSCLC)、卵巢癌(OVC)、胰腺导管腺癌(PDAC)、甲状腺癌(THCA)、子宫子宫内膜癌(UCEC)、多发性骨髓瘤、骨肉瘤、胶质母细胞瘤和脊髓室管膜瘤。
在所有TAM亚群中,IFN-TAM最类似于M1样巨噬细胞。然而,与M1样巨噬细胞具有抗肿瘤功能的普遍看法相反,IFN-TAM类似于最近发现的免疫抑制巨噬细胞,通过色氨酸降解和募集免疫抑制调节性T细胞(Tregs)来抑制免疫应答。
免疫检查点分子(如PD-L1和IDO)在IFN-TAM中的高表达可以通过信号转导器和转录激活因子1(STAT1),STAT2,ETS变异转录因子7(ETV7)和IFN调节因子1(IRF1)进行调节。
基因特征

人:CD14+,CD11b+,CD68+,PD-L1hi,PD-L2hi,CD80hi,CD86hi, MHCIIhi,CD86+,MRC1–,SIGLEC1–, HLA-DRlo,CD314+,CD107a+,CD86, TLR4, CD44,STAT1,IRF1/7

小鼠:Ccl2/7/8,Cd274,Cxcl9/10/11,Ifit1/2/3,Ifit3, Ifitm1/3, Il7r,Isg15, Nos2, Rsad2, Tnfsf10, Stat1

4. 脂质相关TAMs
LA-TAM具有脂质相关基因的表达特征,包括APOC1APOEACP5FABP5。LA-TAM在胃癌、结直肠癌和肝细胞癌多见,少见于BRCA、NSCLC、HNC 和PDAC。
巨噬细胞中的脂质分解代谢与免疫抑制和耐受相关功能有关,而脂质合成与炎症和免疫有关。因此,LA-TAMs可能主动抑制抗肿瘤免疫反应,并可能促进肿瘤进展。

Nat. Rev. Immunol 2016

5.血管生成TAMs

血管生成-TAM的特征是血管生成特征相关基因高表达,包括VEGFA和SPP1或其他血管生成因子,如VCAN、FCN1和THBS1。常见于:BRCA、CRC、NSCLC、NPC、OVC、PDAC、THCA和UCEC。
TAM衍生的VEGFA可以通过促进肿瘤细胞内渗,外渗和化疗耐药性来促进转移。其丰度与癌症预后不良有关。
6. 增殖TAMs
该群体的特征在于增殖标志物Ki-67(MKI67)和细胞周期基因的表达,例如细胞周期蛋白依赖性激酶1(CDK1)和细胞分裂周期45(CDC45)。
Prolif-TAM可见于多种癌症包括胃癌、结直肠癌、纤维肉瘤、前列腺癌、NSCLC、卵巢癌]和中枢神经系统肿瘤。
Prolif-TAMs高表达高迁移率组Box 1(HMGB1),提示其促炎功能。
7.组织驻留TAMs
RTM-TAM类似于正常组织驻留巨噬细胞,具有高表达的胚胎前体特征和/或富集在邻近正常组织中。
RTM-TAM是表达单核细胞相关基因最少的单核巨噬细胞,关键特征基因包括LYVE1、HES1和FOLR2。
RTM在正常器官发育和体内平衡中的异质性已被广泛研究,来自不同癌症类型和器官部位的RTM-TAM与对应的RTM具有类似基因特征。例如,肝细胞癌中的RTM-TAMs[和CRC的肝转移表达MARCO,VSIG4和FLOR2,类似于Kupffer细胞。同样,肺癌或骨肉瘤肺转移中的RTM-TAM具有高表达的MARCO,FABP4,类似于肺泡巨噬细胞。
参考资料

 Qian, B.Z. and Pollard, J.W. (2010) Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis. Cell 141, 39–51

Cassetta, L. and Pollard, J.W. (2018) Targeting macrophages: therapeutic approaches in cancer. Nat. Rev. Drug Discov. 17, 887–904

Mills, C.D. et al. (2000) M-1/M-2 Macrophages and the Th1/ Th2 paradigm. J. Immunol. 164, 6166–6173

O'Neill, L.A. et al. (2016) A guide to immunometabolism for immunologists. Nat. Rev. Immunol. 16, 553–5

Bleriot, C. et al. (2020) Determinants of resident tissue macrophage identity and function. Immunity 52, 957–97

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