文献速递 | 巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中的作用

背景

肥胖是许多癌症进展和转移的主要危险因素，但在某些情况下可以提高生存率和对免疫检查点阻断疗法的反应，包括抗PD-1（一种表达在免疫细胞上的抑制受体），其靶向PD-1。

调查肥胖对免疫治疗功效影响的研究主要集中在T细胞表型上，并报道肥胖会导致肿瘤浸润T细胞数量减少，而剩余的T细胞则具有更幼稚的表型。然而，巨噬细胞会渗透并主导肿瘤和脂肪组织微环境，并成为肥胖相关合并症的关键驱动因素，包括慢性炎症、胰岛素抵抗和脂质失调。鉴于肥胖中的巨噬细胞与许多肿瘤微环境中的巨噬细胞之间建立了联系，作者试图探索TAM在肥胖相关癌症和免疫治疗反应中的作用。

研究表明，除了T细胞外，巨噬细胞也可以表达PD-1，本文作者发现肥胖选择性地诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAM）上的PD-1表达。然后，PD-1向抑制糖酵解、吞噬和T细胞刺激电位的TAM提供负反馈，相反，PD-1阻断增加了巨噬细胞糖酵解水平，这对于PD-1抑制增加CD86和主要组织相容性复合体I和II分子的TAM表达以及激活T细胞的能力至关重要。

肥胖相关的免疫治疗反应可能通过改变T细胞活化或对抗pd-1的敏感性而发生，在体重减轻10%前后进行的人子宫内膜肿瘤活检的免疫组织化学染色显示，体重减轻后，pd-1表达的TAM丰度显著降低，CD8+TILs呈下降趋势（图1a-c）。在小鼠肿瘤和炎症中，PD-1+巨噬细胞的数量随着肥胖而选择性地增加,虽然表达PD-1的CD8+T细胞没有变化，但HFD小鼠(小鼠被给予高脂饮食)增加了PD-1+TAM的比例（图1d，e）。与LFD小鼠(小鼠被给予低脂饮食)相比，非肿瘤和荷瘤HFD小鼠在脂肪组织巨噬细胞中选择性地增加了PD-1表达水平，而骨髓和脾脏不受影响（图1f），巯基乙酸盐诱导的腹膜炎无菌炎症也诱导了腹膜巨噬细胞中PD-1的表达（图1g）。这些数据支持肥胖、代谢功能障碍和炎症直接驱动巨噬细胞PD-1表达的模型，而不考虑肥胖脂肪组织和肿瘤中的T细胞信号。

为了进一步探索细胞因子对巨噬细胞PD-1反应的影响，作者用细胞因子和脂肪因子治疗BMDM，这些细胞因子和脂肪因子通常在肥胖中增加。除了脂多糖（LPS）外，促炎和肥胖相关的细胞因子和脂肪因子，包括IFNγ、IL-6、IL-1β、肿瘤坏死因子（TNF）、瘦素和胰岛素，都增加了BMDM上PD-1的表达水平（图1h）。肥胖还会增加循环游离脂肪酸的水平，而用饱和脂肪酸棕榈酸C16:0治疗，会导致与PD-1表达增加呈负相关的剂量反应毒性（图1i，j）。数据表明，HFD介导的肥胖诱导TAM PD-1的表达，这可能归因于肥胖相关炎症细胞因子、瘦素、胰岛素和游离脂肪酸的增加。

图1 肥胖和肥胖相关信号驱动巨噬细胞特异性PD-1

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07529-3

免疫抑制肿瘤微环境（TME）损害保护性免疫，从而限制了癌症免疫疗法的治疗效果。在癌症宿主中，紧急髓细胞生成扩大了肿瘤中的髓源性抑制细胞（MDSC）、巨噬细胞和树突状细胞（DC），这是逃避抗肿瘤免疫和对癌症免疫治疗的不对称临床反应的主要过程。然而在特定的治疗策略下，免疫抑制性骨髓细胞可以被重新编程为激活保护性抗肿瘤免疫的亚群。

通过Notch受体传递的信号内在地调节肿瘤细胞的发育和生长，哺乳动物有4个Notch受体（Notch1-4），由5个来自Jagged（Jagged1和2）和delta-样（DLL1、3和4）家族的配体结合，配体结合Notch受体诱导两步蛋白水解激活，导致Notch细胞内活性结构域（NICD）的释放和核易位,NICD相关信号通过调节T细胞和髓细胞的功能和分化来调节免疫。DLL配体激活Notch与更高的抗肿瘤免疫有关，而Jagged配体启动Notch与癌症相关的免疫逃避有关。

本文作者研究了Notch配体Jagged2在非小细胞肺癌（NSCLC）免疫逃避中的作用，JAG2在NSCLC中的高表达与生存率呈负相关。在非小细胞肺癌临床前模型中，癌细胞中Jag2而非Jag1的缺失会减弱肿瘤生长并激活保护性抗肿瘤T细胞反应，表达免疫刺激介质和触发T细胞依赖性抗肿瘤免疫的巨噬细胞频率更高。在机制上，Jag2消融促进了Nr4a介导的Notch配体DLL1/4对癌细胞的诱导,巨噬细胞中DLL1/4启动的Notch1/2信号可诱导转录因子IRF4的表达和巨噬细胞的免疫刺激功能。在肺肿瘤中，Jag2缺失的抗肿瘤作用需要IRF4的表达,靶向Jagged2的抗体抑制肿瘤生长，激活IRF4驱动的巨噬细胞介导的抗肿瘤免疫。因此，Jagged2在非小细胞肺癌中协调免疫抑制系统，可以克服其激发巨噬细胞介导的抗肿瘤免疫（图1）。

图1 肺肿瘤中Jagged2缺失启动免疫刺激

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.03.020

靶向程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）或其配体程序性死亡配体1（PD-L1）的适应性免疫检查点（IC）抑制剂已显示出通过破坏抑制性T细胞途径治疗某些类型癌症的疗效。然而，它们对免疫静止肿瘤（如乳腺癌和胰腺癌）的有效性仍然有限，这强调了先天免疫细胞和增强抗原处理对克服这一挑战的重要性。

巨噬细胞作为肿瘤微环境（TME）中高度普遍存在的非恶性细胞，通过吞噬、抗原呈递和炎性细胞因子的产生，在先天免疫和适应性免疫中起着至关重要的作用。癌细胞可以通过上调抗吞噬“别吃我”膜蛋白来逃避巨噬细胞的清除。因此，抑制这些抗吞噬信号或受体代表了一种很有前途的免疫治疗方法，可以协同癌细胞消除，激活CD8+T细胞，并启动抗肿瘤免疫反应。

CD47-SIRPα轴是第一个通过先天免疫抑制癌症吞噬的检查点，临床试验正在测试针对这一轴的抑制剂和抗体，以用于癌症治疗。然而，两个主要的挑战阻碍了它们成功的临床应用：一是CD47在正常细胞上的普遍表达，尤其是红细胞和血小板；另一个挑战是实体肿瘤的治疗反应有限，可能是由于CD47以外的其他免疫调节受体以及由于TME复杂性，阻断抗吞噬膜蛋白的效率低下。

最近，研究人员发现阻断CD47和CD24以促进最佳抗肿瘤先天免疫的潜力，本文作者开发了一种肽-抗体组合超分子原位组装CD47和CD24双靶抑制剂（PAC-SABI），该抑制剂通过配体受体结合和酶触发反应在癌细胞膜上进行仿生表面增殖。通过同时阻断CD47和CD24信号通路，PAC-SABI在体外和体内增强巨噬细胞的吞噬能力，促进乳腺癌和胰腺癌小鼠模型的抗肿瘤反应。此外，在PAC-SABI诱导的巨噬细胞复极化和增加CD8+T细胞肿瘤浸润的基础上，序贯抗PD-1治疗进一步抑制4T1肿瘤进展，延长生存率。

为了评估巨噬细胞对癌细胞的吞噬消除作用，将用pH敏感染料pHrodo Red标记的4T1和PAN02细胞与预先暴露于肿瘤条件培养基(TCM)的RAW264.7细胞共培养。在2小时内，与IgG对照相比，PAC-SABI 处理的4T1和PAN02细胞表现出对酸性吞噬溶酶体吞噬和降解的敏感性显着增强（图1a、b）。PAC-SABI进一步增强了暴露于TCM的骨髓源性巨噬细胞（BMDM）和RAW264.7细胞对4T1细胞的吞噬（图1c）。流式细胞术定量显示，添加PAC-SABI后的吞噬作用显着增强，与单独使用抗CD24单抗相比，BMDM和RAW264.7细胞的吞噬能力分别增加了约4倍和2倍（图1d-g）。

图1 PAC - SABIs体外治疗促进癌细胞的吞噬清除

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49825-6

肝细胞癌（HCC）占原发性肝脏恶性肿瘤的绝大多数（75-85%），尽管在手术切除、肝移植和全身药物治疗方面取得了显著进展，但由于复发和转移率显著，HCC患者的生存率仍然低于20%。检查点抑制剂免疫疗法是转化和临床研究的焦点，在某些HCC患者中显示出显著的抗肿瘤效果。然而，在大多数情况下，耐药性的普遍存在阻碍了其疗效。因此，免疫检查点阻断（ICB）与其他药物或治疗方法的整合有望成为HCC治疗的创新策略。

抗PD-1治疗在肝细胞癌（HCC）患者中的疗效显著，但大多数个体的耐药性需进一步的研究。本研究中，作者收集了9例接受抗PD-1单药治疗的HCC患者的肿瘤组织，并进行了RNA测序，这些发现表明，GSDME在抗PD-1耐药患者中显著上调，GSDME主要由肿瘤相关巨噬细胞（TAM）表达。此外，HCC组织中GSDME+巨噬细胞水平升高的患者预后较差。单细胞测序数据和流式细胞术分析显示，抑制非肿瘤细胞中GSDME的表达导致HCC肿瘤微环境（TME）内M2样巨噬细胞比例下降，同时增强CD8+T细胞的细胞毒性，巨噬细胞内GSDME非N端片段与PDPK1结合，激活PI3K-AKT通路，促进M2样极化。小分子依利罗地抑制GSDME位点1介导的PDPK1磷酸化的增加，依利罗地联合抗PD-1治疗cMyc+/+；Alb-Cre+/+小鼠和尾静脉注射模型自发性HCC均有效，为新型联合免疫治疗提供了一种很有前景的策略（图1）。

图1 GSDME通过调节巨噬细胞的M2样极化，促进小鼠HCC对抗PD-1治疗的抵抗

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41423-024-01231-0