巨噬细胞 “控场” 肿瘤微环境:极化、吞噬机制及治疗应用新进展

吞噬作用作为维持组织稳态的核心生理过程,在肿瘤微环境(TME)中通过免疫抑制调控与代谢重编程机制形成促肿瘤效应。巨噬细胞作为该过程的主要效应细胞,其M1/M2表型极化平衡及功能转换直接影响肿瘤进展。

一、 核心概念与生物学意义

吞噬作用(Efferocytosis)是吞噬细胞特异性识别并清除凋亡细胞的生理过程,在组织修复、免疫稳态维持中发挥关键作用。在肿瘤微环境中,这一过程呈现功能异化:巨噬细胞通过识别凋亡细胞释放的"Find-me"信号(LPC、CX3CL1、S1P、ATP/UTP等趋化因子)完成定向募集,再通过"Eat-me"信号(磷脂酰丝氨酸PS外翻)与BAI1、TIM、STAB1、CD300等受体结合,启动凋亡细胞吞噬降解。该过程伴随IL-10、TGF-β等抗炎因子分泌,构建免疫耐受微环境,同时通过代谢重编程促进肿瘤血管生成与侵袭转移。 健康细胞通过"Don't eat-me"信号轴(CD47/SIRPα、CD24/Siglec-10)避免被误吞噬,这一保护机制在肿瘤细胞中被异常利用,成为肿瘤免疫逃逸的重要途径。

二、 巨噬细胞极化的调控网络与肿瘤进展

(一)M1/M2表型平衡的生物学特征

巨噬细胞具有高度可塑性,在不同细胞因子微环境中呈现两种功能表型:

M1型巨噬细胞:由IFN-γ、LPS诱导活化,高表达TNF、IL-6、IL-12等促炎因子,通过增强抗原提呈能力和直接杀伤作用发挥抗肿瘤效应;

M2型巨噬细胞:经IL-4/IL-13信号激活,分化为M2a/b/c亚型,高表达Arg1、VEGF、PD-L1等分子,参与免疫抑制、组织重建及肿瘤血管生成,促进肿瘤生长与转移。

单细胞测序技术揭示了巨噬细胞亚群的异质性特征:FCN1+亚群具有促炎活性,SPP1+亚群调控肿瘤生长与转移,C1Q+/CCL18+亚群与免疫抑制密切相关,而VCAN+(乳腺癌)、GPNMB+(垂体瘤)等为肿瘤特异性亚群,为精准靶向治疗提供了新的分子标志物。

(二)关键信号通路的调控机制

1. MerTK信号轴

GAS6/Protein S配体与MerTK结合诱导受体二聚化及自磷酸化,通过抑制NF-κB通路下调促炎因子表达,同时经p38/STAT3通路上调PD-L1水平,抑制M1极化并促进M2表型维持;

2. Wnt/β-catenin通路

β-catenin入核后激活FOSL2转录因子,促进M2型标志基因(CD163、MRC1)表达,同时抑制ARID5A介导的M1极化通路(CCR7、IL-6),加剧免疫抑制微环境形成; 3. TLR9/CpG通路:CpG-DNA与TLR9结合后诱导巨噬细胞代谢重编程,从葡萄糖氧化转向谷氨酰胺回补代谢,生成TCA循环中间体,同时上调IFN-γ、TNF-α、iNOS等M1标志物,增强吞噬能力与抗原提呈功能,发挥抗肿瘤作用。

三、 靶向吞噬作用与巨噬细胞极化的治疗策略

(一)信号通路抑制剂联合疗法

MerTK抑制剂:ONO-7475联合奥希替尼用于非小细胞肺癌(NSCLC)临床前研究显示协同抗肿瘤效应;BMS-777607与抗PD-1抗体联用在三阴性乳腺癌模型中增强免疫应答;Sitravatinib联合替雷利珠单抗治疗肝癌已进入II期临床试验;

Wnt通路抑制剂:DKN-01联合纳武利尤单抗治疗晚期胆道癌(II期)、OMP-54F28联合化疗用于卵巢癌与肝癌(Ib期)、CGX1321联合帕博利珠单抗治疗胃肠道癌(Ib期)均取得阶段性成果;

TLR9激动剂:CpG ODN用于晚期实体瘤I期临床,SD-101联合免疫检查点抑制剂治疗黑色素瘤(I/II期),CMP-001联合放疗治疗三阴性乳腺癌(II期),通过激活M1极化增强抗肿瘤免疫。

(二)工程化细胞治疗技术

CAR-iMACs:通过整合TLR4 TIR结构域构建嵌合抗原受体工程化巨噬细胞,可维持M1表型稳定性,增强肿瘤杀伤活性;

代谢工程:调控TREM2/mTOR信号通路增强巨噬细胞胞葬能力,改善凋亡细胞清除效率; 组合策略:工程化巨噬细胞与PD-L1抑制剂联用,有效克服肿瘤免疫抑制微环境。

四、 吞噬作用在非肿瘤疾病中的病理意义

(一)神经退行性疾病

阿尔茨海默病(AD)中,TREM2功能缺陷导致巨噬细胞对Aβ斑块的清除障碍,伴随mTOR信号减弱,微细胞吞噬功能受损,炎症因子累积引发神经炎症,加速疾病进展。

(二)代谢性疾病

非酒精性脂肪肝(NAFLD)中,肝巨噬细胞TREM2表达下调,导致坏死细胞清除障碍,促进疾病向非酒精性脂肪肝炎(NASH)转化,加速肝纤维化进程。这一机制提示吞噬作用调控可能成为多疾病治疗的共同靶点。

五、 挑战与技术赋能

(一)技术瓶颈与核心技术支撑方案

当前肿瘤微环境中巨噬细胞功能调控研究的技术突破,高度依赖精准化、多维度的检测分析平台支持:

单细胞测序技术:肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的异质性及动态转化规律是亚群特异性靶向治疗的核心前提,需借助专业化单细胞测序平台实现细胞亚群的精准分型与功能解析,为靶向策略制定提供直接数据支撑;

空间多组学技术:吞噬作用的空间分布特征及局部微环境调控机制的阐明,依赖空间转录组等先进技术手段,通过在组织原位层面整合基因、蛋白等多维度信息,揭示胞葬作用的区域特异性功能差异;

代谢与功能检测技术:胞葬过程中能量代谢的实时动态监测,需要结合多因子检测、代谢分析等技术平台,开发可视化、定量化的评估指标,为治疗效果的动态追踪提供可靠工具。

(二)临床转化障碍与技术赋能策略

临床转化过程中面临的靶点毒性、代偿机制及个体差异三大核心障碍,需通过技术创新与精准化研究方案破解:

靶点毒性优化:针对Wnt通路抑制剂等带来的肠道毒性、骨毒性问题,可借助LabEx的药物靶点筛选平台与多因子检测技术,开展给药方案优化、毒性预测标志物筛选及安全性评估研究,降低临床应用风险;

代偿机制突破:CD47、CD24等"Don't eat-me"信号的协同作用导致单一靶点阻断效果有限,需通过抗体芯片、蛋白芯片等高通量检测技术,系统解析信号通路间的交互网络,为联合靶向策略设计提供数据支撑;

个体差异适配:肿瘤类型与微环境特征的个体差异直接影响治疗响应,需基于LabEx的PCR Array、免疫组化、流式检测等多维度技术平台,构建包含基因、蛋白、细胞功能等层面的个体化预测模型,实现治疗方案的精准匹配。

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