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通信作者：Ming O. Li 第一单位：Immunology Program, Sloan Kettering Institute, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, USA. 发表时间：20 April 2026 摘要 单核细胞和巨噬细胞是广泛分布于几乎所有组织的多功能免疫哨兵，可不断适应局部微环境信号。在癌症中，二者的功能具有情境依赖性，通常与肿瘤生长和不良预后相关，但也可介导强效的抗肿瘤免疫应答。为了解释这种双重特性，本文将癌细胞定义为“感染性自我”（infectious self），兼具病原体样-和自身-样特征。相应地，在致癌损伤、癌细胞分化状态、组织扰动和机体水平变量的塑造下，单核细胞和巨噬细胞在原发灶、转移灶以及血行、淋巴、体腔转移途径中呈现模块化应答程序。这类细胞是极具前景但也充满挑战的治疗靶点。相关治疗方向包括：阻断促肿瘤单核细胞和巨噬细胞的募集、分化及清除其活性；激活模式识别受体信号通路和淋巴细胞辅助；诱导吞噬癌细胞；以及重编程关键胞内信号节点。新兴的细胞和基因治疗手段（如嵌合受体工程、体内靶向递送）进一步丰富了治疗工具库，凸显了重编程单核细胞和巨噬细胞应答实现实体瘤持久控制的潜力。 引言 巨噬细胞是存在于几乎所有后生动物（metazoan）组织中的单核、变形虫样细胞。19世纪，Ilya Metchnikoff首次描述了这类细胞的强大吞噬活性及其执行的多种核心功能——从发育过程中吞噬凋亡或“异常（unfit）”的细胞，到成年动物体内清除病原体和损伤组织，Ilya Metchnikoff提出，这些功能对于在本质上“不协调”的多细胞生物体内维持“和谐”至关重要。哺乳动物中巨噬细胞分层的分化通路的发现，进一步印证了吞噬系统的稳态调控概念：胚胎祖细胞产生第一波组织-驻留巨噬细胞，支持组织发育和稳态维持，而造血干细胞来源的单核细胞从循环中被募集至组织以补充组织巨噬细胞池，这一过程在肠道等更新快的组织或炎症状态下尤为活跃。吞噬作用还赋予了巨噬细胞抗原提呈功能，调控局部T细胞应答。同时，单核细胞和巨噬细胞可产生多种生物活性分子，包括生长因子、免疫和炎症介质、酶和代谢产物，调控细胞行为并参与构成细胞外微环境。 单核细胞和巨噬细胞极强的适应能力使其成为组织稳态的关键守护者，而当其功能失调时，可成为疾病的驱动因素。癌症以细胞不受控的增殖和扩散为特征，严重破坏组织完整性，是后生动物“不协调”的极端表现。癌细胞凭借遗传和表观遗传改变，劫持周围环境以支持自身增殖和存活。因此，在实体瘤中，单核细胞和巨噬细胞的应答通常与不良预后相关，常被视为肿瘤生长的病理促进因素。然而，临床中尝试全面清除这类细胞的策略基本无效，有时甚至发挥相反作用，凸显了其功能在癌症进展中的情境依赖性。 本综述将癌细胞定义为嵌入动态演化的癌症生态系统（cancer ecosystems）[由癌细胞、免疫细胞、基质细胞、细胞外基质（ECM）组分、脉管系统和可溶性介质组成的动态适应网络。与自然生态系统类似，癌症生态系统由其组成部分（即癌细胞群落）之间的相互作用，以及宿主环境的选择压力共同塑造，共同决定肿瘤生长、进展和治疗应答] 中的独特免疫学挑战，而癌症生态系统本身塑造了单核细胞和巨噬细胞的行为。本文阐述了这类细胞在原发灶、转移灶以及转移过渡通路中的分子编程特征和病理生理作用。最后总结了诱导单核细胞和巨噬细胞发挥抗肿瘤功能的新兴策略，重点介绍通过治疗手段重编程其应答以用于癌症免疫治疗的方向。 癌细胞对单核细胞和巨噬细胞的调控作用 癌症进展的免疫学效应受细胞转化相关多种机制的影响。这些机制包括：癌细胞劫持与正常细胞共有的免疫适应程序，强化自身的“自我”属性，以及癌细胞内源性和宿主介导的炎症和免疫监视通路激活，凸显了癌细胞的致病性“感染”特征（Box 1）。这种免疫学异质性塑造了癌症中单核细胞和巨噬细胞的应答模式。 癌细胞的分化程序 巨噬细胞在组织中的分布数量与提供生长和分化信号的微环境细胞所决定的组织承载能力相匹配。与正常细胞类似，癌细胞也可维持这种微环境支持功能从而诱导并维持肿瘤内巨噬细胞的存在（图 1Aa）。因此，肿瘤中巨噬细胞密度升高一定程度上反映了癌细胞的持续增殖，是生理组织重塑过程的体现，先于明显炎症应答的出现（见下文）。例如，在小鼠乳腺中，导管巨噬细胞数量在妊娠期增加以覆盖上皮生长所扩大的组织微环境。在由PyMT或HER2癌蛋白驱动的转基因乳腺癌小鼠模型中也出现了表型相似的巨噬细胞群扩增。在这些模型中，巨噬细胞主要由循环单核细胞分化而来，受肿瘤细胞旁分泌的集落刺激因子1（CSF1）信号、以及上皮细胞近分泌的Notch信号共同调控。 然而，由于转化机制的异质性，癌细胞可获得与来源组织差异极大的表型状态，从而显著改变单核细胞与巨噬细胞的应答（图 1Aa）。例如，由PIK3CA功能获得性突变和MYC扩增共同驱动的侵袭性乳腺癌（可通过在小鼠乳腺上皮细胞中共过表达PyMT和MYC模拟），其细胞间黏附、细胞-基质黏附相关基因的表达降低，对应肿瘤微环境（tumour microenvironment）[肿瘤的直接周围环境，包括癌症相关内皮细胞、免疫浸润、成纤维细胞、细胞外基质（ECM）和局部分泌因子。癌症微环境决定癌细胞行为，塑造免疫张力，并通过空间和时间异质性的微环境影响治疗效果] 中癌细胞群体从协作互动向竞争互动的转变。实际上，高表达MYC的PyMT癌细胞会主动清除周围低表达MYC的细胞，这一过程类似于哺乳动物早期发育中外胚层细胞间的竞争。这类肿瘤内部缺乏巨噬细胞，提示当癌细胞进入类外胚层分化状态时可能失去维持支持巨噬细胞存活微环境的能力。进一步佐证这一点的是，在骨肉瘤小鼠模型中，高表达的MYC可通过microRNA-17/20a介导的癌细胞CSF1表达抑制减少巨噬细胞浸润。在存在MYC或MYCN扩增的人类肿瘤（包括黑色素瘤和神经母细胞瘤）中也观察到巨噬细胞数量减少，提示癌细胞支持巨噬细胞微环境功能的失去可能是种更普遍的机制。 癌细胞诱导的炎症应答 除组织承载能力外，单核细胞募集和巨噬细胞分化还受炎症信号调控。目前研究最清楚的炎症应答是脂多糖等微生物病原体相关分子模式（PAMPs）被Toll-样受体4（TLR4）等模式识别受体（PRRs）识别激活固有免疫。PRR激活触发下游信号级联反应，包括丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和NF-κB通路。值得注意的是，致癌损伤也可激活或调控这些通路。例如，在胰腺癌小鼠模型中，致癌突变体KRAS-G12D的表达可通过MAPK信号诱导粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和细胞间黏附分子1（ICAM1）的产生促进肿瘤内巨噬细胞的扩增和募集。此外，KRAS-G12D驱动的MAPK激活可上调脂质核受体PPARδ，而高脂饮食对PPARδ的激活可放大炎症信号上调趋化因子CCL2的表达，从而增强单核细胞和巨噬细胞募集加速胰腺癌发生。肿瘤抑制因子TP53可拮抗NF-κB信号，在结肠癌小鼠模型中，癌细胞内TP53缺失会形成NF-κB驱动的炎症微环境，增强巨噬细胞应答。此外，TP53缺失会诱导IL-34表达，促进泡沫样巨噬细胞分化，在肝癌小鼠模型中协助肿瘤免疫逃逸。乳腺癌细胞中TP53缺陷可驱动WNT配体分泌，刺激巨噬细胞产生IL-1β，进而在小鼠模型中促进全身炎症和癌细胞扩散。这些发现表明，致癌损伤可以模拟PRR信号驱动肿瘤相关单核细胞和巨噬细胞产生类似微生物病原体诱导的应答（图 1Ab）。 PRRs识别的分子模式还包括应激或细胞转化过程中异常暴露的宿主来源分子，如胞质DNA（图 1Ab）。胞质DNA被PRR分子cGAS识别后合成第二信使cGAMP，进而激活STING及其下游转录因子IRF3和NF-κB。在癌症中，基因组和代谢活动异常常导致核DNA和线粒体DNA渗漏至胞质，激活cGAS，进而诱导细胞衰老（一种细胞周期长期阻滞的状态）。在NRAS-G12V诱导的肝细胞癌小鼠模型中，巨噬细胞可与CD4⁺辅助性T细胞（TH细胞）协同清除癌前衰老细胞。相反，炎症单核细胞的募集会削弱放疗后cGAMP诱导的肿瘤清除效果。这些相反的效应反映了cGAS–cGAMP–STING信号的双重属性：既可促进干扰素产生，支持巨噬细胞和T细胞清除肿瘤；也可诱导炎症细胞因子应答，支持巨噬细胞的促肿瘤功能。这种双重特性可能是进化中为对抗病毒、细菌等不同微生物威胁而形成的，但在癌症中被异常劫持（(mal)adaptively co-opted）。 另一个癌症中PRRs信号（异常）适应性共选择的例子涉及C-型凝集素受体，如dectin-1；这类受体通常识别真菌β-葡聚糖（β-glucans），激活IRF5和NF-κB信号。在黑色素瘤肺转移小鼠模型中，单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞表达的dectin-1与四跨膜表面蛋白MS4A4A协同激活IRF5信号，促进与NK细胞的交互抑制血管内转移扩散。相反，在胰腺癌和结直肠癌小鼠模型中，dectin-1通过促进肿瘤内单核细胞和巨噬细胞群扩增推动肿瘤进展。这些发现表明，dectin-1可识别N-聚糖（N-glycan）结构等癌症相关分子模式，对癌症进展产生矛盾的、情境依赖性的效应，这可能由单核细胞和巨噬细胞不同的分化状态所决定（图 1Ab）。 除PRRs的感知作用外，与胞内病原体感染的细胞类似，癌细胞也可表达IL-15等警报素（alarmins）驱动淋巴谱系细胞（包括循环和肿瘤驻留固有淋巴细胞（ILCs）、固有样T细胞）将其清除。此外，肿瘤进展产生的新抗原可诱导抗原特异性T细胞介导的清除作用。单核细胞和巨噬细胞通过协同和抑制双重作用调控这些免疫监视通路（图 1Ab）。如前文所述，二者的协同功能包括：促进NK细胞介导的转移控制、TH细胞驱动的衰老监视，以及在黑色素瘤小鼠模型中促进CD8⁺细胞毒性T淋巴细胞（CTL）介导的癌细胞杀伤。相反，在肺腺癌小鼠模型中，巨噬细胞可抑制NK细胞介导的癌症监视；在多种癌症模型中，巨噬细胞介导的慢性抗原刺激可导致CTLs进入功能失调的耗竭状态。 Box1 | 癌细胞的“感染性自我”本质 癌症可被视为复杂适应系统的突变属性，其中恶性细胞在细胞、组织和机体水平颠覆稳态调控，实现不受控的增殖、迁移和扩散。这种表型转变由遗传和表观遗传改变的积累推动，产生可在宿主体内持续存在并扩张的、无性繁殖的类癌细胞物种。这种达尔文式动态过程发生在宿主动态且异质的组织生态系统中，以类似于寄生虫与宿主之间经典的生态-进化方式相互作用。 免疫学层面，Charles Janeway（1943–2003）将病原体定义为“感染性非我”，通常被靶向清除，与机体自身组织的“非感染性自我”形成对比，后者通常被免疫系统耐受（见下图）。但并非所有宿主相关的非我实体都是致病的：例如，共生微生物可被视为“非感染性非我”，兼具病原体的部分特征，但以不同方式与免疫系统相互作用。反之，宿主来源的细胞不一定都是非感染性的：如袋獾（Tasmanian devil）面部肿瘤病等可传播癌症模糊了自我与病原体的界限。此外，将扩散的癌细胞概念化为宿主体内的“物种形成”谱系，即使是非传染性肿瘤也可被视为“感染性自我”——一种混合实体，既可诱导抑癌免疫应答，也可诱导促癌免疫应答。 微环境对单核细胞和巨噬细胞的调控作用 单核细胞和巨噬细胞不仅响应癌细胞内源性信号，还对肿瘤微环境损伤或破坏产生的多种组织水平的信号作出应答（图 1B）。此外，机体水平的变异和适应形成了全身性癌症宏观环境（cancer macroenvironment）[影响局部及远处肿瘤进展的全身环境。包括远端器官的调控（如消化系统的营养摄取）、内分泌和神经系统输入、微生物群来源信号以及全身炎症状态]，进一步塑造了癌症中单核细胞和巨噬细胞的应答（图 1C）。 肿瘤微环境 作为组织稳态的核心调控者，单核细胞和巨噬细胞可感知组织调控变量的偏离并作出应答。癌症中组织破坏的一个典型例子是癌细胞的裂解性死亡，可自发发生，也可由化疗等治疗诱导（图 1B）。裂解性死亡包括程序性坏死、焦亡、铁死亡和继发性坏死，可导致炎症介质释放，这些介质统称为损伤相关分子模式（DAMPs）。其中，细胞因子IL-1α发挥重要作用。IL-1α通常被隔离在胞内，细胞死亡时释放，结合邻近细胞的IL-1受体，触发类似TLR信号介导的炎症应答。在乳腺癌小鼠模型中，程序性坏死或化疗后释放的IL-1α可将肿瘤单核细胞和巨噬细胞重编程为免疫抑制表型，抑制CTL应答。类似地，在人肺癌异种移植模型中，IL-1α表达与单核细胞和巨噬细胞浸润增加、血管内皮生长因子（VEGF）产生增多以及淋巴结转移相关。IL-1α还可诱导单核细胞和巨噬细胞表达pro-IL-1β，而DAMP分子ATP可激活这些细胞中的炎症小体，导致成熟IL-1β的剪切和分泌，并诱导焦亡。这些信号共同形成前馈炎症环路，放大组织损伤应答。 癌症中另一种常见的微环境异常是缺氧（hypoxia），由氧供需失衡导致（图 1B）。通过HIF信号通路的缺氧适应可促进癌细胞糖酵解，支持癌细胞存活，并调控周围基质细胞和免疫细胞的功能。值得注意的是，与包括癌细胞在内的其他肿瘤驻留细胞相比，单核细胞和巨噬细胞的葡萄糖摄取量更高，这使其成为组织水平缺氧的主要感知者。一旦被激活，缺氧条件下的单核细胞和巨噬细胞可分泌因子重塑细胞外基质（ECM）并促进血管生成（见下文）。 这些例子阐明了单核细胞和巨噬细胞如何感知并响应从裂解性死亡到缺氧的各种组织损伤。在伤口愈合中也观察到类似过程：单核细胞和巨噬细胞介导的再生性炎症可恢复组织完整性。但在癌症中，增殖和侵袭的癌细胞对组织造成慢性破坏（例如形成持续缺氧区域）劫持了这种稳态修复反应，使免疫细胞陷入未消退的炎症状态。这支持了癌症是“无法愈合的伤口”的观点，也进一步印证了癌细胞是失调组织生态系统中“感染性自我”实体的概念。 癌症宏观环境 营养状态等系统变量的机体水平适应也可驱动肿瘤局部的异常改变（图 1C）。例如，在MYC-PyMT乳腺癌模型中，饮食蛋白质摄入可调控肿瘤内的巨噬细胞数量。标准饮食下肿瘤中巨噬细胞减少，而低蛋白饮食可通过激活包含Rag GTP酶和转录因子TFEB、TFE3的营养感知通路恢复肿瘤内巨噬细胞的存在。这种重编程可增强巨噬细胞的吞噬活性，使其在营养竞争中胜过癌细胞，从而抑制肿瘤生长。 系统信号还影响骨髓造血，从而塑造了向肿瘤输送细胞的髓系细胞池（图 1C）。例如，在乳腺癌小鼠模型中，心肌梗死可通过表观遗传重编程骨髓单核细胞使其向促肿瘤表型转化，从而加速肿瘤生长；该表型可通过骨髓移植转移。此外，造血干细胞的体细胞突变（如影响DNMT3A和TET2的突变）可驱动克隆性造血（clonal haematopoiesis）[由单个携带获得性体细胞突变的造血干细胞扩增，产生遗传上均一的血细胞群（克隆）的状态]。这些克隆可使单核细胞和巨噬细胞向促肿瘤表型偏移，与实体瘤的慢性炎症和不良预后相关，其中，DNMT3A表达下调导致造血衰老过程中积累的表达IL-1α的祖细胞，介导了应急髓系造血。癌症进展本身也可促进髓系造血：在肺癌小鼠模型中，骨髓髓系祖细胞中基因位点可及性增加，转录因子NRF2表达上调，使其在荷瘤小鼠的氧化应激下发挥细胞保护和免疫抑制功能。综上，这些发现揭示了癌症中由衰老和代谢适应驱动的髓系造血调控的遗传和表观遗传机制。 图 1 | 癌症中单核细胞与巨噬细胞应答的多水平适应。癌症中单核细胞和巨噬细胞的状态由三个层面整合的信号共同塑造。A，单个细胞层面：癌细胞分化程序以及不同分化状态间的相互作用，调控支持单核细胞和巨噬细胞的组织微环境信号（panel Aa）。此外，细胞转化暴露内源性病原体相关分子模式（PAMP）样配体（如胞质DNA、肿瘤聚糖），且RAS信号等致癌通路可模拟模式识别受体（PRR）信号均可激活炎症通路。癌细胞来源的警报素和新抗原激活固有免疫细胞（如固有淋巴细胞（ILC））和适应性免疫细胞（如细胞毒性T淋巴细胞（CTL））中的炎症和免疫监视通路，对单核细胞和巨噬细胞可产生协同或抑制效应（panel Ab）。B，组织层面：肿瘤中高水平的细胞更新和裂解性细胞死亡，释放损伤相关分子模式（DAMP）（如IL-1α、ATP）形成前馈炎症环路。肿瘤中异常的脉管系统导致缺氧和代谢应激，重编程髓系细胞。C，整个机体层面：饮食和营养流动、应急髓系造血、克隆性造血等全身因素，重塑为肿瘤提供细胞的循环髓系细胞池。这些多水平输入共同作用，产生了在肿瘤实质、间质边界和转移转运通路中观察到的、具有可塑性与异质性的单核细胞和巨噬细胞分化程序。 肿瘤实质内的单核细胞和巨噬细胞 癌症的发生发展经历癌变、原发瘤生长、全身扩散和转移定植多个阶段，整个过程处于动态的宿主生态系统中。本节阐述无论是预先驻留于组织还是新募集的单核细胞和巨噬细胞，如何在原发瘤和转移瘤中适应环境、获得异质性分化状态并响应致癌信号和环境信号执行不同的功能程序。 单细胞RNA测序已描绘出不同癌症中单核细胞和巨噬细胞的状态谱，其中多个亚群在原发和转移性实体瘤中相对于邻近正常组织发生扩增。空间图谱技术进一步明确了这些亚群在肿瘤实质（tumour parenchyma）[肿瘤中主要由癌细胞组成的区室，代表恶性生长的功能核心。通常与支持性脉管系统、免疫细胞、其他基质细胞群和无机组分交织，但以转化细胞占主导为特征，与肿瘤其他区域相区别] 内的分布。在不同肿瘤中，与癌细胞的“感染性自我”本质一致，这些细胞群主要呈现四种保守的功能程序：NLRP3信号/IL-1β程序、缺氧信号/SPP1程序（通常促进肿瘤进展）；Ⅰ型干扰素信号/干扰素刺激基因15（ISG15）程序、Ⅱ型干扰素（IFNγ）信号/CXCL9 程序（主要发挥抗肿瘤免疫作用）。 NLRP3信号/IL-1β程序 在肿瘤富集的单核细胞和巨噬细胞群中存在高表达pro-IL-1β和NLRP3的亚群，二者是NF-κB的经典靶标（图 2a）。该炎症通路在宿主抗细菌感染防御中发挥关键作用。在肿瘤中，炎症小体通路的转录“启动”可由癌细胞裂解性死亡时作为DAMP释放的IL-1α触发；而致癌RAS下游的PTGS2（又称COX2）产生的癌细胞类花生酸前列腺素E₂（PGE₂），与癌细胞来源的肿瘤坏死因子（TNF）协同作用，进一步诱导单核细胞与巨噬细胞表达pro-IL-1β。单核细胞和巨噬细胞“活化”并产生成熟IL-1β，需要NLRP3炎症小体组装和半胱天冬酶 1（caspase 1）激活；这一过程通常由胞外ATP等应激信号作用于P2X7受体、驱动钾离子外流而触发。随后caspase 1加工pro-IL-1β并剪切gasdermin D，促进细胞因子释放和焦亡。IL-1β可反馈作用于癌细胞，上调TNF、PTGS2（及PGE₂）、CCL2和CSF1的表达，通过正反馈环路维持单核细胞募集和巨噬细胞分化。在肿瘤组织原位，可在肿瘤相关单核细胞和巨噬细胞中检测到NLRP3“斑点”；基因敲除NLRP3或gasdermin D可减少转移扩散。 富含NLRP3斑点的肿瘤区域中性粒细胞含量更高，这与执行NLRP3信号/IL-1β程序的单核细胞和巨噬细胞高表达中性粒细胞趋化因子CXCL2、CXCL3、CXCL8一致。这类细胞还表达HIF1α并产生VEGFA，与IL-1β共同促进炎症性血管生成和血管重塑。这些单核细胞和巨噬细胞产生的其他介质——包括抑瘤素M（OSM）和表皮生长因子（EGF）家族成员（AREG、EREG），可促进癌细胞趋化和/或间质转化；而OSM可拮抗Ⅰ型干扰素介导的肿瘤生长抑制作用。在胰腺癌模型中，单核细胞和巨噬细胞的NLRP3信号还可抑制CTL分化。综上，这些研究表明，NLRP3信号/IL-1β极化的单核细胞和巨噬细胞通过对癌细胞、脉管系统以及固有免疫和适应性免疫的协同作用驱动肿瘤进展（图 2a）。 缺氧信号/SPP1程序 高表达ECM蛋白骨桥蛋白（又称SPP1）的单核细胞和巨噬细胞群在肿瘤中同样富集（图 2b）。与伤口愈合反应类似，也符合癌细胞的“自我”特征，表达SPP1的巨噬细胞存在于损伤和纤维化组织中。多重免疫荧光和空间转录组研究显示，这些SPP1⁺细胞集中在缺氧、坏死区域；相应地，体外缺氧可诱导单核细胞和巨噬细胞表达SPP1。SPP1通过自分泌方式作用于CD44和整合素受体：CD44结合促进巨噬细胞趋化，而β3整合素结合增强巨噬细胞活化。除自分泌效应外，单核细胞和巨噬细胞来源的SPP1可结合癌细胞上的CD44驱动癌细胞迁移、侵袭和转移。SPP1还参与乳腺癌的免疫抑制，可能通过CD44介导的T细胞活化、增殖和分化抑制实现。 代谢层面，这些SPP1⁺单核细胞和巨噬细胞的单糖利用和有氧糖酵解增强，伴随葡萄糖转运体SLC2A1（又称GLUT1）高表达。值得注意的是，在胰腺癌小鼠模型中，通过细胞命运图谱研究证实，坏死区域相关的SLC2A1⁺巨噬细胞来源于单核细胞。SPP1⁺单核细胞和巨噬细胞还可表达果糖特异性转运体SLC2A5（又称GLUT5）。在转基因结肠癌模型中，即使中等水平的饮食果糖也可通过依赖单核细胞和巨噬细胞SLC2A5的方式加速肿瘤发生。机制上，果糖促进己糖激酶2与内质网钙离子通道ITPR3结合，降低胞质和线粒体钙离子浓度，从而抑制NF-κB信号、炎症小体形成和STAT1信号——这一交叉调控轴可与其他单核细胞和巨噬细胞信号程序相互作用。执行缺氧信号/SPP1程序的单核细胞和巨噬细胞还表达基质金属蛋白酶9（MMP9），可从ECM中释放VEGF以促进血管生成。癌细胞中HIF1α驱动的缺氧应答会募集这些MMP9⁺髓系细胞，进一步强化血管重塑。与NLRP3信号/IL-1β程序相比，SPP1⁺单核细胞和巨噬细胞富集吞噬和脂质代谢相关基因，包括脂质清道夫受体TREM2、脂质转运体脂肪酸结合蛋白5（FABP5）的编码基因——该转录谱与参与组织修复的脂质相关巨噬细胞相似。综上，这些发现表明，缺氧信号/SPP1型单核细胞和巨噬细胞启动再生、血管生成和免疫抑制程序，促进肿瘤进展（图 2b），凸显了癌症对正常伤口愈合通路的病理性劫持。 Ⅰ型干扰素信号/ISG15程序 肿瘤富集的单核细胞和巨噬细胞亚群中部分细胞高表达Ⅰ型干扰素刺激基因，尤其是ISG15（图 2c）。癌细胞是Ⅰ型干扰素的主要来源：基因组或代谢应激产生的胞质DNA激活cGAS–STING通路，进而产生Ⅰ型干扰素，这一过程类似于感染时固有免疫对病毒DNA的感知。值得注意的是，癌细胞常通过表观遗传手段减弱cGAS–STING信号——通常由STK11（又称LKB1）缺失等致癌损伤导致，这凸显了该通路的肿瘤抑制功能。 Ⅰ型干扰素信号/ISG15相关的单核细胞和巨噬细胞高表达CXCL10、CXCL11（1型淋巴细胞表达的CXCR3的配体）、MHCⅠ类分子、共刺激分子CD86以及共抑制配体PDL1，提示其兼具激活和调控CTL应答的能力。在肺癌和结肠癌小鼠模型中，这类细胞响应cGAS–STING通路下游的癌细胞来源Ⅰ型干扰素而产生。癌细胞内源性cGAS–STING信号对抗-PD1治疗应答也至关重要：微卫星高度不稳定型结肠癌DNA损伤增加，因此cGAS–STING信号更强，与微卫星稳定或微卫星低度不稳定型结肠癌相比抗-PD1治疗应答更好。功能上，Ⅰ型干扰素信号/ISG15相关的单核细胞和巨噬细胞可通过交叉呈递（crossdressing）[抗原呈递细胞（如树突状细胞和巨噬细胞）从其他细胞获取完整的肽-MHC复合物，无需自身加工抗原，直接展示在细胞表面的免疫学过程] 从癌细胞获得的肽-MHCⅠ类分子复合物，直接再激活肿瘤内的CTLs。相反，癌细胞中MAPK信号增强会抑制Ⅰ型干扰素产生，同时增加PGE₂生成，使髓系细胞分化偏离Ⅰ型干扰素信号/ISG15程序向NLRP3信号/IL-1β主导状态偏移，从而削弱T细胞介导的免疫。综上，这些数据支持如下模型：Ⅰ型干扰素信号/ISG15极化的单核细胞和巨噬细胞感知产生Ⅰ型干扰素的癌细胞，促进CTL介导的清除作用；而肿瘤通过失活cGAS–STING–Ⅰ型干扰素信号或形成PGE₂驱动NLRP3信号/IL-1β偏向的髓系微环境来逃避免疫监视（图 2c）。 IFNγ信号/CXCL9程序 与Ⅰ型干扰素信号/ISG15程序相比，高表达CXCR3配体CXCL9（以及较低水平的CXCL10）的肿瘤富集单核细胞和巨噬细胞群，可上调内吞和吞噬程序，支持抗原摄取，并诱导类似感染病原体触发的1型适应性免疫应答（图 2d）。在胰腺癌模型中，肿瘤抗原特异性CD4⁺ T细胞（而非CD8⁺ T细胞）通过抗原提呈、IFNγ产生和CD40信号驱动单核细胞分化为产生CXCL9的肿瘤相关巨噬细胞。这与IFNγ（而非Ⅰ型干扰素）可强烈诱导CXCL9的特点一致，凸显了TH1细胞在编程该状态中的核心作用。 该通路一旦建立，经TH1细胞印记、IFNγ信号极化的单核细胞和巨噬细胞可促进CTLs募集和效应分化；破坏该轴会导致CTL耗竭，并使单核细胞向促肿瘤表型转化。在双侧结直肠癌小鼠模型中，表达CXCL9的单核细胞和巨噬细胞的基线丰度，可预测抗-PDL1治疗的应答效果；中和CXCL9或CXCR3可削弱抗-PDL1的疗效。在三阴性乳腺癌中，PD1与CTLA4联合阻断可放大IFNγ驱动的CXCL9和CXCL10表达——尤其是在巨噬细胞中；而中和CXCR3或清除巨噬细胞消除了该效应。 机制上，单核细胞和巨噬细胞中持续的IFNγ–JAK–STAT1信号可诱导CXCL9表达，而IRF1、SOCS1和SHP2发挥负调控作用。表观遗传层面，肿瘤来源的白血病抑制因子（LIF）激活LIF受体–STAT3信号，招募甲基转移酶EZH2至CXCL9启动子，介导组蛋白甲基化（H3K27me3），沉默IFNγ驱动的CXCL9表达；在胶质母细胞瘤模型中，阻断LIF可恢复CXCL9表达，增加肿瘤内CTLs的数量和活性，并与抗-PD1协同改善预后。肿瘤来源的胰岛素样生长因子（IGF）也可激活STAT3信号，同样拮抗胰腺癌巨噬细胞中IFNγ诱导的CXCL9表达。癌细胞来源的音猬因子（SHH）激活KLF4信号，同样抑制CXCL9表达；阻断SHH可增强肝细胞癌的抗-PD1应答。综上，这些数据定义了一个TH1细胞-巨噬细胞环路：TH1细胞产生的IFNγ将巨噬细胞极化为CXCL9分泌型，进而募集并授权CTL效应细胞（图 2d）。该环路可预测免疫检查点阻断（抗-PD1、抗-PDL1）的应答效果，可被免疫治疗增强，也易受肿瘤来源生长因子的抑制。 图 2 | 原发瘤和转移瘤中单核细胞和巨噬细胞的病理生理功能。a–h，在原发瘤和转移瘤内空间分布的微环境信号诱导肿瘤实质中单核细胞和巨噬细胞形成保守的功能程序——NLRP3信号/IL-1β（panel a）、缺氧信号/SPP1（panel b）、Ⅰ型干扰素信号/ISG15（panel c）和Ⅱ型干扰素（IFNγ）信号/CXCL9（panel d）——分别以不同方式调控血管生成、组织重塑、炎症应答和T细胞介导的免疫。间质微环境富集具有脂质代谢/FABP4 程序（panel e）或基质重塑/LYVE1程序（panel f）的巨噬细胞。循环单核细胞（包括经典亚群（panel g）和非经典亚群（panel h））调控癌症转移。相关通路的详细描述见正文。CD40L，CD40配体；CSF1，集落刺激因子1；CTL，细胞毒性T淋巴细胞；EGFR，表皮生长因子受体；FABP4，脂肪酸结合蛋白4；HO1，血红素氧合酶1；IGF，胰岛素样生长因子；ISG15，干扰素刺激基因15；LIF，白血病抑制因子；LYVE1，淋巴管内皮透明质酸受体1；MAPK，丝裂原活化蛋白激酶；MMP9，基质金属蛋白酶9；NK细胞，自然杀伤细胞；OSM，抑瘤素M；PGE₂，前列腺素E₂；SHH，音猬因子；SLC，溶质载体；SPP1，又称骨桥蛋白；TCR，T细胞受体；TH1细胞，1型辅助性T细胞；TNF，肿瘤坏死因子；VEGFA，血管内皮生长因子A。 肿瘤间质中的巨噬细胞 肿瘤实质相关巨噬细胞主要来源于单核细胞，但在低级别胶质瘤、早期肺癌等低级别、早期肿瘤中，组织驻留巨噬细胞也可扩增并适应环境。然而，随着肿瘤进展，组织-驻留巨噬细胞主要定位于肿瘤间质（tumour interstitium）[肿瘤实质与健康组织之间的基质区室，包含脉管系统、免疫细胞、脂肪细胞等其他基质细胞，以及无机组分。该区域是营养、氧气和免疫细胞转运的通道，通常作为免疫细胞浸润肿瘤实质的屏障或守门人]，即恶性细胞与周围健康组织的交界处。尽管这类细胞不会大量从头诱导产生（de novo），但它们会持续适应动态变化的肿瘤微环境，在组织背景下影响癌症进展，体现了癌细胞的“自我”特征。 脂质代谢/FABP4程序 高表达脂质转运体FABP4的巨噬细胞群在正常组织中比肿瘤中更富集（图 2e）。饱和脂肪酸（如棕榈酸）和不饱和脂肪酸（如亚油酸）均可诱导FABP4表达。值得注意的是，亚油酸可促进FABP4在胞质和细胞核中积累；在细胞核内，FABP4促进亚油酸诱导的C/EBPα表达、甘油三酯合成和脂滴形成。重要的是，这类FABP4⁺巨噬细胞不同于缺氧/坏死肿瘤区域或损伤组织中的脂质相关巨噬细胞——后者表达FABP5而非FABP4。 与乳腺癌细胞共培养时，亚油酸诱导的FABP4⁺巨噬细胞发生脂解并消耗脂滴可能通过提供代谢支持促进癌细胞迁移。相应地，在高脂饮食条件下，FABP4缺陷可显著抑制乳腺癌小鼠模型的肿瘤发展。过继转移研究表明，该效应很大程度上由巨噬细胞介导——肿瘤相关巨噬细胞依赖FABP4驱动的自分泌和/或旁分泌IL-6–STAT3信号支持肿瘤生长。脂肪组织中一群代谢活跃的巨噬细胞（表型与肿瘤相关FABP4⁺巨噬细胞相似）也可在NADPH氧化酶2活性下游释放IL-6，促进肥胖小鼠的癌细胞干性和肿瘤进展。此外，FABP4可作为可溶性蛋白分泌，促进癌细胞侵袭、肿瘤球形成和ALDH1⁺干细胞样癌细胞产生；这些效应可被棕榈酸增强，并由IL-6–STAT3信号维持。临床上，巨噬细胞FABP4表达升高与肿瘤分级更高、生存期更短相关。综上，这些数据表明，FABP4⁺巨噬细胞适应富含脂肪细胞的肿瘤区域，启动协同的代谢和信号程序促进癌细胞干性和肿瘤进展（图 2e）。 基质重塑/LYVE1程序 各组织中一群重要的间质巨噬细胞高表达淋巴管内皮透明质酸受体 1（LYVE1）——一种ECM糖胺聚糖透明质酸的内吞受体（图 2f）。这类LYVE1⁺细胞通常位于血管周围，可来源于胚胎祖细胞或骨髓来源的单核细胞，其分化受转录因子MAF调控。在转基因乳腺癌模型中，LYVE1⁺巨噬细胞被证实主要来源于单核细胞，富集于包含内皮细胞和周细胞样肿瘤相关成纤维细胞的微环境中。在该微环境内，这类细胞促进血管周围间充质扩增和分支状血管生成。在乳腺肿瘤中，肿瘤内皮细胞（而非正常内皮细胞）高表达IL-6；敲除IL-6会减少LYVE1⁺巨噬细胞数量。IL-6通过依赖STAT3和依赖MAF的通路诱导LYVE1和胶原清道夫受体CD206的表达。 在乳腺癌小鼠模型中，基因敲除LYVE1⁺巨噬细胞可延缓肿瘤生长，增加透明质酸积累，促进肿瘤边缘的癌细胞死亡，同时伴随肿瘤边缘和核心的CD8⁺ T细胞浸润增加。在transwell实验中，IL-6诱导的LYVE1⁺巨噬细胞通过表达血红素氧合酶1（HO1）抑制CXCL10介导的CD8⁺ T细胞跨内皮迁移；在小鼠模型中，敲除HO1或进行药物抑制可恢复T细胞的肿瘤浸润及对化疗的敏感性。在人乳腺癌中，LYVE1⁺FOLR2⁺巨噬细胞定位于血管周围；而不表达或低表达LYVE1的FOLR2⁺巨噬细胞亚群位于间质区或淋巴区，后者可能支持CD8⁺ T细胞应答。在胰腺癌小鼠模型中，肿瘤周围的LYVE1⁺巨噬细胞主要来源于胚胎发育，表达ECM重塑相关基因；清除这类细胞可减轻纤维化，延缓肿瘤进展。在转移性卵巢癌中，大网膜和腹膜间皮中的LYVE1⁺巨噬细胞促进肿瘤生长和扩散。综上，这些数据表明，间质血管周围的LYVE1⁺巨噬细胞通过基质重塑、基质交互作用和免疫抑制支持原发瘤和转移瘤生长（图 2f）；而其他表达FOLR2的间质巨噬细胞亚群可能发挥不同的、情境依赖性的作用。 转移过程中的单核细胞和巨噬细胞 肿瘤生长可导致癌细胞通过血行、淋巴和体腔途径发生全身扩散。在这些转移路径中，不同亚群的循环单核细胞和组织-驻留巨噬细胞可感知并作用于扩散的癌细胞发挥促肿瘤或抗肿瘤双重功能，反映了癌细胞的“感染性自我”本质。 血行途径 经典单核细胞。循环经典单核细胞（小鼠中为CCR2hiCD14hiLy6Chi）常被扩散的癌细胞劫持，促进转移（图 2g）。例如，在乳腺癌小鼠模型中，CCR2配体CCL2在肺转移灶中均匀表达（但在原发瘤中不表达），并通过癌细胞内源性表达等机制促进转移。CCL2募集CCR2⁺炎症单核细胞，后者分泌VEGFA，增加血管通透性，促进癌细胞外渗（cancer cell extravasation）[循环中的癌细胞离开血管或淋巴管迁移至周围组织的过程。涉及与内皮细胞的黏附、细胞骨架重排和穿越血管壁迁移]。癌细胞中CCL2的产生可由长链非编码RNA MALAT1驱动：后者可改变染色质调控因子PRC2靶位点（包括Ccl2）的可及性，增强其转录。骨转移模型中Ly6C⁺CCR2⁺单核细胞同样是转移所必需的，其促转移活性依赖IL-4信号——与嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞来源的IL-4可重编程粒-巨噬系祖细胞向促肿瘤命运分化的研究结果一致。综上，这些研究揭示了转移过程中扩散癌细胞与炎症性经典单核细胞之间的紧密交互（图 2g）。 非经典单核细胞。一群重要的非经典单核细胞（小鼠中为CCR2low/intCD14low/intLy6Clow/int）由短寿命的经典单核细胞分化而来。这类细胞（尤其Ly6Clow亚群）的分化和维持依赖核受体NR4A1。在肺转移小鼠模型中，内皮细胞来源的CX3CL1在癌细胞附近募集并滞留NR4A1⁺巡逻单核细胞；这类单核细胞吞噬癌细胞来源物质，分泌CCL4以募集NK细胞控制转移（图 2h）。此外，巡逻单核细胞表达的IL-15可促进NK细胞介导的肺转移抑制，且这类细胞可进一步增强CTL应答。NR4A1⁺单核细胞对癌细胞的感知可直接通过dectin-1或间接通过肿瘤来源外泌体上的PEDF（又称SERPINF1）实现。除NR4A1依赖的非经典单核细胞亚群外，一群独特的CX3CR1lowCCR2hi细胞可通过NOD2信号产生，分泌CCL6动员NK细胞从而抑制转移；给予胞壁酰二肽（NOD2激动剂）和/或IFNγ可扩增该亚群，驱动血行转移灶消退。因此，作为血管中的哨兵，非经典单核细胞可协助淋巴细胞介导的癌症免疫监视（图 2h）。 脾嗜金属边缘区巨噬细胞。除循环单核细胞外，定位于血管腔内或邻近的特化组织-驻留巨噬细胞也可影响肿瘤进展和转移扩散。在脾脏中，以高表达CD169（又称SIGLEC1）为标志的嗜金属边缘区巨噬细胞，位于白髓与充满血液的边缘窦之间的界面（图 3a）。在转移性黑色素瘤模型中，这类巨噬细胞通过特化的液泡通路转运癌细胞抗原直接启动肿瘤反应性CD8⁺ T细胞，不依赖1型树突状细胞即可启动适应性免疫应答。相反，在淋巴瘤模型中，这类巨噬细胞优先捕获循环中癌细胞来源的凋亡囊泡，该过程与免疫耐受相关；CD169-缺陷小鼠对凋亡癌细胞产生更强的抗肿瘤应答。这些不同的结果可能反映了抗原转运和提呈的情境依赖性——取决于抗原来自活癌细胞还是凋亡碎片，凸显了边缘区巨噬细胞在血行扩散中作为免疫监视调控者的作用（图 3a）。 肝Kupffer细胞。Kupffer细胞是定位于血管内的肝脏驻留巨噬细胞，作为哨兵通过吞噬作用限制血行扩散癌细胞的转移定植（图 3b）。转录因子ID3可增强Kupffer细胞的吞噬能力，部分通过抑制SIRPα（向巨噬细胞传递“别吃我”信号）表达、诱导dectin-1表达强化其抗转移活性。此外，Kupffer细胞可表达dectin-2，与半乳糖凝集素9（galectin-9）协同识别癌细胞上的“吃我”信号ERMAP，促进吞噬并抑制肝脏定植。值得注意的是，Kupffer细胞控制转移的作用具有模型依赖性：在某些模型中，清除巨噬细胞并不改变癌细胞的早期肝脏定植，可能是因为癌细胞来源的外泌体重编程Kupffer细胞建立了促转移微环境。总之，Kupffer细胞是血行转移的关键守门者（图 3b），但其监视功能在某些情境下可被肿瘤编码信号和微环境因素所抵消。 淋巴途径 单核细胞和巨噬细胞常在血液中接触扩散的癌细胞和肿瘤来源囊泡，后者很少存在于淋巴管内。然而，在淋巴结中，CD169⁺被膜下窦（SCS）巨噬细胞位于输入淋巴和淋巴结实质的交界处（图 3c），使其可拦截淋巴转运的肿瘤物质并与癌细胞相互作用。在黑色素瘤小鼠模型中，SCS巨噬细胞捕获肿瘤来源的细胞外囊泡，通过抑制囊泡介导的B细胞活化和全身性促肿瘤体液应答的产生抑制原发瘤生长，具体机制尚不完全清楚。经辐照癌细胞皮下免疫后，SCS巨噬细胞可支持抗肿瘤CTL应答的诱导。相反，SCS巨噬细胞可通过锚定先锋（pioneer）黑色素瘤细胞于淋巴结内，促进淋巴转移；这种促转移活性部分由CD169结合癌细胞上的唾液酸化配体、传递促生长信号所介导。因此，SCS巨噬细胞在癌症中发挥双重功能：既可通过抑制促肿瘤体液免疫促进细胞免疫限制疾病进展，也可被癌细胞劫持促进癌细胞淋巴结定植和扩增（图 3c）。 体腔途径 除血液和淋巴系统外，浆膜腔（腹腔、胸腔、心包腔）也可成为肿瘤细胞体腔扩散的通道。腹腔播散是晚期卵巢癌、结直肠癌、胃癌和子宫内膜癌的典型特征。在卵巢癌和结肠癌小鼠模型中，一个大腹膜巨噬细胞亚群支持转移灶生长，部分通过依赖TIM4的机制抑制CTL应答。在卵巢癌中，Vγ6⁺ γδ T细胞浸润及其产生的IL-17可促进促血管生成、促炎症单核细胞-来源的小腹膜巨噬细胞增殖，进而驱动癌细胞增殖和肿瘤生长。腹腔巨噬细胞还能与癌细胞物理结合形成球体，保护癌细胞免于失巢凋亡（anoikis，一种与脱离ECM相关的凋亡形式）（图 3d）：ICAM1–αMβ2整合素介导的黏附稳定癌细胞与巨噬细胞的聚集，其中巨噬细胞来源的EGF激活癌细胞上的EGF受体，诱导VEGFC产生和自分泌VEGFC–VEGFR3信号。相应地，在晚期卵巢癌中常过表达的E3泛素连接酶UBR5，可通过CCL2和CSF1信号募集并激活巨噬细胞，促进球体形成和转移进展。相反，结肠癌模型中，表达补体受体VSIG4（又称CRIg）的、不依赖TIM4的大腹膜巨噬细胞亚群具有抗转移活性，与癌细胞吞噬清除增强相关。综上，腹膜巨噬细胞对体腔转移具有多样的、情境依赖性的效应，但其主要作用似乎是维持癌细胞存活和扩散（图 3d）。 图 3 | 组织-驻留巨噬细胞在转移扩散途径中的病理生理功能。a–d，组织-驻留巨噬细胞沿转移转运途径分布，调控癌细胞扩散。血行途径由脾脏嗜金属边缘区巨噬细胞（panel a）和肝脏窦状隙的Kupffer细胞（panel b）调控。淋巴途径由淋巴结被膜下窦（SCS）巨噬细胞调控（panel c）。体腔途径由腹膜巨噬细胞等调控（panel d）。这些区室共同协调巨噬细胞的感知、转运和效应功能，从而限制或促进肿瘤生长和转移癌细胞扩散。相关通路的详细描述见正文。αMβ2，αMβ2整合素（CD11b–CD18）；CSF1，集落刺激因子1；CTL，细胞毒性T淋巴细胞；EGF，表皮生长因子；HSC，肝星状细胞；ICAM1，细胞间黏附分子1；LSEC，肝窦内皮细胞；TCR，T细胞受体；VEGFC，血管内皮生长因子C。 单核细胞和巨噬细胞的重编程策略 单核细胞和巨噬细胞分布广泛且可塑性极强，是极具吸引力但也十分复杂的癌症治疗靶点。本节阐述抑制单核细胞和巨噬细胞募集、组织分布、分化、存活和增殖的转化研究方向（图 4Aa、Ab）以及诱导抗肿瘤效应极化的策略（图 4Ac–Ag、B）。目前的临床研究表明，靶向肿瘤相关单核细胞或巨噬细胞的单药疗效有限，因此本文也讨论其与免疫检查点阻断、疫苗或化疗联合的潜在策略。总体目标是利用或激活癌细胞的“感染性”特征，同时抵消其“自我”属性，从而诱导有效的抗肿瘤免疫。 募集与组织分布调控 循环中CCR2⁺经典单核细胞是促肿瘤单核吞噬细胞的主要来源。其从骨髓的迁出依赖CCL2–CCR2信号，而进入炎症肿瘤部位则进一步由癌细胞和基质细胞产生的CCL2驱动（图 4Aa）。在移植的高级别胶质母细胞瘤模型中，CCR2缺陷或给予CCR2拮抗剂CCX872可减少肿瘤单核细胞浸润，但单药治疗不抑制肿瘤生长；然而，CCX872联合抗-PD1检查点阻断治疗可增加效应T细胞浸润、延缓疾病进展。同样，小分子CCR2抑制剂RS504393与抗-PD1治疗协同，在多种小鼠模型中抑制原发瘤和转移瘤。尽管如此，CCR2阻断或CCL2中和的临床试验获益不一致，这可能由于代偿性中性粒细胞增多；此外，停药后可触发单核细胞反弹式浸润，导致预后恶化。 CCR5表达于部分肿瘤相关巨噬细胞亚群，包括在间质区肿瘤血管周围聚集的、执行基质重塑/LYVE1程序的巨噬细胞（图 4Aa）。基因敲除CCR5或用马拉维若（maraviroc）进行药物抑制，可分散这些血管周围巨噬细胞簇，增加肿瘤CD8⁺ T细胞浸润、增强化疗疗效。在转移性结直肠癌的Ⅰ期临床研究中，马拉维若联合化疗获得了部分缓解。双靶点CCR2/CCR5抑制剂BMS-813160正处于临床评估，以扩大趋化因子介导的肿瘤髓系细胞调控范围。 分化、存活和增殖抑制 巨噬细胞的分化、存活和增殖由CSF1受体（CSF1R）信号维持（图 4Ab）。治疗性CSF1R阻断在小鼠癌症模型中的疗效具有模型和情境依赖性；在肿瘤生长早期给药效果最佳，且疗效依赖CD8⁺ T细胞。在肺癌模型中，CSF1R抑制剂BLZ945可抑制肿瘤生长，该效应由产生IFNγ的CD8⁺ T细胞、NK细胞以及产生IL-12的树突状细胞共同介导。在原位PyMT乳腺癌模型中，中和CSF1可增强化疗药物紫杉醇的疗效，伴随血管生成减少和更强的CD8⁺ T细胞应答，机制是清除产生IL-10的巨噬细胞。在TP53/E-钙黏蛋白（E-cadherin）-缺陷的乳腺癌模型中，抗-CSF1R抗体联合铂类化疗，可诱导抗-CSF1R的巨噬细胞产生Ⅰ型干扰素，触发癌细胞生长停滞；清除中性粒细胞可进一步将癌细胞生长停滞转化为肿瘤消退，该过程依赖CD8⁺ T细胞和NK细胞。在其他研究中，CSF1–CSF1R阻断联合抗-PD1治疗和/或新抗原疫苗可增强抗肿瘤T细胞介导的免疫。 治疗耐药性和应答的器官特异性是需要考虑的重要因素。在自发性胶质瘤模型中，CSF1R抑制剂BLZ945可破坏巨噬细胞来源的促有丝分裂信号、延缓肿瘤进展，但残留的BLZ945耐受性巨噬细胞通过IGF1介导的存活和侵袭信号维持疾病进展。BLZ945可通过削弱癌细胞外渗和增殖抑制脑转移，却反常地增加肺转移定植，可能是由于削弱了NK细胞介导的监视。这些发现凸显了CSF1–CSF1R靶向治疗可重编程多细胞环路，其后果因组织、时机和联合用药方案而异。 效应极化 单核细胞和巨噬细胞是癌症中适应性最强的细胞群之一。可通过激活PRR通路（图 4Ac）、利用淋巴细胞辅助（图 4Ad）、调控清除活性（图 4Ae）、诱导癌细胞吞噬（图 4Af）以及重编程胞内信号（图 4Ag）实现向抗肿瘤表型的效应极化。同时，细胞和基因治疗手段可将髓系细胞工程化为情境响应型效应细胞（图 4B）。 PRR激活。早在19世纪末，William Coley就观察到细菌制剂（Coley’s毒素）可使癌症患者获益；自此，激活固有免疫感知（尤其是通过TLR等PRR）一直是癌症免疫治疗的发展方向（图 4Ac）。临床上，激活TLR2和TLR4的结核疫苗卡介苗（BCG）膀胱内灌注用于治疗非肌层浸润性膀胱癌；TLR7激动剂咪喹莫特（imiquimod）获批用于浅表基底细胞癌。由于全身给予TLR激动剂可引发促肿瘤炎症和毒性，目前正在研究其靶向递送和合理的联合方案。例如，将TLR7/8激动剂包载于β-环糊精（β-cyclodextrin）纳米颗粒，或偶联至靶向CD206的纳米抗体，可将药物递送至肿瘤相关巨噬细胞，增强CD8⁺ T细胞介导的免疫，并与抗-PD1治疗发挥协同效应。同样，减毒TLR4激动剂单磷酸脂质A（MPLA）联合重组IFNγ，可全身重编程单核细胞和巨噬细胞进入“IFNγ信号/CXCL9”样状态，在转移模型中促进癌细胞杀伤和T细胞依赖性免疫。此外，腹腔注射IFNγ与dectin-1激动剂β-葡聚糖协同，通过产生IL-27的巨噬细胞激活效应T细胞抑制卵巢癌生长；单独β-葡聚糖可增强胰腺癌肝转移中Kupffer细胞介导的免疫监视。综上，这些研究凸显了TLR和C-型凝集素受体通路在重编程巨噬细胞向抗肿瘤功能转化中的作用，尤其是IFNγ预激的条件下（图 4Ac）。目前仍存在的关键转化问题包括：固有免疫激动剂的剂量、给药途径和给药方案如何平衡疗效与安全性。此外，其他固有免疫激动剂（如STING激动剂）是否可诱导髓系细胞产生类似的保护程序仍有待研究。 淋巴细胞辅助。除模式识别外，单核细胞和巨噬细胞还整合淋巴细胞来源的信号，最主要的是TH1细胞、CTL和NK细胞产生的IFNγ，以及 TH细胞表达的CD40配体（CD40L）（图 4Ad）。CD40特异性激动剂抗体已进入临床测试，但单药活性有限且存在剂量限制性全身毒性。在多种临床前肿瘤模型中，CD40激动剂与CSF1R阻断协同诱导CD8⁺ T细胞介导的肿瘤控制。清除单核细胞和巨噬细胞可消除该获益，而残留细胞可获得经典活化的“IFNγ信号/CXCL9”样抗肿瘤表型。在胰腺癌模型中，CD40激动剂还可与PRR激动剂（如β-葡聚糖）协同，驱动T细胞依赖性免疫，该过程需要IFNγ以及“IFNγ信号/CXCL9”样巨噬细胞浸润。综上，这些数据表明CD40信号可将单核细胞和巨噬细胞重编程为强效抗肿瘤效应细胞，尤其是与CSF1R抑制或固有免疫激动剂联用时。CD40激动剂selicrelumab联合CSF1R靶向抗体emactuzumab的早期临床经验显示其疗效令人鼓舞，但在实体瘤中尚不明确，且存在显著毒性。 清除活性调控。感知并清除死亡细胞和有害碎片是单核吞噬细胞的原始功能，也是肿瘤相关免疫和炎症应答的关键决定因素（图 4Ae）。在肿瘤中，阻断巨噬细胞上的胞葬受体MERTK（结合磷脂酰丝氨酸 phosphatidylserine）可阻止凋亡细胞清除，使STING配体cGAMP从坏死癌细胞通过ATP门控的P2X7R通道进入巨噬细胞，诱导Ⅰ型干扰素产生；这进而增强CD8⁺ T细胞应答，并与抗-PD1治疗、化疗协同维持抗肿瘤免疫。稳定素-1（stabilin-1，又称clever-1）是内皮细胞和巨噬细胞上的黏附和清道夫受体，在炎症消退中介导细菌、凋亡细胞和脂蛋白的清除。髓系细胞特异性敲除稳定素-1可将肿瘤巨噬细胞重编程为经典活化状态，增强CD8⁺ T细胞介导的免疫，抑制原发瘤和转移瘤生长。人源化抗稳定素-1阻断抗体bexmarilimab在早期试验中显示出令人鼓舞的结果，且可在离体的卵巢癌腹水中可诱导干扰素激活状态。MARCO是另一种在肿瘤相关巨噬细胞亚群富集的清道夫受体，可结合死亡细胞和脂蛋白。阻断MARCO联合抗-CTLA4检查点阻断治疗可使巨噬细胞极化、促进淋巴细胞介导的肿瘤控制；还可通过抑制“脂质代谢/FABP4”程序相关的、负载脂质、支持癌细胞侵袭的巨噬细胞形成增强化疗应答。TREM2是一种在肿瘤巨噬细胞上广泛表达的脂质结合激活受体，体现了该轴的情境敏感性。在可移植肿瘤模型中敲除或阻断TREM2可增强NK细胞介导的肿瘤清除，提高新抗原疫苗疗效，并与抗-PD1治疗协同触发CD8⁺ T细胞介导的免疫，伴随“IFNγ信号/CXCL9”样巨噬细胞富集——这些效应可能部分反映了肠道巨噬细胞和微生物群的变化。相反，在胰腺癌模型中，TREM2缺陷通过扩增促肿瘤的“NLRP3/IL-1β信号样巨噬细胞”群加速疾病进展，并损害胶质瘤中的吞噬作用和TH细胞介导的免疫。综上，这些发现凸显了靶向吞噬清除通路既可增强抗肿瘤免疫也可加剧促肿瘤炎症，具体取决于情境（图 4Ae）。 诱导吞噬癌细胞。巨噬细胞对活体癌细胞的吞噬作用由“吃我”和“别吃我”信号之间的平衡调控（图 4Af）。癌细胞上的促吞噬信号——包括SLAMF7、抗体介导的调理作用、去唾液酸化糖复合物，分别结合巨噬细胞上的整合素、Fc受体和聚糖感知受体。癌细胞上的抗吞噬信号——如CD47、β₂微球蛋白、唾液酸化聚糖，分别通过巨噬细胞上的SIRPα、LILRB1和SIGLECs传递信号抑制吞噬。在这些通路中，CD47–SIRPα轴研究最广泛，但阻断该轴疗效有限，且存在剂量限制性毒性（如红细胞清除增加导致的贫血）。抗体调理作用与CD47–SIRPα阻断协同，驱动巨噬细胞聚集和对实体瘤的协同吞噬；该效应可被IFNγ放大，且依赖αL/β₂整合素（LFA1）。相应地，在人类癌症中，吞噬相关基因（ITGAL、SLAMF7、FCGR3A）的表达与CXCL9/SPP1比值呈正相关，将高效吞噬与“IFNγ信号/CXCL9”极化程序联系起来。双重阻断CD47和LILRB1可进一步增强吞噬作用；或靶向CD24——一种在多种人类实体瘤中过表达的高唾液酸化分子，通过siglec-10限制吞噬作用。SIGLEC-7、SIGLEC-9以及小鼠同源物siglec-E在吞噬中的额外抑制作用，进一步凸显了唾液酸–SIGLEC轴在肿瘤免疫逃逸中的重要性。除受体阻断外，肿瘤靶向递送唾液酸酶使癌细胞表面去唾液酸化，可促进巨噬细胞清除。综上，这些数据支持如下模型：癌细胞的有效吞噬需要协同提供促吞噬信号并去除抑制信号，理想情况下同时将巨噬细胞极化为经典活化状态（图 4Af）。 胞内信号重编程。单核细胞和巨噬细胞的可塑性，通过重编程关键信号节点创造了治疗机会（图 4Ag）。PI3Kγ是一种富集于髓系细胞的ⅠB类脂质激酶，可被G蛋白三聚体、RAS GTP酶等通路激活，限制巨噬细胞炎症活化。使用PI3Kγ/δ双重抑制剂TG100-115或选择性PI3Kγ抑制剂（eganelisib或AZD3458）进行药理学抑制，在多种肿瘤模型中与抗-PD1和/或抗-CTLA4治疗协同。在早期临床测试中，eganelisib联合抗-PDL1和白蛋白结合型紫杉醇，在转移性三阴性乳腺癌中与抗肿瘤CXCL9⁺巨噬细胞增加、促肿瘤SPP1⁺巨噬细胞减少相关，并带来临床获益。 雷帕霉素机制性靶标复合物1（mechanistic target of rapamycin complex 1，mTORC1）是营养、能量和氧化还原传感器，整合环境和胞内信号，调控髓系细胞代谢与命运。在PyMT乳腺癌模型中，肿瘤相关巨噬细胞通过TSC复合物维持低水平mTORC1活性。敲除TSC可过度激活mTORC1，产生一种独特的巨噬细胞状态：细胞重新分布至肿瘤内血管周围，通过与内皮祖细胞竞争抑制血管生成限制肿瘤生长。在MYC-PyMT模型中，巨噬细胞大多被排除在肿瘤实质之外；然而，低蛋白饮食或氨基酸传感器（卵泡抑素 folliculin或Rag GTP酶）缺失可诱导高吞噬活性的巨噬细胞，通过非经典的、依赖吞噬的mTORC1信号与癌细胞竞争营养，从而抑制肿瘤生长。因此，靶向巨噬细胞信号通路提供了重编程单核细胞和巨噬细胞应答、实现持久肿瘤控制的互补途径（图 4Ag）。 细胞和基因治疗。基于嵌合抗原受体（CAR）T细胞的成功，工程化单核细胞和巨噬细胞正逐渐成为实体瘤治疗的新平台（图 4B）。其中，携带靶向肿瘤抗原的CAR（含CD3ζ或FcRγ信号结构域）的CAR巨噬细胞（CAR-M）可吞噬携带抗原的癌细胞。在一项Ⅰ期试验中，腺病毒载体递送的靶向HER2的CD3ζ CAR-M耐受性良好，可转运至HER2过表达的实体瘤，并使部分患者疾病稳定。这些早期研究推动了CAR设计、靶向性以及联合方案的改进。在同基因肿瘤模型中，CAR-M可获取癌细胞抗原并提呈给CD8⁺ T细胞——该活性对其疗效至关重要，并与抗-PD1治疗协同，驱动持久的肿瘤控制。通过内置CD47阻断以抑制SIRPα信号、通过SIGLEC5或SIGLEC10破坏唾液酸介导的抑制信号、整合TLR基信号结构域、共表达IL-12和IFNα以促进1型免疫应答或重编程胞内程序（例如RAC2E62K功能获得突变或ACOD1功能缺失，分别诱导吞噬信号和代谢重编程）可进一步提升CAR-M的效力。递送技术的创新包括：用脂质纳米颗粒递送编码CAR和合成IL-2Rβ–TLR4受体的环状RNA原位重编程组织巨噬细胞，联合局部应用IL-2水凝胶使肾细胞癌消退；以及慢病毒递送CD206启动子驱动的IFNα表达盒体内重编程肝脏髓系细胞，与抗-CTLA4协同治愈肝转移小鼠模型。综上，这些研究将单核细胞和巨噬细胞导向的细胞和基因治疗，定位为实体瘤合理联合治疗的潜在支柱（图 4B）。 图 4 | 重编程单核细胞和巨噬细胞应答用于癌症免疫治疗的策略。A，可通过以下方式将单核细胞和巨噬细胞重编程为抗肿瘤状态：阻断其募集并调控组织分布（例如阻断CCL2–CCR2或CCL3/CCL4/CCL5–CCR5通路）（panel Aa）；抑制其分化、存活和增殖（例如阻断集落刺激因子1（CSF1）–CSF1受体（CSF1R）信号）（panel Ab）；激活模式识别受体（PRR）通路（例如使用Toll-样受体（TLR）激动剂，如单磷酸脂质A（MPLA）、卡介苗（BCG）或咪喹莫特，或C-型凝集素受体激动剂，如dectin-1激动剂β-葡聚糖）（panel Ac）；利用淋巴细胞辅助（例如通过Ⅱ型干扰素（IFNγ）受体（IFNGR）刺激或CD40配体（CD40L）刺激）（panel Ad）；调控清除活性（例如阻断稳定素-1、MARCO、TREM2或MERTK受体）（panel Ae）；诱导癌细胞吞噬（例如通过抗体调理，或阻断CD47–SIRPα、唾液酸–SIGLEC或β₂微球蛋白–LILRB1信号）（panel Af）；重编程胞内信号（例如抑制激酶PI3Kγ，或激活雷帕霉素机制性靶标复合物1（mTORC1））（panel Ag）。B，细胞和基因治疗手段可用于促进巨噬细胞对肿瘤抗原和环境信号的感知，以及模块化效应程序的执行（如吞噬、抗原提呈和细胞因子递送）。包括工程化嵌合抗原受体（CAR）或嵌合生物活性分子受体（CBR）的单核细胞和巨噬细胞，产生IL-12和IFNα等刺激性细胞因子，阻断“别吃我”CD47–SIRPα和唾液酸–SIGLEC信号，以及重编程内源性信号和代谢通路（例如RAC2E62K功能获得或ACOD1功能缺失）。递送平台包括慢病毒载体和脂质纳米颗粒，支持向单核细胞和巨噬细胞递送核酸负载，如小干扰RNA（siRNA）、短发夹RNA（shRNA）、环状RNA和DNA。 结语 癌细胞的异质性及其在肿瘤内的演化，使单核细胞和巨噬细胞对肿瘤应答的解读变得复杂。将癌症视为“感染性自我”（Box 1），有助于解释为何免疫结局可从保护性向病理性转变。单核细胞和巨噬细胞是分布于各组织的高可塑性哨兵细胞，可整合不同细胞水平、组织水平和机体水平的信号，形成一系列保守的功能程序。这些程序在肿瘤实质中的时空分布，与炎症信号、代谢应激、血管重塑和淋巴细胞状态相关。此外，在间质边界和转移转运通路（血液、淋巴、浆膜）中，特化的单核细胞和巨噬细胞亚群执行位点选择性功能，既可限制也可促进癌细胞扩散。 从转化医学角度，持久获益的关键在于将单核细胞和巨噬细胞同时作为靶点和效应细胞。针对这类细胞定制的生物制剂和小分子，结合新一代细胞与基因递送平台，不仅可增强对癌细胞的识别，还可感知生态信号并执行模块化效应程序——无论是内源性的还是从头工程化的。联合淋巴细胞靶向治疗和传统治疗，这类策略为实体瘤的持久控制提供了可行的路径。 然而，关键挑战依然存在。机制层面，需要更深入地绘制髓系细胞调控回路图谱，包括系统变量如何与局部肿瘤生态系统相互作用塑造单核细胞和巨噬细胞状态。临床层面，应使用精准生物标志物（如CXCL9/SPP1比值）对患者分层，并在机会窗试验和适应性试验中作为药效学读数。同样重要的是主动的安全管理：重编程稳态系统存在诱发细胞因子血症、血细胞减少和修复缺陷的风险，必须通过给药途径、给药方案和通路水平调控加以缓解。进展不仅在于这一整合策略的执行，还在于将单核细胞和巨噬细胞视为癌症生态系统重塑的可编程调控者。

导 语  急性髓系白血病老年患者五年生存率不足10%，常规化疗耐受性差，维奈克拉单药易产生耐药。现有泛PI3K抑制剂因全身广泛靶点抑制，存在剂量限制性毒性，限制临床长期给药。髓系特异性PI3K亚型靶向策略有望降低脱靶损伤，但相关靶点依赖机制尚未完整阐明。 既往PI3Kγ小分子抑制剂仅可逆阻断激酶活性，长期用药后AML细胞可通过代偿通路重启AKT信号，无法实现持久肿瘤抑制。同时学界缺少可稳定降解PI3Kγ的靶向分子，缺乏能协同维奈克拉的新型联合治疗方案，临床转化存在明显空白。 2024年1月，巴黎大学Alexandre Puissant联合杜克大学Kris C. Wood、蒙彼利埃大学Anthony R. Martin团队在Nature Cancer发表论文Targeting a Lineage-Specific PI3Kɣ/AKT Signaling Module in Acute Myeloid Leukemia Using a Heterobifunctional Degrader。 该研究证实PIK3CG/PIK3R5异二聚体是AML髓系谱系特有生存靶点，阐明其持续驱动AKT通路激活的分子环路，合成首个选择性PI3Kγ双功能降解剂ARM165，验证ARM165单药及联合维奈克拉在细胞、类器官、多种小鼠模型的强效抗白血病活性，为低毒高效AML靶向治疗提供全新先导化合物与联合策略，对血液肿瘤代谢靶向药物研发具备重要参考价值。 正 文 研究人员首先依托TCGA、GTEx、BEAT-AML公共队列数据库，结合CRISPR基因依赖谱、染色质开放组数据，系统解析PIK3CG与调控亚基PIK3R5的组织表达及AML细胞依赖特征。多组学数据显示二者仅在髓系细胞特异性高表达，单核系FAB4/5亚型患者表达水平显著上调，造血干祖细胞、淋巴系肿瘤几乎无高转录信号。敲除筛选证实，仅沉默PIK3CG或PIK3R5会大幅抑制多株AML细胞增殖与集落形成，敲除PIK3CA、PIK3CB、PIK3CD无明显杀伤效果。体内NSG移植模型验证，PIK3CG敲除白血病细胞体内负荷显著下降。互作质谱实验发现PIK3R5可结合TORC2、RTK家族蛋白，介导GPCR下游AKT1/2持续磷酸化，PIK3CG-PIK3R5复合物是AML细胞AKT通路唯一髓系特异性调控单元。进一步药物敏感性关联分析证明，PIK3CG高表达患者对维奈克拉天然耐药，基因层面抑制该二聚体可下调MCL1，显著提升维奈克拉细胞杀伤效率。 为解决传统PI3Kγ可逆抑制剂药效短暂的缺陷，团队对比IPI-549、AZ2两类小分子抑制剂长效信号抑制能力，探究降解策略的独特优势。体外实验显示，AZ2处理72小时后AML细胞AKT磷酸化水平恢复至接近基线，可逆抑制无法持久阻断通路代偿激活。研究基于AZ2骨架，通过五步化学合成偶联CRBN招募配体，构建异双功能PROTAC分子ARM165。系列生化实验验证，ARM165依赖CRBN与蛋白酶体途径介导PI3Kγ完全降解，突变泛素化赖氨酸位点、敲除CRBN均可完全消除降解活性。转录组测序证实，ARM165与AZ2调控通路差异巨大，ARM165显著激活凋亡、p53通路，抑制氧化磷酸化与AKT/mTOR信号，而AZ无明显转录扰动。多株AML细胞、原代患者样本药效实验证实，ARM165增殖抑制活性远优于母药AZ2，非髓系肿瘤细胞对ARM165不敏感，具备理想谱系选择性。 研究人员进一步开展体外协同实验与多层体内动物模型验证，明确ARM165联合维奈克拉的协同抗白血病潜力，并评估药物体内安全性。体外BLISS协同分析显示，ARM165与维奈克拉在9例原代患者样本均存在显著协同杀伤，该组合可大幅降低白血病干细胞频率。体内实验选用同基因Cbfb-MYH11小鼠、患者来源PDX移植模型，单药ARM165可显著降低骨髓、脾脏白血病浸润负荷，联用维奈克拉可进一步缩小肿瘤并大幅延长小鼠生存期。安全性检测提示，ARM16短期给药仅轻微影响正常造血祖细胞，无明显体重下降与严重造血毒性。机制层面，ARM165降解PI3Kγ持续阻断AKT活化，下调抗凋亡蛋白MCL1，解除AML细胞对维奈克拉的耐药屏障。研究同时指出本研究局限为ARM165水溶性与体内生物利用度不足，后续可优化分子结构推动临床前转化。 PIK3CG 降解剂 ARM165 的合成路线 总 结 总的来说，该研究完整定义AML髓系特异性PIK3CG/PIK3R5-AKT生存轴，揭示传统可逆PI3Kγ抑制剂存在持久通路代偿缺陷，自主合成选择性PROTAC降解剂ARM165，在细胞、原代样本、多种免疫缺陷及同基因小鼠模型中验证单药及维奈克拉联合的强效抗白血病作用，证实谱系特异性蛋白降解可实现低脱靶、长效靶向抑制，同时阐明PI3Kγ-AKT-MCL1介导维奈克拉耐药的完整分子机制，梳理该先导化合物临床优化方向。 该工作首次将PROTAC降解技术应用于髓系谱系依赖的急性髓系白血病靶点，突破传统激酶抑制剂耐药瓶颈，开辟血液肿瘤谱系选择性降解药物研发新思路，为老年不耐受化疗、维奈克拉耐药AML患者提供全新可联合治疗方案，同时为其他组织特异性PI3K亚型靶向药物开发提供完整研究范式。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s43018-024-00782-5 END 内容为【优在生物】公众号原创， 转载请写明来源于【优在生物】 版权声明：本公众号标注原创的文章系作者个人学习心得，若有版权争议或标注差错，请联系我们。免责声明：本文内容仅供学术交流参考，不构成任何建议或承诺，优在生物不对因使用本文信息导致的任何后果负责。