肿瘤微环境内髓源细胞与免疫抑制

随着基础科研、转化应用和临床治疗对肿瘤免疫学认知的深入，PD-1/PD-L1、CTLA-4 等免疫检查点抑制剂药物的广泛使用和 CAR-T 的临床获批也为肿瘤治疗带来的新局面，然而事实上，免疫疗法治疗后引发大量髓源性细胞（如巨噬细胞、单核细胞、颗粒细胞等）向肿瘤实体浸润导致免疫抑制，表现出临床对免疫疗法的抵抗甚至是治疗不响应。在机理研究中，已在多种小鼠肿瘤模型上，如脑胶质瘤、头颈部肿瘤和肺部肿瘤，均可见髓源性细胞直接刺激肿瘤细胞的存活、增殖甚至侵入，导致大量间质细胞分泌产生胞外基质结构，阻断了免疫细胞的抗肿瘤响应。

在当前转化领域新兴的 NK 细胞治疗研究中，NK 细胞因其具有不受 MHC 类型局限、不引发移植物对抗宿主病 (GVHD) 等特性，被认为是更优于 T 细胞的新一代免疫细胞疗法。然而有报道称，接受过继性处理后 NK 细胞，细胞将低表达激活性受体 NKG2D，从而失去裂解肿瘤细胞的功能【1】，这提示 NK 细胞的肿瘤杀伤功能显著受到肿瘤微环境的抑制，且发现这种免疫抑制是由肿瘤微环境内肿瘤相关巨噬细胞 (TAMs) 介导、肿瘤相关成纤维细胞参与，且两者之间协同作用的结果【2】。因此，深入了解实体肿瘤微环境内各组成细胞，特别是髓源性细胞的特性并加以改造成为当前肿瘤免疫学的关注热点。

髓源性抑制细胞 (Myeloid-derived suppressor cells, MDSCs) 是一群高度异质的非成熟髓源细胞，在病理条件下（癌症、感染、自身免疫疾病等）含量明显增高，同时部分阻断非成熟髓源性前体细胞向颗粒细胞、巨噬细胞或树突细胞的分化。MDSC 可采用 CD11b+Gr-1+进行鉴别。Myeloid-Derived Suppressor Cell Isolation Kit, mouse（130-094-538）可用于从小鼠脾脏或肿瘤实体内分离得到 MDSC 细胞。

巨噬细胞与肿瘤相关巨噬细胞

巨噬细胞是固有免疫系统的重要组成细胞类型，在清除病原维持稳态发挥作用。巨噬细胞按来源可划分为两类：骨髓来源巨噬细胞（Bone marrow-derived macrophage, BMDM）和组织固有巨噬细胞（Tissue-resident macrophage, TRM），两种来源的巨噬细胞具有独特的标记物表达。BMDM 遵循从造血干细胞经历总髓样前体细胞阶段，并分化为单核细胞进而成熟为巨噬细胞的途径而来。TRM 是胚胎卵黄囊时期的 CX3CR1+Kit+造血前体细胞植入组织内得来，随癌变组织共同增殖。肿瘤相关巨噬细胞 TAMs 由 BMDM 和 TRM 共同组成，但两种来源巨噬细胞均具有肿瘤内免疫抑制的功能。
按照功能也可划分成两大亚型：经典型活化的巨噬细胞 (M1) ，可显著引发免疫响应；替代型活化的巨噬细胞 (M2) 是在面对特定刺激物时发挥特定功能的巨噬细胞。在肿瘤微环境内， TAMs 被认为功能和性质与 M2 型巨噬细胞接近，可促进肿瘤内血管新生、肿瘤生长和迁移，更重要的是通过分泌细胞因子和趋化因子发挥免疫抑制的功能。

F4/80 是小鼠巨噬细胞最特异性的表面标记物，在很多组织固有巨噬细胞内均具有组成性高表达，包括肾脏、脑部小胶质细胞、肝脏 Kupffer 细胞和皮肤朗格汉斯细胞等，与此同时，表达水平也受细胞生理状态影响而改变。Anti-F4/80 MicroBeads UltraPure, mouse（130-110-443）支持从多种淋巴组织和非淋巴组织单细胞悬液中获得高得率高活性的巨噬细胞。针对前述的多种组织，MACS 组织解离试剂盒均可提供高质量单细胞悬液的制备方案，点击「阅读原文」获得 gentleMACS 组织解离技术手册。

TAMs 引起免疫抑制机理

1、微环境内细胞因子分泌

肿瘤微环境内研究最深入的趋化因子是 CCL2, 在人和小鼠肿瘤内均检测到有肿瘤细胞、巨噬细胞和间质细胞存在表达，可促进 CCR2+单核细胞和 CCR5+颗粒细胞向实体迁移、浸润并驱动肿瘤迁移。CCL2 的表达与肿瘤实体内 TAMs 浸润数量和治疗后的较差预后有紧密关联。与此同时，阻断髓样细胞的浸润与调动瘤内免疫细胞功能存在协同效果。


图片出处：P. Pathria et al. Trends in Immunology, April 2019, Vol. 40, No. 4

2、CAFs 诱导增强 TAMs 肿瘤浸润

通过分离并比较直结肠癌组织和癌旁组织内的成纤维细胞，发现癌组织内成纤维细胞具有更高的 α-SMA, FSP 及 vimentin 等细胞粘附因子和 VEGF 表达；已知单核细胞向肿瘤内部的浸润是由 VEFG 介导的，因此有理由认为，肿瘤相关成纤维细胞通过高表达细胞粘附因子促进单核细胞向肿瘤内部浸润的。在进一步探讨单核细胞向巨噬细胞的成熟和极化过程时，体外共培养肿瘤来源的 CAFs 和 TAMs 后观察到，巨噬细胞表面 CD206 和 CD163 明显表达上调，同时 IL-10 mRNA 转录显著增高，这都是肿瘤内 TAMs 向 M2 巨噬细胞极化的显著特征。

3、肿瘤多细胞代谢互通

多种实体肿瘤类型表现出较高的糖酵解活性，导致肿瘤微环境内高度酸化，引发 TAMs 细胞向非炎性表型极化并促进肿瘤生长。


参考文献：

【1】Clin. Cancer Res. 17, 6287–6297 (2011)
【2】Cell Death & Disease. 10, 273 (2019)