巨噬細胞助紂為虐
早在2001年,就有作者結(jié)合多篇文獻進行綜述[1],“巨噬細胞能夠誘發(fā)腫瘤并促進其惡化進程。巨噬細胞的聚集提示腫瘤預(yù)后不佳;在腫瘤起始階段,巨噬細胞創(chuàng)造炎癥環(huán)境,致細胞突變并促進其生長。
隨著腫瘤的發(fā)展,巨噬細胞在腫瘤即將轉(zhuǎn)移至的部位,為腫瘤細胞的到來提前制造轉(zhuǎn)移前生態(tài)位;繼而,巨噬細胞又在腫瘤轉(zhuǎn)移后的初始增殖中發(fā)揮重要的營養(yǎng)作用?!?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">可見巨噬細胞真的是腫瘤的幫兇,幫助腫瘤“發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移”,人們對它自然是恨之入骨。
其實,根據(jù)巨噬細胞的活化類型及其在腫瘤微環(huán)境中的不同作用,腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAM)主要分為M1型和M2型巨噬細胞。M1型巨噬細胞具有抗腫瘤作用,其能夠區(qū)分腫瘤細胞和正常細胞,通過識別腫瘤細胞,最終殺死腫瘤細胞。M2型巨噬細胞主要發(fā)揮促進腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的作用[2]。
“墻頭草”巨噬細胞
好在人們發(fā)現(xiàn),巨噬細胞的表型,在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的。這主要是由刺激和抑制信號的平衡決定。在適當(dāng)?shù)臈l件下,巨噬細胞可以被重定向并具有抗腫瘤活性。
最近,賓夕法尼亞大學(xué)的研究團隊最新的研究成果發(fā)布在著名雜志《Nature Immunology》上,標題為“Metabolic rewiring of macrophages by CpG potentiates clearance of cancer cells and overcomes tumor-expressed CD47?mediated 'don't-eat-me' signal”[3]。
狡猾的腫瘤與CD47
由許多癌癥過度表達的膜結(jié)合蛋白CD47, 是一種“don't-eat-me”信號,可抑制巨噬細胞對吞噬細胞上存在的結(jié)合SIRPα(信號調(diào)節(jié)蛋白α)受體的吞噬活性,阻止巨噬細胞攻擊它們。阻斷CD47-SIRPα結(jié)合促進腫瘤細胞的巨噬細胞吞噬并在多種異種移植模型中誘導(dǎo)抗腫瘤反應(yīng)。
在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)模型中,作為單一療法的CD47阻斷已經(jīng)顯示出適度的抗腫瘤效力。重新接種巨噬細胞新陳代謝可以克服這一信號。但是研究人員現(xiàn)在表示,僅僅阻斷像CD47這樣的抑制性信號并不足以說服巨噬細胞攻擊癌癥,需要額外的刺激來增強巨噬細胞的抗腫瘤活性。首先,他們需要一個信號來激活它們(例如Toll樣受體激動劑)。之后,第二個信號(如CD47抑制劑)可以降低與癌癥作斗爭所需的門檻。
下旨招安——CpG
“腫瘤相關(guān)巨噬細胞對于CpG激活的抗腫瘤反應(yīng)是必需的。”CpG(雙核苷酸)是一種Toll樣受體激動劑,該團隊通過CpG激活巨噬細胞,刺激引起巨噬細胞中心碳代謝的變化。并發(fā)現(xiàn)即使不需要T細胞,它也能迅速誘導(dǎo)腫瘤縮小并延長實驗小鼠的存活期。出乎意料的是,研究者發(fā)現(xiàn),“巨噬細胞活化,即使不抑制CD47的喪失,足以用于PDAC中的抗腫瘤活性。”
(CpG治療在兩個獨立的PDAC腫瘤模型中有效抑制腫瘤生長。盡管腫瘤最終復(fù)發(fā),但CpG顯著延長了總體存活率)
(CpG在體外和體內(nèi)刺激巨噬細胞抗腫瘤活性,這與PDaC細胞上表達的抗吞噬信號CD47無關(guān))
原來巨噬細胞“吃什么飯干什么活”
巨噬細胞表型可以通過其核心代謝過程來區(qū)分。例如,M1巨噬細胞依賴于糖酵解代謝和減少氧化磷酸化,而M2巨噬細胞進行脂質(zhì)從頭生成和谷氨酸分解以支持脂肪酸氧化(FAO)。FAO和脂質(zhì)代謝是多個骨髓亞群(例如樹突細胞和骨髓衍生的抑制細胞)的抗腫瘤功能的基礎(chǔ)。
為了解控制巨噬細胞抗腫瘤功能的代謝決定因素,我們使用代謝組學(xué)方法和PDAC的同源模型來研究TLR刺激下PDAC細胞的巨噬細胞吞噬。研究揭示了代謝途徑在調(diào)節(jié)巨噬細胞抗腫瘤功能中的新作用,并強調(diào)了靶向巨噬細胞代謝的潛力,可用于癌細胞用于通過先天免疫逃避消除的超控抑制信號。
改吃“皇糧”才招安
為了解這一現(xiàn)象的分子基礎(chǔ),研究小組追蹤了巨噬細胞的代謝活動,并確定活化的巨噬細胞開始利用谷氨酰胺和葡萄糖供能,來支持他們吞噬癌細胞。這種代謝輸入的整合得到肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶和腺苷三磷酸檸檬酸裂解酶的支持,它們一起賦予巨噬細胞抗癌能力,能夠克服癌細胞上的抑制性CD47。
“研究結(jié)果證實了脂質(zhì)代謝作為巨噬細胞抗腫瘤活性的主要調(diào)節(jié)劑的重要性。脂質(zhì)代謝的變化可以改變巨噬細胞中的質(zhì)膜特性,并且這樣做賦予它們更有效地吞噬細胞的能力。”
(CpG誘導(dǎo)的抗腫瘤活性)
(由CpG誘導(dǎo)的脂肪酸氧化對于巨噬細胞抗腫瘤活性是必需的。)
“巨噬細胞需要正確的供能方式來吞噬癌細胞, 要做到這一點,需要改變新陳代謝,以便將能量引導(dǎo)到正確的方向。新陳代謝最終會讓巨噬細胞越過don't-eat-me信號。”研究者說。
意義
“研究結(jié)果還強調(diào)了巨噬細胞代謝狀態(tài)對于規(guī)避免疫檢查點信號的重要性,其意義在于擴大免疫治療的影響,并將巨噬細胞代謝鑒定為一種新的治療靶點,必須適當(dāng)連接以使巨噬細胞能夠發(fā)揮抗腫瘤功能?!本奘杉毎闹行奶即x作為其抗腫瘤功能的調(diào)節(jié)劑,包括吞噬腫瘤細胞的能力。研究結(jié)果表明,中心碳代謝是一種新的決定因素,也是刺激巨噬細胞抗腫瘤活性的潛在治療靶點。
免疫療法已經(jīng)改變了治療癌癥的范例,這些療法旨在提高抗腫瘤免疫反應(yīng),以通過自然機制攻擊癌細胞,減少脫靶(of......