细胞(细胞结构图)

肿瘤相关巨噬细胞（TAM）富集于多种实体肿瘤中，它是 肿瘤微环境中的头号叛军，也是肿瘤免疫治疗中的重要靶点[1]。

在肿瘤免疫微环境中，TAM主要表现为具有促肿瘤活性的M2型。但由于巨噬细胞具有极强的可塑性，科学家们发现， TAM可以在外界条件的刺激下，被极化为具有抗肿瘤活性的M1型。这种将TAM重编程的研究思路，为抗肿瘤提供了多种潜在的治疗方案[2]。

近日，来自美国冷泉港实验室的Mikala Egeblad博士及其研究团队，在 Cancer Cell 期刊中报道了一种通过重编程TAM杀死肿瘤细胞的新方法[3]。

他们发现， 单磷酰脂质A（MPLA）及干扰素-γ （IFN-γ）联用，是一种安全有效的抗肿瘤疗法。该疗法一方面 将TAM重编程为具有抗肿瘤活性的M1型巨噬细胞，另一方面 借TAM释放的细胞因子来间接激活细胞毒性T细胞，从而杀死肿瘤细胞。

值得一提的是, MPLA已被FDA批准用于疫苗的佐剂，而IFN-γ也已被FDA批准用于慢性肉芽肿病的治疗。二者在前期累积的临床使用经验和安全性数据，无疑会加快它们在今后合体进入临床癌症治疗的速度。

论文首页截图

巨噬细胞M1型的极化，主要依赖于Toll样受体（TLR）的激活（如脂多糖及Toll样受体激动剂等）或细胞因子（如IFN-γ）的刺激[1]。而MPLA就是一种靶向TLR4的脂多糖衍生物。 MPLA虽然与脂多糖有着相似的结构，但是MPLA在降低脂多糖毒性的同时，最大程度保留了脂多糖的免疫功能。

为了验证MPLA+IFN-γ可以重编程TAM，并使之具有抗肿瘤活性，Egeblad博士及其团队首先以管状B型乳腺癌小鼠为模型（PyMT），提取了原位瘤中的肿瘤细胞及TAM，并将其与IFN-γ及TLR受体激动剂（LPS, MPLA, 及 polyI:C）共孵育。

他们发现 只有将IFN-γ与LPS或MPLA联用才能杀死PyMT肿瘤细胞。

IFN-γ及TLR受体激动剂(LPS, MPLA, 及 polyI:C)与PyMT癌细胞及TAM共孵育48小时后

考虑到诱导一氧化氮合酶（iNOS）释放一氧化氮（NO），是巨噬细胞极化为M1型发挥抗肿瘤活性的标志之一，因此Egeblad博士及其团队进一步研究了MPLA+IFN-γ对TAM iNOS表达的影响。

和他们预期的一样， 只有IFN-γ与MPLA联用才能诱导iNOS的表达，而且这种诱导作用来源于，MPLA与IFN-γ单独对iNOS编码基因Nos2的上游转录因子NF-kB及STAT1的调控。这为MPLA和IFN-γ联用重编程TAM在机制层面提供了解释。

为了证明MPLA+IFN-γ可以在动物肿瘤模型中重编程TAM，Egeblad博士及其团队紧接着在转移性乳腺癌PyMT小鼠模型上进行实验。他们发现， 瘤内注射MPLA+IFN-γ后，不仅肿瘤内巨噬细胞的占比升高了，表达iNOS及CD40的M1型巨噬细胞占比也显著增加，同时表达CD206的M2型巨噬细胞占比显著降低。这说明MPLA+IFN-γ可以实现对PyMT小鼠模型中TAM的重编程。

各组iNOS+、CD40+、及CD206+巨噬细胞占比比较

同时，Egeblad博士及其团队还从乳腺癌转移患者的恶性胸水中提取出了癌细胞及TAM，来考察MPLA+IFN-γ对患者肿瘤细胞的作用。

结果发现， MPLA+IFN-γ可以杀死80%-90%的乳腺癌患者肿瘤细胞。RT-qPCR分析发现，只有MPLA+IFN-γ联合使用可以显著升高M1型巨噬细胞的标志物（NOS2, CD40, TNF, IL12B），并且显著降低TAM的标志物（IL10, MRC1）。说明MPLA+IFN-γ也可以重编程乳腺癌转移肿瘤患者恶性胸水中的TAM。

患者提取TAM与MPLA及IFN-γ共孵育24小时后，各组M1型巨噬细胞（上图）及TAM（下图）标记物的相对基因表达比较

那么，MPLA+IFN-γ诱导TAM重编程为肿瘤免疫微环境带来了哪些变化呢？

研究人员在MMTV-PyMT-chOVA小鼠模型中考察了MPLA+IFN-γ对多种T细胞的影响。

结果发现， MPLA+IFN-γ不仅可以增加肿瘤内细胞毒性T细胞的总细胞数，其中被激活的细胞（CD8+PD1+），及记忆T细胞（CD44+CD62L-）的占比也显著升高。

说明 MPLA+IFN-γ可以逆转免疫抑制的肿瘤微环境，增加肿瘤中的细胞毒性T细胞浸润，并构建长久的后天免疫应答记忆。

各类T细胞占比在各治疗组中的对比

同时，研究人员还发现， MPLA+IFN-γ依赖巨噬细胞作为中介来激活后天免疫应答，MPLA+IFN-γ单独与T细胞共孵育并不能激活T细胞。而且，MPLA+IFN-γ可以通过重编程巨噬细胞诱导多种趋化因子的释放，来招募免疫细胞。

此外，MPLA+IFN-γ还可以上调或抑制多种免疫通路相关基因的表达，激活I型IFN信号通路，从而进一步刺激免疫应答。

为了进一步挖掘TAM复极化与T细胞激活之间的直接连接枢纽，研究人员单独考察了MPLA+IFN-γ治疗后在巨噬细胞中表达升高的IL-12、TNFα、及CXCL9这三个细胞因子。

结果发现，CXCL9抗体不能抑制MPLA+IFN-γ治疗后细胞毒性T细胞的激活，但IL-12及TNFα中和抗体可以部分降低CD69+细胞毒性T细胞的占比。这说明 巨噬细胞释放的IL-12及TNFα直接介导了T细胞的激活，但在这之外一定还有其他的机制与之相辅相成，一同促成了TAM与T细胞的交流。

MPLA+IFN-γ诱导后，IL-12、TNFα、及CXCL9抗体对CD69+细胞毒性T细胞表达的抑制作用对比

总的来说，MPLA+IFN-γ疗法将TAM重编程为具有抗肿瘤活性的巨噬细胞，并通过细胞因子的释放间接诱导了细胞毒性T细胞的激活。那么，巨噬细胞与T细胞的强强联手，是否能够带来显著的抗肿瘤疗效呢？

Egeblad博士及其团队继续在PyMT小鼠模型，及另一种转移性乳腺癌4T1小鼠模型中进行了抑瘤实验。

令人激动的是，瘤内注射MPLA+IFN-γ后，不仅上述两种乳腺癌肿瘤的生长被显著抑制了，乳腺癌的肺部转移也得到了控制。实验中所有的对照组小鼠均出现了肺转移，而在MPLA+IFN-γ治疗组中只有2/5的PyMT小鼠及4/9的4T1小鼠出现了肺转移。

A和B：瘤内注射MPLA及IFN-γ在PyMT及4T1模型中的抑瘤效果 (箭头表示给药)

C和D：各组肿瘤肺转移负荷对比 （肺组织采样时间点为末次给药三天后）

研究人员也考察了经腹腔注射的给药途径，证明 腹腔注射MPLA+IFN-γ也可以显著抑瘤。同时，腹腔注射的较高剂量并没有带来显著器官毒性，这从一定程度上说明了MPLA+IFN-γ疗法的安全性。

更值得一提的是，研究人员还将MPLA+IFN-γ疗法与前期报道过的几种针对TAM的抗肿瘤药物进行了横向比较，其中包含在表观遗传水平上诱导TAM复极化的HDAC抑制剂TMP195、以TAM复极化关键激酶为靶点的PI3Kγ抑制剂IPI-549、和集落刺激因子受体1（CSF1R）抑制剂PLX3397。研究发现， MPLA+IFN-γ疗法较其他疗法能更加有效得抑制PyMT小鼠乳腺癌肿瘤的原位生长及肺部转移。

MPLA+IFN-γ、TMP195、IPI-549及PLX3397+PD1抑制剂在PyMT小鼠乳腺癌模型中的抑瘤效果及肺转移负荷对比

腹腔注射MPLA+IFN-γ在乳腺癌模型中展现的显著疗效，让Egeblad博士不禁想到了TAM富集、腹腔转移常见、且以腹腔内化疗为治疗方案之一的转移性卵巢癌。腹腔注射MPLA+IFN-γ是否也能控制住卵巢癌细胞的扩散呢？

答案是肯定的。

研究人员将ID8-p53-/-卵巢癌细胞注射于小鼠腹腔，构造卵巢癌腹腔转移模型，并于3周后或6周后（顺铂联合治疗组）开始腹腔注射MPLA+IFN-γ。生存分析结果显示， MPLA+IFN-γ可以将荷瘤小鼠的中位生存期从对照组的63天显著延长至100天，而且MPLA+IFN-γ的疗效与开始MPLA+IFN-γ的时间无关。

更令人激动的是，在 先后接受了顺铂及MPLA+IFN-γ治疗的小鼠中，有70%的荷瘤小鼠在实验终点（第150天）仍然存活，生存率远高于顺铂及MPLA+IFN-γ的单独治疗组。说明MPLA+IFN-γ可能可以增强转移性卵巢癌腹腔化疗的抗肿瘤疗效。

顺铂、MPLA+IFN-γ、及联用对ID8-p53-/-腹腔转移卵巢癌的生存曲线图

综上所述， MPLA+IFN-γ有效抑制了原位乳腺癌的增殖及肺部转移。同时在卵巢癌中，MPLA+IFN-γ可以控制腹腔转移卵巢癌的扩散，并且增强腹腔化疗药的疗效。

在机制层面，MPLA+IFN-γ这种独特的联用疗法，不仅激活了TAM的复极化，使之成为具有抗肿瘤活性的巨噬细胞，并且通过调节细胞因子及趋化因子的表达，招募免疫细胞，激活I型IFN反应，改善了免疫抑制的肿瘤微环境。MPLA+IFN-γ还通过巨噬细胞释放的细胞因子间接激活了细胞毒性T细胞，建立了巨噬细胞及T细胞在肿瘤微环境中的交联。

目前，有关MPLA+IFN-γ用于癌症治疗的临床试验还尚未开展，但是如上文所述，MPLA和IFN-γ均已分别获得FDA的批准在临床上发挥不同的作用，为今后MPLA+IFN-γ疗法的临床转化奠定了一定的基础。

希望MPLA+IFN-γ疗法能够早日进入临床，为肿瘤转移患者带来福音。

参考文献

[1] Petty AJ, Owen DH, Yang Y, Huang X. Targeting Tumor-Associated Macrophages in Cancer Immunotherapy. Cancers. 2021; 13(21):5318.

[3] Sun L, Kees T, Almeida AS, Liu B, He XY, Ng D, Han X, Spector DL, McNeish IA, Gimotty P, Adams S, Egeblad M. Activating a collaborative innate-adaptive immune response to control metastasis. Cancer Cell. 2021 Oct 11;39(10):1361-1374.e9.