肿瘤免疫治疗是通过重新启动并维持肿瘤-免疫循环，恢复机体正常的抗肿瘤免疫反应，从而控制与清除肿瘤的一种治疗方法。越来越多的证据表明，当存在于肿瘤微环境（TME）中时，先天性免疫细胞（巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、先天性淋巴细胞、髓源性抑制细胞和自然杀伤细胞）以及适应性免疫细胞（T细胞和B细胞）有助于肿瘤的进展。
使用转基因T细胞的过继细胞疗法在血液系统恶性肿瘤中产生了令人兴奋的结果，但其在实体瘤中的应用仍具有挑战性。这一差距刺激了替代免疫细胞作为治疗方法的研究。用于治疗恶性疾病的一种方法是将嵌合抗原受体(CAR)引入大量外周自体T细胞。迄今为止，CAR T细胞疗法的临床疗效主要限于血液系统恶性肿瘤。相比之下，CAR T细胞治疗实体瘤的进展缓慢。
在实体瘤环境中，对CAR T细胞疗法的反应不佳有几个潜在原因。首先，效应细胞必须进入并渗透到肿瘤中，这一过程需要外渗、趋化性和间质组织渗透。工程淋巴细胞必须穿过粘附分子减少的异常肿瘤血管系统，经历趋化因子/趋化因子受体错配，并且必须迁移通过密集的细胞和基质屏障。进入TME后，效应细胞会面临不利条件，例如缺氧和酸性环境、免疫检查点配体的表达以及大量免疫抑制细胞，例如肿瘤相关巨噬细胞（TAM）、髓源性抑制细胞和调节性T细胞（Treg）等。即使工程化细胞在TME中存活，实体瘤通常具有异质的表面抗原表达，这可能导致逃避CAR T细胞检测、肿瘤清除不完全以及最终抗原阴性肿瘤细胞的生长。
目前正在研究新工程方法包括，例如检查点分子的遗传去除、肿瘤归巢趋化因子受体的表达、乙酰肝素酶的表达以降解细胞外基质，或创建能够靶向多种肿瘤抗原以克服抗原逃逸的通用免疫受体。虽然这些例子提供了一些希望，有朝一日可以证明高度工程化的T细胞在实体瘤治疗中可靠且有效，但它们也强调了超越T细胞寻找可能更合适的效应细胞的重要性。
嵌合受体在癌症治疗中的应用已扩展到其他淋巴免疫细胞类型，如γδ T细胞、自然杀伤T细胞和自然杀伤细胞。这些淋巴细胞亚群具有先天免疫功能，可以潜在地将它们的肿瘤杀伤能力扩大到超出标准CAR T细胞的能力。一些临床试验使用CAR 自然杀伤细胞对抗实体和血液肿瘤抗原，并证明对CD19+血红素恶性肿瘤有完全反应。
尽管迄今为止该领域的大多数研究都集中在从淋巴细胞衍生细胞开发细胞疗法上，但它们在治疗实体瘤方面的功效仍然难以捉摸。使用髓系细胞（如单核细胞和巨噬细胞）为实体肿瘤归巢挑战提供了可能的解决方案，因为这些细胞在肿瘤中积极积累并穿透肿瘤周围致密的基质组织。髓系细胞将直接杀肿瘤手段与通过抗原呈递增强内源性免疫的能力相结合，使其成为抗肿瘤细胞疗法开发的独特途径。
异质性TME与单细胞RNA测序
TME是一个复杂的生态系统，由各种类型的细胞和细胞外基质的其他非细胞成分组成，具有明显的异质性。大量存在的癌症相关成纤维细胞在TME中形成高密度的细胞外基质，阻碍药物的吸收和免疫细胞的肿瘤内浸润，导致不同的免疫反应。而单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术已越来越多地应用于表征TME，目前，有研究在描述TME的免疫landscape时描绘了单一癌症类型中肿瘤浸润性骨髓细胞（TIM）的多样性，但其中一些并没有完全表征TIM的复杂性。已经确定了多个有趣的骨髓细胞亚群，包括LAMP3+ cDCs在肝细胞癌中突出显示的相对特征不足的成熟cDC亚群，LYVE1+常驻组织巨噬细胞与抑制多种人体组织和结肠癌的炎症和纤维化有关，结肠癌中报道的与肿瘤血管生成相关的SPP1+ TAM，以及支持肝癌中TME的癌胎重编程的FOLR2+ TAM。然而，尚不清楚这些发现是否可以扩展到其他癌症类型，并且在不同的癌症类型中是否存在相同的TIM子集仍然未知。看来对于细胞多样性的研究，我们还有很长的路要走。
癌症中的巨噬细胞
巨噬细胞是高度可塑性的细胞，具有多种功能，包括组织发育和体内平衡、清除细胞碎片、清除病原体和调节炎症反应。它通常被简化为两类：M1经典激活的巨噬细胞或M2交替激活的巨噬细胞（图1）。
图1 巨噬细胞亚型示意图（Zhang L et al. Respir Res. 2018 Sep 6;19(1):170）
M1巨噬细胞极化是由暴露于GMCSF、IFNγ、TNFα、脂多糖（LPS）或其他病原体相关分子模式等因素驱动的。M1巨噬细胞通过分泌TNFα、IL1β和IL12等细胞因子促进促炎Th1反应，并通过分泌趋化因子CXCL9和CXCL10促进Th1细胞向炎症部位的募集。此外，M1巨噬细胞上调参与抗原加工和呈递的基因以及共刺激分子以增强T细胞反应。这些功能在对细菌和病毒病原体的反应中至关重要，并且有可能参与抗肿瘤免疫。
M2巨噬细胞极化发生在MCSF、IL4、IL10、IL13、TGFβ、糖皮质激素或免疫复合物存在下。虽然M2巨噬细胞在正常免疫功能和体内平衡中起着关键作用，例如刺激Th2反应、消除寄生虫、免疫调节、伤口愈合和组织再生，但M2巨噬细胞的某些亚群在促进肿瘤进展方面也发挥着关键作用。肿瘤将循环单核细胞和组织驻留巨噬细胞募集到TME，并将它们极化为M2表型，通过各种可溶性和机械因素产生TAM。TAM能够通过分泌细胞因子（如IL17和IL23）来促进炎症环境，这被认为会增加遗传不稳定性。TAM通过上调免疫抑制表面蛋白、分泌活性氧、产生抑制T细胞功能的细胞因子以及分泌募集Treg细胞的趋化因子，在抑制内源性抗肿瘤免疫方面也发挥着关键作用。此外，TAM通过分泌VEGF和基质金属蛋白酶等因子来促进肿瘤血管生成和转移（图2）。
图2 TAM通过多种机制推动肿瘤进展，包括刺激血管生成、促进肿瘤细胞转移和抑制抗肿瘤免疫（Cheng N et al. Biochem Pharmacol. 2021 Jan;183:114354）
实际上，巨噬细胞激活状态的范围很复杂，巨噬细胞的出生后发育是通过循环单核细胞的MCSF或GMCSF依赖性分化发生的，由此产生的巨噬细胞可以包含广泛的表型状态，这由细胞因子环境的组成和周围的组织壁龛决定。研究表明，巨噬细胞能够响应外部刺激而调整其身份和功能，并且与单核细胞相比，不同肿瘤类型中的巨噬细胞亚群表现出更高的异质性。
结语
巨噬细胞在脊椎动物体内参与先天性免疫和细胞免疫过程，其功能可塑性导致抗肿瘤以及不同环境中的促肿瘤功能，这种可塑性对TAM的消耗或重新极化产生显著的影响。巨噬细胞亚群向原发肿瘤和转移瘤转移的能力为抗肿瘤提供了独特的机会。在迫切需要精准医疗的环境下，利用单细胞技术手段从巨噬细胞源头寻找抗肿瘤的途径，也许会开启免疫细胞对抗肿瘤的下一个时代。
那么，利用现有的scRNA-seq数据挖掘出抗肿瘤的关键细胞亚群是否是一种捷径呢？答案当然是肯定的。或许不只巨噬细胞哦，肿瘤免疫治疗可是个团战呀。此时不开团，或许会错过这一次关键机会，心动的话就赶紧行动起来吧。
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