膜膽固醇外排驅動腫瘤相關巨噬細胞重編程和腫瘤發展

　　近些年來，臨床和實驗的大量研究證據表明腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages, TAMs）在腫瘤的生長，侵襲以及轉移等過程中均發揮非常重要的作用【1】。巨噬細胞是一類可塑性非常強的免疫細胞，它們所處的解剖位置以及生理或者病理環境決定了它們的表型特征。經典活化巨噬細胞（classically，也稱為M1）和選擇性活化巨噬細胞（alternatively，M2）代表了兩種完全不同類型的巨噬細胞【2】。其中，腫瘤相關巨噬細胞TAMs，主要表現出M2巨噬細胞的表型特征：可以由IL-4誘導，產生大量的免疫抑制性細胞因子IL-10而不是IL-12，表達清道夫受體，主要發揮抵抗炎癥和組織修復的功能【3】。因此，大部分研究表明TAMs的大量浸潤與腫瘤發展和不良預后緊密相關，但是在某些情況下，一些特別的TAMs亞群，表現出M1巨噬細胞的表型特征：被微生物產物如LPS或者細胞因子IFN-γ活化，分泌大量的促炎性細胞因子和趨化因子，招募更多的T細胞等殺傷細胞參與腫瘤殺傷，能夠極大地改善腫瘤病人的預后及生存【4】。

　　M1巨噬細胞不僅具有腫瘤殺傷的活性，而且還能夠活化殺傷性淋巴細胞例如T細胞，NK細胞等促進抗腫瘤免疫；而在腫瘤微環境中，巨噬細胞很快轉化成M2巨噬細胞的表型，通過免疫抑制調控和提供營養功能促進腫瘤的生長。目前，在腫瘤微環境中TAMs進行重編程，轉換表型的具體機制尚不清楚。

　　法國國立馬賽呂米尼免疫中心(CIML)的Toby Lawrence領導的研究團隊于2019年3月28日在Cell Metabolism上在線發表題為Membrane Cholesterol EffluxDrives Tumor-Associated Macrophage Reprogramming and Tumor Progression的研究論文，對TAMs在腫瘤微環境中的重編程機制進行了深入研究，提出腫瘤細胞促進TAMs膜膽固醇外排驅動了TAMs的重編程，使其促進腫瘤生長。研究者證明了在卵巢癌模型中，以巨噬細胞中的膽固醇外排為靶點進行阻斷，可以對抗這種重編程，減緩腫瘤的進展，提供了一種新的腫瘤治療策略。

　　在該研究中，研究者利用轉移性卵巢癌模型對TAMs展開研究。即將小鼠卵巢上皮癌細胞ID8以腹腔注射的方式轉輸到小鼠體內，這些細胞逐漸使受體小鼠發展成惡性腹水，腫瘤結節遍布整個腹腔，該模型能夠很好地模擬人的高級別漿液性卵巢癌的特征。

　　研究者首先在該腫瘤模型中對TAMs進行了亞群分析及表型檢測，發現外周血單核細胞來源（MN-derived）的TAMs逐漸替代了胚胎前體細胞來源的駐留巨噬細胞。并且轉錄組學分析表明，隨著腫瘤的進展，TAMs膽固醇代謝以及外排相關基因的表達顯著上調。

　　進一步的實驗發現卵巢癌細胞通過分泌一種胞外基質組分-透明質酸（hyaluronic acid, HA）能夠促進巨噬細胞膜膽固醇外排（membrane-cholesterol efflux），進而導致細胞膜上富含膽固醇的脂筏（lipidraft）缺失。這一過程會促進巨噬細胞內部IL-4介導的重編程的發生，促使巨噬細胞向IL-4誘導的表型轉化，同時破壞了巨噬細胞中IFN-γ相關信號的傳遞，使得IFN-γ誘導的相關基因表達受到抑制。根據之前的報道我們知道，IL-4誘導的TAMs中的基因表達與其促進腫瘤生長的功能相關，包括增加精氨酸代謝促進免疫抑制以及提供營養支持腫瘤細胞的侵襲和轉移【5】；而IFN-γ誘導TAMs表達的基因是參與其抗腫瘤功能的。這表明膽固醇外排導致TAMs抗腫瘤能力減弱，更傾向于促進腫瘤的進展。研究者也通過體內實驗證明了膽固醇外排通路以及IL-4信號通路在促進腫瘤進展中發揮重要的作用。

　　進一步的功能實驗證明，如果將介導膽固醇外排的ABC轉運體（ATP-binding cassette transporters, ABC）基因敲除，則能夠阻止重編程的發生，使得TAMs的腫瘤促進作用減弱，腫瘤生長減緩。因此，研究者們提出阻斷TAMs中膽固醇外排能夠抑制TAMs的促腫瘤生長功能，并且能夠恢復其抗腫瘤免疫的能力，提供了一種新的腫瘤治療策略。

　　綜上所述，研究者提出膜膽固醇外排在腫瘤微環境中能夠調控巨噬細胞的活化狀態。膜膽固醇的缺失使得巨噬細胞對IL-4等促腫瘤信號反應更加敏感，而抗腫瘤細胞因子IFN-γ對其激活受到阻礙。研究者認為膽固醇外排通路提供了一種新的腫瘤治療靶點策略，在保留治療后TAMs潛在的有益的抗腫瘤作用的同時，能夠使TAMs的促腫瘤功能喪失。

　　然而，作者也提出該研究也有一定的局限性，有一些問題尚未闡明。例如，雖然證明了膽固醇外排增加了TAMs對于IL-4的敏感度，促進了腫瘤進展，然而在腫瘤微環境中IL-4的來源目前并不清楚。此外，雖然研究者發現腫瘤細胞通過透明質酸促進了TAMs的膽固醇外排，但是ABC轉運體活性在TAMs中顯著增強從而促進了膽固醇外排的具體機制并未闡明。這些問題還有待進一步的研究來解答。

　　參考文獻

　　1. Noy,R. & Pollard, J. W. Tumor-associated macrophages: from mechanisms totherapy. Immunity 41, 49-61, doi:10.1016/j.immuni.2014.06.010 (2014).

　　2. Gordon,S. Alternative activation of macrophages. Nature reviews. Immunology 3, 23-35,doi:10.1038/nri978 (2003).

　　3. Mantovani,A. et al. The chemokine system in diverse forms of macrophage activation andpolarization. Trends in immunology 25, 677-686, doi:10.1016/j.it.2004.09.015(2004).

　　4. deVos van Steenwijk, P. J. et al. Tumor-infiltrating CD14-positive myeloid cellsand CD8-positive T-cells prolong survival in patients with cervical carcinoma.International journal of cancer 133, 2884-2894, doi:10.1002/ijc.28309 (2013).

　　5. DeNardo,D. G. et al. CD4(+) T cells regulate pulmonary metastasis of mammary carcinomasby enhancing protumor properties of macrophages. Cancer cell 16, 91-102,doi:10.1016/j.ccr.2009.06.018 (2009).