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前言
癌症免疫治疗已经成为癌症治疗中的一种突破性方法，通过激活固有和适应性免疫系统从而达到清除肿瘤的目的。尽管在临床试验中已经取得了令人兴奋的结果，但仍有一些问题有待解决，如持久响应率有限、免疫相关副作用和异常临床反应。肿瘤微环境（TME）已被证明是肿瘤免疫逃逸和治疗失败的重要原因。肿瘤相关巨噬细胞（TAM）是TME的重要组成部分，通常与不良预后和耐药性有关，其已成为癌症免疫治疗中非常有前景的靶点。
纳米技术是一个多学科的科学研究领域，专注于各种类型的纳米材料。随着纳米生物技术的发展，纳米材料因其在靶向给药、精确定位药物释放、简单的表面功能化、生物活性等方面的优势，在肿瘤免疫治疗中受到了广泛关注。纳米免疫疗法就是基于纳米材料的治疗方法，通过调节免疫抑制微环境，提高免疫疗法的治疗效果，从而通过与其他免疫细胞相互作用激活免疫系统。事实上，基于多种纳米材料的靶向给药系统已经极大地改变了TAM相关免疫疗法的领域。
肿瘤相关巨噬细胞
TAM在功能上是异质性的，分为两个主要亚群，M1和M2巨噬细胞。在对脂多糖（LPS）、IFN－γ和GM－CSF的反应中，M1巨噬细胞经历经典激活并优先分泌抗菌分子和促炎细胞因子，包括活性氧（ROS）、一氧化氮（NO）和IL－6。M1巨噬细胞是抵抗微生物感染的第一道防线。M1巨噬细胞还保持强大的抗原呈递能力，诱导强烈的Th1反应。
相反，M2巨噬细胞受IL－4、IL－13、IL－10和CSF－1的作用经历选择性激活，并优先分泌抗炎细胞因子，包括转化生长因子β（TGF－β）、IL－10以及蛋白酶（如精氨酸酶－1和MPPs）。M2巨噬细胞在限制免疫反应、诱导血管生成和组织修复方面起着关键作用。因此，M2样TAM的存在与促肿瘤活性相关，而M1样TAM的存在与抗肿瘤活性相关。
TAMs的免疫抑制作用
TAMs通过多种机制抑制抗肿瘤免疫反应。首先，TAMs可以通过直接参与T细胞抑制和凋亡受体来抑制T细胞功能。TAMs表达B7－1／CD80和B7－2／CD86，它们可以与T细胞表达的共抑制受体CTLA－4结合，其亲和力高于与CD28共刺激受体的结合，从而抑制T细胞激活。此外，PD－L1和PD－L2在多种癌症组织的TAM上也过表达，TAMs还可以通过其Fas配体（FasL）和TRAIL的表达直接促进T细胞凋亡。
TAMs还通过表达非经典人白细胞抗原（HLA）I类分子，例如HLA－E和HLA－G。HLA－E和HLA－G均为HLA Ib类分子，它们通过与免疫细胞表面表达的特异性抑制受体相互作用而抑制不同免疫细胞类型的活性。
与肿瘤微环境中存在的许多其他免疫抑制细胞类型相似，TAMs通过产生IL－10和TGF－β1等抑制性细胞因子抑制抗肿瘤免疫反应。这些细胞因子共同抑制效应T细胞的活化，分化，增殖和功能。同时，IL－10和TGF－β1也促进抑制性T细胞的扩增。
TAM还可以通过产生趋化因子（例如CCL2，CCL5，CCL20和CCL22）和免疫抑制代谢产物（如犬尿氨酸和ROS）间接抑制抗肿瘤免疫反应。这些趋化因子参与将调节性T细胞（Treg）募集到肿瘤微环境中，Treg随后通过多种机制抑制效应T细胞， NK细胞，和抗原呈递细胞（APC）的活性。犬尿氨酸及其衍生物的存在抑制了效应T细胞和NK细胞的增殖与活性，并促进了Tregs的分化。
TAM还通过表达信号调节蛋白α（SIRPα）促进肿瘤免疫逃避。SIRPα是CD47的受体，CD47经常在肿瘤细胞上过表达，并通过与SIRPα结合向巨噬细胞发送“不要吃我”的信号来在肿瘤逃逸中发挥关键作用。
纳米技术靶向TAMs的潜在治疗策略
纳米技术在改善肿瘤免疫治疗效果方面具有巨大的前景。鉴于TAMs在抑制抗肿瘤免疫中的作用，人们已经开发了多种纳米技术方法靶向TAM，包括终止巨噬细胞募集，干扰TAM存活，以及将M2型TAM重新编程为M1型。通过纳米材料靶向TAM特异性增强抗肿瘤免疫反应的最新进展已显示出极大的潜力。
巨噬细胞募集的终止
多项研究表明，巨噬细胞募集趋化因子（CCL2、CCL3、CCL4和CCL5）、CSF－1和VEGF是可能的治疗靶点，可以通过阻断前转移TAM阻止恶性肿瘤的扩散。为了阻断CCL2－CCR2轴，研究人员设计了siRNA－CCR2包裹的阳离子纳米粒（CNP－siCCR2），通过阻断CCL2－CCR2轴和重塑TME来抑制肿瘤生长和转移，从而抑制单核细胞中CCR2的表达。
在最近的一项研究中，研究人员设计了靶向CCR2的超小型铜纳米颗粒的 （Cu＠CuOx）作为吉西他滨的纳米载体，用于PET引导药物进入胰腺导管腺癌肿瘤。这些纳米颗粒特异性地靶向单核细胞／巨噬细胞上的CCR2，并成功地抑制TAM向肿瘤的募集，这与吉西他滨的治疗效果产生协同作用，最终抑制肿瘤生长，延长了PDAC肿瘤的存活时间。此外，这些超小型纳米颗粒显示出快速的清除率，降低了毒性。
TAM的清除
鉴于CSF－1R在巨噬细胞中的重要性，研究已经表明，负载CSF－1R抑制剂的纳米颗粒能够有效地消耗TAM，并抑制肿瘤生长和转移。研究人员还设计了双靶向纳米粒（M2NP），由α－肽与M2－pep（M2巨噬细胞结合肽）联合，并装载了抗CSF－1R的siRNA，以精确阻断M2型TAM的存活信号，其可增强T细胞功能并抑制黑色素瘤中的肿瘤生长。此外，Tian等人合成了含有氯化钙和二磷酸盐的聚乙二醇化二磷酸钙（CaBP－PEG）纳米颗粒，可清除TAM，使血管系统正常化，减少血管生成，从而减少缺氧，抑制乳腺癌中的肿瘤生长。
巨噬细胞的表面标记物，如CD206，也可以用作治疗靶点。基于这一概念，Zang等人开发了脂质包裹的唑来膦酸钙纳米颗粒的纳米疗法（CaZol＠pMNPs），外表覆盖pH敏感材料，在低pH TME中增加细胞内化和唑来膦酸盐向TAM的递送，从而达到清除TAM，减少血管生成并去除免疫抑制的作用，明显减少了肿瘤生长。
细胞膜外表面的磷脂酰丝氨酸（PS）也已被用作纳米颗粒中的靶向配体。鉴于MMP－2在癌细胞过表达和PS诱导的凋亡细胞吞噬作用，Liu等人最近开发了MMP－2敏感纳米粒，其表面覆盖PS并负载达沙替尼。在本研究中，纳米颗粒表面的PS受肿瘤细胞分泌的MMP－2调节而外化，并向TAMs发出“吃我”的信号。研究表明，这些纳米颗粒在各种生物和荷瘤小鼠模型中TAM靶向和药物递送方面表现出相当的准确性和高效性。
此外，放射治疗可以电离DNA或产生活性氧（ROS），释放肿瘤相关抗原（TAA），并诱导TME内损伤相关分子模式的产生，从而导致ICD。最近，Huang等人构建了基于唑来膦酸和钆的自组装双功能纳米颗粒（ZGd－NRs），可以有效沉积X射线并产生大量羟基自由基来刺激ICD。最终，ZGd NRs可以特异性地消除TAM，通过抑制TGF－β、IL－10和VEGF重编程免疫抑制性TME，增强CD8＋T细胞的浸润，并显著增强原发性、远处和转移性肿瘤中抗PD－L1治疗的免疫反应。
将M2型重新编程为M1型
Toll样受体（TLR）激动剂被认为是可将M2型TAM极化为M1型的药物，Rodell等人设计了β－环糊精纳米粒（CDNP），封装了R848（TLR－7／8的激动剂），这是M1表型的有力驱动因素。这些纳米粒的快速摄取有效地改善了药物向TAM的传递，使其转向杀瘤M1表型，抑制结直肠癌中的肿瘤生长，并增强抗PD－1的抗肿瘤免疫反应。
为了提高巨噬细胞的功效和特异性，Zhang等人最近制备了负载TLR激动剂的纳米颗粒来调节TME。在这里，他们将R848封装到聚乳酸－乙醇酸（PLGA）中，然后覆盖B16－OVA癌细胞膜（以避免被网状内皮系统移除），该膜进一步用M2－pep修饰并命名为PNP＠R＠M－T。研究证明PNP＠R＠M－T可以特异性地将药物输送到M2巨噬细胞，并使其显著地向M1型复极，激活抗肿瘤免疫反应，减小肿瘤大小并延长动物存活时间。
小结
TAM是驻留在TME中的固有免疫细胞，促进肿瘤的发生和发展，抑制抗肿瘤免疫。清除TAM、阻止其招募或激活其复极向抗肿瘤M1型的药物已显示出巨大的临床应用潜力。纳米生物技术的最新进展将视线关注到靶向TAM，纳米技术提高了TAM靶向药物的稳定性和定位，降低了药物在健康组织中的毒性。同时，在吸收纳米颗粒后，TAM将其分布到整个肿瘤，包括缺氧区域，这增强了纳米颗粒及其负载在组织中的分布和渗透性。
然而，尽管以TAM为靶点的纳米颗粒在癌症免疫治疗和药物递送方面取得了一些成功，但仍有许多问题和障碍需要克服。由于TAM的特殊异质性，巨噬细胞募集和极化状态的时间过程尚不清楚，巨噬细胞浸润也取决于疾病的严重程度和分期。此外，一些靶点在正常细胞受体具有相似性可能导致副作用和毒性。另外，肿瘤中的免疫环境复杂，仅基于TAM的癌症免疫疗法不足以消除肿瘤。需要将其与其它免疫疗法相结合，如检查点抑制剂、CAR－T细胞治疗或化疗和放疗。为了产生协同作用并且避免显著的不良反应，必须根据纳米颗粒和TME的特性仔细设计联合疗法。如果可以解决这些障碍，设计出具有更好靶向性的纳米颗粒，巨噬细胞有望成为克服实体瘤相关问题的有力武器，造福于癌症患者。
参考文献：
1．Heterogeneous Myeloid Cells in Tumors． Cancers（Basel）． 2021 Aug； 13（15）： 3772．
2． Tumor－associated macrophages in cancer：recent advancements in cancer nanoimmunotherapies． J Exp Clin Cancer Res． 2022；41： 68．
原文标题 : 靶向TAM的肿瘤纳米免疫疗法
