早就听说肿瘤里的巨噬细胞和调节性T细胞关系不一般。
不过，我还真没想到它俩关系竟然能不一般到这个份儿上。
今天，由日本大阪大学山本雅裕领衔的研究团队，在顶级期刊《科学》上发表一篇重要研究论文[1]。
他们首次发现，在肿瘤酸性微环境的刺激下，肿瘤里的巨噬细胞会释放血小板因子4（PF4），作用于肿瘤中的调节性T细胞（Treg），促使Treg往辅助性T细胞1（TH1）型细胞亚群极化，形成免疫抑制能力更强的TH1-Treg细胞，帮助肿瘤实现免疫逃逸。
好消息是，靶向PF4的抗体，可以降低肿瘤微环境中TH1-Treg细胞的数量，增强抗肿瘤免疫力，并抑制肿瘤的生长。这意味着，山本雅裕团队这一发现，有望催生新的免疫治疗药物。
论文首页截图
甚至有研究发现，清除肿瘤中的巨噬细胞，就可以降低瘤内Treg细胞的水平。值得注意的是，瘤内的Treg细胞还可进一步极化为辅助性T细胞1（TH1）型亚群——TH1-Treg细胞。
山本雅裕（图源：大阪大学）
为了特异性清除TAM，他们选择了两个标志物，一个是TAM特异性高表达的精氨酸酶1（Arg1），另一个是巨噬细胞和单核细胞标志物Cx3cr1（防止伤害到其他表达Arg1的细胞）。随后，他们就构建了可以特异性清除TAM的VeDTR小鼠模型。
基于这个小鼠模型，他们发现Arg1阳性TAM主要聚集在肿瘤的缺氧区，而且特异性清除Arg1阳性TAM可以抑制肿瘤的生长。
清除Arg1阳性TAM（红线）可以抑制肿瘤的生长
在分析瘤内免疫细胞类型之后，山本雅裕团队发现，清除Arg1阳性TAM可降低肿瘤中TH1-Treg细胞和免疫抑制性TAM的比例；此外，免疫刺激CD11b阳性细胞和T-bet+LAG-3-CD8+T细胞的比例增加。
简单来说，清除Arg1阳性TAM，不仅减少了瘤内免疫抑制性细胞，还增加了抗癌免疫细胞的水平。这显然会提高抗肿瘤免疫力。
清除Arg1阳性TAM之后，抗癌的T细胞也增加了
接下来的问题就是：TH1-Treg细胞的出现，跟TAM有直接的关系么？
为了解答这个问题，山本雅裕团队将Arg1阳性TAM与Treg细胞共培养，发现确实可以促进TH1-Treg细胞的形成。
值得注意的是，这种促生成作用不需要二者的接触。这说明，应该是Arg1阳性TAM的分泌物发挥了作用。
Arg1阳性TAM可以促进TH1-Treg细胞的形成
接下来就是寻找Arg1阳性TAM分泌的细胞因子。
通过对转录组数据的分析，山本雅裕团队最终锁定了分泌蛋白血小板因子4（PF4；又称Cxcl4）。
重组PF4蛋白处理实验也证实，PF4就是特异性参与Arg1阳性TAM诱导的TH1-Treg细胞极化的细胞因子。而且在比较不同组织巨噬细胞的Pf4mRNA表达水平时，Arg1阳性TAM的水平最高。
PF4是那个关键细胞因子
接下来，山本雅裕团队又探索了Arg1阳性TAM分泌PF4促进TH1-Treg细胞极化的分子机制。
他们发现，在进行有氧糖酵解的肿瘤中，含有大量的乳酸，乳酸会促进Arg1阳性TAM分泌PF4；随后，PF4会与Treg细胞表面的受体CXCR3结合，促进TH1-Treg细胞的形成。
有意思的是，研究人员还发现，Treg细胞表达CXCR3竟然依赖于IFN-γ；甚至可以说IFN-γ信号诱导的CXCR3表达是TH1-Treg细胞极化的先决条件，而PF4则进一步加强了这种极化。
要知道，IFN-γ是一种主要由T细胞和NK细胞等产生的促炎细胞因子，也是T细胞被激活的标志之一。然而，在这里，IFN-γ竟然成了免疫抑制细胞TH1-Treg形成的先决条件。这也意味着，T细胞的浸润和激活，会促进肿瘤发动各方力量加强免疫抑制。
IFN-γ是免疫抑制细胞TH1-Treg形成的先决条件
在打通上述分子机制之后，最重要的事情就是看看这条通路的成药价值。
山本雅裕团队发现，敲除PF4编码基因，可以抑制肠癌（MC38）和黑色素瘤（B16F10）小鼠模型的肿瘤生长，而且小鼠肿瘤中的TH1-Treg细胞比例显著下降。
需要指出的是，特异性敲除Arg1阳性TAM的PF4编码基因就有抗肿瘤效果。这也说明，巨噬细胞分泌的PF4在促进TH1-Treg细胞形成和肿瘤生长方面起着重要作用。
敲除PF4编码基因有抗癌效果
山本雅裕团队还开发了特异性靶向PF4的抗体（#6-1-5），基于肠癌小鼠模型的研究发现，抗PF4抗体（#6-1-5）的抗肿瘤疗效可能与抗CTLA4抗体相当。
在治疗的安全性方面，抗PF4抗体不会改变肿瘤内的血管结构，也不会导致体重下降或免疫细胞异常活化。这也说明，依赖于PF4中和的TH1-Treg细胞耗竭，可能比完全耗竭Treg细胞更安全。
最后，基于人类癌症基因组图谱（TCGA）数据库的分析显示，PF4水平高的癌症患者生存率显著低于PF4水平低的患者；此外，在PF4水平较高的癌症患者中，CD11b表达水平高患者的生存率低于CD11b低的患者，这表明PF4阳性TAM的数量越多，患者的预后越差。
人体数据显示靶向PF4的治疗潜力
总的来说，山本雅裕团队这项研究成果证实，Arg1阳性TAM直接参与了TH1-Treg细胞的形成，并揭示了背后的机制；还解释了为何清除TAM会降低瘤内Treg细胞，并能抑制肿瘤的生长。
需要指出的是，关于PF4与癌症之间的关系，不同的研究给出了不同的答案。虽然山本雅裕团队这个研究认为TAM分泌的PF4会导致免疫抑制，并促进肿瘤的生长；但是也有不少研究发现PF4有抗肿瘤作用，可能是一种抗肿瘤因子[2,3]。
参考文献：
[1].A.Kuratani,etal.Plateletfactor4–inducedTH1-Tregpolarizationsuppressesantitumorimmunity.Science.2024:386,eadn8608.doi:10.1126/science.adn8608
[2].MaioneTE,GrayGS,PetroJ,etal.Inhibitionofangiogenesisbyrecombinanthumanplateletfactor-4andrelatedpeptides.Science.1990;247(4938):77-79.doi:10.1126/science.1688470
[3].MaioneTE,GrayGS,HuntAJ,SharpeRJ.Inhibitionoftumorgrowthinmicebyananalogueofplateletfactor4thatlacksaffinityforheparinandretainspotentangiostaticactivity.CancerRes.1991;51(8):2077-2083.