撰文 | 風(fēng)

巨噬細胞是維持組織穩(wěn)態(tài)的高度可塑性免疫細胞【1,2】。在腫瘤微環(huán)境中，細胞因子和缺氧等環(huán)境壓力因子誘導(dǎo)一種特殊類型的組織巨噬細胞-腫瘤相關(guān)巨噬細胞（Tumor-associated macrophages，TAMs）。一般來講，TAMs通過免疫抑制、血管生成和組織 重塑等方式促進腫瘤生長（詳見BioArt報道：；；；）。但是，也存在一群特殊的TAMs改善腫瘤患者生存率和抗腫瘤治療敏感性（詳見BioArt報道：；）。迄今為止，針對TAMs的臨床試驗，無論是單一治療還是聯(lián)合治療，對實體腫瘤的療效都有限。這些靶向TAMs的治療障礙來源于對TAMs的調(diào)節(jié)缺乏足夠的理解和認識。經(jīng)典的M1巨噬細胞（抗腫瘤）和M2巨噬細胞（促腫瘤）分類過于簡化，并不能準(zhǔn)確反應(yīng)真實情況和預(yù)測臨床結(jié)局【3】。因此，促進TAMs的基本認知和開發(fā)有效的TAMs靶向治療策略需要深層理解控制TAMs功能的分子環(huán)路，使其能夠有效地從親腫瘤細胞重編程為抗腫瘤細胞。

近日，Cancer Cell雜志在線發(fā)表以色列魏茨曼科學(xué)研究所系統(tǒng)免疫學(xué)系Ido Amit團隊題為ZEB2 is a master switch controlling the tumor-associated macrophage program的研究文章。該文章通過整合scRNA-seq和CRISPR篩選揭示ZEB2是調(diào)控TAMs促進/抑制腫瘤功能行為的關(guān)鍵分子開關(guān)，為靶向TAMs開發(fā)抗腫瘤干預(yù)方法提供新的靶點。

首先，作者在公共數(shù)據(jù)庫對人來源不同腫瘤組織的scRNA-seq數(shù)據(jù)再次分析，發(fā)現(xiàn)5種TAMs。Hotspot分析則鑒定9種不同的基因表達模式。其中，模式1富集補體和抗原提成相關(guān)基因；模塊4與吞噬有關(guān)；模塊6與免疫抑制有關(guān)；模塊8與血管生成有關(guān)；模塊3與干擾素反應(yīng)有關(guān)。值得注意的是，模塊1、2、5和7在健康組織駐留性巨噬細胞中特異富集，而模塊3、4、6、和8則富集在TAMs中。隨后，作者使用類似的方法分析小鼠腫瘤組織來源的scRNA-seq數(shù)據(jù)，并將其與人源數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)人和小鼠73.2%的TAMs相關(guān)基因表達模式高度保守，提示TAMs存在保守的基因調(diào)節(jié)程序。

緊接著，作者在CRISPR-Cas9敲入小鼠來源巨噬細胞聯(lián)合文庫篩選以及TAMs體外分化（IL-4、IL-10、IL-13、TGF-β和IFN-γ）后行scRNA-seq分析試圖揭示TAMs的調(diào)控機制。深度生成模型MrVI解析每一個遺傳擾動如何調(diào)控巨噬細胞或者TAMs功能相關(guān)的基因表達。首先，作者發(fā)現(xiàn)Ythdf1、Ythdf2、Stat6和Zeb2等基因的敲除造成顯著的擾動效應(yīng)。隨后，作者通過基因網(wǎng)絡(luò)分析揭示遺傳擾動引起不同基因表達模式改變的相似性，發(fā)現(xiàn)7群不同的基因表達反應(yīng)。再次結(jié)合Hotspot分析，作者將這些基因表達反應(yīng)關(guān)聯(lián)至10個不同的功能基因模式，例如補體激活在Stat6和Zeb2等擾亂后富集提示基因負調(diào)控巨噬細胞補體激活；而Ythdf1、Ythdf2、Stat6和Zeb2等擾動促進I型IFN反應(yīng)提示靶向這些基因提高抗腫瘤效應(yīng)。總之，作者的數(shù)據(jù)分析提供了一個功能性TAMs調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)以指導(dǎo)TAMs檢查點的合理設(shè)計或治療組合來選擇性地干擾巨噬細胞表型的特定基因程序。

作者在上述分析中發(fā)現(xiàn)Zeb2擾動具有最明顯的抗腫瘤潛力。另外，使用上述分析方法在最近報道的另一項人源TAMs數(shù)據(jù)中證實Zeb2是排名靠前的靶點（4）。因此，作者推測Zeb2是影響巨噬細胞促腫瘤和抗腫瘤的主要靶點。隨后，作者使用一系列實驗驗證這種猜測。首先，Zeb2敲除促進共刺激分子和抗原提呈（MHCII和CD86）相關(guān)基因的表達并降低免疫抑制分子（CD204）的表達。其次，共培養(yǎng)實驗證實Zeb2敲除顯著削弱TAMs對T細胞的抑制能力，表現(xiàn)為CD4/CD8 T細胞增殖和效應(yīng)分子表達的增加。另外，Zeb2敲除降低TAMs的吞噬作用。作者在一篇巨噬細胞特異性Zeb2敲除小鼠單細胞測序數(shù)據(jù)分析中也發(fā)現(xiàn)Zeb2抑制巨噬細胞抗原提呈、補體激活和IFN并促進免疫抑制（5）。這些數(shù)據(jù)表明ZEB2作為主要的TAMs重編程檢查點調(diào)節(jié)促腫瘤活性。

機制上，ATAC-seq分析表明Zeb2敲除顯著改變TAMs的染色質(zhì)開放圖譜。具體來說，Zeb2敲除使得IFN反應(yīng)、抗原提呈和補體激活等抗腫瘤相關(guān)基因的增強子區(qū)域從關(guān)閉轉(zhuǎn)換為開放狀態(tài)。轉(zhuǎn)錄因子分析表明Zeb2敲除促進Stat1、Nfkb和Irf1/4等炎性轉(zhuǎn)錄因子而抑制Stat6、Bach1和AP-1等轉(zhuǎn)錄因子的富集。有意思得是，Zeb2敲除增強Zeb1在抗腫瘤基因的富集。值得注意都是，作者發(fā)現(xiàn)Zeb2基因附近存在Stat6結(jié)合位點，表明Zeb2可能是IL-4/STAT6的下游共同促進TAMs的促腫瘤作用。這些數(shù)據(jù)表明Zeb2是TAMs表觀圖譜的主要重塑因子。

最后，作者通過TCGA數(shù)據(jù)庫分析表明巨噬細胞而不是腫瘤細胞的Zeb2表達水平與肺鱗癌和膀胱癌預(yù)后強相關(guān)。隨后，作者使用Zeb2 siRNA抗原提呈細胞選擇性遞送（CpG-siRNAZeb2）系統(tǒng)瘤內(nèi)注射在結(jié)腸癌和膀胱癌以及肺癌中均發(fā)現(xiàn)Zeb2在TAMs敲減顯著抑制腫瘤的發(fā)展，同時沒有瘤內(nèi)注射的腫瘤也被抑制，表明存在遠隔效應(yīng)。腫瘤內(nèi)免疫細胞scRNA-seq分析表明CpG-siRNAZeb2應(yīng)用促進腫瘤TAMs細胞IFN反應(yīng)和抗原提呈并抑制促腫瘤相關(guān)基因表達模式。與此同時，CpG-siRNAZeb2顯著增強CD8 T細胞活化和效應(yīng)功能并減少Treg的浸潤。另外，NK細胞殺傷相關(guān)分子表達也在CpG-siRNAZeb2應(yīng)用組增強。作者也在另一種系統(tǒng)性甘露糖基化脂質(zhì)納米顆粒-siRNAZeb2給藥方式同樣證實Zeb2敲減的抗腫瘤效應(yīng)。這些數(shù)據(jù)表明Zeb2在TAMs中敲減可以在富含巨噬細胞的腫瘤中實現(xiàn)良好的治療效果。

綜上所述，這項研究揭示通過CRISPR篩選鑒定Zeb2作為影響TAMs抗腫瘤和促腫瘤效應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)控因子，并強調(diào)靶向巨噬細胞Zeb2可以作為腫瘤治療的有效策略，為TAMs的調(diào)節(jié)機制以及開發(fā)腫瘤治療手段提供新的理解和靶點。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.03.021

制版人： 十一

參考文獻

1. Gajanan, Katkar., Pradipta, Ghosh.(2023). Macrophage states: there's a method in the madness.Trends Immunol,44(12), 0. doi:10.1016/j.it.2023.10.006

2. Thomas A, Wynn., Ajay, Chawla., Jeffrey W, Pollard.(2013). Macrophage biology in development, homeostasis and disease.Nature, 496(7446), 0. doi:10.1038/nature12034

3. C D, Mills., K, Kincaid., J M, Alt., M J, Heilman., A M, Hill.(2000). M-1/M-2 macrophages and the Th1/Th2 paradigm.J Immunol,164(12), 0. doi:10.4049/jimmunol.164.12.6166

4. Ruben, Bill., Pratyaksha, Wirapati., Marius, Messemaker., Whijae, Roh., Beatrice, Zitti., Florent, et al.(2023). CXCL9:SPP1 macrophage polarity identifies a network of cellular programs that control human cancers.Science, 381(6657), 0. doi:10.1126/science.ade2292

5. Charlotte L, Scott., Wouter, T'Jonck., Liesbet, Martens., Helena, Todorov., Dorine, Sichien., et al.(2018). The Transcription Factor ZEB2 Is Required to Maintain the Tissue-Specific Identities of Macrophages.Immunity, 49(2), 0. doi:10.1016/j.immuni.2018.07.004

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