一文详述巨噬细胞治疗血液肿瘤最新研究进展(免疫检查点、CAR-M)

转自：一文详述巨噬细胞治疗血液肿瘤最新研究进展(免疫检查点、CAR-M)_血细胞_Sirp_是一种 (sohu.com)

摘要：越来越多的证据表明，天然免疫检查点介导的吞噬作用在肿瘤介导的免疫逃逸中起重要作用。最广为人知的天然免疫检查点是“DO NOT EAT ME ”信号。包括CD47/信号调节蛋白α轴(Sirpα)、PD-1/PD-L1轴、 CD24/SIGLEC-10轴、MHC-I/LILRB1轴。临床上，已有几项研究证明CD47免疫检查点在血液肿瘤治疗中的安全性和有效性，但只有少数患者对该治疗应答有效。目前正在研究将CD47免疫检查点与其他治疗结合的方法，早期结果表明具有协同的治疗效果。此外，将促肿瘤巨噬细胞重编程为抗肿瘤巨噬细胞和CAR巨噬细胞(CAR-M)展示出了抗肿瘤活性。在这篇综述中，我们阐明了血液系统恶性肿瘤中不同类型的巨噬细胞靶向策略，从临床前试验到临床试验，并概述了正在开发的潜在治疗方法。

一、背 景

CTLA-4和PD-1/PD-L1阻断剂都显示出持久抗肿瘤反应，但由于免疫癌症微环境复杂且高度抑制，只有少数患者能从单一疗法中获益。因此，正在对组合疗法、新的检查点和检查点抑制剂进行研究。

有多种因素调节造血，以维持正常的血细胞功能。但同样也会生产癌前细胞，这些细胞既可能在凋亡后被免疫系统清除，也可能在免疫逃避后发展为血液系统的恶性肿瘤（图1）。

图1：正常造血机制和潜在的免疫逃逸机制

在先前的研究中，已经报道了抑制抗癌T细胞之外的几种免疫逃避机制，肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是一种特殊的巨噬细胞亚群，是人类癌症肿瘤微环境(TME)中很大一部分浸润性免疫细胞的代表。TAMs是一种潜在的有效治疗靶点，因为它能通过多种机制加速肿瘤进程、转移或复发。第一个以靶向巨噬细胞的药物是CD47单抗。

在20年代，发现了与肿瘤吞噬相关的第一个检查点：CD47/Sirpα串扰(亦称“DO NOT EAT ME”信号)。

研究发现CD47在许多血液肿瘤以及实体瘤中的表达显著升高。此外，CD47的高水平表达与癌症预后不良之间存在显著正相关。已证明阻断CD47/Sirpα的串扰可以增强抗肿瘤活性。同时，依据许多临床前研究报告，无论是单独使用还是与其他肿瘤靶向治疗相结合。阻断CD47/sirpα的串扰都是一种充满前景的癌症免疫治疗方法，临床研究证实抑制CD47/Sirpα相互作用在多种血液系统恶性肿瘤中的重要性。此外，其他““DO NOT EAT ME”的信号，包括PD-1/PD-L1轴、MHC-I/LILRB1/2轴、和 CD24/SIGLEC-10 轴也能通过巨噬细胞介导的吞噬作用来调节抗癌先天免疫反应。

可以通过抑制CSF1/CSF1R的巨噬细胞耗竭抑制小鼠M2巨噬细胞的存活、增殖和分化。阻断CSF1/CSF1R轴可以将巨噬细胞功能性地重新极化为M1巨噬细胞。从而增强巨噬细胞在抗原提呈中的作用和抗肿瘤T细胞应答。

本文综述了巨噬细胞靶向治疗在临床前和临床研究中的最新知识。此外，我们还概述了这些针对血液系统恶性肿瘤的治疗方法。

二、巨噬细胞介导的吞噬功能的检查点

自发现第一个与肿瘤吞噬相关的免疫检查点CD47/Sirpα轴以来，还发现了一些与肿瘤吞噬相关的其他检查点：PD-1/PD-L1轴、MHC-I/LILRB1轴和CD24/siglec-10轴(图2)，随后针对这四个不同的巨噬细胞吞噬相关检查点生产了各种单抗或融合蛋白。已有关于一些CD47单抗或融合蛋白初步临床疗效和TEAE的报道。

表1 临床研究中治疗血液系统恶性肿瘤的CD47/Sirpα靶向药物

（一）CD47/Sirpα轴

1.基本功能

CD47最初是一种在正常红细胞上表达的膜蛋白。先前的研究表明，脾红髓巨噬细胞(RPM)、肝组织驻留巨噬细胞(TRMS)和骨髓红细胞岛(EBI)巨噬细胞能迅速清除CD47表达减少的衰老红细胞。而在正常红系细胞上表达的CD47通过与巨噬细胞抑制受体Sirpα结合来防止被清除。

最近研究表明，sirpα是一种属于免疫球蛋白超家族的膜蛋白，主要由巨噬细胞和树突状细胞等髓系细胞表达，通过进一步阐明吞噬抑制的机制，研究人员发现巨噬细胞的sirpα会与邻近细胞上表达的CD47相互作用，导致sirpα胞浆免疫受体酪氨酸抑制基序磷酸化。这一过程会募集SHP-1和SHP-2磷酸酶，下游信号级联阻止肌球蛋白-IIA在吞噬细胞突触聚集，导致吞噬抑制。

因此，CD47/SIRPα轴能让CD47的细胞躲避巨噬细胞介导的吞噬，是“don’t eat me”信号。先前用小鼠模型进行的研究表明，野生型巨噬细胞可以迅速清除CD47型−/−细胞。研究还表明，很多种最常见的细胞，比如红细胞、血小板、造血干细胞(HSC)会通过上调其表面CD47的表达来逃避巨噬细胞的吞噬。据报道，几乎所有的肿瘤，都有防止巨噬细胞吞噬的类似机制。

总之，这些结果证实了CD47/sirpα串扰作为负吞噬相关免疫检查点的功能。

2.阻断CD47/Sirpα串扰的抗肿瘤机制

多项研究表明，CD47免疫检查点在生成抗肿瘤效应方面具有潜在作用。值得注意的是，在阻断CD47后去除巨噬细胞，肿瘤会恢复生长，证明巨噬细胞在阻断CD47抑制后的癌细胞生长中发挥着不可或缺的作用。CD47阻断靶向癌细胞的主要机制有四种(图2)

图2 阻断CD47/Sirpα相互作用的抗肿瘤机制：通过阻断CD47/Sirpα相互作用、直接杀伤肿瘤效应、抗体依赖的细胞吞噬作用、抗原提呈和T细胞免疫反应、抗体依赖的细胞毒作用和补体依赖的细胞毒作用来诱导抗肿瘤作用。

(1) 直接杀死癌细胞：CD47单抗通过不依赖于caspase的机制启动肿瘤细胞凋亡

(2) 巨噬细胞调节的抗体依赖性细胞吞噬作用：用CD47mAb抑制CD47/Sirpα串扰会导致巨噬细胞吞噬肿瘤细胞。这意味着抑制CD47有效地触发了体内异质巨噬细胞群对癌细胞的破坏。首先，CD47/Sirpα信号通路中断会增强癌细胞吞噬功能，进而增强抗原提呈和促进CD8+T细胞体外增殖。

(3) DC介导的抗原提呈和T细胞调节的免疫反应。CD47单抗通过让DCs与随后将呈递给CD8+细胞的抗原结合，诱导抗癌获得性免疫反应，来增强肿瘤细胞吞噬功能。

(4) NK细胞调节的抗体依赖性细胞毒(ADCC)和补体依赖性细胞毒(CDC)。Sirpα是NK细胞调节的细胞毒性的显著抑制物，CD47单抗通过NK细胞调节的ADCC和CDC杀伤肿瘤细胞，因此，阻断cd47/sirpα的串扰可以激活先天免疫系统和获得性免疫系统，破坏肿瘤细胞。

由于CD47单抗能激活巨噬细胞的吞噬功能，因此在血液系统恶性肿瘤相关疾病，如吞噬血细胞淋巴组织细胞增多症和单核/巨噬细胞相关的恶性肿瘤患者中应避免使用CD47单抗。

3. 抑制CD47/Sirpα轴治疗恶性血液肿瘤的临床疗效和不良反应

自2015年以来，世界各地的不同公司已经开发了几种CD47/sirpα单抗或融合蛋白，它们在血液系统恶性肿瘤中的安全性和有效性正在临床试验中得到证实。

A.骨髓增生异常综合征(MDS)和急性髓系白血病(AML)

B.非霍奇金淋巴瘤(NHL)

C.多发性骨髓瘤(MM)

4.CD47单抗应用面临的挑战及对策

鉴于在恶性血液病治疗中发现的 CD47/SIRPα 免疫检查点的抗肿瘤机制和不良反应，在设计开发中有几点应该考虑。

1)CD47抗体能与红细胞相互作用吗？（红细胞也会表达CD47）

2)抗体是IgG1吗？IgG1 Fc组合体可与巨噬细胞表达的FcγR相互作用。

3)T细胞亚群也表达CD47。抗体能否与T细胞表达的CD47相互作用(这可能导致T细胞凋亡)

4)如果CD47单抗是不具有Fc效应的IgG4亚型，则不能完全激活巨噬细胞的吞噬功能。

5.基于CD47/Sirpα免疫检查点的其他潜在治疗策略

（1） 与CAR-T联合

在血液瘤的治疗中，CAR-T疗效显著。而无病生存时间较短和复发率较高是其主要 短板。目前靶抗原丢失、T细胞功能受损和复杂的免疫抑制微环境是CAR-T疗法失败的主要原因。鉴于CD47受体阻滞剂与CD8+T细胞联合应用在提高获得性免疫功能方面具有潜在的抗原提呈优势，将CD47免疫检查点与CAR-T细胞联合应用或可解决短板问题。

(二）PD-1/PD-L1轴

通过PD-1或PD-L1免疫检查点抑制PD-1和PD-L1之间的串扰，可在缺乏T细胞、B细胞和NK细胞但具有功能巨噬细胞的小鼠中产生抗癌免疫反应。PD-L1 −/− 小鼠可恢复PD-1 + TAMS的吞噬功能。但在表达PD-L1和敲除PD-L1的肿瘤细胞中，PD-1 − TAM的吞噬能力没有显著差异。这些发现有力地表明，表达PD-L1的癌细胞可以逃避TAM介导的吞噬作用。先前的研究表明，PD-1的表达抑制了TME中的多种免疫细胞，包括T细胞、B细胞、NK细胞和DC

抗PD-1/PD-L1治疗已被探索用于各种血液病癌症，但仍有必要研究阻断PD-1/PD-L1轴仅在少数癌症类型中取得临床疗效的原因。

（三）MHC-I/LILRB1/2轴

肿瘤细胞表达的MHC-I也会抑制巨噬细胞介导的吞噬作用。一些肿瘤细胞通过高度表达MHC-I复合体，来抑制巨噬细胞介导的吞噬功能。对人类单核细胞的分析表明，LILRB1在大多数单核细胞中都有表达，而只有一小部分LilrB2+被检测到。

图3 目前发现的主要信号是：CD47/sirpα轴、PD-1/PD-L1轴、MHC-I/LILRB1轴和CD24/siglec-10轴都在抑制癌细胞吞噬方面发挥重要作用，破坏这些相互作用可以促进巨噬细胞的吞噬

在血液系统恶性肿瘤中，阻断CD47/Sirpα轴和PD-1/PD-L1轴的药物已显示出良好的临床反应，但还需要进一步研究。此外，临床前研究表明，肿瘤中另外两个吞噬检查点(MHC-I/LILRB1/2，CD24/SIGLEC10)具有潜在的治疗效果。

因为吞噬功能检查点阻断的抗肿瘤作用依赖于巨噬细胞的存在，也有必要检测恶性血液病微环境中巨噬细胞的数量，确定生物标志物，此外，临床前研究表明，TTI-621通过所有巨噬细胞亚群触发血液癌细胞的吞噬作用，因此，巨噬细胞介导的吞噬功能检查点阻断与增加巨噬细胞数量的治疗策略相结合，可能会增强这些治疗的有效性和实用性。

三、用CSF1或CSF1R抑制剂清除巨噬细胞

如前所述，TAMs是肿瘤微环境中最丰富的免疫细胞，通常在临床研究和实验小鼠模型中发挥促肿瘤作用。TAMs通过多种机制促进肿瘤生长。因此，TAM数量的增加与许多癌症的进展密切相关。在此基础上，从理论角度来说，去除巨噬细胞是治疗血液系统恶性肿瘤的一种潜在方法。

研究表明，CSF1R基因的表达仅限于髓系细胞，更具体地说，巨噬细胞的增殖、分化和存活受CSF1R及其配体CSF1和IL-34的调控。在小鼠或大鼠中删除CSF1R会导致大多数组织中巨噬细胞数量不足。此外，组织巨噬细胞可以通过使用抗CSF1R抗体或CSF1R激酶抑制剂治疗而被耗尽。与吞噬检查点不同，靶向CSF1/CSF1R轴可对特定的巨噬细胞进行清除，包括TME中的TAMs

四、靶向CD47/Sirpα的双特异性抗体

表2 血液系统恶性肿瘤中靶向CD47/Sirpα的双特异性抗体

（一）TAM靶向治疗局限性

TAMs是一种特殊的巨噬细胞亚群，几乎是所有TME中免疫细胞最丰富的部分。但由于以下原因，TAM靶向治疗在临床反应方面的成功有限：

1.药物在肿瘤中的聚集降低

2.信号转导抑制不足

3.全身性剂量依赖性毒性

4.诱导会产生耐药性的信号转导反馈。

（二）靶向CD47/Sirpα 双抗面临的挑战

图3 恶性血液肿瘤靶向CD47/Sirpα双特异性抗体：结合巨噬细胞表达的信号分子和肿瘤细胞特异性标志物的双特异性抗体可以治疗恶性血液肿瘤

（1）双抗发展面临的第一个障碍是制备平台技术。

双抗大致分为两类：类免疫球蛋白(具有Fc区)和非类免疫球蛋白(无Fc区)。表3 总结了这两种技术平台的优缺点。

表3 双特异性抗体技术平台的一般特征

（2）合适的临床前评估模型是双抗发展的另一个挑战。

传统的动物模型不具备人类所具有的靶点结合特性，例如，靶点的表达、结合能力、药代动力学影响，因此很难预估靶点设计的合理性。

（3）缺乏对靶抗原间协同作用的基础研究

在临床应用中为双抗选择靶抗原是一个重大的挑战，因此，在临床应用前，广泛检测体内外双抗的安全性和有效性非常关键。

五、CAR-M

（一）CAR-M临床前研究

2020年，迈克尔·克利金斯基等人建立了一种新的细胞疗法-CAR巨噬细胞(CAR-MS)。研究人员假设，表达CARS的人巨噬细胞可以改变其吞噬功能，从而产生抗原特异性的抗癌治疗效果，并有可能诱导适应性免疫反应。CAMS导致持续的促炎表型，并克服了原代人巨噬细胞固有的吞噬相关抵抗作用。此外，CARMS在体外展示了抗原特异性的吞噬和清除肿瘤细胞。单次输注重组人CAR-M可显著抑制小鼠肿瘤生长，延长荷瘤小鼠的OS。

产量丰富的CAR-Ms能加强血液病恶性肿瘤的的抗原特异性抗肿瘤效应。

但高昂的治疗成本是CAR-M疗法面临的一大问题，永生化的巨噬细胞系不适用于临床，骨髓(BM)和PBMC来源的巨噬细胞也不能有效地修饰或应用于工程改造。因此更需要新的、高效设计的巨噬细胞，最近，Li Zhang等人发现诱导多能干细胞(IPSCs)来源的巨噬细胞(CAR-iMac)是一种有前途的细胞免疫治疗来源。他们证明了CAR-iMac细胞对巨噬细胞具有抗原特异性功能，如分泌促炎细胞因子，极化抗肿瘤表型，吞噬抗原特异性肿瘤细胞，以及体内对血液系统恶性肿瘤和实体瘤的抗肿瘤细胞活性。

（二）CAR-M临床研究

表4 CAR巨噬细胞的特性及其抗肿瘤作用

关于CAR-M(CT-0508)的临床前研究结果表明，这种疗法可能克服实体瘤中T细胞疗法所遇到的挑战。2020年12月9日，Carisma Treateutics Inc.开展了CAR-M(CT-0508)的第一项临床研究：研究阶段I，这是对HER2过表达实体瘤患者中腺病毒转导的自体巨噬细胞进行的第一项人类研究，该细胞被设计为含有抗HER2嵌合抗原受体,这是首次在临床研究中使用CAR-MS的报道。2021年3月18日，Carisma治疗公司宣布，在I期多中心临床试验中，第一名患者已经接受了第一剂CT-0508，（靶向HER2）的CAR-M。但需要更多的时间来研究这种CAR-M的临床疗效。

CAR-T细胞在血液系统恶性肿瘤中的成功表明，CAR-M细胞疗法也可能在血液系统恶性肿瘤中产生理想的效果，在临床前研究和临床研究(表4)中，已经对几种用于治疗血液系统恶性肿瘤和实体瘤的CAR-M进行了评估。靶抗原包括CD5、CD19、CD22、HER2, CCR7和 ALK。

（三）CAR-M的优势和挑战

总之，在体外和体内的临床前研究中，CAR-M展示了抗原特异性的抗肿瘤活性，特别是在治疗血液系统恶性肿瘤和实体瘤方面具有明显的潜力。

CAR-M的优点包括：1)能大量渗透进肿瘤组织、降低TAMs的比例、影响TAMs的表型2)CAR-M除了具有吞噬肿瘤细胞的作用外，还能促进抗原提呈，增强T细胞杀伤作用。3)CAR-M几乎没有“On-Target”和肿瘤外毒性。

因此在CAR-M的应用中，以下几点需要进行深入考量：1.CAR-M对人体的安全性和有效性有待临床试验证实。2.可靠的细胞来源和扩增是CAR-M临床应用的必要条件。3)目前CAR-M多采用病毒转染法，可能会导致插入突变，但CRISPR/Cas9提供了解决方案。4)CAR-M耐药机制有待研究5)应用CAR-M疗法时，还应考虑复杂的免疫微环境。因此，将CAR-M与合适的治疗方法联合使用，可能会在抗肿瘤反应中起到协同作用。

总结与展望

最近，对免疫状态和肿瘤生长之间的关系的研究促进了几种免疫疗法的发展，像CAR-M这样的新型疗法有望进一步得到开发应用。CAR-MS未来如何应用于未来血液系统恶性肿瘤的治疗，还尚无定论，但临床试验的结果是可以预期的。此外，还需要确定更多可供靶向的表面抗原。总而言之，尽管存在一些挑战，巨噬细胞靶向治疗仍然是血液肿瘤治疗上很有前景的工具。