巨噬细胞可以杀伤肿瘤细胞吗（DC细胞免疫抑制型）

巨噬细胞可以杀伤肿瘤细胞吗（DC细胞免疫抑制型）研究者建立了更具有挑战性的小鼠胶质瘤模型， 该模型的肿瘤组织内富含大量M2型巨噬细胞。数据表明，IRF5/IKKβ mRNA纳米粒作为一种单药治疗只能适当的延缓肿瘤的进展。当结合标准的放射疗法时，肿瘤生长明显减少。与单纯放疗相比，纳米粒子的加入提高了小鼠的存活率，并且与未治疗的小鼠相比存活率增加了一倍以上。接下来，研究者探讨了纳米粒子是否可以全身递送以控制转移性肿瘤。研究人员利用小鼠黑色素瘤肺转移模型证实肿瘤迁移与肿瘤中吞噬细胞的富集有关。经静脉注射的IRF5/IKKβ mRNA纳米粒更倾向于分布到含有大量的巨噬细胞或吞噬细胞的器官。IRF5/IKKβ mRNA纳米粒治疗减少了肺部的肿瘤负荷以及单个转移灶的数量，同时提高了总生存率。流式细胞术显示免疫抑制性巨噬细向活化的吞噬细胞的转化。研究中未观察到明显的毒性或全身炎症反应。研究者接着探讨了IRF5/IKKβ mRNA纳米粒抑制肿瘤生长的机

免疫抑制微环境是肿瘤治疗的最大障碍之一。在许多肿瘤中，M2极化巨噬细胞是免疫抑制的罪魁祸首。张等人的一项研究表明，在不引起全身炎症的情况下可将巨噬细胞从免疫抑制型M2表型重编程为促炎性抗肿瘤M1型巨噬细胞。这项研究发表在Nature Communications杂志上。

为将巨噬细胞从M2型重编程为M1表型，作者开发了靶向纳米载体，可将编码M1极化转录因子的体外转录mRNA（IVT-mRNA）递送至表达CD206的吞噬细胞中。CD206是一种在肿瘤相关巨噬细胞中上调的甘露糖结合凝集素。研究人员选择的mRNA包括可以驱动巨噬细胞向M1极化的IRF调节因子5（IRF5）和其激活激酶IKKβ。将这两种mRNA按3：1的比例包装在以二甘露糖修饰的纳米粒子中，并将这种纳米粒子转入巨噬细胞内以诱导目的蛋白的表达。和预期结果一致，IRF5瞬时表达上调，5天后即恢复至基线水平。

为确定IRF5和IKKβ是否能够有效的将巨噬细胞从M2重编程为M1型，研究人员用IL-4培养骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）以产生M2型巨噬细胞。当IVT-mRNA纳米粒转染M2巨噬细胞后，基因表达谱显示M2型巨噬细胞朝着炎性巨噬细胞表型转化，后者可通过TLR4刺激BMDMs产生。M1极化转录因子的作用使得Serpinb2和CCL11等M2型巨噬细胞标志性基因表达下调，而M1型巨噬细胞标志性基因如CCL5表达升高。

为验证巨噬细胞重编程在体内是否有效，研究者用IVT-mRNA纳米载体系统在晚期且无法切除的卵巢癌小鼠模型中进行了测试。与PBS对照组和空载纳米粒子对照组相比，每周腹腔注射IRF5/IKKβ IVT mRNA的纳米粒子可使所有小鼠的疾病症状消退，其中40%的小鼠肿瘤被清除且长期存活。经治疗的小鼠总体中位生存期为142天，而对照组仅为60天。

研究者接着探讨了IRF5/IKKβ mRNA纳米粒抑制肿瘤生长的机制。纳米粒经腹腔注射后，通常集中在腹膜包覆的器官中，同时也有一些粒子进入体循环。结果如预期，纳米粒子优先进入表达CD206的细胞，巨噬细胞和单核细胞是纳米颗粒的主要目标，DC细胞和中性粒细胞中也有部分被转染。

多次mRNA纳米粒子治疗后，对小鼠腹腔内巨噬细胞和单核细胞进行表型和功能分析。结果表明，对照组免疫抑制型巨噬细胞比例为43%，而治疗组降低至2.5%。同时，对照组M1样巨噬细胞比例约为0.5%，而IRF5/IKKβ mRNA治疗组小鼠M1样巨噬细胞比例上升至10.2%。治疗组小鼠炎症单核细胞的比例从4.5%增加到73.4%。经分析，IL-12、IFN-γ、TNF-α等促炎或抗肿瘤细胞因子释放增加，而与M2分化有关的IL-6分泌减少。

除了在巨噬细胞和单核细胞中观察到的变化外，研究人员还发现了肿瘤组织内或周围有密集的淋巴细胞群。研发发现CD8 T细胞耗竭后可减少但并未完全去除IRF5/IKKβ mRNA纳米粒的抗肿瘤效果，表明除CD8 T细胞外还有其它因素共同参与了肿瘤免疫应答。在研究中，作者未发现炎症、坏死和全身毒性的现象，这表明纳米粒子重复给药的安全性。

接下来，研究者探讨了纳米粒子是否可以全身递送以控制转移性肿瘤。研究人员利用小鼠黑色素瘤肺转移模型证实肿瘤迁移与肿瘤中吞噬细胞的富集有关。经静脉注射的IRF5/IKKβ mRNA纳米粒更倾向于分布到含有大量的巨噬细胞或吞噬细胞的器官。IRF5/IKKβ mRNA纳米粒治疗减少了肺部的肿瘤负荷以及单个转移灶的数量，同时提高了总生存率。流式细胞术显示免疫抑制性巨噬细向活化的吞噬细胞的转化。研究中未观察到明显的毒性或全身炎症反应。

研究者建立了更具有挑战性的小鼠胶质瘤模型， 该模型的肿瘤组织内富含大量M2型巨噬细胞。数据表明，IRF5/IKKβ mRNA纳米粒作为一种单药治疗只能适当的延缓肿瘤的进展。当结合标准的放射疗法时，肿瘤生长明显减少。与单纯放疗相比，纳米粒子的加入提高了小鼠的存活率，并且与未治疗的小鼠相比存活率增加了一倍以上。

为验证其纳米粒载体系统是否可以用于重编程人巨噬细胞，研究人员先将人单核THP-1细胞株诱导为M2巨噬细胞，然后再用IVT-mRNA纳米粒对其进行处理。纳米粒可有效转染人巨噬细胞并且增加IL-1β的分泌以及提升M1型巨噬细胞标记物CD80的表达。

综上，研究者得出结论：编码IRF5和IKKβ的IVT-mRNA纳米粒可将M2型巨噬细胞重编为M1型，以起到抗肿瘤免疫应答的作用。基于体外数据以及体内卵巢癌、黑色素瘤和胶质瘤的研究结果，研究者计划启动一项针对化疗耐药的卵巢癌患者的Ⅰ期临床试验，拟通过腹腔递送IVT-mRNA纳米粒进行治疗。

Reference

Zhang F Parayath N.N Ene C.I Stephan S.B Koehne A.L Coon M.E Holland E.C Stephan M.T. Genetic programming of macrophages to perform anti-tumor functions using targeted mRNA nanocarriers. Nat Commun. 2019 sep 3.