腫瘤轉移是癌癥患者死亡的主要原因。腫瘤相關巨噬細胞被認為通過多種機制在促進腫瘤發生和轉移方面發揮核心作用。近年來，巨噬細胞多樣起源已被廣泛認同。現在已經將卵黃囊紅髓細胞祖細胞 (EMP) 確定為穩態下組織駐留巨噬細胞的來源。這些組織巨噬細胞在成年組織中自我維持，較少依賴骨髓造血干細胞 (HSCs) 和單核細胞的輸入。在腫瘤轉移肝臟微環境中，巨噬細胞的多樣性起源、空間分布、它們對腫瘤轉移的貢獻以及分子機制尚不清楚。

針對上述問題，近日，紀念斯隆-凱特琳癌癥中心 Frederic Geissmann 教授團隊在 Nature 期刊發表了題為：The nuclear factor ID3 endows macrophages with a potent anti-tumour activity 的研究論文。揭示了靶向巨噬細胞腫瘤免疫治療的新方法。

靶向巨噬細胞作用機制（圖片來源：Nature）

通過研究發現巨噬細胞異質性表面標志物表達量的高低，我們得以在腫瘤轉移肝臟微環境中區分組織駐留Kupffer細胞和腫瘤相關巨噬細胞，利用譜系示蹤技術以及聯體共生實驗系統性闡述了腫瘤轉移肝臟微環境中巨噬細胞具備異質發育起源，其中駐留Kupffer細胞起源于卵黃囊，腫瘤相關巨噬細胞則起源于造血干細胞，即使在腫瘤浸潤的過程中，這兩類巨噬細胞依然維持各自的細胞譜系，并不會彼此轉換各自的細胞譜系。通過免疫熒光技術、流失細胞技術以及單細胞測序技術，在小鼠自發轉移的內源性腫瘤模型 、小鼠原位移植模型、5種腫瘤細胞門靜脈注射誘發的小鼠肝轉移模型，以及病人胰腺癌肝轉移樣本中，我們發現腫瘤轉移肝臟微環境中巨噬細胞具備迥異空間分布，其中肝臟駐留Kupffer 細胞分布于腫瘤外，并緊緊包裹住腫瘤，腫瘤相關巨噬細胞則位于腫瘤內。為進一步研究這兩群巨噬細胞在應對腫瘤轉移到肝臟中的貢獻，該研究開發了遺傳工具小鼠，分別選擇性敲除駐留Kupffer 細胞以及腫瘤相關巨噬細胞，隨后，在這些遺傳工具小鼠中誘發肝臟腫瘤轉移。通過活體成像生物發過技術、免疫組織化學技術以及流式細胞技術綜合分析腫瘤負荷，發現駐留Kupffer 細胞缺陷小鼠與對照組相比，腫瘤負荷顯著增加。而腫瘤相關巨噬細胞缺陷小鼠，腫瘤負荷并無顯著變化，證明了腫瘤轉移肝臟微環境中巨噬細胞具備不同的抗腫瘤功能，其中駐留Kupffer 細胞具備強大的抗腫瘤功能。

接下來，該研究專注于Kupffer細胞抗腫瘤機制研究。通過體內和體外的實驗手段，凋亡抑制因子（D89E）抑制實驗，小鼠體內活細胞熒光延時成像技術、以及體外活細胞熒光延時成像技術結合細胞凋亡/死亡報告探針（Caspase-3/7 reporter）系統證明了肝臟Kupffer細胞可以直接吞噬/殺死活的腫瘤細胞。進一步分析，該研究發現了一個由 Kupffer細胞組成位于腫瘤/肝臟邊界，并依賴于譜系決定因子ID3的抗腫瘤免疫屏障。在腫瘤/肝臟邊界，1. Kupffer細胞持續吞噬/殺死活的腫瘤細胞以及腫瘤起始細胞。2. Kupffer細胞通過腫瘤識別激活性受體/抑制性受體識別腫瘤細胞后，被激活并原位分泌趨化因子（CCL3，CCL4, CCL5）與細胞因子（IL12，IL15，IL18），招募并激活NK細胞與CD8陽性T細胞富集在腫瘤/肝臟邊界，進一步殺死腫瘤細胞。3. ID3 至少部分地通過緩沖轉錄因子 ELK1 和 E2A在穩態和炎癥條件下與 Sirpα 增強子/啟動子的結合來改變巨噬細胞抑制/激活受體平衡，降低 SIRPA 表達，上調Dectin1表達，從而形成強大的抗腫瘤免疫屏障（下圖）。這一發現具備廣譜的意義，在小鼠骨髓來源巨噬細胞以及人誘導多能干細胞來源的巨噬細胞高表達ID3之后，顯著提升了它們在各種腫瘤模型中抗腫瘤能力。

總之，該研究闡明了ID3在調控巨噬細胞抗腫瘤過程中新機制，為肝臟及其他腫瘤的免疫治療提供了新的潛在方法。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06950-4

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