从免疫防线到促癌帮凶：Elabscience一文读懂肿瘤微环境中的巨噬细胞！

在肿瘤这个“黑暗帝国”里，原本保护人体的免疫细胞常常被收买。巨噬细胞就是最典型的例子，它既能吞噬癌细胞，也能促进肿瘤生长。那么什么是肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）呢？为什么它们会成为癌症治疗的关键靶点？

TAMs是肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中最丰富的免疫细胞群体，在肿瘤发生、发展、侵袭和转移中发挥关键作用。本文系统梳理了TAMs的起源与招募机制、TAMs促进肿瘤进展的多维途径、TAMs异质性与标志物检测方法，以及靶向TAMs的主流治疗策略，旨在为深入理解TAMs生物学及开发新型免疫治疗手段提供参考。

图1. 巨噬细胞的双重角色

肿瘤微环境（TME）中的巨噬细胞：从士兵到叛徒

在上篇推文（巨噬细胞的多面功能）中，我们系统介绍了巨噬细胞的吞噬、分泌与调控功能——这位敬业的免疫卫士，一旦进入肿瘤微环境，却悄然“叛变”。究竟是什么导致了它的倒戈？下面，就让我们一探究竟。

一、TAMs的起源与招募

1. 起源的二元性

传统观点认为组织驻留巨噬细胞源于骨髓单核细胞，但谱系示踪研究揭示，多数驻留巨噬细胞（如小胶质细胞、库普弗细胞）实际源自胚胎卵黄囊或胎肝前体。因此，TAMs具有二元起源：胚胎来源或骨髓单核细胞来源。

2. 招募的分子机制

肿瘤细胞通过分泌多种趋化因子和细胞因子来招募单核细胞/巨噬细胞进入肿瘤组织。其中最为关键的分子轴包括：

• CCL2/CCR2轴：CCL2（单核细胞趋化蛋白-1，MCP-1）是最经典的巨噬细胞趋化因子，通过与单核细胞表面受体CCR2结合，促进炎性单核细胞（Ly6C⁺CCR2⁺）向肿瘤组织浸润。

• CSF-1/CSF-1R轴：集落刺激因子-1（CSF-1）是巨噬细胞最主要的生长因子和趋化因子，通过其唯yi的受体CSF-1R调控单核吞噬细胞的生长、分化和存活。

• 其他关键分子：CCL5（RANTES）、CX3CL1/CX3CR1轴、CXCL12/CXCR4轴、VEGF/VEGFR1轴以及IL-6、IL-17等细胞因子均参与TAMs的招募过程。

图2. 肿瘤组织TME中单核细胞的募集

二、TAMs如何促进肿瘤？

1. 促进肿瘤细胞增殖与侵袭

TAMs通过旁分泌信号环路促进肿瘤细胞侵袭。在乳腺癌小鼠模型中，TAMs分泌表皮生长因子（EGF），而肿瘤细胞分泌CSF-1，两者形成互惠的旁分泌环路，驱动肿瘤细胞穿过基底膜、迁移进入基质并最终通过血管内渗进入循环系统。

2. 促进血管生成

TAMs是肿瘤血管生成的重要调控者。它们分泌VEGF、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、TNF-α等多种促血管生成因子。TIE2阳性单核/巨噬细胞亚群在血管生成中起关键作用，对其选择性清除可显著抑制肿瘤血管形成。此外，TAMs通过表达MMP9促进内皮细胞迁移和血管新生。

3. 介导免疫抑制

TAMs是肿瘤微环境免疫抑制的主要驱动者。它们通过多种机制抑制抗肿瘤免疫应答：

（1）表达PD-L1、B7-H4等免疫检查点分子，直接抑制T细胞功能；

（2）分泌IL-10、TGF-β等免疫抑制性细胞因子；

（3）表达精氨酸酶1（ARG1），耗竭肿瘤微环境中的L-Arg，导致T细胞受体表达下调；

（4）通过CD47/SIRPα轴传递"不要吃我"信号，抑制巨噬细胞自身的吞噬活性。

4. 促进肿瘤干细胞维持和转移

TAMs通过分泌IL-10、TGF-β等因子维持肿瘤干细胞特性，促进上皮-间充质转化。在肺、肝、乳腺等肿瘤中，TAMs通过IL-6/STAT3、TGF-β/Smad等信号通路维持肿瘤干细胞样表型，增强肿瘤的侵袭和转移能力。

图3. 肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境中的细胞相互作用^[2]。TAMs与肿瘤细胞、血小板、中性粒细胞、CD4⁺ T细胞、血管以及癌相关成纤维细胞均有相互作用。

研究现状：TAMs的异质性、检测方法及代谢特征

上面梳理了TAMs促进肿瘤的多条路径，但这些功能并非由单一细胞群体承载。实际肿瘤中的TAMs具有高度异质性，直接影响检测结果解读与治疗靶点选择。因此，在了解促肿瘤机制之后，下面将从亚群分类、检测方法和代谢特征三个维度，梳理当前研究进展。

一、从M1/M2二元模型到多维分类

早期研究将TAMs简单划分为经典活化的M1型（抗肿瘤）和替代活化的M2型（促肿瘤） 。然而，这种二元分类远不足以描述TAMs的真实复杂性。事实上，体内TAMs往往同时表达M1和M2标志物，形成混合表型。

二、单细胞时代的TAMs亚群分类

单细胞RNA测序技术的发展极大推动了TAMs异质性的研究。有研究分析了来自15种癌型、210名患者的髓系单细胞数据，鉴定出INHBA⁺、C1QC⁺、ISG15⁺、NLRP3⁺、LYVE1⁺和SPP1⁺等TAMs亚群。还有研究人员建议对TAMs亚群采用统一的命名体系，包括干扰素启动型TAMs（IFN-TAMs）、免疫调节型TAMs（reg-TAMs）、炎症细胞因子富集型TAMs（inflam-TAMs）、脂质相关TAMs（LA-TAMs）、促血管生成型TAMs（angio-TAMs）、组织驻留巨噬细胞样TAMs（RTM-TAMs）和增殖型TAMs（prolif-TAMs）^[2]。

三、标志物与检测方法

1. 流式细胞术

传统的流式细胞术通过对单个细胞悬液中多种标志物的同时分析，能够在数分钟内快速获取样本中不同免疫细胞群体的比例和表型信息。在TAMs研究领域，常规流式分析通常使用CD45、CD11b、F4/80等通用标志物来定义巨噬细胞群体，再通过CD86（M1型）和CD206或CD163（M2型）进行极化分型。

2. 免疫组化/免疫荧光

传统的免疫组化（IHC）能够检测组织切片中特定抗原的分布来反映TAMs在肿瘤中的分布。例如，在肝癌研究中，研究者通过CD31（内皮细胞标志物）和CD163（M2型）的双重IHC染色，揭示了肿瘤内皮细胞来源的IL-4与M2型TAMs丰度之间的正相关关系。而多重免疫荧光（mIF）或成像质谱流式（IMC）技术，可以在同一张组织切片上同时检测超过40个标志物。

3. 单细胞测序

单细胞RNA测序（scRNA-seq）通过捕获单个细胞的转录组信息，以无偏的方式对细胞进行分型，更全面地反映出TAMs的异质性。scRNA-seq最常见也是最重要的应用，就是对TAMs进行亚群解析，发现全新的、功能独特的TAMs亚型。

四、案例展示——流式细胞术检测4T1移植瘤中的巨噬细胞亚群

为了更直观地展示上述检测方法在实际研究中的应用，下面以4T1小鼠乳腺癌模型为例，说明如何通过流式细胞术对肿瘤中的巨噬细胞亚群进行分型检测。

1. 模型与方法

• 细胞系：4T1小鼠乳腺癌细胞（三阴性，高转移性）。

• 动物：BALB/c小鼠，皮下接种。

• 取样时间：移植后13天（肿瘤已建立，处于快速增长期）。

• 检测：制备肿瘤单细胞悬液，多色流式分析巨噬细胞极化状态。

2. 检测结果

图4. BALB/c小鼠4T1移植瘤中TAMs的检测。使用死活染料、流式抗体CD45、CD11b、F4/80、MHC-II、CD206、CD86对4T1移植瘤中的巨噬细胞进行检测，结果显示M1型巨噬细胞占比25.65%，M2型巨噬细胞占比6.55%。

3.检测试剂

货号	试剂名称
E-CK-A169	STYX™ 黄色固定细胞活力检测试剂盒
E-AB-F1081C	FITC 抗小鼠/人 CD11b 抗体 [M1/70]
E-AB-F1136Q	Elab Fluor® 紫罗兰 450 抗小鼠 CD45 抗体 [30-F11]
E-AB-F0995J	PerCP/Cyanine5.5 抗小鼠 F4/80 抗体 [CI:A3-1]
E-AB-F1135D	PE 抗小鼠 CD206/MMR 抗体 [C068C2]
E-AB-F0994E	APC 抗小鼠 CD86 抗体 [GL-1]
E-AB-F0990M1	Elab Fluor® 700 抗小鼠 MHC II（I-A/I-E）抗体 [M5/114]

五、TAMs的代谢特征

1. 有氧糖酵解主导：TAMs即使在氧充足时仍依赖糖酵解供能，呈“Warburg效应”。肿瘤源性乳酸不仅作为能量底物，还可通过组蛋白乳酸化直接调控TAMs促瘤基因表达。高糖酵解活性促使TAMs向M2样表型极化，乳酸蓄积进一步加固其促瘤功能。

2. 脂代谢重编程：TAMs内脂滴大量积聚，脂肪酸氧化（FAO）增强，通过激活STAT6信号通路驱动M2样极化。FAO促进线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）和ROS生成，维持TAMs的免疫抑制表型。

3. 氨基酸代谢重塑：TAMs中谷氨酰胺、精氨酸和色氨酸代谢显著上调。ARG1高表达消耗精氨酸、抑制T细胞功能，IDO催化色氨酸转化为犬尿氨酸，两者协同构建免疫抑制微环境。

4. 代谢可塑性与异质性：单细胞多组学揭示TAMs代谢状态呈动态连续谱。M1样TAMs表现为TCA循环受阻，M2样TAMs则同时增强糖酵解与OXPHOS，代谢灵活切换以适应不同肿瘤微环境信号。

图5. TAMs与肿瘤细胞通过代谢物交换和外泌体形成动态串扰^[3]。肿瘤细胞竞争葡萄糖并分泌乳酸供TAMs氧化代谢，TAMs则为肿瘤细胞提供氨基酸和脂质，从而形成免疫抑制微环境。外泌体穿梭代谢物、miRNA和酶，重编程整个微环境代谢，共同促进肿瘤进展和耐药。

代谢相关产品推荐

货号	产品名称
E-BC-F070	氧消耗率（OCR）荧光法测试盒（增强型）
E-BC-F069	细胞外酸化率(ECAR)荧光法测试盒
E-BC-F084	糖酵解压力荧光法测试盒
E-BC-K784-M	脂肪酸氧化（FAO）比色法测试盒
E-BC-K853-M	谷氨酰胺(Gln)比色法测试盒

靶向TAMs的治疗策略

正是基于上述代谢特征，TAMs在代谢层面呈现出区别于正常巨噬细胞的代谢脆弱性。这些独特的代谢通路不仅维持其促肿瘤功能，也为药物干预提供了潜在的代谢靶点。目前，靶向TAMs的治疗策略已从单纯的"清除"思路，拓展为多维度干预，主要包括以下四个方面。

策略	核心机制	代表性药物/方法
抑制招募和存活	阻断巨噬细胞向肿瘤微环境的募集，或诱导其凋亡	CSF-1R抑制剂：Pexidartinib (PLX3397)、Emactuzumab (RG7155)
		CCL2/CCR2阻断剂：Carlumab、PF-04136309
靶向吞噬检查点	阻断“别吃我”信号，恢复巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用	抗CD47抗体：Magrolimab (Hu5F9-G4)
		其他靶点：CD24/Siglec-10、MHC-I/LILRB1
重编程TAMs表型	将促肿瘤的M2型巨噬细胞转变为抗肿瘤的M1型	TLR激动剂：BCG、TLR7/8/9激动剂
		PI3Kγ抑制剂：Eganelisib
		CD40激动剂：Sotigalimab
		HDAC抑制剂：TMP195
巨噬细胞工程化治疗	通过基因工程改造巨噬细胞，使其直接识别并杀伤肿瘤	CAR-M：嵌合抗原受体巨噬细胞（如靶向HER2）

尽管TAMs靶向治疗在临床前模型中取得了令人鼓舞的成果，但仍面临诸多挑战。TAMs的高度异质性和可塑性使得单一靶向策略难以获得持久疗效。未来的方向应是基于TAMs亚群的特异性标志物开发精准靶向策略，并结合免疫检查点抑制剂、化疗或放疗等联合治疗方案，以最大限度地发挥抗肿瘤效应。

总而言之，巨噬细胞是肿瘤微环境中的关键“双面角色”。从招募极化到代谢串扰，从标志物检测到靶向干预，深入解析TAMs机制为免疫治疗开辟了新方向。Elabscience^®提供高品质巨噬细胞相关流式抗体、代谢检测试剂盒及ELISA试剂盒等产品，助力您精准解析TAMs功能，加速科研转化。

参考文献

[1] GE Z, DING S. The crosstalk between tumor-associated macrophages (TAMs) and tumor cells and the corresponding targeted therapy[J]. Frontiers in Oncology, 2020, 10. DOI:10.3389/fonc.2020.590941.

[2] CASSETTA L, POLLARD J W. A timeline of tumour-associated macrophage biology[J]. Nature Reviews Cancer, 2023, 23: 238-257. DOI:10.1038/s41568-022-00547-1.

[3] YANG L, SHAO Y, ZHANG Z, et al. Metabolic insights into TAMs and the tumor immune microenvironment: regulatory mechanisms and therapeutic interventions[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer, 2025, 1880(5): 189411.