在当前肿瘤免疫治疗领域，尽管免疫检查点阻断、过继性细胞疗法等策略已取得突破，但实体瘤治疗仍面临多重挑战。肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)的免疫抑制特性、抗原表达的异质性及缺失，以及效应免疫细胞的功能耗竭或错误极化，共同限制了现有疗法的广度、深度与持久性。其中，肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAMs)作为TME中最丰富的免疫细胞之一，本应发挥抗肿瘤作用，但在实体瘤中常被极化为促肿瘤、促血管生成的M2样表型，反而成为肿瘤生长、转移和治疗抵抗的“帮凶”。如何将TAMs“改造”回具有强大肿瘤杀伤能力的M1样表型，并使其抵抗TME的抑制，成为肿瘤免疫治疗的一个重要方向。传统的嵌合抗原受体巨噬细胞(Chimeric Antigen Receptor Macrophages, CAR-M)疗法虽然展现出潜力，但其疗效通常依赖于肿瘤表面特定抗原（如CD19、HER2）的表达，在实体瘤中易因抗原异质性或下调而导致失效。因此，开发一种不依赖特定抗原、能广泛增强巨噬细胞本征抗肿瘤功能的通用型疗法，具有迫切的临床需求。
在此背景下，血管紧张素转换酶(Angiotensin-Converting Enzyme, ACE)这一传统认知中调节血管张力的分子，其在髓系免疫细胞中的非经典功能逐渐受到关注。前期研究表明，ACE在巨噬细胞、中性粒细胞等髓系细胞中表达，其活性的增强可放大细胞的抗菌和抗肿瘤功能。在黑色素瘤小鼠模型中，髓系细胞特异性过表达ACE能够促进巨噬细胞向M1样表型极化，并抑制肿瘤生长。这些发现提示，ACE可能是调控巨噬细胞可塑性的一个关键“开关”。然而，ACE在人类巨噬细胞中的免疫调节作用及其转化为临床细胞疗法的潜力，此前尚未有系统研究。
为了解决上述问题，并探索一种新型、可规模化的抗肿瘤巨噬细胞疗法，研究团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表了最新成果。他们将目光投向了人诱导多能干细胞(induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs)。iPSCs具有无限增殖和多向分化的潜能，是生产临床级治疗细胞的理想来源。研究人员设计了一个精妙的策略：首先，利用基因工程技术，构建了一个能够在多西环素(Doxycycline, Dox)诱导下表达人ACE基因的iPSC细胞系(ACE-iPSC)。然后，他们建立并优化了一套高效的、从iPSC定向分化为成熟巨噬细胞的方案，由此获得的细胞被称为iPSC来源的巨噬细胞(iMac)。当在分化过程中加入Dox诱导ACE表达时，便得到了ACE高表达的巨噬细胞，即本研究的核心——ACE-iMac。
为开展此项研究，作者运用了几个关键的技术方法。首先，利用Tet-On可诱导表达系统构建了稳定整合人ACE基因的iPSC细胞系，实现了对ACE表达的时空调控。其次，建立了一套高效的、基于拟胚体(Embryoid Body)的iPSC向巨噬细胞分化的方案，能够大规模产生功能成熟的人巨噬细胞(iMac)。在模型构建上，研究使用了免疫缺陷裸鼠和具有功能性人源免疫系统的人源化BLT-NSG (Bone marrow, Liver, Thymus-NOD/SCID Il2g-/- )小鼠，分别建立了黑色素瘤(SK-MEL-28)、三阴性乳腺癌(HCC1806)和头颈鳞状细胞癌(FaDu/FP-R)的实体瘤移植瘤模型，用于体内药效评估。在机制探究层面，综合运用了流式细胞术、蛋白质免疫印迹、酶联免疫吸附试验、ACE酶活性检测以及转录组测序(RNA-seq)与生物信息学分析（如Ingenuity通路分析和基因本体论分析）等多种技术手段，从表型、功能、信号通路和基因表达全景等多个维度深入解析了ACE增强巨噬细胞抗肿瘤功能的机制。
研究结果
ACE-iPSC来源巨噬细胞(ACE-iMac)的成功构建与表征
研究人员首先成功构建了具有Dox诱导型ACE表达能力的iPSC细胞系(ACE-iPSC)。在Dox诱导下，ACE在iPSC及其分化而来的iMac中均实现剂量依赖性高表达，酶活性显著提升。通过优化的三步分化方案，从ACE-iPSC高效地获得了高纯度的成熟iMac，其表面表达典型的巨噬细胞标志物CD14和CD163。诱导后的ACE-iMac其ACE表达量和催化活性相比未诱导的iMac提高了7-9倍，证实了该平台的可控性与有效性。
ACE表达驱动iMac向促炎M1表型极化
研究发现，ACE的高表达深刻改变了巨噬细胞的极化状态。在肿瘤条件培养基刺激下，ACE-iMac分泌的M1型促炎细胞因子（如TNFα、IL-1β、IL-6、IL-8）水平显著升高，而M2型抗炎细胞因子（如IL-4、IL-10、IL-13）及某些趋化因子的分泌则受到抑制。在信号通路层面，ACE-iMac表现出核因子κB (NF-κB) p65和信号转导与转录激活因子1 (STAT1) 的磷酸化水平增强，这两种通路是驱动M1极化的关键。相反，促进M2极化的STAT3和STAT6通路则被抑制。这从分子机制上解释了ACE-iMac为何倾向于获得M1样表型。
ACE-iMac在体外和体内均表现出强大的抗肿瘤潜能
体外共培养实验表明，经脂多糖(LPS)和干扰素γ(IFN-γ)预极化的ACE-iMac能更有效地抑制黑色素瘤、三阴性乳腺癌和耐药头颈鳞癌细胞系的生长。机制上，ACE-iMac产生更高水平的活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)、诱导型一氧化氮合酶(inducible Nitric Oxide Synthase, iNOS)和一氧化氮(Nitric Oxide, NO)，这些是M1巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的重要武器。此外，ACE-iMac还能在体外增强人外周血来源的自然杀伤(Natural Killer, NK)细胞和细胞毒性T细胞(Tc细胞)的活化，表现为穿孔素(perforin)和IFN-γ产生增加。
在免疫缺陷裸鼠的移植瘤模型中，每周一次瘤内注射ACE-iMac，能显著抑制黑色素瘤、乳腺癌和头颈鳞癌三种实体瘤的生长，其抑瘤效果远超未诱导ACE表达的iMac对照组。肿瘤微环境分析显示，ACE-iMac治疗组肿瘤内M1型巨噬细胞(CD86+ )比例显著增加，并伴随IFN-γ、IL-12和iNOS等高表达。同时，ACE-iMac治疗还激活了瘤内的内源性NK细胞，表现为活化标志物CD107a和IFN-γ表达上调。
+CD107a+ ) in melanoma, breast cancer, and HNSCC xenografts. c Measurement of IFN-γ-positive NK cells. d Percentage of activated B cells (CD19+ CD21/CD35+ ).">
ACE-iMac在人源化小鼠模型中增强人T细胞和NK细胞的抗肿瘤活性
为了在更贴近人体免疫环境的背景下评估ACE-iMac，研究团队使用了人源化BLT-NSG小鼠模型。该模型通过移植人胎肝、胸腺和骨髓造血干细胞，重建了包含功能性T细胞、B细胞等的人类免疫系统。在此模型上建立人黑色素瘤移植瘤后，ACE-iMac治疗同样显示出强大的抑瘤效果。更重要的是，流式分析揭示，ACE-iMac治疗显著增强了肿瘤浸润人CD8+ T细胞的活化，其IFN-γ和穿孔素产生量大幅增加。同时，人NK细胞的活化（IFN-γ产生）也得到增强。这表明ACE-iMac不仅能直接杀伤肿瘤，还能有效重塑免疫微环境，激活并协调内源性的适应性免疫和固有免疫应答，形成强大的抗肿瘤免疫协同效应。
转录组学揭示ACE增强巨噬细胞免疫激活通路
为了在基因组层面解析ACE的作用机制，研究人员对ACE-iMac进行了转录组测序分析。结果显示，在基础状态下，ACE的表达即能显著上调与巨噬细胞经典激活信号、细胞因子信号、细胞免疫应答、吞噬体形成等相关的基因通路。关键转录因子如IRF5和IRF8，以及模式识别受体如TLR1、TLR2、TLR8的表达均上调。基因本体论分析进一步证实，ACE-iMac中与免疫效应过程、防御反应、抗原提呈等相关的基因簇显著富集。在肿瘤条件刺激后，ACE-iMac中关键的抗肿瘤基因如IL12B、TNF、NOS2的表达进一步升高。通路分析持续显示巨噬细胞经典激活信号通路被激活。此外，ACE表达还增强了与代谢和分化相关基因的表达。这些数据从系统生物学角度证实，ACE是巨噬细胞免疫激活程序的强力放大器，能从转录层面重塑其功能状态，使其具备更强的基础免疫活性和对肿瘤刺激的反应能力。
研究结论与展望
本研究首次系统地揭示了ACE在调控人巨噬细胞抗肿瘤免疫中的核心作用，并成功构建了一种基于iPSC的、可诱导表达ACE的新型巨噬细胞疗法——ACE-iMac。研究表明，ACE的高表达能够作为一种强大的内在“开关”，将人巨噬细胞极化为具有强效肿瘤杀伤能力的M1样表型。其作用机制涉及多层面：在信号通路上，增强NF-κB和STAT1通路，抑制STAT3/STAT6通路；在功能上，提升ROS、NO等毒性物质产生以及促炎细胞因子分泌；在基因表达谱上，全面上调与经典激活、抗原提呈、免疫效应相关的基因网络。这些改变共同赋予了ACE-iMac强大的直接杀伤肿瘤细胞的能力。
更重要的是，ACE-iMac展现出卓越的免疫微环境重编程能力。它不仅自身作为“战士”直接攻击肿瘤，还能扮演“指挥官”的角色，通过分泌细胞因子和可能的细胞接触，有效激活和招募肿瘤微环境中的内源性免疫部队，包括细胞毒性CD8+ T细胞和NK细胞，从而协同发起多波次、立体化的抗肿瘤免疫攻击。在多种临床难治的实体瘤（黑色素瘤、三阴性乳腺癌、头颈鳞癌）模型中，ACE-iMac均显示出显著且优于常规iMac的抑瘤效果，证明了其广谱抗肿瘤潜力。
这项研究的重大意义在于，它提出了一种克服现有CAR-M等疗法局限性的新思路。ACE-iMac疗法不依赖于肿瘤特异性抗原，属于“抗原非依赖性”策略，有望规避因抗原丢失或异质性导致的免疫逃逸，从而具有更广泛的适用性。同时，该研究建立了从iPSC到功能巨噬细胞的标准化、规模化生产平台，结合Tet-On诱导系统实现了治疗活性的可控性，为未来的临床转化奠定了坚实的技术基础。将ACE增强的巨噬细胞与CAR技术、免疫检查点抑制剂或其他标准疗法相结合，可能会产生更强的协同效应，为实体瘤治疗开辟新的联合治疗范式。
当然，研究也指出了未来需要探索的方向，包括评估ACE-iMac经静脉给药的系统分布与疗效、优化Dox给药的时空窗口以平衡疗效与潜在毒性（如细胞因子风暴风险）、以及进一步探索ACE-iMac与CAR技术融合（构建CAR-ACE-iMac）用于精准靶向治疗的可能性。总之，这项研究不仅深化了我们对ACE免疫学功能的认识，更重要的是，它展示了一种极具前景的下一代肿瘤免疫细胞治疗新策略，为改善癌症患者的临床预后带来了新的希望。
打赏
