巨噬細胞是腫瘤免疫微環境（TIME）的重要組成部分，在不同癌癥類型中表現出功能的多樣性以及與預后的緊密聯系。在多種癌癥中，SPP1+巨噬細胞已被發現是一種常見的腫瘤相關巨噬細胞（TAM）亞群，且與不良預后相關（相關閱讀：巨噬細胞竟然還有這么多亞群？Cancer Discovery發文揭秘巨噬細胞空間異質性與臨床意義）。在結直腸癌和胃癌等癌癥中，SPP1+巨噬細胞參與了炎癥細胞因子的產生、腫瘤細胞的上皮-間質轉化以及血管生成等過程。然而，在頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）中其機制尚不明確，因此對SPP1+巨噬細胞的研究有望揭示HNSCC發病和進展的新機制，為治療提供新的靶點。
近期，上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院口腔頜面頭頸腫瘤科張建軍研究員和檢驗科郭海艷醫師共同通訊在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research (IF:11.4)發表題為“SPP1+ macrophages promote head and neck squamous cell carcinoma progression by secreting TNF-α and IL-1β”的論文。該研究探究了 SPP1+巨噬細胞在HNSCC中的作用機制，發現了其通過分泌TNF-α和IL-1β促進腫瘤進展，為HNSCC治療提供了潛在靶點。（華盈生物為該研究提供了細胞因子檢測服務）。
| 01、腫瘤特異性SPP1+Macs的鑒定
研究者對來自5名HNSCC患者的配對腫瘤組織和癌旁組織開展了scRNA-seq分析，確定了細胞組成和免疫細胞比例，發現了髓系細胞在腫瘤組織中增加，其中SPP1+Macs在腫瘤組織中顯著增多（圖1），可能與腫瘤進展有關。
圖1 scRNA-seq發現SPP1+Macs在腫瘤組織中增多
| 02、腫瘤特異性SPP1+Macs與不良預后相關
研究者通過組織免疫熒光檢測和組織基因表達分析（圖2），驗證了腫瘤組織中的SPP1+Macs比例更高，SPP1基因在腫瘤組織中的表達增加，并且與不良預后相關。TCGA數據庫分析同樣表明了SPP1與不良預后相關，可作為生物標志物。
圖2 SPP1+Macs與HNSCC不良預后相關
| 03、SPP1+Macs通過分泌細胞因子促進HNSCC進展
為了分析SPP1+Macs對腫瘤細胞的作用，研究者通過GSVA分析了SPP1+Macs富集的通路，發現了細胞因子產生在SPP1+ Macs中更加富集，推測SPP1+Macs或許通過分泌細胞因子作用于腫瘤細胞。在THP-1細胞分化的巨噬細胞中過表達和敲除了SPP1，收集培養上清處理HNSCC細胞或者進行細胞共培養，結果顯示過表達SPP1顯著增加腫瘤細胞增殖和遷移（圖3）。通過Luminex檢測40種趨化因子和炎癥因子（華盈生物提供了該服務），以及ELISA驗證實驗揭示了MIF、TNF-α和IL-1β是差異表達最顯著的細胞因子（圖3）。提示SPP1+ Macs或許通過分泌這些因子發揮作用。
圖3 SPP1+Macs通過分泌細胞因子促進腫瘤細胞進展
| 04、SPP1+Mac分泌的TNF-α和IL-1β促進HNSCC細胞體外增殖和遷移
進一步實驗表明，外源性添加TNF-α和IL-1β，而不是MIF，可促進HNSCC細胞增殖和遷移。添加抑制劑VGX-1027（抑制巨噬細胞分泌TNF-α和IL-1β）可抑制腫瘤細胞增殖和遷移（圖4）。
圖4 TNF-α和IL-1β可介導SPP1+Mac的促腫瘤作用
| 05、SPP1+Macs分泌TNF-α和IL-1β受NF-κB信號通路調節
前期研究表明了OPN（SPP1基因編碼的蛋白）與NF-κB信號通路激活有關。研究者發現了過表達SPP1的巨噬細胞中NF-κB信號通路活性增強（p65和IκBα磷酸化增加、IκBα表達降低），而用NF-κB抑制劑PDTC預處理巨噬細胞，可減弱該現象（圖5）。同時，PDTC抑制了巨噬細胞中TNF-α和IL-1β的分泌（圖5），并抑制了與這些巨噬細胞共培養的腫瘤細胞的增殖和遷移，表明了SPP1+Macs通過激活NF-κB信號通路增加TNF-α和IL-1β分泌。
圖5 NF-κB調節TNF-α和IL-1β的分泌
| 06、SPP1+Macs體內促進HNSCC進展
體內移植巨噬細胞和腫瘤細胞的混合體，結果發現SPP1+Macs可以促進HNSCC腫瘤生長，而敲低SPP1、抑制TNF-α和IL-1β分泌或NF-κB信號可抑制腫瘤生長。
圖6 體內SPP1+Macs促腫瘤作用
| 總結與討論
本研究發現了SPP1+巨噬細胞通過激活NF-κB通路增加TNF-α和IL-1β的分泌，促進HNSCC細胞增殖和遷移，SPP1可作為HNSCC預后和診斷標志物及潛在治療靶點。研究者也提出了今后仍需在臨床中進一步驗證，探究其與其他免疫細胞的關系。隨著空間腫瘤學的發展，我們認為利用高分辨的空間單細胞蛋白組和空間轉錄組等手段，在空間原位上分析SPP1+巨噬細胞、TNF-α和IL-1β的表達與腫瘤細胞或其他免疫細胞的關系，可以為深度理解SPP1+巨噬細胞的作用提供新的視角。
| 相關文獻
Liu C, Wu K, Li C, Zhang Z, Zhai P, Guo H, Zhang J.SPP1+ macrophages promote head and neck squamous cell carcinoma progression by secreting TNF-α and IL-1β.J Exp Clin Cancer Res. 2024;43(1):332.