巨噬细胞是肿瘤免疫微环境（TIME）的重要组成部分，在不同癌症类型中表现出功能的多样性以及与预后的紧密联系。在多种癌症中，SPP1+巨噬细胞已被发现是一种常见的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）亚群，且与不良预后相关（相关阅读：巨噬细胞竟然还有这么多亚群？Cancer Discovery发文揭秘巨噬细胞空间异质性与临床意义）。在结直肠癌和胃癌等癌症中，SPP1+巨噬细胞参与了炎症细胞因子的产生、肿瘤细胞的上皮-间质转化以及血管生成等过程。然而，在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中其机制尚不明确，因此对SPP1+巨噬细胞的研究有望揭示HNSCC发病和进展的新机制，为治疗提供新的靶点。
近期，上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面头颈肿瘤科张建军研究员和检验科郭海艳医师共同通讯在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research (IF:11.4)发表题为“SPP1+ macrophages promote head and neck squamous cell carcinoma progression by secreting TNF-α and IL-1β”的论文。该研究探究了 SPP1+巨噬细胞在HNSCC中的作用机制，发现了其通过分泌TNF-α和IL-1β促进肿瘤进展，为HNSCC治疗提供了潜在靶点。（华盈生物为该研究提供了细胞因子检测服务）。
01 肿瘤特异性SPP1+Macs的鉴定
研究者对来自5名HNSCC患者的配对肿瘤组织和癌旁组织开展了scRNA-seq分析，确定了细胞组成和免疫细胞比例，发现了髓系细胞在肿瘤组织中增加，其中SPP1+Macs在肿瘤组织中显著增多（图1），可能与肿瘤进展有关。
图1 scRNA-seq发现SPP1+Macs在肿瘤组织中增多
02 肿瘤特异性SPP1+Macs与不良预后相关
研究者通过组织免疫荧光检测和组织基因表达分析（图2），验证了肿瘤组织中的SPP1+Macs比例更高，SPP1基因在肿瘤组织中的表达增加，并且与不良预后相关。TCGA数据库分析同样表明了SPP1与不良预后相关，可作为生物标志物。
图2 SPP1+Macs与HNSCC不良预后相关
03 SPP1+Macs通过分泌细胞因子促进HNSCC进展
为了分析SPP1+Macs对肿瘤细胞的作用，研究者通过GSVA分析了SPP1+Macs富集的通路，发现了细胞因子产生在SPP1+ Macs中更加富集，推测SPP1+Macs或许通过分泌细胞因子作用于肿瘤细胞。在THP-1细胞分化的巨噬细胞中过表达和敲除了SPP1，收集培养上清处理HNSCC细胞或者进行细胞共培养，结果显示过表达SPP1显著增加肿瘤细胞增殖和迁移（图3）。通过Luminex检测40种趋化因子和炎症因子（华盈生物提供了该服务），以及ELISA验证实验揭示了MIF、TNF-α和IL-1β是差异表达最显著的细胞因子（图3）。提示SPP1+ Macs或许通过分泌这些因子发挥作用。
图3 SPP1+Macs通过分泌细胞因子促进肿瘤细胞进展
04 SPP1+Mac分泌的TNF-α和IL-1β促进HNSCC细胞体外增殖和迁移
进一步实验表明，外源性添加TNF-α和IL-1β，而不是MIF，可促进HNSCC细胞增殖和迁移。添加抑制剂VGX-1027（抑制巨噬细胞分泌TNF-α和IL-1β）可抑制肿瘤细胞增殖和迁移（图4）。
图4 TNF-α和IL-1β可介导SPP1+Mac的促肿瘤作用
05 SPP1+Macs分泌TNF-α和IL-1β受NF-κB信号通路调节
前期研究表明了OPN（SPP1基因编码的蛋白）与NF-κB信号通路激活有关。研究者发现了过表达SPP1的巨噬细胞中NF-κB信号通路活性增强（p65和IκBα磷酸化增加、IκBα表达降低），而用NF-κB抑制剂PDTC预处理巨噬细胞，可减弱该现象（图5）。同时，PDTC抑制了巨噬细胞中TNF-α和IL-1β的分泌（图5），并抑制了与这些巨噬细胞共培养的肿瘤细胞的增殖和迁移，表明了SPP1+Macs通过激活NF-κB信号通路增加TNF-α和IL-1β分泌。
图5 NF-κB调节TNF-α和IL-1β的分泌
06 SPP1+Macs体内促进HNSCC进展
体内移植巨噬细胞和肿瘤细胞的混合体，结果发现SPP1+Macs可以促进HNSCC肿瘤生长，而敲低SPP1、抑制TNF-α和IL-1β分泌或NF-κB信号可抑制肿瘤生长。
图6 体内SPP1+Macs促肿瘤作用
总结与讨论
本研究发现了SPP1+巨噬细胞通过激活NF-κB通路增加TNF-α和IL-1β的分泌，促进HNSCC细胞增殖和迁移，SPP1可作为HNSCC预后和诊断标志物及潜在治疗靶点。研究者也提出了今后仍需在临床中进一步验证，探究其与其他免疫细胞的关系。随着空间肿瘤学的发展，我们认为利用高分辨的空间单细胞蛋白组和空间转录组等手段，在空间原位上分析SPP1+巨噬细胞、TNF-α和IL-1β的表达与肿瘤细胞或其他免疫细胞的关系，可以为深度理解SPP1+巨噬细胞的作用提供新的视角。
相关文献
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.
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