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这篇综述聚焦巨噬细胞，探讨其在肿瘤微环境中的作用、作为药物递送载体的应用，以及多种非侵入性体内成像方式（如荧光成像、MRI 等）对其监测的原理、优缺点，为深入了解肿瘤免疫和开发新型疗法提供重要参考。
巨噬细胞：免疫防线的 “多面手”
巨噬细胞是哺乳动物组织中的多功能免疫细胞，最初被发现具有吞噬作用，能抵御感染、清除凋亡细胞和参与细胞外基质重塑。近年来研究发现，它在新陈代谢、组织稳态和发育等方面也发挥着重要作用，比如参与大脑、骨骼等器官发育以及组织修复。不过，巨噬细胞也与多种疾病相关，在肿瘤中，它会被肿瘤微环境（TME）诱导成具有免疫抑制作用的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），促进肿瘤进展和产生治疗抗性。
巨噬细胞主要分为 M1 和 M2 两种类型。M1 型由促炎细胞因子或细菌产物诱导产生，能释放抗血管生成因子，具有抗肿瘤免疫作用；M2 型则由免疫调节细胞因子诱导，会分泌促血管生成因子和组织重塑酶，助力肿瘤发展。但 TAMs 并不严格符合这两种表型，通过单细胞测序还可将其进一步分为 M2a、M2b、M2c 和 M2d 等亚型，且 TAM 亚群常同时表达 M1 和 M2 基因特征，凸显其异质性，也为靶向治疗指明了新方向。
TAMs 是 TME 的重要组成部分，与肿瘤患者预后不良和耐药紧密相关，可作为风险分层的生物标志物。它主要来源于卵黄囊衍生的前体和骨髓来源的单核细胞（BMDMs），但不同癌症亚型中巨噬细胞的具体来源仍有待明确。激活的 TAMs 能产生多种促进癌症特征的因子，像诱导血管生成、维持增殖信号、破坏免疫系统等，还会与 CD8+效应 T 细胞相互作用，导致 T 细胞耗竭。
巨噬细胞：癌症治疗的 “潜力兵”
由于巨噬细胞具有吞噬活性、肿瘤归巢能力和杀伤癌细胞的功效，尤其是 M1 亚型，常被用作抗癌药物的载体。巨噬细胞介导的药物递送方式多样，一是直接作为载体，将药物与巨噬细胞孵育后，它能通过血液循环靶向癌细胞，如阿霉素（DOX）负载的 RAW 264.7 巨噬细胞可延长荷瘤小鼠生存期，且 DOX - 负载对巨噬细胞活力和功能影响较小；二是作为间接载体，将含有药物的纳米颗粒（NPs）加载到巨噬细胞上，能降低药物毒性、增加药物剂量，比如负载 N - 琥珀酰 - N′- 辛基壳聚糖（SOC） - 紫杉醇（PTX）的巨噬细胞治疗效率更高。不过，使用 RAW 264.7 细胞存在争议，因其缺乏原代巨噬细胞的部分特征，而使用原代巨噬细胞也面临炎症、促肿瘤表型和脱靶效应等问题，且药物对巨噬细胞的细胞毒性也需关注。
巨噬细胞衍生的细胞外囊泡（EVs），尤其是外泌体，继承了亲代巨噬细胞的表型和功能特性，可用于研究 TAM 功能和递送治疗药物。M1 样巨噬细胞衍生的外泌体（M1-exos）能有效治疗耐药肿瘤，还可通过靶向表面受体来调节 TAMs，如工程化的 M1-exos 可促进 M1 极化、抑制肿瘤生长。此外，巨噬细胞衍生的外泌体还可作为癌症疫苗的佐剂，但目前对其作用机制的理解有限，且外泌体疗法面临产量低的问题，为此开发了外泌体模拟纳米囊泡来解决这一难题。
非侵入性体内成像：追踪巨噬细胞的 “火眼金睛”
为了深入了解巨噬细胞在肿瘤中的行为，非侵入性体内分子成像技术至关重要，它能可视化和量化 TAMs 在 TME 中的行为和动态，为肿瘤研究提供关键信息。
荧光成像利用荧光蛋白或荧光染料对细胞进行标记，具有成本低、空间分辨率高的优点，可实时成像并使用多种颜色，但存在组织穿透性有限、受自发荧光干扰、光漂白和光毒性等问题。在肿瘤研究中，该技术常被用于追踪 TAMs，如用 CD206 抗体标记的近红外荧光染料可检测 TAMs 的动态变化，但由于 TAMs 的异质性和免疫细胞共享标记，其临床转化潜力受限。
生物发光成像通过酶促氧化反应产生光，具有灵敏度高、背景信号低、假阴性结果少的优势，可长期纵向研究巨噬细胞行为，但需要底物，空间分辨率相对较低，且所用酶可能引发免疫反应，限制了其临床应用。有研究通过对 RAW 264.7 细胞进行基因标记，利用生物发光成像观察到巨噬细胞向肿瘤迁移并转化为 TAMs，促进了肿瘤生长。
磁共振成像（MRI）利用强磁场和无线电波生成图像，具有出色的组织穿透性和高分辨率，可用于可视化深部组织中的巨噬细胞和 TAMs。铁氧化物纳米颗粒常作为 MRI 的对比剂，通过影响氢核的弛豫时间来增强图像对比度。不过，MRI 也存在灵敏度较低、扫描时间长和化学位移伪影等缺点。多项研究利用 MRI 评估巨噬细胞的靶向性和 TAM 的含量，如用铁氧化物纳米颗粒标记巨噬细胞，发现其可靶向肿瘤和转移淋巴结，但这些方法的临床转化仍需进一步探索。
磁共振波谱（MRS）是一种非侵入性技术，可分析组织的生化组成，与 MRI 结合可用于研究巨噬细胞的代谢差异。有研究开发了基于超小超顺磁性氧化铁纳米颗粒的 NO 响应性纳米探针，通过检测巨噬细胞中 NO 的变化来量化其极化状态，在乳腺癌模型中有效预测了治疗结果。
磁粒子成像（MPI）能高灵敏度、非侵入性地检测磁性纳米颗粒，具有高灵敏度、无背景噪声、可定量成像等优点，在临床前研究中逐渐受到关注。已有研究利用 MPI 对肿瘤进行成像，并比较了其与 MRI 对铁标记巨噬细胞的检测能力，发现 MPI 可提供更定量的体内数据。此外，还有研究设计了兼具药物递送和 MPI 定量示踪功能的纳米复合材料，为癌症治疗提供了新方向。
核成像包括正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT），这两种技术能穿透深部组织，与 MRI 或 CT 结合可同时获取功能和解剖信息。PET 通过测量正电子标记的分子探针浓度来成像，SPECT 则使用 γ 发射放射性核素标记的成像剂。核成像技术常用于追踪治疗性巨噬细胞和 TAMs 的行为，如用放射性碘标记的金纳米颗粒负载巨噬细胞进行 PET/CT 扫描，可观察到探针在肿瘤中的分布，但该技术也存在辐射剂量和放射性核素半衰期等问题。
巨噬细胞衍生的细胞外囊泡成像：探索肿瘤治疗新路径
理解巨噬细胞衍生的 EVs 在体内的命运，特别是其在肿瘤部位的积累情况，对优化 EVs 治疗效果至关重要。目前，荧光成像常用于追踪巨噬细胞 - EVs，但其他成像方式的研究较少。有研究表明，通过表面修饰可增强巨噬细胞 - EVs 的肿瘤靶向性，如聚乙二醇（PEG）修饰的 M1 巨噬细胞衍生的纳米囊泡（M1-NVs）能更有效地靶向肿瘤，但体外生成 M1 细胞和外泌体分离成本高限制了其转化应用。
临床应用：巨噬细胞成像的 “试金石”
在临床应用中，追踪和定位巨噬细胞对评估其疗效至关重要。铁羧葡胺最初作为铁补充剂，也可作为 T2 MRI 对比剂，用于显示 TAMs 的数量，但它可能会在脑部产生 MRI 伪影，限制了其在脑肿瘤研究中的应用。18F - FDG PET/CT 是常用的代表细胞糖酵解的放射性示踪剂，与 TAM 密度相关，但它并非 TAMs 特异性的，且尚未在临床上进行测试。目前，FDA 批准的用于体内巨噬细胞成像的特异性试剂有限，迫切需要开发更具针对性的试剂。
荧光成像在评估手术切缘方面具有一定优势，可帮助精确切除含有 TAMs 的癌症病变，提高手术效果，已有多项临床研究采用荧光成像策略追踪 TAMs 并辅助癌症诊断。
未来展望：巨噬细胞成像的 “新征程”
未来，非侵入性体内巨噬细胞成像技术有着巨大的发展潜力。多模态成像技术将不同成像方式结合，可更全面地观察巨噬细胞行为，弥补单一技术的不足；开发更先进的纳米颗粒对比剂和分子探针，有望实现分子水平的超高分辨率成像，深入了解巨噬细胞在疾病中的作用；机器学习和人工智能算法的应用，将有助于分析巨噬细胞图像，早期发现疾病进展并评估治疗反应；实时成像技术的进步，可动态观察巨噬细胞对治疗的反应，为个性化治疗提供依据；将巨噬细胞成像与免疫治疗相结合，能开发出更有效的协同治疗策略，提高癌症治疗效果。
结论：开启癌症治疗新篇章
非侵入性体内巨噬细胞成像技术的发展，让我们对 TME 有了更深入的理解，推动了基于细胞的药物递送系统的进步。通过可视化和监测巨噬细胞动态，揭示了免疫细胞与癌细胞之间的复杂相互作用，为创新治疗策略提供了思路。随着技术的不断创新，巨噬细胞成像和基于细胞的药物递送系统的结合将为癌症诊断、监测和治疗带来更高的精度和疗效，引领癌症研究和治疗进入一个新的时代。
