脉冲电磁场（Pulsed Electromagnetic Fields, PEMFs）通过TRPC1-STING炎症轴重编程巨噬细胞并促进乳腺癌细胞吞噬

《Smart Medicine》：Magnetic Reprogramming of Macrophages Stimulates Phagocytosis of Breast Cancer Cells via a TRPC1-STING Inflammatory Axis

　　

： 将肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）从促肿瘤的M2表型重编程为抗肿瘤的M1表型是一种极具吸引力的治疗策略，但目前可用的药物学方法存在全身毒性，阻碍了其临床转化。研究人员在此证明，非侵入性且可定位的脉冲电磁场（Pulsed Electromagnetic Fields, PEMFs）可在瞬时受体电位经典通道1（Transient Receptor Potential Canonical 1, TRPC1）激活下游诱导巨噬细胞重编程。短暂（10 min）PEMF暴露通过激活刺激因子 of Interferon Genes（STING）依赖的NF-κB炎症通路，使巨噬细胞向M1表型极化；当敲低或抑制TRPC1时，该极化作用被消除。PEMF暴露直接增强了乳腺癌细胞的免疫原性，并改变巨噬细胞与癌细胞的旁分泌串扰，促进M1巨噬细胞极化及STING激活的巨噬细胞向癌细胞募集。在共培养体系中，PEMF暴露以STING和TRPC1依赖性方式刺激巨噬细胞介导的癌细胞吞噬。在肿瘤球体中，PEMFs诱导TAMs重编程为M1状态并选择性增强M1巨噬细胞浸润，导致STING介导的癌细胞吞噬。在小鼠模型中，每周两次、持续2周的PEMF暴露使移植瘤消退，选择性清除肿瘤内癌细胞并促进免疫细胞招募。PEMFs提供了一种非侵入性手段，可在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）内局部重编程TAMs以优先清除癌细胞。

论文解读：《Magnetic Reprogramming of Macrophages Stimulates Phagocytosis of Breast Cancer Cells via a TRPC1-STING Inflammatory Axis》（发表于 Smart Medicine）

研究背景与立项依据

肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）通常呈M2样表型，分泌促肿瘤因子并抑制抗肿瘤免疫，而M1极化TAMs则发挥抗肿瘤效应。利用模式识别受体（Pattern Recognition Receptors, PRRs）激动剂将TAMs重编程为M1样状态在 preclinical模型中显示出前景，但全身性炎症反应及肿瘤渗透不足限制了其临床转化。刺激因子 of Interferon Genes（Stimulator of Interferon Genes, STING）激动剂同样面临全身毒性和药代动力学限制。瞬时受体电位经典通道1（Transient Receptor Potential Canonical 1, TRPC1）阳离子通道是巨噬细胞M1极化的重要调节因子，且参与磁感受（magnetoreception）——PEMF可通过TRPC1介导钙离子内流激活PGC-1α（Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma Coactivator 1-alpha）转录程序。先前研究表明特定参数的PEMF对乳腺癌细胞有选择性细胞毒性且依赖TRPC1表达，并已通过I期临床试验（NCT06332508），但其对TAMs的重编程作用尚未阐明。本研究旨在探究PEMF能否通过TRPC1-STING轴在肿瘤微环境中重编程TAMs并促进抗肿瘤免疫。

主要关键技术方法

研究人员采用体外（小鼠RAW264.7巨噬细胞、原代骨髓来源巨噬细胞Bone Marrow-Derived Macrophages, BMDMs、4T1及4T1-12b乳腺癌细胞）、三维肿瘤球体（悬滴法共培养球）及体内（免疫健全BALB/c小鼠皮下4T1-12b移植瘤模型，n=4/组，3 mT PEMF每周两次共2周）实验体系。关键技术包括：药理学抑制（STING抑制剂C176、TBK1抑制剂Amlexanox、TRPC1抑制剂SKF-96365/链霉素/氨基糖苷类）与基因沉默（dsiRNA敲低TRPC1/STING/STIM1、CRISPR-Cas9构建cGAS敲除RAW264.7细胞）；Western blot检测极化标志物（iNOS、CD86、PPAR-γ、Arginase）及信号分子磷酸化（p-NF-κB、p-TBK1、p-IRF3、STING二聚体）与非还原电泳；钙离子荧光测定（Calcium Green-1 AM）；流式细胞术分析巨噬细胞极化（CD86⁺CD45⁺）、癌细胞比例（CD45^?）、吞噬指数（CFSE标记癌细胞，检测CD45⁺CFSE⁺巨噬细胞）及体内肿瘤免疫浸润；条件培养基（Conditioned Media, CM）制备与趋化实验；克隆形成实验、细胞活力（CyQuant/MTT）及吞噬抑制（细胞松弛素B Cytochalasin B）；活体生物发光成像（IVIS）监测肿瘤负荷。

研究结果

2.1 PEMFs Induce the Expression of M1-Associated Markers in Na?ve and IL-4-Polarized Macrophages

研究人员用0、2、3 mT PEMF处理 naive及IL-4预极化（模拟M2样TAMs）RAW264.7和BMDMs各10 min，24 h后Western blot显示3 mT PEMF显著上调M1标志物iNOS（Inducible Nitric Oxide Synthase）和CD86（Cluster of Differentiation 86），下调M2标志物PPAR-γ（Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma）和Arginase，且该效应在IL-4预处理组同样存在，表明PEMF可使naive及已极化的M2样巨噬细胞向M1表型偏移。

2.2 PEMF Activation of NF-κB Is STING Dependent

时间梯度Western blot显示PEMF暴露后0.5 h即出现STAT1、NF-κB（p65 Ser536/Ser468）、IKK、IκBα磷酸化及TBK1（TANK-Binding Kinase 1）磷酸化，4 h出现IRF3（Interferon Regulatory Factor 3）磷酸化，并观察到STING二聚化。STING抑制剂C176或TBK1抑制剂Amlexanox预处理完全阻断PEMF诱导的NF-κB磷酸化；STING dsiRNA敲低也消除该效应。cGAS（cyclic GMP-AMP Synthase）敲除未影响PEMF诱导的NF-κB活化，表明PEMF通过cGAS非依赖但STING-TBK1-NF-κB依赖途径激活M1极化。STING激动剂DMXAA与PEMF联用对该通路有协同放大效应。

2.3 TRPC1 Contributes to PEMF-Induced STING Activation

TRPC1通道抑制剂（链霉素、庆大霉素、新霉素、SKF-96365、2-APB）及TRPC1 dsiRNA敲低均阻断PEMF诱导的NF-κB磷酸化。钙荧光实验证实PEMF引起胞内钙升高，该钙内流可被链霉素、SKF-96365、特异性TRPC1抑制剂Pico145阻断，但不受TRPV4或TRPA1抑制剂影响。TRPC1抑制同样削弱DMXAA诱导的STING-TBK1-IRF3-NF-κB磷酸化。STIM1（Stromal Interaction Molecule 1）敲低引起组成性NF-κB活化且可被C176逆转，提示TRPC1与STIM1在STING通路中具相反调节作用。综上，PEMF通过TRPC1介导钙内流上游激活cGAS非依赖的STING-NF-κB轴。

2.4 PEMF Activation of TRPC1-STING-NF-κB Signaling in Cancer Generates an Immunogenic Secretome Driving Macrophage Polarization

4T1细胞经PEMF处理后同样出现TBK1、NF-κB、IRF3磷酸化，且被C176和链霉素抑制。PEMF处理的4T1条件培养基（CM）可使RAW264.7巨噬细胞p-NF-κB升高并上调iNOS和CD86。qPCR显示PEMF处理的4T1细胞中TNF-α（Tumor Necrosis Factor Alpha）、CXCL10（C-X-C Motif Chemokine Ligand 10）、IL-23（Interleukin 23）转录上调。该CM选择性招募DMXAA预极化的M1巨噬细胞而非naive或IL-4极化的M2巨噬细胞入球体/穿膜，说明PEMF使癌细胞分泌促炎因子改变旁分泌串扰，驱动M1极化与选择性募集。

2.5 PEMF-Induced TRPC1-STING Axis Drives Macrophage Phagocytosis of 4T1 Cells

共培养中PEMF暴露降低癌细胞（CD45^?）比例但不影响单独培养的任一种细胞活力；克隆形成受抑。流式吞噬实验（CFSE标记4T1）显示PEMF使巨噬细胞吞噬指数提高约60%，该增强被C176（STING抑制）或链霉素（TRPC1抑制）完全取消；跨孔实验无CFSE摄取证明需直接接触；细胞松弛素B（Cytochalasin B）阻断吞噬后取消PEMF的癌细胞清除效应。cGAS KO巨噬细胞共培养中PEMF仍有效清除癌细胞，IRF3抑制剂BX795无影响，说明由NF-κB分支而非I型干扰素分支介导。PEMF处理的巨噬细胞CM不改变4T1表面CD47表达。表明PEMF通过TRPC1-STING-NF-κB轴（cGAS非依赖）增强巨噬细胞对乳腺癌细胞的直接吞噬清除。

2.6 PEMF Exposure Enhances M1 Macrophage Polarization and Promotes Selective Recruitment of M1 Macrophages in Tumor Spheroids

3D共培养球体中，3 mT PEMF显著增加CD45⁺巨噬细胞中CD86⁺比例及CD86平均荧光强度（MFI），CD206 MFI不变。PEMF预处理的4T1单培养球体选择性增加DMXAA预极化M1巨噬细胞的植入，对M0或M2（IL-4处理）巨噬细胞无影响，与2D趋化结果一致。

2.7 PEMF Exposure Increases Cancer Suppression and Promotes TRPC1-STING-Dependent Phagocytosis in Tumor Spheroids

共培养球体经PEMF处理后，癌细胞比例由约50%降至35%（24~48 h），CD45⁺CFSE⁺吞噬巨噬细胞百分比及胞内CFSE MFI升高；此吞噬增强被C176或链霉素阻断，证实球体水平同样存在TRPC1-STING依赖的PEMF促吞噬抗肿瘤作用。

2.8 PEMF Exposure Stalls Tumor Growth and Promotes Tumor Clearance In Vivo

BALB/c小鼠皮下4T1-12b瘤模中，3 mT PEMF（30 min/次，2次/周，共2周）：1周后PEMF组肿瘤生长迟于假手术组（分别较基线增4.5倍 vs 14.5倍）；2周后3/4 PEMF处理小鼠肿瘤生物发光信号消失且无残余瘤体或瘢痕，剩余1例缩小。存活肿瘤（n=1）免疫谱显示M1巨噬细胞、CD8⁺T细胞、CD4⁺T细胞、NK（Natural Killer）细胞、NKT（Natural Killer T）细胞及炎性单核细胞显著富集且活化标志物升高，印证PEMF重塑免疫微环境促肿瘤清除。

讨论与结论总结

讨论指出PEMF穿透深部组织且无创，通过精确时空控制激活STING避免药物激动剂的慢性过度激活与全身毒性；TRPC1是PEMF感受与STING激活偶联的关键分子；PEMF同时重编程TAMs为M1并改变癌细胞分泌组以选择性募集M1巨噬细胞，二者协同促吞噬。局限性在于未考察PEMF对其他免疫细胞（T/NK）的直接影响，体内为全身暴露未隔离肿瘤局部磁场。

结论（翻译）：

本研究表明，短暂PEMF暴露（10 min，3 mT）可使巨噬细胞向抗肿瘤M1样表型极化。研究人员鉴定出一条依赖TRPC1且cGAS非依赖的STING激活通路响应PEMF信号。该PEMF-TRPC1信号通路刺激共培养、球体及动物模型中巨噬细胞的吞噬能力，揭示癌细胞与免疫细胞间动态互作最终导向肿瘤抑制。PEMFs可非侵入性定向传递促吞噬、M1极化信号至肿瘤部位引发局部免疫活化，值得进一步临床验证作为癌症免疫治疗佐剂。