综述：解析恶性协同：骨肉瘤-巨噬细胞串扰中的代谢重编程、表观遗传回路和微环境重塑

《Frontiers in Immunology》：Deciphering the malignant synergy: metabolic reprogramming, epigenetic circuitry, and niche remodeling in osteosarcoma-macrophage crosstalk

　　

骨肉瘤（OS）的预后因复杂的肿瘤微环境而停滞不前。本综述解析了OS细胞与肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）之间的“恶性协同”。超越传统的M1/M2二分法，研究人员强调了TAMs的功能异质性，追踪了它们从驻留防御者到促转移共犯的演变。研究人员阐明了驱动这种驯化的三个关键机制：（1）代谢重编程，OS细胞通过氨基酸和脂质劫持强制免疫抑制；（2）表观遗传回路，涉及m6A修饰和ceRNA网络，形成自我强化的恶性循环；（3）微环境重塑，外泌体融合蛋白远程预处理肺部以利于转移。通过综合这些机制，研究人员识别了免疫逃逸和化疗耐药中的关键脆弱点，为针对这种关键相互作用的治疗提供了理论基础。

2 骨肉瘤中的巨噬细胞异质性与环境塑造
巨噬细胞生物学的研究范式已发生深刻转变，现代谱系追踪技术确立了“双起源”理论：巨噬细胞不仅源自骨髓造血干细胞分化的循环单核细胞，还来自早期胚胎发育中的卵黄囊祖细胞，其中组织驻留巨噬细胞在出生前即定植于骨微环境。这种起源异质性为理解其在肿瘤微环境（TME）中的不同功能奠定了基础。功能上，巨噬细胞表现出显著的可塑性，经典二元分类将其分为经典活化M1型和替代活化M2型，前者通过释放活性氧和促炎细胞因子（如TNF-α）发挥抗肿瘤作用，后者由IL-4或IL-13极化，介导免疫抑制和组织修复。然而，在肿瘤的复杂病理条件下，TAMs常呈现超越简单M1-M2二分法的连续活化谱，包括M2a、M2b、M2c等多种亚型及混合表型，这种动态可塑性构成肿瘤免疫逃逸的细胞基础。借助单细胞RNA测序（scRNA-seq）突破，对骨肉瘤（OS）中TAMs异质性的理解已超越表面标记，深入功能亚群维度。在进展期和转移性OS的单细胞图谱中，无偏聚类分析揭示了TAMs的空间和功能分层：C1Q⁺巨噬细胞（高表达补体基因C1QA、C1QB、C1QC）是TME中主要的抗肿瘤免疫亚群，其浸润丰度与患者良好预后正相关；而FABP4⁺巨噬细胞在进展期原发和肺转移OS组织中发现，表现出活跃的促炎特性，其出现常与侵袭性和免疫抑制能力增强相关。空间分辨转录组图谱进一步将TAM亚群的结构组织映射到天然肿瘤组织，揭示特定髓系/TAM亚群与恶性OS细胞的空间共定位模式，支持局部微环境形成以促进免疫抑制。TAMs的异质性和功能可塑性并非预先决定，而是由局部微环境动态塑造。物理因素中，骨髓微环境提供的三维（3D）空间结构使TAMs对肿瘤信号更敏感，维持其促肿瘤表型；化学因素中，肿瘤快速生长导致的缺氧作为关键代谢开关，诱导M2巨噬细胞分泌大量骨桥蛋白，通过下调ISG15和EGR3并激活RIG-I通路加速肿瘤进展。

3 恶性驯化：招募与极化
OS进展不仅依赖肿瘤细胞的自主特性，还取决于其塑造免疫抑制微环境的能力，其中巨噬细胞的“教育”是关键环节。该过程始于全身性细胞招募，并通过复杂细胞间串扰驱动功能极化，最终将巨噬细胞转化为肿瘤进展的共犯。
3.1 趋化招募与定位
巨噬细胞向肿瘤组织的浸润受OS细胞建立的特定趋化梯度调控。CCL2-CCR2轴是单核细胞招募的主要驱动因素，但OS采用更复杂的微环境依赖性网络调节免疫浸润。Spondin-2（SPON2）在OS中显著上调，通过激活NF-κB/VEGF信号通路增强CCL2、IL-10和CSF1分泌，不仅招募单核细胞，还促进其向M2样表型极化。肿瘤抑制因子缺失则放大这些信号，如TNF-α诱导蛋白8样1的下调解除对CCL2的抑制，导致巨噬细胞失控浸润。在肺转移中，Zinc finger imprinted 3（ZIM3）转录上调CCL25，通过CCR9受体招募M2巨噬细胞至肺实质，体现了巨噬细胞招募的空间特异性。此外，IL-34作为双重功能介质，不仅招募M2极化的TAMs，还直接促进内皮细胞生长和血管结构组装，协调巨噬细胞招募与新生血管生成。
3.2 囊泡通讯载体
OS细胞还利用膜结合载体传递复杂高密度分子信息，包括迁移体、微粒和外泌体。迁移体相关纳米颗粒（MANPs）富含MFGE8，被巨噬细胞吞噬后驱动M2极化，将免疫基质转化为肿瘤迁移支持轨道。肿瘤来源微粒（T-MPs）激活巨噬细胞中TBK1-STAT6信号轴，迫使其进入M2样状态并分泌CCL18，后者通过STAT3信号反馈增强肿瘤迁移和化疗耐药。OS来源外泌体通过诱导巨噬细胞表达Tim-3促进肺转移，抑制免疫监视并预转移微环境（PMN）准备。然而，囊泡分离技术（如超速离心与商业尺寸排阻色谱）的异质性导致非外泌体蛋白共分离，混淆结果，未来需严格遵循标准化分离和表征方案（如MISEV指南）以确保可重复性。

4 代谢重编程：免疫抑制的营养逻辑
OS微环境中的代谢景观以激烈营养竞争和复杂代谢耦联为特征。肿瘤细胞通过主动重编程氨基酸、脂质和葡萄糖代谢通量，对免疫细胞施加代谢检查点，迫使TAMs放弃抗肿瘤功能并采用支持肿瘤存活和逃逸的M2样代谢程序。
4.1 氨基酸代谢：生物合成与信号枢纽
化疗应激诱导巨噬细胞分泌IL-18，上调肿瘤细胞中L-氨基酸转运蛋白2（LAT2），导致亮氨酸和谷氨酰胺大量内流，激活mTORC1通路，驱动c-Myc介导的CD47转录——一种关键的“别吃我”信号，使OS细胞逃避巨噬细胞吞噬。靶向LAT2可破坏该IL-18/LAT2/mTORC1/CD47轴，增强对阿霉素的敏感性。此外，溶质载体（SLC）家族中SLC7A1在OS细胞中高表达，通过细胞间串扰驱动M2极化。
4.2 脂质代谢：重塑脂质组谱
溶酶体酸性脂肪酶A（LIPA）是细胞内脂质水解的关键调节因子，其高表达驱动巨噬细胞重编程为免疫抑制亚群，促进T细胞抑制和肿瘤进展，药理学抑制LIPA（如Glecaprevir）可逆转此表型。同时，1-酰基甘油-3-磷酸O-酰基转移酶3（AGPAT3）的下调导致溶血磷脂酸（LPA）积累，LPA通过LPAR6激活TAMs分泌IL-6和IL-10，抑制CD8⁺ T细胞功能。
4.3 葡萄糖代谢与代谢应激
OS细胞中高糖酵解（Warburg效应）创造葡萄糖缺乏、乳酸丰富的环境，有利于M2极化。TCF19通过结合CDKN2A启动子增强其表达，驱动糖酵解通量，调节巨噬细胞可塑性（降低M1标记CD86，增加M2标记CD206及IL-10分泌）。多组学分析揭示维生素和辅因子代谢通路是肿瘤免疫微环境的关键预后调节因子，其中ST3β-半乳糖苷α-2,3-唾液酸转移酶4（ST3GAL4）不仅驱动OS细胞恶性增殖，还重编程糖酵解能力，敲低ST3GAL4可逆转共培养巨噬细胞的M2极化。此外，二硫化物应激相关长链非编码RNA LINC01137通过增强上皮-间质转化（EMT）并调节巨噬细胞定向，将二硫化物应激处理与免疫逃逸机制联系起来。

5 分子回路：表观遗传学、ceRNA网络与相互反馈
代谢重编程提供肿瘤进展燃料，而指令手册由复杂的遗传和表观遗传调节网络编写。OS细胞与巨噬细胞间的串扰严格受m6A修饰、竞争性内源RNA（ceRNA）网络和自我强化反馈环调控。
5.1 表观遗传修饰：m6A甲基化
甲基转移酶样3（METTL3）作为核心m6A甲基转移酶，通过沉积m6A修饰稳定G蛋白信号调节因子1（RGS1）mRNA，导致RGS1蛋白持续高表达，驱动巨噬细胞M2极化。极化的TAMs分泌IL-10和TGF-β1，形成抑制性微环境增强OS细胞致瘤性，构成“METTL3-RGS1-M2”轴。
5.2 ceRNA海绵网络
长链非编码RNA（lncRNA）通过ceRNA机制竞争性结合特定miRNA，防止下游靶mRNA降解。在体外和异种移植模型中，LncRNA RP11-361F15.2作为miR-30c-5p的诱饵，释放细胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白4（CPEB4），驱动肿瘤侵袭和M2巨噬细胞极化。LncRNA PURPL在MG-63细胞共培养系统中响应TAM浸润，海绵miR-363上调PDZD2，促进EMT。这种ceRNA调控通过外泌体跨越细胞边界：143B细胞将ELFN1-AS1包装进外泌体递送至巨噬细胞，海绵miR-138-5p和miR-1291，上调CREB1，强制M2表型；同时肿瘤细胞利用外泌体递送miR-181a-5p，靶向抑制巨噬细胞中RORA，促使其向促肿瘤状态倾斜。然而，这些ceRNA网络在临床转化中需谨慎，因lncRNA进化保守性低且物种特异性高，未来需在人类原发OS标本中通过空间转录组学验证这些表观遗传回路。
5.3 双向反馈回路
OS与巨噬细胞的相互作用是双向自我强化循环。M2巨噬细胞通过HMGB1-RAGE轴刺激肿瘤细胞产生更多HMGB1，放大迁移和侵袭能力。M2极化TAMs分泌富含miR-221-3p的外泌体，被OS细胞内化后靶向SOCS3，解除JAK2/STAT3通路抑制，促进肿瘤生长和转移。类似地，TAM来源外泌体携带let-7a靶向C15orf41，或携带lncRNA LIFR-AS1海绵miR-29a上调NFIA，均形成疾病进展的恶性循环。

6 肺PMN：远程预处理与定植策略
肺转移是OS患者死亡的主要原因，原发肿瘤在远处转移出现前即主动“预处理”肺部，创建由免疫抑制性巨噬细胞主导的PMN。
6.1 外泌体货物与融合蛋白：PMN构建者
Rab22a-NeoF1融合蛋白通过HSP90经KFERQ样基序特异性分选进入外泌体，分泌后与结合伴侣PYK2复合物抵达肺部，双重功能：招募骨髓来源巨噬细胞至肺实质，并激活STAT3信号强制M2表型；同时PYK2组分激活受体肿瘤细胞中RhoA，促进定植。此外，OS来源细胞外囊泡包装S100A11，通过去泛素酶USP9X稳定JAK2/STAT3信号，激活巨噬细胞分泌CXCL2招募粒细胞性髓系来源抑制细胞（MDSCs），形成免疫抑制屏障。高转移性OS细胞的外泌体还能诱导肺泡巨噬细胞分泌TGF-β2，抑制其吞噬能力，解除肺部第一道免疫防线。
6.2 定植阶段：剪接变异与细胞因子网络
U1小核糖核蛋白70K（SNRNP70）在转移性OS中上调，调控CD55的选择性剪接，通过ADGRE5/CD55信号轴促进巨噬细胞与肿瘤细胞直接相互作用，驱动免疫逃逸和肿瘤扩张。TAMs在肺转移中比原发肿瘤更丰富，分泌高水平的IL-8，激活FAK通路促进增殖和侵袭；同时通过COX-2/STAT3信号级联诱导肿瘤细胞EMT，抑制COX-2可阻断转移。

7 功能结局：从免疫排斥到化疗耐药
OS与巨噬细胞串扰的最终后果是获得治疗抵抗性。CD163⁺ M2型TAMs的浸润与功能耗竭的T细胞表型直接相关，这些T细胞共表达TIM-3和PD-1，增殖和促炎细胞因子分泌受损。OS细胞中活化T细胞核因子3的过表达同时上调PD-L1抑制T细胞，并促进M0巨噬细胞分泌CXCL2；Paired-like homeodomain转录因子1的下调导致外泌体释放LINC00662，极化巨噬细胞分泌CCL22，进一步排斥效应细胞。CD47“别吃我”信号与巨噬细胞SIRPα相互作用阻断吞噬，与转移进展相关。然而，这种抑制是可逆的，工程化沙门氏菌VNP20009-CCL2-CXCL9可重新激活cGAS/STING通路，诱导I型干扰素分泌，促进树突细胞和T细胞招募，将TAMs重极化为抗肿瘤表型。化疗耐药方面，新辅助化疗本身可通过巨噬细胞诱导耐药：化疗应激刺激巨噬细胞分泌IL-1β，降低OS细胞药物敏感性；巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）激活RAS/MAPK通路，靶向MIF可恢复对顺铂和阿霉素的敏感性；线粒体蛋白TIMM23通过线粒体自噬促进巨噬细胞M2极化，这些巨噬细胞诱导OS细胞中TIMM23-PARGP1融合基因表达，增强增殖并直接赋予化疗耐药；M2来源外泌体将Apoc1转移至OS细胞，结合ACSF2阻止其与去泛素酶USP40相互作用，导致ACSF2泛素化降解，阻断铁死亡，使肿瘤细胞在化疗氧化应激中存活。OS干细胞（OSCs）与TAMs存在精确相互作用：巨噬细胞分泌IGF-1结合OSCs上的RARRES2，维持肿瘤干性和异质性，破坏该通讯可诱导分化并丧失干样特性。

8 讨论
本分析突出了传统“肿瘤中心”模型的局限性，主张OS进展代表恶性细胞与TAMs之间的动态共进化。这种恶性协同并非对炎症的被动反应，而是精确调控的程序，通过整合招募策略、代谢调节和表观遗传重塑，OS细胞劫持巨噬细胞的内在可塑性，将其从抗肿瘤表型重定向至主动支持肿瘤存活、化疗耐药和转移的状态。现有研究揭示了多层次的通讯机制：经典细胞因子信号仍相关，但囊泡运输和融合蛋白转移的发现代表了细胞间串扰理解的重大飞跃，如Rab22a-NeoF1和TIMM23-PARGP1融合蛋白作为细胞间信号效应器，表明OS细胞将其基因组不稳定性输出至微环境。代谢耦联（特别是氨基酸转运蛋白LAT2和脂质代谢LIPA的操作）表明OS细胞通过营养可用性的生理约束强制M2样状态。然而，当前临床前证据存在方法学局限性，多数研究依赖体外培养和PDX模型，缺乏完整人类免疫系统，且ceRNA网络等分子调控因子的物种特异性使小鼠数据外推复杂化，外泌体分离缺乏标准化方案。临床转化挑战方面，免疫检查点抑制剂在OS中疗效有限（如SARC028试验中仅5%客观缓解率），表明不拆除TAM介导的免疫抑制屏障而仅恢复T细胞活性无效。简单的巨噬细胞耗竭策略（如CCR2抑制剂、CSF-1R抑制剂）因代偿性招募或反弹效应而效果有限，未来治疗方向在于“再教育”策略——打破特定反馈回路，如使用LIPA抑制剂逆转代谢劫持，或通过CD47阻断重新激活巨噬细胞介导的吞噬。基于纳米颗粒的递送系统可精确靶向TME进行M2到M1表型转换，最终需组合策略同时靶向肿瘤种子和条件化土壤，从简单细胞毒性转向系统性免疫正常化。