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具有交叉递呈能力的独特TAM亚群决定肿瘤免疫的分叉

期刊:Cell ReportsDOI:10.1016/j.celrep.2025.115800

这篇文档属于类型a,是一篇关于肿瘤免疫微环境中特定巨噬细胞亚群功能研究的原创性论文。以下是详细的学术报告:


作者及发表信息

本研究由Kanako ShimizuAn SanpeiHiroshi Nakazato等作者共同完成,通讯作者为Shin-ichiro Fujii(隶属日本RIKEN综合医学科学中心)。论文于2025年6月24日发表在Cell Reports(Volume 44, Issue 115800),标题为《Distinct TAM subset with cross-dressing capability determines the bifurcation of tumor immunity》。


学术背景

研究领域:肿瘤免疫学,聚焦肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAMs)的异质性及其在免疫治疗中的作用。
研究动机:尽管免疫检查点抑制剂(ICB)在临床中显示出疗效,但多数患者最终产生耐药性。既往研究认为TAMs可能通过抑制细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)功能促进耐药,但具体亚群及其机制尚不明确。
科学问题
1. TAMs中是否存在通过“交叉递呈”(cross-dressing)机制获取肿瘤抗原的特定亚群?
2. 这类TAMs如何调控肿瘤免疫的平衡?
研究目标:鉴定具有“交叉递呈”能力的TAM亚群,解析其分子机制,并探索靶向该亚群增强免疫治疗的策略。


研究流程与方法

1. TAMs作为CTLs的靶点验证

  • 实验模型:采用MC38(结肠癌)和E0771(乳腺癌)小鼠模型,结合ICB(抗PD-1/抗CTLA-4联合治疗)。
  • 关键发现
    • 在缺乏交叉呈递性树突细胞(cDC1)的IRF8-KO小鼠中,ICB疗效丧失,但过继转移抗原特异性OT-1 CTLs可显著抑制肿瘤生长(图1)。
    • 流式细胞术和免疫组化显示,CTLs不仅杀伤肿瘤细胞,还诱导TAMs凋亡(图1D-E)。

2. TAMs通过“胞啃作用”(trogocytosis)获取肿瘤抗原

  • 机制验证
    • 使用CellMask膜染料和生物素标记技术,证实骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)与活肿瘤细胞共培养时,通过直接接触获取肿瘤膜成分(图3A-C)。
    • 对比吞噬作用(phagocytosis),TAMs更倾向于通过trogocytosis获取MHC I/抗原复合物(图3D-E)。
  • 体内证据
    • 多光谱成像显示,MC38-OVA肿瘤附近的CD206+F4/80+ TAMs表达H2-Kb/SIINFEKL复合物,而β2m-KO(MHC I缺陷)肿瘤中无此现象(图3F-H)。

3. Trogocytic TAMs(TG-TAMs)的表型与调控机制

  • 单细胞测序(scRNA-seq)
    • 鉴定出高表达CD9、CD63的TAM亚群(Cluster LB),其缺氧相关基因(HILPDA、VEGFA)显著上调,但抗原呈递基因下调(图5)。
    • 胆固醇代谢酶CH25H是调控trogocytosis的关键分子:低表达CH25H促进膜流动性,增强trogocytosis(图5G)。
  • IFN-β与缺氧信号的作用
    • IFN-β通过上调CH25H抑制trogocytosis,而缺氧通过HIF-1α下调CH25H(图6-7)。
    • VHL(抑癌基因)通过拮抗HIF-1α上调CH25H,抑制TAMs的“交叉递呈”能力(图7H)。

4. 靶向TG-TAMs增强免疫治疗

  • 治疗策略
    • 在ICB耐药的大肿瘤中,联合VHL抑制剂(VH298)可显著增强疗效(图7J)。
    • 机制:抑制VHL-HIF-1α轴降低CH25H,增加TG-TAMs的抗原递呈,从而提升CTLs的杀伤效率。

主要结果与逻辑链条

  1. TG-TAMs的鉴定:CD9hiCD63hiCD206+ TAMs通过trogocytosis获取肿瘤抗原,成为CTLs的靶点(图1-3)。
  2. 分子机制:CH25H是核心调控分子,受IFN-β(上调)和HIF-1α(下调)拮抗调控(图6-7)。
  3. 治疗意义:靶向CH25H-VHL-HIF-1α轴可重塑肿瘤免疫微环境,克服ICB耐药(图7J)。

结论与价值

科学意义
- 首次揭示TAMs通过trogocytosis“窃取”肿瘤抗原的亚群(TG-TAMs),提出“交叉递呈”双刃剑作用:在冷肿瘤中促免疫抑制,在热肿瘤中促CTLs活化。
- 阐明CH25H-HIF-1α-VHL轴是调控TAM功能的新通路。

应用价值
- 为克服ICB耐药提供新靶点(如联合VHL抑制剂)。
- 单细胞多组学与空间转录组技术的结合为TAM异质性研究提供范式。


研究亮点

  1. 创新发现:TG-TAMs的“胞啃作用”是肿瘤抗原递呈的新机制。
  2. 技术突破:整合scRNA-seq、CITE-seq和多光谱成像,实现单细胞水平的功能与空间解析。
  3. 转化潜力:提出靶向代谢-缺氧通路的联合治疗策略。

其他价值

  • 研究揭示了IFN-β在免疫治疗中的复杂角色:短期增强抗肿瘤免疫,但长期可能通过CH25H抑制TAMs的抗原递呈。
  • 为理解巨噬细胞在病原体感染(如细菌、阿米巴)中的trogocytosis机制提供跨学科参考。

(注:文中术语首次出现时标注英文,如“胞啃作用(trogocytosis)”“交叉递呈(cross-dressing)”)

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