这篇文档属于类型a,是一篇关于抗原呈递癌症相关成纤维细胞(apCAFs)在胃癌免疫治疗中作用机制的原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:
研究团队与发表信息
本研究由Junquan Song、Rongyuan Wei、Chenchen Liu(共同第一作者)及Xiaowen Liu(通讯作者)等来自复旦大学附属肿瘤医院胃癌外科和肿瘤学系的团队完成,发表于Nature Communications(2025年2月23日接受,DOI: 10.1038/s41467-025-57465-7)。
学术背景
研究领域:肿瘤微环境(TME)中癌症相关成纤维细胞(CAFs)的异质性及其免疫调控功能。
研究动机:胃癌(GC)是全球发病率第五、死亡率第四的恶性肿瘤,免疫检查点阻断(ICB)疗法对部分患者无效,尤其是PD-L1低表达者,提示TME的免疫抑制特性是关键限制因素。CAFs是TME中最丰富的基质细胞,但其功能异质性尚不明确。既往研究发现,CAFs可通过PD-L1/PD-1轴抑制T细胞功能,但亦有研究显示CAFs可能维持抗肿瘤免疫反应。
研究目标:鉴定胃癌中是否存在抗原呈递CAFs(apCAFs,特征为高表达MHC II分子),解析其空间分布、免疫调控机制及预测免疫治疗反应的潜力。
研究流程与方法
1. apCAFs的鉴定与临床关联
- 样本与数据:整合3个公共单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据集(74例样本,38例患者),涵盖非萎缩性胃炎、胃癌及癌旁组织。通过严格质控和聚类分析,从3246个高质量CAFs中鉴定出8个亚群,其中Cluster 5高表达MHC II相关基因(CD74、HLA-DRA等)和抗原呈递通路,定义为apCAFs。
- 实验验证:
- 多重免疫荧光(mIF):在胃癌石蜡切片中确认apCAFs(CD74+PDPN+)的存在。
- 流式细胞术:从新鲜手术样本中分离apCAFs(CD45⁻EPCAM⁻CD31⁻PDPN⁺MHC II⁺细胞)。
- 临床队列分析:71对胃癌与正常组织比较显示,apCAFs在肿瘤中显著富集(p<0.01),且高apCAFs浸润患者预后更佳(总生存期延长,p<0.001)。
2. apCAFs的空间分布与免疫调控
- 空间转录组:发现apCAFs富集于三级淋巴结构(TLS)周围,与B细胞、T细胞区域共定位(Spearman r=0.72,p<0.001)。
- 体内实验:将apCAFs与胃癌细胞(MFC系)共移植至615小鼠模型,结果显示apCAFs组肿瘤生长减缓(体积减少45%,p<0.01),T细胞浸润增加(CD8⁺ T细胞毒性评分升高2.1倍)。
- 体外共培养:apCAFs促进CD4⁺ T细胞活化(CD69⁺比例增加3倍)及细胞毒性CD8⁺ T细胞增殖(CFSE标记显示增殖率提高60%)。
3. apCAFs与巨噬细胞的互作机制
- 单细胞互作分析:预测apCAFs通过分泌IL1A、IL6等配体驱动巨噬细胞向促炎表型(M1样)极化。
- 验证实验:
- 空间分析:apCAFs与促炎巨噬细胞(CD68⁺CD86⁺)空间距离显著短于非apCAFs(p<0.001)。
- 体外共培养:apCAFs上调巨噬细胞促炎基因(CXCL9、IRF1),下调抗炎基因(CD163、TREM2)。
- 反馈环路:促炎巨噬细胞进一步促进apCAFs生成,形成正反馈(流式显示共培养后apCAFs比例增加1.8倍)。
4. apCAFs预测免疫治疗响应
- 临床队列:
- 胃癌队列(Kim et al.):免疫治疗响应者基线肿瘤中apCAFs特征表达更高(p=0.003),ROC曲线显示AUC=0.82。
- 泛癌分析:在三阴性乳腺癌(TNBC)、黑色素瘤和非小细胞肺癌(NSCLC)中,apCAFs高浸润患者免疫治疗响应率显著提升(黑色素瘤队列:响应者apCAFs特征评分高2.3倍,p=0.01)。
主要结果与逻辑关联
- apCAFs的鉴定:通过多组学数据与实验验证,首次在胃癌中明确apCAFs的存在及其临床意义。
- 免疫激活机制:apCAFs通过促进T细胞活化和巨噬细胞极化,构建免疫活化型TME,抑制肿瘤生长。
- 预测价值:apCAFs作为跨癌种的免疫治疗响应标志物,为精准治疗提供新靶点。
结论与价值
科学意义:
- 揭示CAFs异质性中apCAFs亚群的免疫刺激功能,挑战了CAFs普遍免疫抑制的传统认知。
- 阐明apCAFs-TLS-巨噬细胞轴在抗肿瘤免疫中的协同作用。
应用价值:
- apCAFs可作为预测ICB疗效的生物标志物,指导胃癌及其他癌种的免疫治疗分层。
- 靶向apCAFs或联合ICB可能成为克服TME免疫抑制的新策略。
研究亮点
- 创新性发现:首次在胃癌中系统表征apCAFs,并解析其空间定位与功能。
- 方法学优势:整合scRNA-seq、空间转录组、mIF和流式多维度验证,数据严谨。
- 转化潜力:提出apCAFs评分作为泛癌免疫治疗预测工具,具有临床实用性。
其他有价值内容
- 局限性:小鼠移植模型未能完全模拟胃癌特异性TME;apCAFs动态变化机制需进一步研究。
- 未来方向:探索apCAFs在TLS形成中的作用,以及联合ICB的治疗潜力。
此研究为理解CAFs的免疫调控功能提供了新视角,并为肿瘤免疫治疗的精准化奠定了基础。