本研究的主要作者为北京大学肿瘤医院的陈佳媛、莫佳志、魏金昌、曲梦楠、戴洁、孔岩、徐华艳、李娟、闫谢乔、崔传亮、斯璐、迟志宏、郭军、吴晓文和盛锡楠。该研究于2025年发表在学术期刊 Advanced Science 上。
此项研究的学术背景聚焦于肾细胞癌（Renal Cell Carcinoma, RCC）的免疫治疗领域。尽管以程序性死亡受体-1（PD-1）等靶点的免疫检查点阻断（Immune Checkpoint Blockade, ICB）疗法，尤其是联合方案，已显著改善了RCC患者的生存率，但仍有相当一部分患者对治疗无应答或产生耐药性，其背后的机制尚不完全清楚，亟待深入探索。肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的免疫抑制性细胞，特别是肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs），被认为是驱动免疫逃逸和ICB耐药的关键因素之一。然而，TAMs内部存在高度异质性，哪些特定的TAM亚群在ICB耐药中起主导作用，以及它们如何抑制抗肿瘤免疫的具体分子机制，在RCC中仍未明确。因此，本研究旨在通过单细胞转录组测序等技术，系统描绘ICB治疗前后RCC的免疫微环境图谱，鉴定与耐药相关的关键免疫抑制性细胞亚群，并深入解析其功能及作用机制，最终为克服RCC的ICB耐药提供新的治疗靶点和策略。
研究的工作流程系统且详尽，主要包含以下几个核心环节：
第一，构建ICB应答相关的RCC单细胞图谱。研究团队收集了18名RCC患者的样本，包括6例癌旁正常组织、9例未经ICB治疗的肿瘤组织、5例ICB敏感（部分缓解，PR）肿瘤组织、4例ICB耐药（疾病进展或稳定，PD/SD）肿瘤组织以及2例外周血单个核细胞（PBMC）样本。通过对这些样本进行高通量单细胞RNA测序（scRNA-seq），共获得了103,345个高质量单细胞转录组数据。利用Seurat等生物信息学工具进行无监督聚类和细胞类型注释，鉴定出包括肿瘤细胞、髓系细胞、基质细胞和淋巴细胞在内的15个主要细胞群。通过比较不同分组样本间的细胞组成差异，发现ICB耐药肿瘤的微环境具有明显的免疫抑制特征，其特点是巨噬细胞异常富集，而细胞毒性CD8+ T细胞显著减少。
第二，深入解析髓系细胞的异质性与动态变化。研究重点关注了28,340个髓系细胞，进一步细分出树突状细胞、单核细胞和巨噬细胞等亚群。特别值得注意的是，发现了一个表达巨噬细胞受体带有胶原结构（Macrophage Receptor with Collagenous Structure， MARCO）的TAMs亚群。分析显示，MARCO+ TAMs在肿瘤组织中显著富集，并且在ICB耐药患者的肿瘤中浸润比例更高。通过免疫荧光染色在组织切片上验证了这一发现。此外，利用Monocle 2/3软件进行了拟时序分析，揭示了组织驻留巨噬细胞（F13A1+）可能分化为CXCL9+巨噬细胞和MARCO+ TAMs两条不同的发育轨迹，并识别了调控这一分化过程的关键转录因子（如RXRα、CEBPg）。
第三，探究MARCO+ TAMs与CD8+ T细胞功能受损的关联。通过相关性分析、细胞组成比较和空间转录组/免疫荧光分析，研究证实MARCO+ TAMs的高浸润与肿瘤内CD8+ T细胞的数量减少及功能抑制显著相关。具体而言，在MARCO+ TAMs高浸润的肿瘤中，具有杀伤活性的效应记忆CD8+ T细胞（GZMK+ Tem）和耗竭性CD8+ T细胞（Tex）减少，而处于相对静息状态的组织驻留记忆CD8+ T细胞（ZNF683+ Trm）则相对增多。拟时序分析进一步表明，MARCO+ TAMs可能阻碍了CD8+ T细胞从初始状态向效应状态的正常发育分化，导致其“卡”在中间状态，无法完全激活。
第四，体外实验验证MARCO+ TAMs的免疫抑制功能及靶向干预效果。研究团队使用小鼠肾癌细胞系Renca与骨髓来源巨噬细胞（BMDM）共培养，成功诱导出具有高表达MARCO的TAMs模型。将这类TAMs与从脾脏分离的CD8+ 细胞毒性T淋巴细胞共培养，发现TAMs显著抑制了CD8+ T细胞的增殖和干扰素-γ（IFN-γ）的分泌。然而，使用抗MARCO抗体阻断MARCO功能后，CD8+ T细胞的活化和杀伤肿瘤细胞的能力得到显著恢复。这些体外实验直接证明了MARCO+ TAMs的免疫抑制特性，以及靶向MARCO在逆转免疫抑制方面的潜力。
第五，阐明MARCO抑制抗原交叉呈递的分子机制。这是本研究机制探索的核心部分。首先，对敲低MARCO（siMARCO）和对照组（siNC）的TAMs进行RNA测序分析，结果显示敲低MARCO后，抗原加工与呈递通路相关基因显著上调。流式细胞术和蛋白质印迹法证实，敲低MARCO的TAMs表面主要组织相容性复合体I类（MHC-I）分子表达升高。进一步的机制探索发现，敲低MARCO能上调NOD样受体家族成员NLRC5的表达，而NLRC5是已知的MHC-I基因转录的关键激活因子。随后，通过ATAC-seq（测定转座酶可及染色质测序）分析发现，敲低MARCO引起TAMs染色质可及性的广泛重塑，并鉴定出细胞因子信号抑制因子1（SOCS1）是关键的下游基因。蛋白质印迹和免疫共沉淀实验证实，MARCO通过上调SOCS1表达，SOCS1作为Jak1激酶的假底物抑制剂，结合并抑制Jak1的活性，进而阻碍了Jak1-STAT1信号通路的激活。由于STAT1是NLRC5的重要上游调控因子，此通路被抑制最终导致NLRC5和MHC-I的表达下调。这一系列实验清晰地勾勒出了“MARCO → SOCS1↑ → Jak1/STAT1信号抑制 → NLRC5↓ → MHC-I↓ → 抗原呈递受损”的分子通路。
第六，在体内模型评估靶向MARCO的联合治疗潜力。研究团队构建了小鼠Renca肾癌原位模型和患者来源异种移植（PDX）模型。在荷瘤小鼠中，分别给予同型对照抗体、抗MARCO抗体、抗PD-1抗体以及两者联合治疗。结果显示，与单一抗PD-1治疗相比，联合抗MARCO治疗能更有效地抑制肿瘤生长。对肿瘤组织进行流式分析发现，联合治疗组肿瘤内浸润的CD8+ T细胞和产生IFN-γ的CD8+ T细胞比例显著增加，同时MARCO+ TAMs的比例下降，巨噬细胞的促炎表型增强（如CD86表达升高）。这些体内实验有力地证明了阻断MARCO可以重塑肿瘤免疫微环境，增强CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫，并与现有ICB疗法产生协同效应。
本研究取得了一系列重要的结果。首先，单细胞图谱成功揭示了ICB耐药RCC中存在一个以MARCO+ TAMs异常富集和CD8+ T细胞功能受抑为特征的免疫抑制生态。这是后续所有研究的起点和核心观察。其次，相关性分析和拟时序分析的结果将MARCO+ TAMs与CD8+ T细胞的功能障碍直接联系起来，为“MARCO+ TAMs是导致免疫抑制的关键细胞亚群”这一假说提供了强有力的证据。接着，体外功能实验的结果从细胞水平直接证实了MARCO+ TAMs的抑制性功能以及靶向MARCO的有效性，将相关性证据转化为因果性证据。然后，深入的分子机制研究解开了MARCO如何发挥作用的黑箱，发现其通过SOCS1/Jak1/STAT1/NLRC5轴抑制MHC-I介导的抗原交叉呈递，这从理论上解释了为什么MARCO+ TAMs会损害CD8+ T细胞的激活——因为它们无法有效地将肿瘤抗原呈递给T细胞。最后，体内治疗的阳性结果将基础发现推向了临床前应用层面，证明了靶向这一通路的治疗策略具有实际可行性。每一个环节的结果都逻辑紧密地支撑着下一环节的研究问题，并最终汇聚成完整的证据链。
研究的结论是：MARCO+ TAMs是驱动肾细胞癌免疫检查点阻断疗法耐药的关键免疫抑制性细胞亚群。它们通过激活SOCS1，抑制Jak1-STAT1-NLRC5信号级联，从而下调MHC-I的表达，损害其抗原交叉呈递能力，最终阻碍了CD8+ 细胞毒性T淋巴细胞的激活和抗肿瘤免疫应答。在临床前模型中，阻断MARCO可以恢复TAMs的抗原呈递功能和肿瘤免疫识别，重振CD8+ T细胞的反应，并与抗PD-1疗法协同发挥显著的抗肿瘤效果。
本研究的科学价值在于：1) 首次在RCC中系统阐述了ICB耐药的单细胞免疫微环境特征，并鉴定出MARCO+ TAMs这一关键耐药相关亚群；2) 创新性地揭示了MARCO通过一条全新的SOCS1/Jak1/STAT1/NLRC5信号轴来调控MHC-I表达和抗原呈递的分子机制，深化了对TAMs介导免疫逃逸的认识；3) 提供了从“现象观察”到“机制解析”再到“干预验证”的完整研究范式。其应用价值则更为直接：MARCO被证明是一个极具潜力的治疗靶点。针对MARCO的阻断抗体（已有相关药物进入临床试验，如PY265）有望成为克服RCC乃至其他实体瘤ICB耐药的新型免疫疗法，为临床上ICB治疗失败的患者提供了新的希望和联合治疗策略。
本研究的亮点突出：第一，重要发现新颖：首次在RCC中明确了MARCO+ TAMs在ICB耐药中的核心作用，并阐明了其通过抑制抗原呈递来发挥功能的独特机制，这与以往关注TAMs分泌抑制性细胞因子或直接物理屏蔽的研究角度有所不同。第二，研究方法系统先进：整合运用了大规模临床样本scRNA-seq、体外细胞共培养、体内多种动物模型、ATAC-seq染色质可及性分析、RNA-seq转录组分析等多组学和多层次的研究手段，证据链坚实完整。第三，研究目标具有明确的临床转化意义：始终围绕解决ICB临床耐药这一实际问题展开，最终的体内治疗实验直接验证了靶向策略的有效性，衔接了基础研究与临床需求。第四，机制研究深入：不仅找到了关键分子MARCO和SOCS1，还通过细致的生物化学和分子生物学实验，完整地描绘了从膜受体到表观遗传调控，再到转录因子和抗原呈递机器的信号传导路径。
此外，研究还附带了一些其他有价值的发现，例如：ICB治疗后残留的肿瘤细胞表现出糖酵解和氨基酸代谢通路的激活，提示代谢重编程参与耐药；肿瘤细胞自身表达的TMEM176B也可能与耐药相关；肿瘤微环境中的血管内皮细胞（FLT1+ ECs）亚群在耐药样本中富集。这些发现为进一步全面理解RCC的ICB耐药生态系统提供了额外的线索和方向。