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Nature | 肿瘤里挤满了T细胞,为什么免疫系统仍然攻不进去?

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阳光肺科 发表于 昨天 14:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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引言

肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)常被视为一种“免疫细胞很多”的肿瘤:大量T细胞进入肿瘤组织,却未必能带来持久控制。问题也许不在于免疫细胞够不够多,而在于它们是谁、处于什么状态,又被安排在什么位置。

7月22日,《Nature》的研究报道“Tertiary lymphoid structures harbour stem-like tumour-specific T cells”,结合单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing)、T细胞受体测序(T-cell receptor sequencing,TCR-seq)、空间转录组和功能实验,描绘出一个颇具张力的图景:三级淋巴结构(tertiary lymphoid structures,TLS)保存着具有“干样”特征的肿瘤特异性T细胞,但肿瘤边缘的免疫抑制性巨噬细胞,又可能把这些细胞挡在核心区域之外。
b81ee2633095c5b50ffa91ba98a6add9.png 肿瘤里,为何会长出一座“临时淋巴结”?
TLS并不是正常解剖结构中的淋巴结,而是在慢性炎症、感染或肿瘤等环境中,由T细胞、B细胞和抗原呈递细胞聚集形成的局部免疫组织。
成熟TLS可以出现类似淋巴结的T细胞区、B细胞滤泡和生发中心;不成熟TLS则往往只有T、B细胞聚集,组织结构尚不完整。
这一区别很重要。既往研究显示,成熟TLS常与免疫检查点阻断治疗(immune checkpoint blockade,ICB)的较好疗效相关,但不成熟TLS究竟是有益、无效,还是可能伴随免疫抑制,一直没有简单答案。
本研究分析了24例未经治疗的RCC肿瘤,其中12例存在TLS。值得注意的是,12例TLS阳性肿瘤中有11例缺乏CD21、CD23和BCL6等成熟标志,只有1例被判定为成熟TLS。
换言之,这项研究观察到的现象,主要来自临床中更常见的不成熟TLS,而不是结构完整的“标准淋巴结样”组织。
“耗竭”并不等于彻底失去战斗力
研究人员从24例患者的肿瘤、转移灶、邻近正常肾组织和血管瘤栓中获得386,238个细胞,进行单细胞分析。
结果显示,与TLS阴性肿瘤相比,TLS阳性肿瘤中耗竭CD8⁺ T细胞(exhausted CD8⁺ T cells,Tex)所占比例更高,差异具有统计学意义。
乍看之下,这似乎是坏消息。T细胞耗竭通常意味着,在持续抗原刺激下,细胞逐渐出现效应功能下降,并表达PD-1、TIM-3和LAG-3等抑制性分子。但“耗竭”并不是一个单一终点,而是一条连续的分化轨迹。
研究进一步发现,TLS阴性肿瘤中的Tex细胞反而表现出更强的终末耗竭转录程序。其中,终末耗竭程度最高的Tex-2细胞,在TLS阴性肿瘤中更丰富。相反,TLS阳性肿瘤中,与干样祖细胞耗竭状态(stem-like progenitor exhausted state,TPex)相关的细胞比例更高。
TPex细胞同时保留两类看似矛盾的特征:它们已经识别并经历过抗原刺激,表达部分耗竭标志;但又保留TCF7、IL7R和CCR7等与记忆、自我更新及继续增殖有关的程序。
它们并非未参战的新细胞,也不是完全失去反应能力的终末细胞,而是可能继续补充后续效应T细胞的“可再生储备”。
因此,判断肿瘤中的T细胞质量,不能只问“是否耗竭”,还要继续追问:耗竭到了哪一步?
近600个TCR逐一测试:长得像抗肿瘤,不等于真的识别肿瘤
转录组只能提示细胞可能在做什么,不能直接证明它识别什么。
为解决这个问题,研究人员从6例肿瘤中重建了581对TCR α/β链,代表554个扩增的T细胞克隆,并将这些TCR导入实验用T细胞,与患者自身肿瘤细胞及多种非肿瘤对照共同培养。
390个接受检测的CD8⁺ TCR克隆型中,70个能够特异性识别自体肿瘤细胞;另有2个CD4⁺ TCR显示肿瘤特异性。加上能够识别肾癌相关抗原的TCR,研究共确认82个对肿瘤细胞或RCC抗原具有反应性的TCR。
值得注意的是,TLS阳性和TLS阴性肿瘤中,检测到肿瘤反应性TCR的比例并没有显著差异。这意味着TLS带来的优势,可能不只是“拥有更多肿瘤反应性T细胞”,而是让其中一部分细胞停留在更有增殖潜力的状态。
另一个容易被忽视的数据是:虽然肿瘤特异性TCR主要集中在Tex群体中,但每位患者接受检测的扩增Tex克隆中,平均70.5%在这套实验里没有表现出肿瘤反应性,患者间范围为27.1%至95.2%
Tex表型可以提高找到肿瘤反应性T细胞的概率,却不能替代功能验证。一个T细胞在肿瘤内扩增并表达耗竭标志,并不自动等于它正在识别癌细胞;它也可能针对病毒、正常组织抗原,或者识别当前实验尚未覆盖的抗原。
一个新抗原,竟占据四分之一的转移灶CD8⁺ T细胞
为了寻找这些TCR究竟识别什么,研究人员测试了391条由全外显子组测序(whole-exome sequencing,WES)推导的个体化新抗原肽、187条通过质谱筛选的RCC相关肿瘤相关抗原(tumour-associated antigen,TAA)肽,以及22组共享肿瘤抗原肽池。
结果暴露出肾癌抗原图谱的巨大空白:72个肿瘤特异性TCR中,61个找不到已知对应抗原,占84.7%
但在一位编号为P108的患者中,研究人员发现了一个高度集中的免疫反应。11个不同TCR克隆均识别由HLA-B*27:05呈递的NSUN5 p.Q18K新抗原。
针对该新抗原的T细胞,占原发肿瘤CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞的15.8%,在转移灶中更达到25.5%;同一组织中,识别巨细胞病毒或EB病毒的T细胞均低于1%。
功能实验还显示,这些TCR识别突变型NSUN5肽的功能亲和力(functional avidity)明显强于野生型肽,也强于研究中检测到的TAA特异性TCR。
这个病例提示,即使是同一种癌症,不同患者的免疫反应也可能完全不同:有人形成针对单一优势新抗原(immunodominant neoantigen)的强烈克隆扩增,而更多患者的关键抗原仍然未知。
这也提出了一个值得思考的问题:当一种免疫治疗对部分患者效果显著时,我们看到的是同一种肿瘤的共同规律,还是少数患者高度个体化的抗原反应?
TLS不是T细胞的终点,更像一片“保种区”
空间分析给出了这项研究最关键的一层信息:同一个T细胞克隆位于TLS内还是TLS外,状态可能不同。
在TLS阳性肿瘤中,28%的肿瘤特异性TCR曾在至少一个10微米空间单元内出现在TLS区域,12%相对于非TLS区域呈现富集。11个NSUN5新抗原特异性TCR中,有7个可在TLS内检测到;它们位于TLS内的中位比例为9.3%
这个比例并不高,却可能具有功能意义。
对于同时分布在TLS内外的新抗原特异性克隆,TLS内细胞的TPex程序更高,统计学检验P值为0.025。对于范围更广的共享Tex克隆,也呈现相同方向,但P值为0.074,尚不足以视为确定证据。
换句话说,TLS未必是多数肿瘤特异性T细胞最终执行杀伤的场所,却可能帮助少量关键克隆维持较早期、可更新的状态。
研究还在TLS附近观察到免疫球蛋白和浆细胞相关转录本,以及CXCL13–CXCR5等细胞迁移与相互作用信号。这提示,B细胞谱系、浆细胞、内皮细胞和T细胞可能共同构成一个局部生态位,为肿瘤特异性T细胞提供迁移、抗原识别和状态维持所需的条件。
有了“兵源”,为什么仍然打不进肿瘤核心?
答案可能藏在TLS旁边。
空间转录组显示,3例TLS阳性肿瘤中有2例在肿瘤边缘形成富含髓系细胞的边界,其中巨噬细胞呈免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞(tumour-associated macrophage,TAM)特征。耗竭CD8⁺ T细胞和调节性T细胞更多聚集于这一边界,而不是深入肿瘤核心。
在发现队列中,CD3⁺ T细胞在CD163⁺巨噬细胞周围20微米内的密度显著高于更远区域。
随后,研究人员又分析了独立的60例透明细胞肾细胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC),其中30例TLS水平较高,30例较低。TLS高组在肿瘤—基质交界500微米范围内呈现更高的CD163⁺巨噬细胞密度,P值为0.050,属于统计学边界性结果。
在TLS密度最高的10例肿瘤中,Tex细胞更集中于边界区,而不是邻近的肿瘤内部;与非耗竭T细胞相比,它们也更常出现在CD163⁺巨噬细胞周围20微米内。
转录层面还出现了CD86–CTLA4、LGALS3–LAG3和LGALS9–HAVCR2等潜在抑制性配体—受体组合。
这些结果共同支持一种空间模型:TLS保存或补充可继续扩增的肿瘤特异性T细胞,而髓系边界通过细胞接触和抑制信号,限制它们进入肿瘤核心。
TLS与巨噬细胞边界并不是两个彼此独立的现象。它们更像同一免疫生态系统中的两股相反力量:一方维持免疫反应的潜力,另一方控制这种潜力能够走多远。
这项研究改变的,不只是对TLS的理解
过去评价“免疫热肿瘤”,常侧重于T细胞是否丰富。现在需要增加至少三个维度:这些T细胞是否识别肿瘤;处于祖细胞样还是终末耗竭状态;位于TLS、髓系边界还是肿瘤核心。
这也解释了为什么单纯增加免疫细胞数量未必足够。
未来的治疗策略或许需要同时完成两件事:一方面诱导或强化能够维持TPex细胞的TLS样生态位,扩大可被免疫检查点治疗重新激活的肿瘤特异性细胞库;另一方面解除CD163⁺巨噬细胞及髓系边界造成的排斥和抑制,让这些细胞能够进入肿瘤并持续发挥作用。
但这仍是一个机制模型,而不是已经验证的临床方案。
研究的初始队列只有24例,TCR功能筛选集中于6例,TLS大多不成熟;研究也没有直接比较不同空间结构患者接受免疫治疗后的生存获益。样本处理可能影响单细胞比例,绝大多数肿瘤特异性TCR的对应抗原仍未找到。
因此,这项工作的价值不在于宣布“TLS越多越好”,而在于提出一个更精确的问题:
当我们看到肿瘤里有大量免疫细胞时,是否也看清了它们的抗原特异性、分化状态和空间位置?
免疫反应的成败,可能不仅取决于有多少细胞抵达肿瘤,还取决于哪些细胞保留了继续增殖和分化的能力,以及哪些细胞守住了通往肿瘤核心的边界。


参考文献

Afeyan AB, Nagler A, Tu CR, Roberti De Oliveira G, Simsek B, Seager MD, El Ahmar N, Sax HE, Lin E, Sud A, Borji M, Forman C, Liu S, Ott PA, Choueiri TK, Abelin JG, Burack R, Li S, Livak KJ, Tyekucheva S, Keskin DB, Chen F, Atkins MB, Simon JM, Signoretti S, Oliveira G, Braun DA, Wu CJ. Tertiary lymphoid structures harbour stem-like tumour-specific T cells. Nature. 2026 Jul 22. doi: 10.1038/s41586-026-10808-w. Epub ahead of print. PMID: 42486979.


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