Cancer Cell | 肿瘤中巨噬细胞和耗竭CD8+ T细胞之间的时空相关性

2022年5月26日，美国加州大学旧金山分校的Matthew F. Krummel在Cancer Cell上发表了题为Spatiotemporal co-dependency between macrophages and exhausted CD8+ T cells in cancer的研究论文。他们剖析了免疫共分化的分子机制，在该机制中TAMs和耗竭CD8+ T细胞(T_ex)通过长期的抗原特异性突触接触维持彼此在TME中的成熟和存在。该研究揭示了一种通过抗原驱动的正反馈回路的机制联系，并提供了一种T细胞和TAMs同样促进初始和持续的肿瘤免疫逃避的可能途径。

为了研究髓系免疫细胞在TME中如何促进CD8+ T细胞耗竭，作者重点研究了肿瘤浸润CD8+ T细胞在小鼠黑素瘤(B78ChOVA/B16ChOVA)和自发乳腺癌模型(MMTV-PyMTChOVA)中发生耗竭时的并发事件。他们发现，与淋巴结中激活的CD44+内源性CD8+ T细胞相比，早期达到的T细胞和驻留在TEM达14天以上的T细胞产生细胞因子IFN-γ和TNF-α的能力均减弱。肿瘤浸润时CD8+ T细胞衰竭和功能障碍的发生具有抗原特异性，因为与所用的OT-I CD8+ T细胞相比，采用非相关抗原LCMV特异性的P14 T细胞未获得耗竭的表型标记。然而，内源性、P14和OT-I CD8+ T细胞产生效应细胞因子IFN-γ和TNF-α的能力在肿瘤驻留时被同等地钝化。这些标记物的丢失可能代表了一种TME环境中活化后的自然衰变过程或普遍的非抗原特异性抑制机制（比如IL-10等免疫抑制因子，或者TGF-β）。

作者试图通过在荷瘤小鼠中进行抗体介导的集落刺激因子1-集落刺激因子1受体（CSF1-CSF1R）信号阻断来研究TAMs在CD8+ T细胞耗竭中发挥的作用。研究发现，阻断CSF1-CSF1R可导致肿瘤中CD11b+F4/80+ TAMs比例显著降低，中性粒细胞比例温和增加。值得注意的是，通过流式细胞术分析阳性部分和TAMs上各种表型标记的表达水平发现，CSF1R阻断并不影响TAMs的表型。有趣的是，在不影响浸润T细胞比例的情况下，急性TAM缺失导致肿瘤浸润CD44+ OT-I CD8+ T细胞的耗竭标志物PD-1、CD38和TOX的表达同时降低。此外，与同型治疗的小鼠相比，CD44+ OT-I CD8+ T细胞在抗CSF1R中产生更高水平的IFN-γ和TNF-α，但它们仅轻微影响肿瘤大小。PD-1、CD38、TOX对肿瘤浸润CD44+ OT-I CD8+ T细胞的表达与TME中TAMs的丰度呈正相关。与之一致，对20名肾细胞癌患者样本研究表明，PD-1和CD38（而不是CTLA-4）表达与患者的髓样细胞在TME中向巨噬细胞分化的程度（与单核细胞相比）有很强的相关性。

作者探索了TAMs丰度与CD8+ T细胞耗竭之间的机制联系，发现14天后T_ex细胞中已知耗竭标记物的表达水平显著增强，选择增强5倍以上的T_ex细胞进行基因通路富集分析发现，通路富集与细胞因子异常分泌和巨噬细胞趋化功能受损有关。进一步分析表明，与4天的T_ex细胞相比，14天的T_ex细胞中与原初前体T细胞状态相关的基因表达降低，而与耗竭相关的基因增加。大量的骨髓相关基因在CD8+ T_ex中高度上调，其中大多数随着在TME中停留的时间延长而上调。这些上调的基因主要是单核细胞、巨噬细胞已知的调控因子，而Flt3L作为一种CD103+ cDC1的形成因子，在T_ex细胞中发生下调。值得注意的是，在效应子CD8+ T细胞中未观察到这些改变，表明CD8+ T细胞中独特的耗散相关表达特征是在TME中长时间停留后形成的。此外作者还发现，CD8+ T_ex细胞将单核细胞招募到TME并形成巨噬细胞表型，并且巨噬细胞和CD8+ T细胞参与独特的长期相互作用和突触形成，TCR与TAMs的结合诱导CD8+ T细胞的耗竭程序。最后作者采用ZipSeq映射揭示了TAM-T_ex交互动力学在TME中的空间协调。

总的来说，该工作证明了TAMs和CD8+ T_ex细胞在癌症中存在时空相关性。T_ex细胞决定了髓系细胞募集与表型。反过来，通过抗原特异性稳定突触，TAMs与肿瘤内部的乏氧环境共同促进了CD8+ T细胞的耗竭。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.05.004