Immunity | 张翔团队揭示一种由癌细胞与中性粒细胞相互作用介导的新型耐药机制

免疫检查点阻断 (ICB) 疗法通过阻断抑制性信号来激活 T 细胞，从而引发抗肿瘤的免疫应答。对于三阴性乳腺癌 (TNBC) ，抗 PD-1 抗体和化疗的结合疗法已于2019年获得FDA批准，用于治疗高风险早期及晚期患者。研究表明，原发肿瘤对治疗的初始反应可能诱导免疫记忆形成，为患者提供长期保护。然而，临床观察发现，即使在达到病理完全缓解的患者中，仍有相当比例会出现原位或转移性复发，这凸显了深入研究ICB联合疗法获得性耐药机制的重要性。

2025年3月28日，美国贝勒医学院 张翔 教授团队 （第一作者为Liqun Yu） 在 Immunity 上发表了文章 Tumor-derived arachidonic acid reprograms neutrophils to promote immune suppression and therapy resistance in triple-negative breast cancer 。 本研究 揭示了一种由癌细胞与中性粒细胞相互作用介导的新型耐药机制。

本研究发现经 紫杉醇 （ PTX ） 联合抗-PD-1治疗后复发的耐药肿瘤细胞会释放富含 花生四烯酸 （arachidonic acid, AA ） 的胞外小体，这些小体可诱导肿瘤浸润中性粒细胞过表达程序性细胞死亡配体 1 （PD-L1） 和前列腺素E2 （PGE2） ，从而有效抑制T细胞的抗肿瘤功能；抑制肿瘤细胞中AA脂类的合成和转移能够有效逆转肿瘤耐药性，显著增强联合治疗的疗效。

研究者首先利用中性粒细胞富集的小鼠TNBC肿瘤模型 【1】 ，系统评估了2208L, EMT6, PyMT-N以及4T1模型对联合疗法的反应。结果显示，仅2208L模型实现了肿瘤完全清除并建立了长期免疫记忆，大多数治愈小鼠能够抵抗肿瘤复发和再挑战。然而，极少数治愈小鼠出现了原位肿瘤复发，从中分离建立的耐药细胞株在体内表现出对ICB、化疗及联合治疗的广泛耐药性。流式细胞术和免疫组化分析显示，耐药肿瘤中CD8+T细胞浸润显著减少。

为了阐明耐药机制，作者对亲代和耐药细胞株进行了RNA测序。结果表明，耐药细胞株显著上调了脂肪酸和脂类代谢相关通路。脂类组学分析进一步发现，耐药细胞株内甘油三酯含量明显增加。甘油三酯主要以脂滴形式存储在细胞内。电镜及染色分析证实，耐药细胞中的脂滴数量及尺寸均明显高于亲代2208L细胞，提示细胞内脂质积累可能与治疗耐药相关。虽然线粒体压力测试显示部分耐药株的有氧代谢增强，但敲低肉碱棕榈酰转移酶1A （CPT1A） 降低脂类有氧代谢后，并未影响耐药株的耐药性，表明脂质并非通过能量供应介导耐药。

进一步研究发现，通过敲低脂滴结构蛋白Perilipins （PLINs） 破坏脂滴稳定性，可显著降低耐药细胞株的脂质积累，使其恢复对联合治疗的敏感性，实现2208L耐药肿瘤的再治愈。值得注意的是，在固有耐药的EMT6和PyMT-N细胞株中敲低PLINs同样能够实现肿瘤完全清除。此外，PLINs敲低联合治疗可显著增加T细胞肿瘤浸润。这些发现充分证实，肿瘤细胞的脂质积累在介导化疗免疫联合治疗耐药中起着关键作用。

为探究耐药肿瘤细胞如何重塑肿瘤微环境，作者采用单细胞测序技术对肿瘤浸润的CD45阳性细胞进行了全面分析。研究发现，在耐药肿瘤微环境中存在一簇显著扩增的中性粒细胞群体。这簇中性粒细胞不仅高表达PD-L1基因，还特异上调了包括 Plin2 在内的多个脂代谢相关基因。生物功能分析显示，该细胞群体能够显著抑制T细胞功能和细胞毒性，提示其可能参与肿瘤耐药性的形成，作者因此将其命名为耐药肿瘤相关中性粒细胞 （resistant tumor associated neutrophils, RTANs） 。通过免疫荧光染色分析，作者发现RTANs中脂滴含量显著高于亲代肿瘤浸润中性粒细胞，也高于外周血及脾脏来源的中性粒细胞。值得注意的是，破坏耐药肿瘤中的脂滴积累可逆转RTANs的脂滴增加表型，表明RTANs的脂质积累直接来源于肿瘤细胞。RTANs能够显著抑制CD8 ⁺ T细胞活性，并降低IFNγ等效应细胞子的分泌。体内实验进一步表明，将RTANs过继转移至亲代肿瘤小鼠体内可显著增强肿瘤的耐药性；反之，减少耐药肿瘤中的中性粒细胞浸润则可恢复肿瘤对联合疗法的敏感性。这些发现充分证实RTANs在肿瘤耐药性形成过程中发挥关键作用。

为阐明耐药肿瘤细胞诱导RTANs重编程的分子机制，作者采用Ingenuity pathway analysis （IPA） 对RTANs形成的上游调控因子进行了系统预测。分析结果显示，Ω-6不饱和脂肪酸AA在这一过程中发挥关键调控作用。机制研究表明，AA不仅能够诱导中性粒细胞表达RTANs相关基因，还可以促进脂滴积累。经AA诱导的中性粒细胞可显著促进CD8 ⁺ T细胞耗竭。体内实验进一步证实，AA诱导的中性粒细胞可以增强肿瘤的耐药性。通过阻断耐药肿瘤对Ω-6不饱和脂肪酸的摄取或者抑制AA的生物合成，可显著提高耐药肿瘤对联合疗法的敏感性，从而实现肿瘤的完全清除。除细胞间直接传递脂类物质这一途径外 【2】 ，深入机制探索表明，耐药细胞株释放的胞外小体 （EVs） 中AA脂类含量显著高于亲代细胞来源的EVs。在肿瘤微环境的各类细胞组分中，中性粒细胞对AA表现出最高的敏感性和高效的代谢利用能力。RTANs通过将AA转化为PGE2，进而作用于T细胞并诱导其耗竭，最终为耐药肿瘤细胞在抗肿瘤免疫应答中提供了生存优势。

本研究最后对接受PTX和anti-PD-1联合治疗的患者数据进行了深入分析，发现一个特定患者群体呈现出独特的肿瘤微环境特征：中性粒细胞显著富集且T细胞表达降低。同时，该群体还表现出胞外小体合成和AA代谢的高度活跃状态。值得注意的是，这一群体的病理完全缓解率 （pCR%） 显著偏低。研究结果表明，中性粒细胞在EV和AA合成活性增强的肿瘤环境中，作为主要的免疫抑制细胞类型，导致肿瘤对化疗和免疫联合治疗产生耐药性。

本研究创新性地揭示了一种由肿瘤细胞驱动的耐药机制：耐药细胞通过增强AA的生物合成，促进肿瘤浸润中性粒细胞对AA的代谢重编程，进而构建了一个以RTANs为核心的免疫抑制微环境。这一独特的免疫逃逸机制为肿瘤细胞在抗肿瘤免疫压力下的存活提供了关键支持，也为克服肿瘤免疫治疗耐药性提供了新的理论依据和治疗靶点。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.03.002

制版人： 十一

1. Kim, I. S., Gao, Y., Welte, T., Wang, H., Liu, J., Janghorban, M., Sheng, K., Niu, Y., Goldstein, A., and Zhao, N. (2019). Immuno-subtyping of breast cancer reveals distinct myeloid cell profiles and immunotherapy resistance mechanisms. Nat Cell Biol 21, 1113-1126.

2. Xu, Z., Liu, F., Ding, Y., Pan, T., Wu, Y.-H., Liu, J., Bado, I. L., Zhang, W., Wu, L., and Gao, Y. (2024). Unbiased metastatic niche-labeling identifies estrogen receptor-positive macrophages as a barrier of T cell infiltration during bone colonization. bioRxiv , 2024.2005. 2007.593016.

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