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Cell | 成纤维网状细胞在肺癌中构建保护性肿瘤内T细胞环境

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-01-20 08:30

正文

撰文 | 染色体

肿瘤微环境中的免疫细胞浸润具有高度异质性，肿瘤抗原特异性T细胞的反应和局部T细胞活性是抗肿瘤免疫的关键【1】。三级淋巴结构（TLS）通过B细胞等免疫细胞支持抗肿瘤反应，并与肿瘤免疫生态位相互作用【2】。然而，TLS中形成T细胞环境（TE）的成纤维细胞来源和功能尚不明确。

近日，来自瑞士Kantonsspital St. Gallen医院的Burkhard Ludewig和Lucas Onder共同在Cell期刊发表题为Fibroblastic reticular cells generate protective intratumoral T cell environments in lung cancer（成纤维网状细胞在肺癌中构建保护性肿瘤内T细胞环境）的文章。研究人员发现，非小细胞肺癌（NSCLC）中表达CCL19的成纤维网状细胞（FRCs）通过构建T细胞环境，促进抗肿瘤免疫。这些FRCs起源于特定祖细胞，调控T细胞活性，它们的缺失会削弱免疫治疗效果。研究证明FRCs在抗肿瘤免疫中至关重要。

FRCs是支持淋巴器官免疫细胞相互作用的关键细胞，通过物理支撑和功能调控维持免疫活动【3】。不同亚群的FRCs支持淋巴器官内特定区域及区域间的免疫细胞交流【4】。其中，B细胞区网状细胞（BRCs）为B细胞和T滤泡辅助细胞提供生长因子，T细胞区网状细胞（TRCs）引导T细胞迁移并调控其活性，血管周围网状细胞（PRCs）则促进细胞迁移和物质运输。由于淋巴器官的功能依赖专门的、由FRC支持的“门户”实现不同区域间的通讯，研究人员推测，肿瘤内外的T细胞簇在物理上是相互连接的，支持这些特定T细胞环境的FRCs对于实现高效的抗肿瘤免疫至关重要。

FRCs构建T细胞环境

NSCLC的细胞组成和侵袭性取决于其原发部位，内脏胸膜浸润是一个主要的不良预后因素。由于NSCLC的整体免疫原性与肿瘤微环境中免疫细胞的背景和组织结构密切相关，研究人员假设晚期NSCLC的胸膜下边缘（SM）和中心边缘（CM）的免疫细胞分布存在差异。研究结果显示，SM中的T细胞和B细胞分布稀少且弥散，主要位于肿瘤外；而CM区域表现出复杂的免疫细胞聚集，T细胞延伸至肿瘤内，由表达CCL19和CCL21的成纤维细胞（FBs）支持。单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析CCL19⁺ FBs，可将其分为两类癌相关成纤维细胞（CAF）：CAF1与淋巴器官的PRCs相似，CAF2与TRCs相似，它们表现出不同的基因特征。进一步研究显示，CCL19⁺ FBs通过T细胞轨迹与多个肿瘤内外的TLS连接，形成跨越多个区域的免疫生态位，并产生与T细胞分布相关的CCL19梯度。这些结果显示，CCL19⁺FRCs在NSCLC中构建了互联的T细胞环境。随后，研究人员利用高分辨率显微镜发现，CCL19⁺ POSTN⁺ PDPN⁺ TRCs在TLS中形成三维网络并与T细胞相互作用。位于CM的CCL19⁺ MYH11⁺ PRCs也会与T细胞接触。scRNA-seq分析显示，肿瘤PRCs和TRCs主要与CD8⁺ T细胞相互作用，而且这些T细胞通过CXCL12、CXCL16、VCAM1等信号与FRCs互动，促进特定生态位的形成。研究还证实，KI67⁺ CD8⁺ T细胞与POSTN⁺ CCL19⁺ TRCs发生相互作用，而表达PD1和穿孔素（PRF）的效应CD8⁺ T细胞则存在于整个肿瘤轨迹中。这些结果表明，CCL19⁺ TRCs和PRCs与CD8⁺ T细胞的相互作用涉及促进特定成纤维细胞生态位发育和调节T细胞活性的信号网络。

FRCs的分化

接下来，研究人员证明TEs中表达CCL19的TRCs和PRCs来源于健康肺组织中血管周围FBs。分化轨迹分析显示，壁细胞形成PRC轨迹T1，而外膜FBs （AdvFBs）是TRC轨迹T2的起点。T1a分支倾向生成周细胞特征的PRCs，T1b分支的PRCs高表达趋化因子和ECM相关基因。T2轨迹的TRCs来源于CLU⁺ CD34⁺ LEPR⁺AdvFB，这些TRCs主要存在于未受影响的肺组织中。共聚焦显微镜确认了CCL19⁺ CLU⁺ TRCs在外侧TLS的T细胞区域中的存在。这些数据表明，血管周围成纤维细胞祖细胞在肺肿瘤的TEs中分化为CCL19⁺ TRCs和PRCs，构建了肿瘤免疫微环境的关键结构。为了验证肿瘤内FRC与ccl19阳性祖细胞的分化，研究人员通过转基因小鼠模型进行谱系追踪，他们发现肺肿瘤中的FRCs包括Sulf1⁺ TRCs和Rgs5⁺ PRCs分别来源于不同的祖细胞，并沿特定轨迹分化。在肿瘤早期（第15天），Ccl19-EYFP⁺细胞与CD8⁺ T细胞在血管周围和T细胞轨迹中相互作用，并与早期肺组织的FRCs高度相似。随着肿瘤发展到第23天，这些Ccl19-EYFP⁺祖细胞逐渐分化为Sulf1⁺ TRCs和Rgs5⁺ PRCs，它们分别来源于AdvFBs和壁细胞。进一步的研究证实了TRCs和PRCs在肿瘤微环境中通过克隆分化形成。总之，这些数据进一步支持了肿瘤内PRCs和TRCs分别来源于壁细胞和外膜祖细胞的结论，它们沿着不同的发育途径进行克隆分化。

FRCs与T细胞的相互作用影响抗肿瘤免疫

接下来，研究人员通过使用表达gp33抗原和Flt3l的重组病毒载体免疫携带LLC-gp33肿瘤的Ccl19-EYFP小鼠，结果发现病毒载体免疫显著促进了肿瘤周围和内部的免疫细胞浸润，并诱导TLS形成。EYFP⁺ FRC构成的网络与CD8⁺ T细胞发生相互作用，支持TLS和T细胞轨迹的形成。scRNA-seq及分化轨迹分析显示，TLS TRCs由Cd34⁺ AdvFB分化而来，表达趋化因子（如Cxcl12、Ccl19）及IL33等信号分子。此外，病毒免疫还显著增强了TRCs中与免疫调节相关的通路活性（如TNF和T细胞活化调节），有助于快速形成支持性免疫微环境。为了研究FRC在肺癌TEs中对抗肿瘤T细胞反应的影响，研究人员通过白喉毒素消融Ccl19-Cre⁺ FRC，结果发现FRC网络的缺失显著降低了肿瘤内CD8⁺ T细胞的募集和效应功能，增加了肿瘤负担。这些数据证明TRCs通过特定免疫途径支持抗肿瘤T细胞反应。研究还发现，在FRCs功能正常的Ccl19-EYFP小鼠中，CD8⁺ T细胞表现出更高的细胞毒性、增殖和效应基因活性。相比之下，缺乏FRC网络的Ccl19-EYFP/DTR小鼠中，肿瘤浸润CD8⁺ T细胞的增殖活性降低，毒性分子GRZMB、IFNG和TNF表达减少，耗竭标志物表达增加，抗肿瘤免疫显著受损。这些结果说明，FRCs在特定的肿瘤微环境中与肿瘤特异性CD8⁺ T细胞相互作用，促进保护性抗肿瘤免疫。

综上所述，该研究发现，表达CCL19的FRCs通过分化为PRCs及TRCs构建T细胞环境，为肿瘤抗原特异性T细胞提供生长和分化信号。破坏FRC-免疫细胞相互作用会削弱CD8⁺ T细胞的活性，并加速肿瘤生长，研究证明FRC生态位在抗肿瘤免疫中具有关键作用，有望为癌症治疗提供新靶点。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.042

制版人：十一

参考文献

1. Mellman, I., Chen, D.S., Powles, T., and Turley, S.J. (2023). The cancer-immunity cycle: Indication, genotype, and immunotype. Immunity 56, 2188-2205. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.09.011.

2. Schumacher, T.N., and Thommen, D.S. (2022). Tertiary lymphoid structures in cancer. Science 375, eabf9419. https://doi.org/10.1126/science. abf9419.

3. Krishnamurty, A.T., and Turley, S.J. (2020). Lymph node stromal cells: cartographers of the immune system. Nat. Immunol. 21, 369-380. https://doi.org/10.1038/s41590-020-0635-3.

4. Acton, S.E., Onder, L., Novkovic, M., Martinez, V.G., and Ludewig, B. (2021). Communication, construction, and fluid control: lymphoid organ fibroblastic reticular cell and conduit networks. Trends Immunol. 42, 782-794. https://doi.org/10.1016/j.it.2021.07.003.

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