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2024年12月4日，來自國加州大學(xué)的Lawrence Fong團(tuán)隊，在國際知名期刊Nature（IF：50.5）發(fā)表了題為“ Evolution of myeloid-mediated immunotherapy resistance in prostate cancer”的研究性論文。研究人員利用單細(xì)胞RNA測序技術(shù)，通過對處于不同疾病階段的前列腺癌患者腫瘤樣本活檢的分析發(fā)現(xiàn)，SPP1高表達(dá)的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 （SPP1hi-TAM） 亞群隨疾病進(jìn)展而富集。并通過腺苷信號通路抑制CD8+ T細(xì)胞活性，最終導(dǎo)致免疫治療的耐藥性。研究進(jìn)一步表明，阻斷腺苷A2A受體（A2AR）不僅可以有效降低SPP1hi-TAMs的免疫抑制作用，還顯著提高了免疫檢查點抑制劑PD1等的療效。強(qiáng)調(diào)了SPP1hi-TAM作為治療靶點和預(yù)測治療效果的潛在生物標(biāo)志物的重要性。

前列腺癌是最常見的男性惡性腫瘤，雄激素剝奪療法（ADT） 最初可引起臨床反應(yīng)，但大多數(shù)晚期前列腺癌患者最終進(jìn)展為轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌（mCRPC） 并死于這種疾病。近年來，針對CTLA-4、PD-1和PD-L1的免疫檢查點抑制劑 （ICIs） 已被批準(zhǔn)治療多種癌癥，但mCRPC患者對此療法通常不盡人意。腫瘤微環(huán)境 （TME） 是促進(jìn)多種惡性腫瘤免疫治療耐藥中扮演重要校色，大量證據(jù)表明髓系細(xì)胞如腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs） 和髓系抑制性細(xì)胞（MDSCs） 可通過多種機(jī)制介導(dǎo)前列腺癌的免疫抑制，這些細(xì)胞的豐度在ADT后顯著增加，這意味著它們在mCRPC中具有驅(qū)動免疫治療耐藥的作用。然而，這些髓系細(xì)胞種類多樣、功能復(fù)雜，使得針對它們的治療策略面臨巨大挑戰(zhàn)。例如，盡管CSF1R（集落刺激因子1受體）阻斷劑曾被寄予厚望，但在臨床試驗中未能顯著改善患者的預(yù)后。如何深入理解髓系細(xì)胞在前列腺癌免疫抑制中的具體機(jī)制，成為破解治療耐藥難題的關(guān)鍵。

在癌癥研究中，髓系細(xì)胞一直是一把“雙刃劍”。它們在健康狀態(tài)下負(fù)責(zé)維持免疫平衡，但在癌癥環(huán)境中卻常被腫瘤“招募”并“改造”，成為促進(jìn)腫瘤生長和免疫抑制的幫兇。特別是在前列腺癌的腫瘤微環(huán)境中，髓系細(xì)胞不僅數(shù)量眾多，功能也復(fù)雜多樣，包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages, TAMs）、髓系抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）和樹突狀細(xì)胞（dendritic cells, DCs）等。研究發(fā)現(xiàn)，這些髓系細(xì)胞通過釋放多種免疫抑制因子（如IL-10、TGF-β）和代謝產(chǎn)物（如腺苷），削弱了T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）的抗腫瘤活性。然而，髓系細(xì)胞并不是單一的群體，而是一個異質(zhì)性極高的“大家族”。例如，TAMs就分為M1型（促炎性、抗腫瘤性）和M2型（抗炎性、促腫瘤性），它們的比例和功能會隨著腫瘤的進(jìn)展而動態(tài)變化。這種復(fù)雜性使得針對髓系細(xì)胞的治療策略面臨巨大挑戰(zhàn)。

為了確定在疾病進(jìn)展過程中起作用的免疫抑制性細(xì)胞，他們對不同階段 （ADT初治局部非轉(zhuǎn)移性、ADT敏感轉(zhuǎn)移性、mCRPC） 的前列腺癌患者的腫瘤活檢樣本進(jìn)行scRNA-seq，髓系細(xì)胞被細(xì)分為14種亞群，包括8種巨噬細(xì)胞亞群、2種髓系抑制細(xì)胞亞群和3種樹突狀細(xì)胞亞群等。其中發(fā)現(xiàn)一組以SPP1高表達(dá)、免疫抑制分子程序上調(diào)、集落刺激因子-1受體 （CSF1R） 轉(zhuǎn)錄水平顯著降低為特征的SPP1高度表達(dá)巨噬細(xì)胞亞群 （SPP1hi-TAM） 隨疾病進(jìn)展顯著增加，此外，體外培養(yǎng)結(jié)果顯示這群細(xì)胞以密度依賴的方式顯著抑制T細(xì)胞增殖，且導(dǎo)致IFN-γ+TNF-α+ CD8+ T細(xì)胞的頻率顯著降低，提示SPP1hi-TAM可能是mCRPC免疫治療耐藥的潛在驅(qū)動因素。

作者進(jìn)一步在小鼠模型中驗證人類研究結(jié)果，并探索Spp1hi-TAMs對免疫治療抵抗的作用。使用MyC-CaP小鼠前列腺癌模型進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序，并通過流式細(xì)胞術(shù)驗證結(jié)果。在小鼠前列腺癌中也識別出與人類SPP1hi-TAMs相似的Spp1hi-TAMs，其表達(dá)Spp1、Cd9和Lgals3轉(zhuǎn)錄本水平升高，而Csf1r、Mrc1、Cx3cr1和Cd163表達(dá)降低。Spp1hi-TAMs對CSF1R阻斷治療表現(xiàn)出抵抗性，其數(shù)量在治療后未顯著減少。Spp1hi-TAMs在小鼠前列腺癌中表現(xiàn)出較高的免疫抑制基因表達(dá)特征。

為了探究SPP1hi-TAM促進(jìn)免疫治療耐藥性的機(jī)制，該團(tuán)隊進(jìn)一步分析了人類和小鼠前列腺癌的scRNA-seq數(shù)據(jù)集，發(fā)現(xiàn)缺氧途徑顯著激活，已知缺氧可通過上調(diào)CD39和CD73促進(jìn)腫瘤細(xì)胞外腺苷的積累，與腺苷受體A2ARs和A2BRs結(jié)合后可通過胞內(nèi)cAMP啟動下游免疫抑制信號傳導(dǎo)，降低T細(xì)胞和NK細(xì)胞抗腫瘤活性。為了直接測試SPP1hi-TAM是否是通過腺苷抑制T細(xì)胞活性，他們將其與CD8+ T細(xì)胞在A2ARs的小分子抑制劑ciforadenant以及CD73的阻斷抗體存在下共培養(yǎng)，這兩種處理均會導(dǎo)致SPP1hi-TAM介導(dǎo)的T細(xì)胞抑制顯著降低，表明了腺苷信號通路在SPP1hi-TAMs介導(dǎo)的免疫抑制中起關(guān)鍵作用。基于此發(fā)現(xiàn)，他們隨后檢查了用ciforadenant治療攜帶CRPC的小鼠是否可以改變體內(nèi)的抗腫瘤反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)SPP1hi-TAM數(shù)量和CRPC生長都顯著降低，將該抑制劑與抗PD-1抗體聯(lián)合使用能增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的瘤內(nèi)浸潤并進(jìn)一步抑制腫瘤生長。研究人員進(jìn)行一項1期臨床試驗，將mCRPC患者隨機(jī)分為兩組，一組接受ciforadenant單獨治療，另一組接受ciforadenant與atezolizumab聯(lián)合治療。聯(lián)合治療組中有25%的患者前列腺特異性抗原（PSA）水平下降30%以上，并且一些患者出現(xiàn)腫瘤縮小。基于SPP1hi-TAMs的豐度可能作為治療效果的預(yù)測生物標(biāo)志物，但需要更大樣本量的研究來進(jìn)一步驗證。

總之，PP1hi-TAMs可以作為一種重要的生物標(biāo)志物，幫助預(yù)測免疫治療的效果。在臨床試驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)患者腫瘤組織中SPP1hi-TAMs的豐度與聯(lián)合治療的療效顯著相關(guān)。通過檢測SPP1hi-TAMs的水平，醫(yī)生或許能夠篩選出更有可能受益于A2AR抑制劑與免疫檢查點抑制劑聯(lián)合治療的患者群體，從而實現(xiàn)個性化治療。另外，SPP1hi-TAMs本身也是一個極具潛力的治療靶點。SPP1hi-TAMs通過腺苷信號通路抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，同時還能通過其他促炎性因子（如IL-1β）進(jìn)一步惡化腫瘤微環(huán)境。未來的研究可以進(jìn)一步探索更多抑制SPP1hi-TAMs功能或減少其數(shù)量的方法，例如針對腺苷信號通路和炎癥因子的雙靶點治療策略，從而從源頭上瓦解免疫抑制。

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原始文獻(xiàn)

Lyu, A., Fan, Z., Clark, M. et al. Evolution of myeloid-mediated immunotherapy resistance in prostate cancer. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08290-3

關(guān)聯(lián)研究：CXCL9:SPP1巨噬細(xì)胞極性確定來控制人類癌癥的細(xì)胞程序網(wǎng)絡(luò)

2023年8月4日，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊在Science（IF=56.9）發(fā)表了研究論文：CXCL9:SPP1 macrophage polarity identifies a network of cellular programs that control human cancers。由 CXCL9 和 SPP1 這兩個基因的表達(dá)所定義的巨噬細(xì)胞極性的變化是腫瘤微環(huán)境的一個簡單而關(guān)鍵的特征。CXCL9:SPP1的比例可以描述癌癥中抗腫瘤免疫細(xì)胞的豐度、每種腫瘤浸潤細(xì)胞類型的基因表達(dá)程序、決定腫瘤控制或進(jìn)展的通訊網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控以及對免疫療法的反應(yīng)。