《癌细胞》：看看T细胞，内卷的结果就是同归于尽！

如果免疫系统是座勇士之都的话，你更喜欢哪个派系呢？

不卖关子，奇点糕最最最喜欢T细胞。什么？你觉得我慕强？啊对，谁不喜欢顶级Alpha战士呢？但是，奇点糕最近对冷酷杀手T细胞有了新的看法，火眼金睛居然也有“傻白甜”的一面，被“盟友”巨噬细胞玩弄于股掌而不自知。

近日，美国加州大学的Matthew F. Krummel团队在《癌细胞》杂志上发表重要成果，揭示了肿瘤中巨噬细胞与耗竭CD8+ T细胞之间互动的生物学机制以及时空关联性[1]。

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这项研究首次报道，耗竭T细胞（Tex）是产生髓系相关因子的主要免疫细胞群，能够积极招募单核细胞并促进其分化成抗原呈递态的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）。但要命的是，TAMs并非盟友，而意在趁人之危，加剧T细胞耗竭。

TAMs利用抗原呈递，与CD8+ T细胞之间形成了一种独特且持久的“突触”作用，这种抗原特异性的相互作用非但不能激活T细胞活性，反而会引诱T细胞走上耗竭之路。

这次引狼入室可害惨了T细胞，尤其在肿瘤内部区域，TAMs借助乏氧环境，更是如鱼得水，加速了拖垮T细胞的进程。

肿瘤相关巨噬细胞与耗竭CD8+ T细胞之间相互作用的正反馈闭环

一系列研究表明，慢性抗原暴露以及T细胞受体（TCR）的刺激是启动T细胞耗竭程序的必要条件[2-4]。而在实体瘤中，TAMs通常是数量最多的抗原呈递骨髓细胞[5-6]。

于是，Krummel团队对巨噬细胞如何影响CD8+ T细胞衰竭展开了系统研究。他们发现，驻留在肿瘤微环境（TME）中14天的T细胞（Tex d14）表面PD-1、CD38和TOX表达增加，说明T细胞进入耗竭状态。

给予小鼠同型对照或抗CSF1R抗体后，TAMs百分比与T细胞表面PD-1、CD38和TOX几何平均荧光强度的相关性

但采用抗CSF1R抗体清除小鼠体内TAMs后，CD8+ T细胞耗竭标志PD-1、CD38和TOX表达显著下降，而且，三者表达水平与TME中TAMs的丰度呈正相关。

虽然已经知晓了CD8+ T细胞的耗竭与TME中TAMs的丰度密切相关，但是召集大批TAMs的神秘力量仍没有头绪。

通过RNA测序结果分析，研究人员发现，与幼稚CD8+ T细胞相比，早期耗竭T细胞（Tex d4）和晚期耗竭T细胞（Tex d14）中的髓系相关基因明显增加，且驻留在TME中时间越长，表达水平越高。

此外，Tex增加的髓系相关基因大部分属于单核/巨噬细胞调节因子，而树突细胞（cDC1）的细胞因子Flt3L表达下降。这表明，长期驻留在TME中的耗竭CD8+ T细胞能够表达单核/巨噬细胞相关因子，可能是导致TAMs数量大增的关键因素。

相对于幼稚T细胞，效应T细胞与耗竭T细胞中相关基因的相对表达量

果不其然， Krummel团队之后发现，耗竭CD8+ T细胞能够招募单核细胞浸润，并显著上调CD80、CD86、H2kb及MHC-II的表达量。在阻断CD8+ T细胞功能后，巨噬细胞表面CD206、H2kb及MHC-II等分子表达降低；而阻断CD4+ T细胞影响不大。这表明，耗竭CD8+ T细胞能够促进髓系细胞分化，使其表型趋于抗原提呈状态。

与不同T细胞共孵育后，单核细胞上CD80、CD86、H2kb及MHC-II的表达量

我们知道，T细胞战力觉醒最关键的信号之一便是抗原呈递，那么Tex安排TAMs处于抗原呈递的状态绝对是结盟行为啊，怎么还会落得个被拖垮的结局呢？

原来巨噬细胞演起了偷天换日的戏码。

TAMs打着呈递抗原的旗号，背地里却不紧不慢，仅仅诱导微弱而持久的钙内流，虽然也会引起TCR聚集，但不像cDC1那样引发强而短的钙内流，促进T细胞活化与增殖。相反，TAMs与T细胞之间的“突触”作用会逐渐麻痹乃至拖垮CD8+ T细胞。

TAMs与CD8+ T细胞之间的相互作用（绿色代表TCR）

Scharping等人之前报道，慢性抗原刺激下，乏氧会加剧T细胞趋于“完全成熟”的耗竭表型[7]。理所当然，研究人员对乏氧在TAMs启动T细胞耗竭过程中所扮演的角色进行了探究。

研究表明，乏氧确实会助纣为虐，加速TAMs启动CD8+ T细胞衰竭程序。

此外，结果再次印证，TAMs与CD8+ T细胞之间的相互作用是抗原特异性的，因为正常黑色素瘤细胞（B16F10）诱导的TAMs对T细胞表面PD-1的表达量影响不大，而表达特异性抗原的黑色素瘤细胞（B16ChOVA）诱导的TAMs则显著提高了T细胞表面耗竭分子PD-1的表达水平，而且TAMs丰度越高，PD-1表达量越高。

常氧或乏氧条件下，与髓源性树突细胞或肿瘤细胞诱导的TAMs共孵育后，CD8+ T细胞上PD-1表达量

要说这一切，其实都源于一种不同寻常的“密接”。

为更好地研究TAMs与CD8+ T细胞互动的时空协调性，研究人员采用空间转录组学的方法ZipSeq，根据TAMs和CD8+ T细胞在TME中的定位分别绘制了单细胞中的基因表达模式。

结果显示，幼稚CD8+ T细胞更多地富集在肿瘤组织外侧，而大部分CD8+ Tex以及快速增殖的TAMs则定位于肿瘤组织内部。肿瘤内部区域通常处于极度缺氧的环境，再次印证了上述结论，即TAMs与CD8+ T细胞之间的相互作用会启动T细胞耗竭程序，而乏氧TME使得TAMs如鱼得水，加速了T细胞绝顶战力的消散。

肿瘤组织不同区域中，CD8+ T细胞内Csf1及Ccl4基因和衰竭分子表达量与巨噬细胞成熟和抗原呈递相关基因表达之间的关联性

另外，Krummel团队发现，CD8+ T细胞中Csf1及Ccl4基因和衰竭分子表达量与巨噬细胞成熟之间存在正相关性；相反，越往肿瘤内部区域，单核/巨噬细胞中抗原呈递相关基因的表达逐渐降低。这进一步揭示了TAMs与CD8+ T细胞之间互动具有时空协调性。

总的来说，这项研究为我们讲述了一个剪不断理还乱的因果故事，阐明了巨噬细胞与耗竭T细胞之间的正反馈增强的作用机制：Tex分泌的CSF1招募终末分化巨噬细胞在TME内部区域富集，但TAMs却借助乏氧的环境优势，演了一出偷天换日，利用抗原呈递形成的“突触”作用，废除了CD8+ T细胞的绝世好武功，自然，抗肿瘤作用也就不复存在。

故事结局或许令人意难平，但讲清其中的来龙去脉，对肿瘤治疗能有更广阔的思路，也不失为一件幸事！

参考文献：

[1]Kersten K, Hu KH, Combes AJ, et al. Spatiotemporal co-dependency between macrophages and exhausted CD8+ T cells in cancer. Cancer Cell. 2022; S1535-6108(22)00215-X.

[2]DeNardo DG, Brennan DJ, Rexhepaj E, et al. Leukocyte complexity predicts breast cancer survival and functionally regulates response to chemotherapy. Cancer Discov. 2011;1(1):54-67.

[3]Ruffell B, Au A, Rugo HS, et al. Leukocyte composition of human breast cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012;109(8):2796-2801.

[4]Broz ML, Binnewies M, Boldajipour B, et al. Dissecting the tumor myeloid compartment reveals rare activating antigen-presenting cells critical for T cell immunity. Cancer Cell. 2014;26(5):638-652.

[5]Zhang QW, Liu L, Gong CY, et al. Prognostic significance of tumor-associated macrophages in solid tumor: a meta-analysis of the literature. PLoS One. 2012;7(12):e50946.

[6]Gentles AJ, Newman AM, Liu CL, et al. The prognostic landscape of genes and infiltrating immune cells across human cancers. Nat Med. 2015;21(8):938-945.

[7]Scharping NE, Rivadeneira DB, Menk AV, et al. Mitochondrial stress induced by continuous stimulation under hypoxia rapidly drives T cell exhaustion. Nat Immunol. 2021;22(2):205-215.

责任编辑丨张艾迪