2024年12月4日，来自国加州大学的Lawrence Fong团队，在国际知名期刊Nature（IF：50.5）发表了题为“ Evolution of myeloid-mediated immunotherapy resistance in prostate cancer”的研究性论文。研究人员利用单细胞RNA测序技术，通过对处于不同疾病阶段的前列腺癌患者肿瘤样本活检的分析发现，SPP1高表达的肿瘤相关巨噬细胞 （SPP1hi-TAM） 亚群随疾病进展而富集。并通过腺苷信号通路抑制CD8+ T细胞活性，最终导致免疫治疗的耐药性。研究进一步表明，阻断腺苷A2A受体（A2AR）不仅可以有效降低SPP1hi-TAMs的免疫抑制作用，还显著提高了免疫检查点抑制剂PD1等的疗效。强调了SPP1hi-TAM作为治疗靶点和预测治疗效果的潜在生物标志物的重要性。
前列腺癌是最常见的男性恶性肿瘤，雄激素剥夺疗法（ADT） 最初可引起临床反应，但大多数晚期前列腺癌患者最终进展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC） 并死于这种疾病。近年来，针对CTLA-4、PD-1和PD-L1的免疫检查点抑制剂 （ICIs） 已被批准治疗多种癌症，但mCRPC患者对此疗法通常不尽人意。肿瘤微环境 （TME） 是促进多种恶性肿瘤免疫治疗耐药中扮演重要校色，大量证据表明髓系细胞如肿瘤相关巨噬细胞（TAMs） 和髓系抑制性细胞（MDSCs） 可通过多种机制介导前列腺癌的免疫抑制，这些细胞的丰度在ADT后显著增加，这意味着它们在mCRPC中具有驱动免疫治疗耐药的作用。然而，这些髓系细胞种类多样、功能复杂，使得针对它们的治疗策略面临巨大挑战。例如，尽管CSF1R（集落刺激因子1受体）阻断剂曾被寄予厚望，但在临床试验中未能显著改善患者的预后。如何深入理解髓系细胞在前列腺癌免疫抑制中的具体机制，成为破解治疗耐药难题的关键。
在癌症研究中，髓系细胞一直是一把“双刃剑”。它们在健康状态下负责维持免疫平衡，但在癌症环境中却常被肿瘤“招募”并“改造”，成为促进肿瘤生长和免疫抑制的帮凶。特别是在前列腺癌的肿瘤微环境中，髓系细胞不仅数量众多，功能也复杂多样，包括肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages, TAMs）、髓系抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）和树突状细胞（dendritic cells, DCs）等。研究发现，这些髓系细胞通过释放多种免疫抑制因子（如IL-10、TGF-β）和代谢产物（如腺苷），削弱了T细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）的抗肿瘤活性。然而，髓系细胞并不是单一的群体，而是一个异质性极高的“大家族”。例如，TAMs就分为M1型（促炎性、抗肿瘤性）和M2型（抗炎性、促肿瘤性），它们的比例和功能会随着肿瘤的进展而动态变化。这种复杂性使得针对髓系细胞的治疗策略面临巨大挑战。
为了确定在疾病进展过程中起作用的免疫抑制性细胞，他们对不同阶段 （ADT初治局部非转移性、ADT敏感转移性、mCRPC） 的前列腺癌患者的肿瘤活检样本进行scRNA-seq，髓系细胞被细分为14种亚群，包括8种巨噬细胞亚群、2种髓系抑制细胞亚群和3种树突状细胞亚群等。其中发现一组以SPP1高表达、免疫抑制分子程序上调、集落刺激因子-1受体 （CSF1R） 转录水平显著降低为特征的SPP1高度表达巨噬细胞亚群 （SPP1hi-TAM） 随疾病进展显著增加，此外，体外培养结果显示这群细胞以密度依赖的方式显著抑制T细胞增殖，且导致IFN-γ+TNF-α+ CD8+ T细胞的频率显著降低，提示SPP1hi-TAM可能是mCRPC免疫治疗耐药的潜在驱动因素。
作者进一步在小鼠模型中验证人类研究结果，并探索Spp1hi-TAMs对免疫治疗抵抗的作用。使用MyC-CaP小鼠前列腺癌模型进行单细胞RNA测序，并通过流式细胞术验证结果。在小鼠前列腺癌中也识别出与人类SPP1hi-TAMs相似的Spp1hi-TAMs，其表达Spp1、Cd9和Lgals3转录本水平升高，而Csf1r、Mrc1、Cx3cr1和Cd163表达降低。Spp1hi-TAMs对CSF1R阻断治疗表现出抵抗性，其数量在治疗后未显著减少。Spp1hi-TAMs在小鼠前列腺癌中表现出较高的免疫抑制基因表达特征。
为了探究SPP1hi-TAM促进免疫治疗耐药性的机制，该团队进一步分析了人类和小鼠前列腺癌的scRNA-seq数据集，发现缺氧途径显著激活，已知缺氧可通过上调CD39和CD73促进肿瘤细胞外腺苷的积累，与腺苷受体A2ARs和A2BRs结合后可通过胞内cAMP启动下游免疫抑制信号传导，降低T细胞和NK细胞抗肿瘤活性。为了直接测试SPP1hi-TAM是否是通过腺苷抑制T细胞活性，他们将其与CD8+ T细胞在A2ARs的小分子抑制剂ciforadenant以及CD73的阻断抗体存在下共培养，这两种处理均会导致SPP1hi-TAM介导的T细胞抑制显著降低，表明了腺苷信号通路在SPP1hi-TAMs介导的免疫抑制中起关键作用。基于此发现，他们随后检查了用ciforadenant治疗携带CRPC的小鼠是否可以改变体内的抗肿瘤反应，发现SPP1hi-TAM数量和CRPC生长都显著降低，将该抑制剂与抗PD-1抗体联合使用能增强CD8+T细胞的瘤内浸润并进一步抑制肿瘤生长。研究人员进行一项1期临床试验，将mCRPC患者随机分为两组，一组接受ciforadenant单独治疗，另一组接受ciforadenant与atezolizumab联合治疗。联合治疗组中有25%的患者前列腺特异性抗原（PSA）水平下降30%以上，并且一些患者出现肿瘤缩小。基于SPP1hi-TAMs的丰度可能作为治疗效果的预测生物标志物，但需要更大样本量的研究来进一步验证。
总之，PP1hi-TAMs可以作为一种重要的生物标志物，帮助预测免疫治疗的效果。在临床试验中，研究人员发现患者肿瘤组织中SPP1hi-TAMs的丰度与联合治疗的疗效显著相关。通过检测SPP1hi-TAMs的水平，医生或许能够筛选出更有可能受益于A2AR抑制剂与免疫检查点抑制剂联合治疗的患者群体，从而实现个性化治疗。另外，SPP1hi-TAMs本身也是一个极具潜力的治疗靶点。SPP1hi-TAMs通过腺苷信号通路抑制抗肿瘤免疫反应，同时还能通过其他促炎性因子（如IL-1β）进一步恶化肿瘤微环境。未来的研究可以进一步探索更多抑制SPP1hi-TAMs功能或减少其数量的方法，例如针对腺苷信号通路和炎症因子的双靶点治疗策略，从而从源头上瓦解免疫抑制。
荷兰Liposoma的单核巨噬细胞清除剂氯膦酸二钠脂质体Clodronate Liposomes，氯膦酸盐脂质体，广泛用于动物体内单核巨噬细胞的清除。研究成果频频登刊Cell，Nature和Science。国内研究人员如需订购，可以随时联系。技术支持可以联系大中华独家代理商靶点科技（Target Technology），专业技术团队给您单核巨噬细胞清除提供整套解决方案。
原始文献
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
关联研究：CXCL9:SPP1巨噬细胞极性确定来控制人类癌症的细胞程序网络
2023年8月4日，瑞士日内瓦大学领导的国际研究团队在Science（IF=56.9）发表了研究论文：CXCL9:SPP1 macrophage polarity identifies a network of cellular programs that control human cancers。由 CXCL9 和 SPP1 这两个基因的表达所定义的巨噬细胞极性的变化是肿瘤微环境的一个简单而关键的特征。CXCL9:SPP1的比例可以描述癌症中抗肿瘤免疫细胞的丰度、每种肿瘤浸润细胞类型的基因表达程序、决定肿瘤控制或进展的通讯网络的调控以及对免疫疗法的反应。
