2026年9月9日，由美国西奈山伊坎医学院Brian D. Brown研究团队，在国际顶尖期刊Nature在线发表题为：A serpin–myeloid axis in pancreatic cancer heterogeneity and immune evasion的论文。研究发现：少数胰腺癌细胞会分泌SERPINE1和SERPINB2‌（serpin），在肿瘤局部形成一个富含纤维蛋白的免疫抑制微环境，滞留巨噬细胞并极化成“帮凶”，同时排斥细胞毒性T细胞，从而帮助肿瘤逃避免疫清除。‌‌‌

论文官网截图

胰腺导管腺癌（PDAC）的特征为高度免疫抑制、胞外基质丰富的肿瘤微环境，但肿瘤本身存在显著异质性。这就引出一个问题：免疫抵抗是肿瘤的整体性特征，还是局限在特定空间微龛内形成的局部特征。本研究利用Perturb‑map空间功能基因组学技术，解析不同基因如何在时空维度上塑造胰腺导管腺癌克隆的生长状态与细胞微环境。该分析发现，在晚期肿瘤克隆占据空间优势之前，就已出现由基因驱动的局部免疫微环境早期重编程。本研究鉴定出SERPINE1（Serpin family E member 1，编码纤溶酶原激活物抑制剂1，PAI1）与 SERPINB2（Serpin family B member 2，编码纤溶酶原激活物抑制剂2，PAI2）是调控肿瘤微环境及介导免疫逃逸的关键分子。这类丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）可促进富含纤维蛋白的胞外基质微龛趋于稳定；该微龛会在空间上滞留巨噬细胞，并诱导巨噬细胞向免疫抑制表型极化，同时排斥细胞毒性T细胞。敲除Serpine1或Serpinb2基因，或是药物抑制PAI1或CD18，能够增强小鼠体内的肿瘤控制效果，并且与抗PD‑1治疗产生协同作用。对患者肿瘤组织开展多模态空间分析显示：免疫抑制微龛形成于少量表达SERPINB2、SERPINE1 的胰腺导管腺癌亚群周围，该微龛以SPP1⁺/MARCO⁺巨噬细胞为主要细胞类群。上述研究结果证实：肿瘤细胞来源的SERPINE1与SERPINB2是免疫抑制的局部空间调控因子，将肿瘤内在异质性与胰腺导管腺癌的局部微环境调控、免疫治疗耐药关联起来。

背景介绍

SERPINE1和SERPINB2是两种丝氨酸蛋白酶抑制剂（serine proteinase inhibitors，serpin）基因‌，分别编码纤溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1）和纤溶酶原激活物抑制物-2（PAI-2）。两种蛋白同属于serpin（丝氨酸蛋白酶抑制剂）超家族，主要功能是阻断纤溶通路，抑制纤维蛋白降解，让纤维蛋白基质堆积。

丝氨酸蛋白酶抑制剂家族（serpin）参与众多基础生物学过程，包括凝血、补体激活、纤溶、血管生成、炎症以及肿瘤抑制，并且以细胞特异性方式表达。Serpin家族成员的蛋白平均长度为350–400个氨基酸，但各基因在外显子与内含子的数量和长度上存在结构差异。既往针对所有已知serpin的研究将其划分为16个进化分支以及10个独立孤儿序列。脊椎动物serpin可简便地分为6个亚组。

图：AT：抗凝血酶（antithrombin）， PCI：蛋白C抑制剂（protein C inhibitor）， PAI-1：纤溶酶原激活物抑制剂1（plasminogen activator inhibitor 1）， PAI-2：纤溶酶原激活物抑制剂2（plasminogen activator inhibitor 2）， HCII：肝素辅因子Ⅱ（heparin cofactor II）， α1AT：α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin）， ACT：抗胰凝乳蛋白酶（antichymotrypsin）， α2AP：α2-抗纤溶酶（α2-antiplasmin） ，C1INH：C1 酯酶抑制剂（C1 esterase inhibitor）， CBG：皮质类固醇结合球蛋白（Corticosteroid-binding globulin）， TBG：甲状腺素结合球蛋白（Thyroxine-binding globulin）， CBP1：胶原结合蛋白1（collagen-binding protein 1）[1]。

‌1. SERPINE1‌：位于人类7号染色体，编码PAI-1，是tPA和uPA的主要抑制剂，参与调控纤溶系统。体内广泛表达，肿瘤中常高表达；半衰期短，活性不稳定。

2‌. SERPINB2‌：位于人类18号染色体，编码PAI-2，同样抑制纤溶酶原激活物，但效率低于PAI-1。‌‌PAI-2 更多以胞内形式存在；正常状态几乎检测不到，属于肿瘤诱导型serpin。

胰腺导管腺癌（PDAC）是恶性程度最高的肿瘤之一，五年生存率仅为13%。尽管免疫疗法改善了多种癌症的治疗结局，但在胰腺导管腺癌中疗效十分有限。肿瘤微环境（TME）的组分是造成免疫治疗耐药的关键因素，其中T细胞浸润程度是与免疫治疗响应相关性最强的指标之一。部分胰腺导管腺癌病灶几乎完全缺乏CD8⁺T细胞；而在存在T细胞的肿瘤中，这些T细胞大多处于耗竭状态。目前认为，该现象源于肿瘤微环境中免疫抑制性免疫细胞与基质细胞大量富集，同时致密的细胞外基质（ECM）发生沉积，阻碍T细胞浸润及其细胞毒杀伤功能。

胰腺导管腺癌构建免疫抑制型肿瘤微环境的确切机制尚不明确，但已有证据表明肿瘤来源的胞外因子发挥关键作用。单细胞与空间转录组研究虽已筛选出若干候选受体-配体互作关系及其他胞外调控介质，但其中多数分子的实际功能贡献仍不清楚。空间转录组数据提示，许多这类配体由局限在特定微龛内的肿瘤细胞亚群产生，这提示可溶性肿瘤微环境调控因子表达改变，可能驱动肿瘤克隆筛选。

本研究旨在筛选能够促进胰腺导管腺癌生长与免疫逃逸的胞外因子。借助空间功能基因组学技术平台Perturb-map，研究人员发现：局部免疫微龛的重编程发生在肿瘤克隆适应性与空间优势形成之前，并且很可能驱动上述克隆差异。本研究证实Serpine1（编码PAI-1）与Serpinb2（编码 PAI-2）是适应性免疫压力下调控免疫逃逸的核心分子。这两种分子可促进巨噬细胞滞留与表型极化，构建局部免疫抑制微龛，并抑制抗肿瘤T细胞的活性。基因层面或药物层面阻断该通路，能够增强肿瘤控制效果，并使胰腺导管腺癌对PD-1阻断治疗产生增敏。本研究结果证实丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）是免疫抑制肿瘤微龛的核心调控分子，该微龛以纤维蛋白蓄积为特征；同时提示，靶向serpin‑纤维蛋白‑巨噬细胞轴，有望打破免疫抑制微环境结构，提升胰腺导管腺癌免疫治疗的疗效。

研究数据

一.PDAC中肿瘤细胞来源的肿瘤微环境（TME）调控因子

鉴于肿瘤微环境在胰腺导管腺癌（PDAC）进展中起到核心作用，本研究旨在筛选参与调控PDAC肿瘤微环境的基因。我们分析了人源和小鼠PDAC单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集，筛选出在癌前细胞或恶性肿瘤细胞中优势表达、编码胞外蛋白或细胞表面蛋白的基因（扩展数据图1a）。为富集通过肿瘤-微环境相互作用发挥功能，而非调控细胞内在适应程序的分子，我们将候选基因与46株人PDAC细胞系的CRISPR–Cas9基因依赖性数据整合，筛选出对体外细胞生长几乎无影响的基因（扩展数据图1b）。这提示，这类基因的主要功能仅在体内通过与肿瘤微环境的相互作用才会显现。

扩展数据图1.系统鉴定与筛选具有胞外功能的基因，用于研究驱动胰腺导管腺癌进展的肿瘤-宿主相互作用。

通过该筛选策略，我们获得了多种肿瘤表达的胞外调控因子，包括参与细胞外基质构建、免疫信号传导、凝血与纤溶通路的分子（扩展数据图1c、d ）。部分候选基因属于在人和小鼠PDAC中均可反复检出的经典信号家族，包括IL-1、EGF以及丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）家族；其中IL1b、IL33等部分分子已被证实与恶性进展相关。但多数此类基因对PDAC生长以及肿瘤微环境形成的因果作用尚不明确。

二.胞外因子决定克隆命运

为验证经该优先级筛选得到的肿瘤源性胞外因子在体内胰腺导管腺癌生长与肿瘤微环境构建中的作用，结合分子生物学背景与已有文献，研究人员选取部分候选分子，利用Perturb-map开展功能研究（扩展数据图1e）。Perturb-map是整合体内CRISPR混合扰动、蛋白条形码（Pro-Code）与多重成像的空间功能基因组学技术，可在原位实现空间分辨、肿瘤及肿瘤微环境特异性的表型分析（图1a）。

图1. Perturb-map技术鉴定调控胰腺导管腺癌生长与肿瘤微环境结构的肿瘤源性胞外因子。

在开展基因扰动实验前，研究人员首先构建基于Pro-Code的克隆示踪模型，明确体内胰腺导管腺癌肿瘤的基线生长特征与空间排布模式。本研究使用携带35种Pro-Code文库标记的KPC细胞（Kras^LSL-G12D/+; Trp53^LSL-R172H/+; Pdx1-cre）构建同基因原位移植模型。Pro-Code的丰度在细胞移植前后保持稳定，说明该标记方式无偏好性。

随后，研究人员构建Pro-Code/CRISPR（PC/CRISPR）文库，敲除34个经筛选的优先候选基因，同时设置一个不表达的对照基因（F8），并将该文库导入KPC细胞，得到KPC^PC/CRISPR细胞（图1a，扩展数据图1e）。无论是KPC细胞，还是DepMap数据库中46株人胰腺导管腺癌细胞系，所有基因扰动均不影响细胞体外适应能力。

研究人员将KPC^PC/CRISPR细胞混合群体原位接种至具备完整免疫功能的同基因小鼠体内。为追踪肿瘤及其微环境的演变过程，分别在第7、14、21天收取肿瘤样本，对应肿瘤生长的早期、中期与晚期阶段（图1b）。研究人员对肿瘤切片开展多重分析，检测Pro-Code、对应的基因扰动信息以及局部免疫细胞组成（图1b）。

时序肿瘤成像结果显示，Pro-Code阳性肿瘤细胞的克隆结构发生动态、具有空间分辨特征的转变。在早期（第7天），肿瘤具有很高的瘤内异质性，不同基因敲除细胞群体广泛混杂分布（图1c、d）。至第21天，这种早期镶嵌式结构转变为局限化、局部均质化的生长模式，不同敲除克隆占据特定区域并形成优势。事实上，第7天时，局部病灶区域内各类敲除细胞的占比分布更为均匀，反映肿瘤细胞高度混杂的状态（图1c、d左图）。到第14天，尤其是第21天，分布特征发生改变，单一克隆群体占据主导（图1c、d右图），提示出现空间上聚集的克隆区域。对不同时间点克隆多样性指标分析显示，克隆均匀度逐步下降，并在第21天显著降低，说明局部克隆占比失衡加剧。因此，晚期观察到的均质特征并非肿瘤细胞最初定植的状态，而是竞争演化的结果：随着肿瘤克隆增殖并与微环境互作，不同基因敲除细胞群体在特定区域不断聚集。

研究人员以单只小鼠作为生物学重复，量化各组PC/CRISPR克隆相对于对照肿瘤的占比。大部分敲除克隆在第7天丰度相近，但随时间推移出现显著的适应度差异（图1e）。第21天，有11种敲除克隆富集，12种敲除克隆数量减少。丰度下降的扰动靶点包含已知PDAC调控分子Pthlh、IL33，以及serpin家族成员Serpine1和Serpinb2。与之相反，敲除Ly6d、Serpinb5或Celsr1会造成克隆富集。由于这些基因扰动不会影响肿瘤细胞体外适应能力，它们在体内的效应很可能是肿瘤细胞与肿瘤微环境互作改变所致，而非细胞内在增殖调控带来的结果。

三.微环境构建早于克隆筛选

为阐明各个基因在何时、以何种方式影响肿瘤克隆局部细胞微龛，研究人员动态检测了基因敲除克隆邻近区域内关键免疫细胞类型的组成与空间分布（图1f）。对20只小鼠体内超过450万个肿瘤细胞与免疫细胞的分析结果显示，第7天即可检测到不同敲除克隆间显著的时空差异，至第21天时差异进一步加剧（图1f）。尽管胰腺导管腺癌肿瘤微环境（PDAC TME）具有异质性，本研究仍观察到稳定、可重复的免疫细胞分布模式，且该模式可随时间持续维持（图1f）。

对各基因敲除组的微龛富集z值进行聚类分析，鉴定出两种截然不同的肿瘤微环境模块；相较于内对照，两种模块均伴随克隆适应性劣势（图1f）。第一类聚类包含Serpinb2与Serpine1，其特征为CD8a阳性细胞富集，CD4、B220及F4/80阳性细胞减少，提示局部微龛的免疫抑制程度更低（图1f）。CD8a阳性细胞数量在第14天出现一过性下降，至第21天再度回升，说明肿瘤演化过程中免疫微环境存在动态空间重排。与之相对，第二类聚类包含9个敲除基因（Pthlh、Muc1、Il1a等），对应免疫细胞更丰富的微环境（图1f）。Cd9敲除在早期无明显效应，但在肿瘤晚期产生克隆适应性优势，该现象同时伴随肿瘤巨噬细胞富集、CD8阳性T细胞耗减。

值得注意的是，在肿瘤内部仍存在大量克隆相互混杂的阶段（第14天），不同的免疫微龛就已经建立。这种时序上的先后差异表明：由基因驱动的局部免疫微龛重塑属于早期事件，可早于后续克隆适应性差异以及空间优势克隆的形成。

四.Serpinb2和Serpine1介导肿瘤免疫逃逸

为评估适应性免疫系统对基因敲除肿瘤表型的塑造作用，研究人员将KPCPC/CRISPR细胞原位移植至Rag2-/-小鼠体内，该小鼠缺失T细胞与B细胞（图1g）。移植两周后收取肿瘤，该中期时间点大部分基因敲除克隆已形成完整且稳定的肿瘤微环境。值得注意的是，serpin家族基因敲除克隆（包括Serpinb2与Serpine1）相比对照敲除组生长速度位居前列（图1h）。在免疫健全小鼠的相同时相点，Serpinb2和Serpine1敲除克隆数量却显著减少，该反差尤为明显。上述结果表明：在适应性免疫缺失的条件下，敲除Serpinb2与Serpine1可赋予肿瘤生长优势。与此结果一致，在免疫健全小鼠的肿瘤中，Serpinb2敲除（Serpinb2-KO）和Serpine1敲除克隆的邻近区域富集CD8⁺T细胞、巨噬细胞减少（图1f），提示这两个基因通过重塑局部免疫结构来提升肿瘤克隆适应性。

五.Serpinb2与Serpine1促进CD8⁺T细胞排斥

SERPINE1编码PAI‑1，SERPINB2编码PAI‑2。二者均为丝氨酸蛋白酶抑制剂，可抑制尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）与组织型纤溶酶原激活物（tPA）的活性，并稳定纤维蛋白。这两种serpin均被证实与不良肿瘤预后相关；对癌症基因组图谱（TCGA）与GTEx数据库的人类批量RNA测序数据分析显示，相较于正常组织，SERPINB2和SERPINE1优先在肿瘤中表达（图2a）。此外，独立患者队列的荟萃分析表明，在包括胰腺导管腺癌（PDAC）在内的多种肿瘤中，任一基因的高表达均与生存期缩短相关（图2b）。

图2. 敲除Serpinb2与Serpine1可增强T细胞介导的抗肿瘤免疫。

研究人员在KPC细胞中分别构建Serpinb2与Serpine1单基因敲除株。两种敲除均不影响体外细胞增殖，该结果与前期混合PC/CRISPR体外实验及DepMap数据库分析一致。与之相反，将KPC肿瘤原位移植至免疫健全小鼠体内时（图2c），Serpinb2与Serpine1敲除可减缓肿瘤生长；与对照敲除组相比，平均肿瘤负荷下降超过50%（图2d），同时延长荷瘤小鼠生存期。

由于Perturb-map结果显示Serpinb2-KO、Serpine1-KO克隆邻近区域CD8⁺T细胞数量升高，研究人员利用流式细胞术定量检测肿瘤浸润免疫细胞群。Serpin基因敲除肿瘤内CD8⁺T细胞数量为对照组的两倍以上（图2e）。为进一步解析该免疫应答，研究人员对Serpinb2敲除、Serpine1敲除及对照敲除组肿瘤开展单细胞RNA测序。T细胞亚群分析显示，Serpinb2-KO与Serpine1-KO肿瘤中，终末耗竭T细胞分别下降3.5倍、1.7倍，同时效应型CD8⁺T细胞相应增多（图2f）。与之相符，免疫染色结果证实瘤内CD8⁺T细胞显著增加，其中GZMB⁺CD8⁺T细胞增幅超过4倍（图2g–i）。

为直接验证Serpinb2、Serpine1敲除带来的肿瘤生长抑制效应是否由适应性免疫介导，研究人员将Serpinb2-KO、Serpine1-KO或对照敲除KPC细胞移植至Rag2⁻/⁻小鼠体内（图2j）。和免疫健全宿主的结果相反，在此模型中serpin敲除肿瘤生长更快，与Perturb-map实验观察一致（图1h）。该表型同样在NSG小鼠（缺失T细胞、B细胞、自然杀伤NK细胞）中得到重现（图2j,k）。

上述结果表明：肿瘤细胞分泌Serpinb2与Serpine1，可促进细胞毒性T细胞的排斥与耗竭，帮助胰腺肿瘤逃避免疫监视。

六.Serpinb2和Serpine1驱动抗PD-1耐药

胰腺导管腺癌（PDAC）对免疫检查点阻断疗法（ICB）高度难治，基因工程构建的KPC肿瘤同样对抗PD‑1治疗无应答。鉴于Serpinb2与Serpine1可保护PDAC细胞免受T细胞清除，研究人员探究了二者对PDAC免疫检查点阻断耐药性的影响。将对照敲除组与serpin基因敲除组KPC细胞原位移植至免疫健全小鼠胰腺内，10天后分别给予IgG对照或抗PD‑1药物处理。抗PD‑1单药治疗对对照敲除肿瘤的生长几乎无抑制效果。敲除Serpine1或Serpinb2并联合抗PD‑1治疗，可使荷瘤小鼠中位生存期几乎翻倍：抗PD‑1处理的对照组肿瘤中位生存期为24天，而Serpinb2‑KO或Serpine1‑KO组可达47天（图2l）。

随后研究人员验证PAI1药物抑制能否实现类似效果（目前尚无选择性PAI2抑制剂）。将KPC或KC（KrasLSL-G12D/+;Ptf1acre/+）PDAC细胞植入胰腺，待肿瘤成瘤后，采用PAI1抑制剂PAI‑039单药或联合抗PD‑1给药（图2m）。尽管抗PD‑1单药依旧无效，但联合方案可在两种PDAC模型中显著延长生存期（图2n）。上述结果证实Serpinb2与Serpine1促进免疫检查点阻断耐药，抑制PAI1能够提升抗PD‑1治疗响应。

临床上人源PDAC对ICB基本无应答；但研究人员分析肾细胞癌患者队列数据（JAVELIN Renal 101临床试验）——该肿瘤对ICB疗效存在个体差异，发现患者肿瘤中SERPINE1高表达与更差的无进展生存期相关，进一步证实serpin家族蛋白参与免疫治疗耐药。

七.Serpinb2和Serpine1可激活细胞内的抑制性转录程序，诱导形成免疫抑制状态，阻碍抗肿瘤免疫应答。

为阐明Serpinb2与Serpine1如何塑造肿瘤微环境（TME），研究人员开发了多模态Perturb-map技术。该技术在同一组织切片上整合多重蛋白组成像与空间转录组，可在单细胞分辨率下同时解析基因扰动、转录状态与空间位置信息（图3a）。

图3. Serpinb2与Serpine1缺失改变肿瘤转录程序及细胞外基质沉积。

为评估serpin家族蛋白功能并明确相关通路背景，研究人员构建了靶向Serpinb2、Serpine1以及胰腺导管腺癌（PDAC）细胞表达的其他纤溶、凝血相关基因的聚焦型Perturb-map文库。将KPC凝血/纤溶基因敲除的细胞（KPCcoag/fib-ko）原位移植至胰腺，两周后采用多模态Perturb-map对肿瘤进行分析。

空间图谱结果显示，大多数肿瘤细胞形成独立病灶，并且相较于对照区域呈现截然不同的转录状态（图3b）。空间转录组分析表明，Serpinb2缺陷型与Serpine1缺陷型肿瘤细胞中，纤溶、细胞外基质重塑、TGFβ信号及髓系细胞趋化相关通路均发生下调（图3c）。同时上皮-间质转化、缺氧、血管生成、糖酵解及氧化应激相关程序也出现下调，提示促肿瘤与免疫调节状态受到抑制（图3c）。

Serpinb2缺陷和Serpine1缺陷肿瘤细胞中，免疫抑制关键调控因子Tgfb1表达下调；而可促进T细胞扩增与记忆形成的细胞因子Il7和Il15表达上调（图3d）。Serpinb2敲除肿瘤还伴随Mif与Spp1（编码骨桥蛋白）下调；Serpine1敲除细胞则表现为髓系趋化因子Ccl2、参与潜在TGFβ激活的基质细胞蛋白Thbs1表达降低（图3d）。

上述分析表明：Serpinb2和Serpine1可激活一套共同转录程序，该程序与髓系细胞趋化、T细胞抑制以及胰腺导管腺癌微环境重塑相关。

八.Serpinb2与Serpine1调控细胞外基质重塑

由于serpin基因敲除会下调与基质重塑、免疫抑制信号相关的肿瘤转录程序，研究人员进一步考察了基质结构。Serpine1敲除肿瘤的癌相关成纤维细胞（CAFs）数量减少，而Serpinb2敲除肿瘤未见显著下降（图3e,f）。CAF亚群组成基本维持不变，仅观察到轻微改变（图3g,h）。尽管存在上述差异，两种serpin敲除模型的胶原沉积均减少（图3i,j）。与之相对，内皮细胞组分基本无变化。

PAI1与PAI2可抑制纤溶酶生成，进而阻止纤维蛋白降解。与其功能一致，在原位胰腺导管腺癌肿瘤中可清晰检测到富含纤维蛋白（原）的区域（图3k）。Serpinb2敲除和Serpine1敲除肿瘤的纤维蛋白（原）沉积均降低，提示两个基因均可独立促进胰腺导管腺癌内纤维蛋白堆积（图3k,l）。

以上数据表明：肿瘤细胞产生的Serpine1与Serpinb2通过促进胶原和纤维蛋白沉积，实现细胞外基质重塑。

九.Serpinb2和Serpine1并不是直接抑制T细胞，而是通过TAMs（肿瘤相关巨噬细胞）作为中间媒介，建立肿瘤微环境的免疫抑制状态。

纤维蛋白除形成结构性支架外，还可通过结合αMβ2等整合素充当细胞锚定分子。αMβ2由CD11b与CD18组成，在巨噬细胞和中性粒细胞中高表达。相较于对照组，Serpine1敲除与Serpinb2敲除肿瘤的巨噬细胞数量均下降；Serpine1敲除组的效应尤为显著，巨噬细胞数量最高可下降80%（图4a）。Serpinb2敲除肿瘤的中性粒细胞减少，而Serpine1敲除肿瘤的中性粒细胞基本无变化。

图4. Serpinb2与Serpine1促进依赖纤维蛋白的巨噬细胞滞留及免疫抑制性极化。

由于两种基因敲除模型均稳定出现巨噬细胞减少，研究人员将巨噬细胞作为共同下游效应细胞开展研究。研究人员对小鼠及人胰腺肿瘤组织进行纤维蛋白（原）、PAI1、PAI2、肿瘤细胞与巨噬细胞标志物染色，并将分析限定于肿瘤中心区域，以降低边界效应带来的干扰（图4b）。在富含纤维蛋白（原）的区域内，巨噬细胞显著富集在CK19⁺PAI1⁺与CK19⁺PAI2⁺肿瘤细胞附近（图4c,d）。该规律在另一独立队列的30例胰腺导管腺癌（PDAC）患者样本中同样成立：在含有PAI1⁺或PAI2⁺肿瘤细胞的区域，巨噬细胞同样富集（图4b）。综上结果提示，巨噬细胞优先定位于富含纤维蛋白（原）的肿瘤微环境龛；该结果支持下述模型：肿瘤细胞来源的PAI1与PAI2通过促进纤维蛋白依赖的巨噬细胞聚集，重塑局部免疫结构。

为验证巨噬细胞是否介导Serpinb2与Serpine1的肿瘤保护效应，研究人员使用抗CSF1抗体与氯膦酸脂质体，在荷有对照或serpin敲除肿瘤的小鼠体内清除巨噬细胞。在溶剂对照组中，Serpinb2敲除和Serpine1敲除肿瘤的生长依旧受到抑制（图4e）。巨噬细胞清除本身也可使肿瘤生长降低。但在serpin敲除肿瘤中进一步清除巨噬细胞，肿瘤生长未出现叠加抑制效应（图4e），证明巨噬细胞是serpin驱动肿瘤进展所必需的。

随后研究人员验证αMβ2介导的巨噬细胞-纤维蛋白相互作用是否为serpin发挥肿瘤保护作用的必要条件。研究人员给荷瘤小鼠施用CD18阻断抗体，破坏αMβ2依赖的巨噬细胞与纤维蛋白的结合。CD18阻断引发的免疫重塑与Serpinb2、Serpine1敲除高度相似：肿瘤相关巨噬细胞与ARG1⁺巨噬细胞减少，GZMB⁺CD8⁺T细胞增多。与上述变化一致，CD18阻断显著抑制肿瘤生长；而CD18阻断联合serpin基因敲除并未产生叠加效应（图4f）。此外，CD18阻断可增强PD-1阻断的抗肿瘤活性，说明破坏αMβ2介导的巨噬细胞滞留能够提升免疫检查点治疗的响应性。

综上，本数据支持下述机制：Serpine1与Serpinb2促进胰腺导管腺癌进展，其方式是在富含纤维蛋白的肿瘤龛内促成αMβ2介导的巨噬细胞聚集，进而建立由巨噬细胞驱动的免疫抑制微环境。

十.Serpinb2和Serpine1依靠纤维蛋白构筑的局部微环境龛，不只是招募 TAM，还能改变巨噬细胞的转录 / 活化状态，使之变成免疫抑制型巨噬细胞。

对Serpinb2敲除和Serpine1敲除肿瘤中的巨噬细胞进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，结果显示：相较于对照组，敲除组巨噬细胞的炎症、干扰素及细胞因子合成相关程序富集。Serpinb2敲除与Serpine1敲除肿瘤在TAM细胞群中引发的改变大体一致：抗肿瘤免疫、预后良好相关的Cxcl9⁺巨噬细胞增多，增殖型巨噬细胞减少（图4g）。Serpine1敲除肿瘤中，免疫抑制型Spp1⁺/Marco⁺巨噬细胞也显著减少[32]。

为进一步探究纤维蛋白与巨噬细胞状态之间的关联，研究人员利用“纤维蛋白原结合”基因本体（GO）条目下的基因，计算纤维蛋白（原）结合评分。Arg1⁺巨噬细胞（含Spp1⁺/Marco⁺亚群）的该评分最高（图4h），提示免疫抑制型巨噬细胞状态与富含纤维蛋白的微环境龛相关。与之相符：将骨髓来源巨噬细胞（BMDM）接种于包被纤维蛋白的表面，并加入胰腺导管腺癌条件培养基培养；与塑料培养板对照组相比，这类巨噬细胞ARG1、PD-L1表达上调，而共刺激分子CD86无显著升高（图4i,j）。使用阿加曲班一水合物抑制凝血酶活性，并不能逆转纤维蛋白诱导的ARG1、PD-L1上调，说明该巨噬细胞极化效应主要由纤维蛋白本身驱动，而非残留凝血酶活性。综上，在本体系中，纤维蛋白可促进巨噬细胞向免疫抑制表型极化。

十一.Serpin蛋白形成的微环境龛包含免疫抑制型肿瘤相关巨噬细胞。

为明确在人胰腺导管腺癌（PDAC）中，免疫抑制巨噬细胞亚群是否同样与表达serpin的肿瘤细胞存在关联，研究人员利用空间转录组技术，在多个独立PDAC患者队列中分析其空间定位及微环境特征。SERPINB2的表达基本局限于肿瘤富集区域；而SERPINE1的空间分布更广，可延伸至基质区域，包括以癌相关成纤维细胞、内皮细胞为主的区域。但SERPINB2⁺和SERPINE1⁺肿瘤区域均稳定处于富含免疫抑制髓系细胞的微环境中，该区域富集SPP1⁺/MARCO⁺巨噬细胞与增殖型巨噬细胞。在这一共通框架下，SERPINB2相关微环境龛还包含中性粒细胞与浆细胞；而SERPINE1相关微环境龛则更多与IL1B⁺髓系细胞、促纤维化基质程序关联（图4k,l）。上述空间关联特征与KPC小鼠模型中发现的巨噬细胞、纤维蛋白富集微环境龛高度吻合，说明serpin调控的免疫结构在不同物种间具有保守性。

十二.在人PDAC样本中，依据SERPINB2和SERPINE1的表达水平，可以区分出一类具有独特转录、微环境特征的胰腺癌细胞亚群，这类亚群会构建免疫抑制的纤维蛋白龛。

对整合多个人类胰腺导管腺癌（PDAC）单细胞RNA测序数据集（由多个患者队列构建而成进行SERPINB2与SERPINE1表达分析，鉴定出可分别表达SERPINB2或SERPINE1的独立肿瘤细胞亚群（图5a）。在不同患者之间，表达差异主要由serpin阳性肿瘤细胞占比决定；而阳性细胞内的单基因表达水平相对稳定（图5a）。

图5. 少量表达 SERPINB2 与 SERPINE1 的肿瘤细胞建立占主导地位的免疫抑制转录程序。

大多数serpin阳性肿瘤细胞仅表达SERPINB2或SERPINE1其中之一，共表达两个基因的细胞占比不足20%。将PDAC转录亚型进行映射分析发现，SERPINB2、SERPINE1阳性肿瘤细胞在基底样型PDAC中富集。对比肿瘤治疗状态，初治样本与新辅助治疗样本之间未见显著差异。结合小鼠实验结果——serpin阳性克隆的筛选依赖适应性免疫，上述结果提示：serpin相关恶性细胞状态可在PDAC肿瘤微环境中赋予肿瘤细胞选择优势。

差异基因表达与通路富集分析显示，人PDAC中SERPINB2⁺和SERPINE1⁺肿瘤细胞共享一组上调核心基因（共196个），包括单核细胞募集关键因子CCL2，以及可促进巨噬细胞极化的CSF2、IL34、TGFB2、THBS1和PTGS2（图5b）。尽管SERPINB2⁺与SERPINE1⁺肿瘤细胞各自具备独特转录特征，但两种细胞状态均汇聚至细胞外基质重塑、免疫信号相关通路，这些通路与肿瘤免疫抑制相关（图5c）。上述转录程序变化，与小鼠PDAC空间转录组分析中敲除Serpinb2、Serpine1后KPC肿瘤细胞的通路改变（图3c，包括TGFβ信号、ECM重塑、髓系趋化通路）相呼应，证明PDAC中这套serpin相关上皮细胞免疫调控程序具有物种保守性。

十三.少量表达SERPINB2或SERPINE1的肿瘤细胞，即可通过构建纤维蛋白龛、招募并驯化抑制型TAM，占据主导地位，把病灶内的局部免疫推向免疫抑制状态，阻止抗肿瘤免疫激活。

在人和小鼠胰腺肿瘤中，SERPINB2与SERPINE1仅在一部分恶性细胞中表达（图5a），并且相比不表达serpin的肿瘤细胞，其关联的微环境存在显著差异（图4k）。因此研究人员提出问题：这一小群细胞是否足以驱动大范围肿瘤微环境重塑，并发挥显性的非细胞自主效应。为模拟患者肿瘤中serpin阳性肿瘤细胞的低占比特征，研究人员将95%Serpine1敲除KPC细胞与5%表达serpin的野生型对照KPC细胞混合后原位移植（图5d）。体内实验显示，引入这一小群serpin阳性细胞后，野生型serpin细胞发生优先扩增，肿瘤生长与免疫表型向对照肿瘤方向偏移（图5e–h）。混合肿瘤转向更强的免疫抑制状态：巨噬细胞数量增多，GZMB⁺CD8⁺T细胞浸润减少。尽管初始接种占比仅为5%，实验终点时对照细胞扩增至约17%的肿瘤细胞（该比例与人肿瘤中常见的占比接近；图5a,i），说明这类细胞具备竞争优势，也印证serpin表达细胞可不成比例地影响整个肿瘤生态系统。

为明确serpin介导的免疫重塑是全肿瘤范围的整体重编程，还是仅在局部发挥作用，研究人员对serpin野生型与serpin敲除的同质区域、混合区域内的免疫细胞组成开展空间分辨分析。在Serpine1敲除的同质局部区域，CD8⁺T细胞大量浸润，重现了单独敲除肿瘤的免疫表型（图5j,k）。与之相反，含有较高比例对照肿瘤细胞的混合区域，CD8⁺T细胞浸润明显减弱且异质性升高（图5k）。值得注意的是，在Serpine1敲除的混合肿瘤中，CD8⁺T细胞丰度随局部对照（serpin表达）肿瘤细胞占比升高而下降。即便仅含有少量serpin功能完整细胞的区域，CD8⁺T细胞浸润就已经下降；继续增加serpin野生型细胞数量，并不会带来成比例的进一步下降（图5l）。由此可见，免疫抑制效应并非随肿瘤细胞组成梯度变化；表达Serpine1的肿瘤细胞在局部发挥显性作用，仅需相对少量细胞，就足以在同一空间微环境龛内抑制CD8⁺T细胞聚集。这为解释人胰腺导管腺癌中少量serpin阳性肿瘤细胞亚群为何能够驱动大范围肿瘤微环境重塑，提供了机制层面的依据。

讨论

胰腺导管腺癌（PDAC）的典型特征为免疫抑制、富含细胞外基质（ECM）的肿瘤微环境，但肿瘤本身具有高度异质性。由此引出一个问题：免疫抵抗是肿瘤的全局性特征，还是局限在空间特定微环境龛内形成的。利用Perturb-map技术，研究人员证实：由基因驱动的局部免疫微环境重塑是早期事件，可发生在克隆形成空间优势之前；该过程会形成区域性免疫抑制、T细胞被排斥的微环境区域，支撑肿瘤克隆扩增。

研究人员鉴定出SERPINE1与SERPINB2是由肿瘤细胞分泌、调控肿瘤微环境与介导免疫逃逸的核心驱动因子。本研究数据表明，serpin蛋白并非通过弥散性、全局性纤维化发挥作用；serpin介导的纤维蛋白重塑会构建局域化、具备调控功能的细胞外基质龛，驯化促肿瘤巨噬细胞。该调控关系在人胰腺肿瘤中同样保守。本研究确立了一条机制轴：肿瘤来源serpin蛋白→富含纤维蛋白的细胞外基质→巨噬细胞极化。值得注意的是，敲除Serpine1或Serpinb2，或采用药物抑制PAI1，均可提升肿瘤控制效果，并且与PD-1阻断疗法存在协同效应。这说明SERPINE1和SERPINB2属于细胞外基质相关调控因子，参与介导免疫治疗耐药。

尽管细胞外基质常被视作免疫治疗的物理屏障，但本研究结果提示：特定细胞外基质组分可作为调控骨架，决定免疫细胞的空间定位与极化状态。敲除serpin基因会降低整体胶原密度；而巨噬细胞优先定位于纤维蛋白富集区域、纤维蛋白可诱导巨噬细胞产生特征转录程序、体外实验中纤维蛋白可直接诱导巨噬细胞极化，这些证据共同说明：纤维蛋白作为免疫调控支架，可将巨噬细胞锚定在肿瘤细胞周围并驯化其表型。

越来越多证据提示纤溶酶原激活-纤维蛋白调控轴参与PDAC的免疫抑制，本研究进一步补充了该领域认知。近期研究发现，缺氧型癌相关成纤维细胞（CAF）是PAI1的主要来源之一，基质来源PAI1可促进巨噬细胞向免疫抑制表型分化，削弱抗肿瘤免疫。综合上述多项研究：基质细胞与恶性肿瘤细胞产生的PAI蛋白，均可介导以巨噬细胞为核心的免疫抑制效应。基质来源PAI1主要通过CAF调控微环境；而本研究证实，肿瘤细胞来源的PAI1、PAI2本身就足以建立局域性富含纤维蛋白、免疫细胞被排斥的微环境龛。

PDAC患者体内凝血系统显著激活，这会提升患者并发症发生率。在所有恶性肿瘤中，PDAC相关静脉血栓栓塞的发病率位居前列；患者常伴随凝血功能异常，血清PAI1水平升高。既往研究已证实serpin家族蛋白参与肿瘤进展。但本研究发现，其促肿瘤效应是在适应性免疫压力下产生。这提示：表达PAI1的PDAC克隆受到筛选，进而诱发PDAC相关凝血异常，该筛选过程由免疫驱动。

值得关注的是，在小鼠和人PDAC中，SERPINE1、SERPINB2仅在少数恶性上皮细胞中表达。这可能是一种适应性机制：当免疫压力减弱时，这类基因本身存在限制肿瘤生长的潜在作用。研究人员采用原位混合移植模型模拟这种低占比的肿瘤细胞亚群，实验证实：即便只占很小比例的serpin阳性肿瘤细胞，也足以在原本免疫允许的肿瘤区域重建局部免疫抑制。该结果建立了肿瘤内异质性与空间免疫调控之间的关联原理：免疫排斥效应是局部主导发挥作用，并非随肿瘤细胞构成比例线性增加。这解释了少数恶性细胞亚群为何能产生不成比例的非细胞自主效应，调控整个肿瘤生态系统。

组织修复过程中，富含纤维蛋白的临时基质会招募并调控髓系细胞，同时激活基质反应。表达serpin的PDAC细胞“劫持”了这一生理过程，构建免疫抑制龛；在该微环境中，纤维蛋白基质通过αMβ2整合素（CD11b–CD18）结合髓系细胞。值得一提，纤维蛋白介导的巨噬细胞调控机制同样见于神经炎症与神经退行性疾病（包括阿尔茨海默病），凸显该机制的广泛重要性。

本研究数据表明，SERPINE1和SERPINB2标记一类肿瘤细胞状态，该状态部分重现组织修复反应：包括可招募髓系细胞、重塑ECM以及激活TGFβ信号的基因模块。多模态Perturb-map证实serpin是上述转录程序的因果调控因子；敲除Serpine1或Serpinb2的肿瘤细胞，多条通路关键基因表达下调，包括Tgfβ家族以及THBS1（潜在细胞外TGFβ1激活因子）。TGFβ是公认的肿瘤微环境、ECM沉积与抗PD-1耐药关键调控因子。这提示SERPINE1、SERPINB2除了改变纤维蛋白稳态，还可通过强化TGFβ依赖的免疫调控程序，抑制抗肿瘤免疫。Serpine1本身是TGFβ信号的转录靶基因，因此存在正反馈环路：SERPINE1/SERPINB2表达与TGFβ信号相互促进。在该模型下，敲除serpin后Tgfβ1同步下调，说明纤溶系统是细胞外基质组织与免疫抑制信号的上游调控因子。

本研究存在若干局限性。Perturb-map筛选仅针对人工挑选的一组肿瘤来源胞外因子，无法覆盖全部肿瘤固有或基质来源的免疫排斥调控分子。其次，本研究通过纤维蛋白（原）积累量与免疫表型，推断纤溶酶原激活-纤维蛋白重塑通路的作用，并未直接检测纤溶活性，也未区分tPA与uPA各自贡献。最后，本研究的基因扰动仅在肿瘤细胞中开展，无法直接阐明基质细胞或免疫细胞表达的serpin蛋白的作用。

综上，本研究结果表明Serpinb2与Serpine1通过协同调控纤溶酶原激活-纤维蛋白重塑轴以及肿瘤固有转录程序，塑造肿瘤生态系统。通过调控ECM组分与局部免疫信号，这两个分子介导以巨噬细胞为核心的免疫抑制，保护恶性细胞免于免疫清除。靶向该通路具备双重潜力：一方面破坏纤维蛋白依赖的免疫抑制龛，另一方面阻断抑制型巨噬细胞驯化，从而增强免疫治疗效果。与之吻合，高表达PAI1（SERPINE1编码）、PAI2（SERPINB2编码）的人PDAC患者临床预后差，且具备免疫治疗耐药特征，说明serpin及其下游通路是极具潜力的治疗靶点。

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胰腺巨噬细胞清除，参考该链接：胰腺 - 资料文献 - ClodronateLiposomes - Inventor and worldwide provider of Clodronate Liposomes: 荷兰Liposoma中国

胰腺癌研究进展关联阅读：

1.Science：Tim4^⁺巨噬细胞和2型固有淋巴细胞（ILC2）正负调控胰腺成纤维细胞生态位

2.Cell：CD4^⁺T细胞将KRAS抑制产生的短暂应答通过产生IFN-γ重编程巨噬细胞实现胰腺癌的持久缓解

3.Cell: AQP9⁺巨噬细胞、SEMA4A⁺肿瘤细胞与LOXL2+癌相关成纤维细胞构成胰腺癌恶病质微环境的空间演化

4.标杆综述|Cell：巨噬细胞-成纤维细胞相互作用调控炎症与纤维化关联的逻辑

参考文献

1.Sanrattana W, Maas C and de Maat S (2019) SERPINs—From Trap to Treatment. Front. Med. 6:25. doi: 10.3389/fmed.2019.00025

原始文献

Falcomatà, C., Schaefer, M.M., Singh, B. et al. A serpin–myeloid axis in pancreatic cancer heterogeneity and immune evasion. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-11002-8