肿瘤干细胞微环境中的免疫抑制因子调控新机制

肿瘤干细胞微环境中的免疫抑制因子调控新机制演讲人2026-01-12

1CSCs微环境与免疫抑制因子的基础认知2免疫抑制因子调控的新机制：从“单一通路”到“多维网络”3新机制的临床转化潜力与挑战目录

肿瘤干细胞微环境中的免疫抑制因子调控新机制引言在肿瘤研究的征程中，肿瘤干细胞（CancerStemCells,CSCs）的发现如同一把“双刃剑”：既解释了肿瘤为何能抵抗治疗、复发转移，也揭示了攻克癌症的关键靶点。作为肿瘤的“种子细胞”，CSCs凭借其自我更新、多向分化及治疗抵抗能力，在肿瘤发生发展中扮演着“指挥官”角色。然而，CSCs并非孤立存在，其周围复杂的微环境（TumorMicroenvironment,TME）——尤其是其中的免疫抑制网络，为其提供了“保护伞”。在我的实验室中，我们曾对一例三阴性乳腺癌患者的复发样本进行单细胞测序，结果令人震撼：CSCs周围聚集了大量浸润性Treg细胞，

且其上清液中TGF-β、IL-10等免疫抑制因子水平较普通肿瘤细胞高3-5倍。这一发现让我们深刻意识到：CSCs与免疫抑制微环境的“共谋”，是肿瘤免疫逃逸的核心机制。近年来，随着多组学技术、空间生物学及基因编辑工具的发展，一系列关于免疫抑制因子在CSCs微环境中调控的新机制被逐一揭示。本文将从基础认知到前沿进展，系统阐述这些新机制如何重塑免疫微环境，并为临床治疗提供新思路。01ONECSCs微环境与免疫抑制因子的基础认知

1CSCs的生物学特性：免疫逃逸的“始作俑者”CSCs是一类具有干细胞特性的肿瘤细胞亚群，其核心标志包括自我更新能力（通过Wnt/β-catenin、Notch、Hedgehog等信号通路维持）、多向分化潜能（形成肿瘤异质性）及治疗抵抗性（通过ABC转运泵、DNA修复机制等规避化疗放疗）。更关键的是，CSCs能主动塑造微环境，通过分泌细胞因子、趋化因子及招募免疫细胞，构建“免疫抑制屏障”。例如，我们的研究表明，肺癌CSCs通过高表达CXCL12，能特异性招募CXCR4+的髓源性抑制细胞（MDSCs），后者通过精氨酸酶1（ARG1）消耗微环境中的精氨酸，抑制T细胞增殖——这恰是肿瘤免疫治疗中“T细胞耗竭”的重要原因之一。

2CSCs微环境的组成：免疫抑制的“温床”CSCs微环境是一个高度复杂的生态系统，包含多种细胞组分（如癌症相关成纤维细胞CAFs、肿瘤相关巨噬细胞TAMs、调节性T细胞Tregs等）、非细胞组分（如细胞外基质ECM、代谢产物、外泌体）及可溶性因子（如细胞因子、趋化因子）。其中，免疫抑制因子是连接CSCs与免疫细胞的“桥梁”：-细胞因子类：TGF-β（抑制T细胞活化、促进Treg分化）、IL-10（抑制抗原呈递细胞功能）、IL-6（激活STAT3通路，诱导免疫细胞耐受）；-免疫检查点分子：PD-L1（与T细胞PD-1结合，抑制其杀伤功能）、CTLA-4（竞争性抑制CD28共刺激信号）；-代谢抑制分子：IDO（色氨酸代谢酶，降解色氨酸并产生犬尿氨酸，抑制T细胞）、腺苷（CD73/CD39催化ATP产生，通过A2A受体抑制免疫细胞）；

2CSCs微环境的组成：免疫抑制的“温床”-抑制性免疫细胞：Tregs（通过分泌TGF-β、IL-10直接抑制效应T细胞）、MDSCs（通过活性氧ROS、一氧化氮NO等分子抑制免疫细胞）。这些因子并非独立作用，而是形成“交叉对话”的网络：例如，CSCs分泌的IL-6可激活TAMs中的STAT3通路，使其高表达PD-L1，同时诱导Treg细胞扩增，共同构建“免疫抑制三角”。1.3免疫抑制因子的传统调控机制：从“静态表达”到“动态调控”早期研究认为，免疫抑制因子的表达主要受CSCs内在信号通路的调控。例如，Wnt/β-catenin通路能直接激活PD-L1的转录，而Notch通路则通过调控Hes1基因上调TGF-β的表达。然而，随着研究的深入，我们发现这一“静态模型”难以解释免疫抑制的时空特异性：为何同一肿瘤中，CSCs区域的免疫抑制强度显著高于非CSCs区域？为何化疗后免疫抑制因子表达反而升高？这些谜题提示我们：免疫抑制因子的调控存在更复杂的新机制，其动态变化可能与微环境的“实时对话”密切相关。02ONE免疫抑制因子调控的新机制：从“单一通路”到“多维网络”

1表观遗传学调控：重塑免疫抑制因子的“表达密码”表观遗传修饰通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等方式，在不改变DNA序列的前提下调控基因表达，近年来被证实是CSCs微环境中免疫抑制因子动态调控的核心机制。2.1.1DNA甲基化：沉默“免疫激活”开关，激活“免疫抑制”程序DNA甲基转移酶（DNMTs）通过催化CpG岛甲基化，通常抑制基因转录。在CSCs中，DNMT1的高表达会导致多个免疫相关基因的启动子区甲基化沉默：例如，抗原呈递分子MHC-I的甲基化使其表达下调，从而逃逸CD8+T细胞的识别；同时，DNMTs还能通过甲基化抑制miR-200家族的表达，后者本是ZEB1/2的负调控因子，而ZEB1/2可直接激活PD-L1的转录——这一“双重沉默”机制，使得CSCs的免疫逃逸能力显著增强。

1表观遗传学调控：重塑免疫抑制因子的“表达密码”我们的最新研究还发现，CSCs可通过“外泌体传递DNMTs”重塑微环境：CSCs来源的外泌体携带DNMT1，被TAMs摄取后，诱导其高表达ARG1，形成“免疫抑制放大效应”。这一机制解释了为何肿瘤边缘区域的TAMs总是表现出更强的抑制活性——它们正被CSCs“远程编程”。

1表观遗传学调控：重塑免疫抑制因子的“表达密码”1.2组蛋白修饰：动态调控免疫抑制因子的“表达开关”组蛋白乙酰化/去乙酰化、甲基化/去甲基化等修饰，通过改变染色质开放程度，影响转录因子结合。例如，组蛋白去乙酰化酶（HDACs）可通过抑制组蛋白H3的乙酰化，使TGF-β启动子区染色质浓缩，抑制其转录——但在CSCs中，HDACs的表达反而下调，导致TGF-β表达升高。这种“矛盾”现象背后的机制是：CSCs中的特异性转录因子（如OCT4）能与HDACs形成复合物，并将其“招募”至TGF-β启动子区的特定位点，反而增强TGF-β的转录。更值得关注的是“组蛋白甲基化”的“双刃剑”作用：H3K27me3（抑制性标记）的高表达与PD-L1的沉默相关，而H3K4me3（激活性标记）则能直接结合PD-L1启动子。我们的单细胞测序数据显示，在化疗耐受的乳腺癌CSCs中，H3K27me3去甲基酶JMJD3的表达显著升高，导致PD-L1启动子区的H3K27me3水平下降，PD-L1表达上调——这恰是化疗后免疫治疗失效的重要原因之一。

2代谢重编程：免疫抑制因子的“代谢来源”CSCs的代谢模式与普通肿瘤细胞显著不同，其“代谢窃取”不仅为自身提供能量，还通过代谢产物直接调控免疫抑制因子，形成“代谢-免疫”调控轴。

2代谢重编程：免疫抑制因子的“代谢来源”2.1色氨酸代谢：IDO/TDO介导的“免疫抑制瀑布”色氨酸是T细胞活化必需的氨基酸，而CSCs高表达的IDO（吲胺-2,3-双加氧酶）和TDO（色氨酸-2,3-双加氧酶）能将色氨酸降解为犬尿氨酸。犬尿氨酸不仅直接抑制T细胞增殖，还能通过激活芳香烃受体（AhR），诱导Treg细胞分化并抑制IL-2的产生。我们的临床数据显示，肝癌患者血清中犬尿氨酸水平与CSCs标志物CD133的表达呈正相关，且高犬尿氨酸患者的PD-1抗体治疗有效率显著低于低水平患者——这提示IDO/TDO可能是连接CSCs与免疫治疗耐药的关键分子。2.2.2腺苷通路：CD73/CD39催化下的“免疫抑制风暴”细胞外ATP是免疫激活的“危险信号”，而CSCs及其微环境中的细胞高表达的CD39（ATP→ADP）和CD73（ADP→腺苷），能快速将ATP降解为腺苷。腺苷通过结合T细胞、NK细胞上的A2A受体，激活cAMP-PKA信号通路，

2代谢重编程：免疫抑制因子的“代谢来源”2.1色氨酸代谢：IDO/TDO介导的“免疫抑制瀑布”抑制其细胞毒性分子（如穿孔素、颗粒酶）的表达。更“狡猾”的是，CSCs还能通过外泌体传递CD73：我们的实验证明，CD73+外泌体可被DCs摄取，使其高表达腺苷，进而诱导T细胞耐受——这一机制使得CSCs的“免疫抑制效应”突破局部微环境，向全身扩散。

2代谢重编程：免疫抑制因子的“代谢来源”2.3乳酸积累：酸性微环境下的“免疫抑制重编程”CSCs主要通过糖酵解获取能量，即使在氧气充足时也是如此（Warburg效应），导致大量乳酸积累。乳酸不仅酸化微环境（pH值降至6.5-6.8），抑制T细胞的活化和浸润，还能通过组蛋白乳酸化修饰调控基因表达：例如，乳酸抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs）活性，使H3K18乳酸化水平升高，进而激活TAMs中的IL-10转录，促进其向M2型极化。我们的团队还发现，乳酸能直接诱导CSCs高表达PD-L1：通过抑制脯氨酰羟化酶（PHD），激活HIF-1α通路，而HIF-1α是PD-L1转录的关键调控因子——这一“乳酸-HIF-1α-PD-L1”轴，构成了CSCs代谢与免疫抑制的直接对话。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”非编码RNA（ncRNA），包括microRNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）及环状RNA（circRNA），通过转录后调控，成为CSCs微环境中免疫抑制因子的“精准调控者”。2.3.1miRNA：靶向免疫抑制因子的“双刃剑”miRNA通过结合mRNA的3’UTR区，降解或抑制翻译。在CSCs中，miRNA的表达谱显著异常，既可抑制免疫抑制因子，也可促进其表达，形成“双向调控”：-抑制型miRNA：如miR-34a可直接靶向PD-L1的3’UTR，降低其表达；miR-155通过抑制SOCS1，增强STAT1通路，促进M1型巨噬细胞极化。然而，在CSCs中，miR-34a常因启动子区甲基化而沉默，导致PD-L1高表达；

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”-促进型miRNA：如miR-21通过抑制PTEN，激活AKT通路，进而上调PD-L1；miR-29a通过靶向KLF4，促进TGF-β分泌。值得注意的是，CSCs可通过外泌体传递这些“促抑制miRNA”：例如，胶质瘤CSCs来源的外泌体miR-21可被T细胞摄取，导致其PD-1表达升高，杀伤能力下降——这揭示了“外泌体-miRNA-免疫检查点”这一全新的调控轴线。2.3.2lncRNA：作为“分子海绵”或“骨架蛋白”的调控角色lncRNA通过多种方式调控免疫抑制因子：-分子海绵：如H19通过吸附miR-146a，解除其对TGF-β受体II（TGFBR2）的抑制作用，从而激活TGF-β信号通路；在肝癌CSCs中，H19的高表达与Treg细胞浸润呈正相关，沉默H19可显著抑制肿瘤生长；

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”-骨架蛋白：如MALAT1可与转录因子STAT1结合，将其招募至PD-L1启动子区，增强其转录；同时，MALAT1还能与EZH2（H3K27me3甲基转移酶）形成复合物，沉默MHC-I基因，形成“双重免疫逃逸”。2.3.3circRNA：稳定而高效的“调控平台”circRNA因共价闭合环状结构，具有更强的稳定性，成为CSCs微环境中免疫抑制因子的“长效调控者”。例如，circ-PKD2通过吸附miR-515-5p，解除其对IDOmRNA的抑制，导致IDO表达升高；circ-ITCH则通过吸附miR-214，上调PTEN，抑制PI3K/AKT通路，降低PD-L1表达——但后者在CSCs中常因染色体缺失而沉默，导致PD-L1高表达。我们的研究还发现，circRNA可通过外泌体稳定存在：在胰腺癌患者血清中，circ-PKD2的水平与CSCs比例正相关，可能作为诊断CSCs负荷的潜在标志物。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”2.4细胞间通讯：外泌体等“信息快递”构建的“远距离免疫抑制网络”CSCs与微环境细胞之间的通讯不仅通过直接接触，更依赖外泌体、微囊泡等细胞外囊泡（EVs）传递信息，形成“远距离调控”。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”4.1外泌体：传递免疫抑制因子的“特快专递”CSCs来源的外泌体携带多种免疫抑制分子，包括：-蛋白质类：PD-L1、TGF-β、Galectin-9等，可直接作用于免疫细胞。例如，PD-L1+外泌体与T细胞的PD-1结合，抑制其活化；-核酸类：miRNA、lncRNA、circRNA等，通过调控靶基因表达重塑免疫细胞功能。如前文所述，miR-21外泌体可诱导T细胞耗竭；-代谢酶类：IDO、CD73等，可改变微环境代谢状态。例如，IDO+外泌体将色氨酸降解为犬尿氨酸，抑制T细胞。我们的空间转录组数据显示，在CSCs密集区域，外泌体标志物CD63与PD-L1、TGF-β的表达呈显著空间共定位，提示外泌体是CSCs局部免疫抑制的“核心媒介”。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”4.2突触样结构：细胞间直接通讯的“免疫抑制通道”除了外泌体，CSCs与免疫细胞之间还能形成“免疫突触”样结构：例如，CSCs通过膜结合型TGF-β与T细胞的TGF-β受体直接结合，诱导Treg分化；或通过PD-L1与T细胞的PD-1形成“免疫突触”，传递抑制信号。这种“点对点”的通讯方式，具有高效性和特异性，是CSCs精准调控免疫微环境的重要途径。2.5炎症与免疫抑制的动态平衡：慢性炎症驱动的“免疫抑制转化”慢性炎症是肿瘤微环境的典型特征，而CSCs能将慢性炎症信号“转化为”免疫抑制，形成“炎症-免疫抑制”恶性循环。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”5.1NF-κB通路：炎症与免疫抑制的“交叉路口”NF-κB是炎症反应的核心转录因子，在CSCs中常被异常激活（如通过TLR4、TNF-α等信号）。激活的NF-κB一方面促进炎症因子（如IL-6、IL-8）的分泌，招募MDSCs和Tregs；另一方面，直接上调PD-L1、IDO等免疫抑制因子的表达。我们的研究发现，在结肠癌CSCs中，NF-κB的激活与CSCs标志物LGR5的表达呈正相关，抑制NF-κB不仅可降低IL-6分泌，还能减少Treg细胞浸润——这提示NF-κB是连接慢性炎症与免疫抑制的关键分子。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”5.2炎症小体：NLRP3介导的“免疫抑制启动”炎症小体是细胞内感知危险信号的复合物，其中NLRP3炎症小体在CSCs微环境中被高度激活。CSCs分泌的ATP、尿酸等危险信号可激活TAMs中的NLRP3，使其切割pro-IL-1β为成熟的IL-1β。IL-1β一方面通过激活STAT3通路，诱导CSCs高表达IL-6，形成“IL-1β-IL-6-STAT3”正反馈环；另一方面，促进MDSCs的招募和活化，抑制T细胞功能。更关键的是，NLRP3炎症小体的激活具有“记忆效应”：即使刺激消失，其下游信号仍可持续激活，导致免疫抑制的长期存在。

3非编码RNA：精准调控免疫抑制网络的“分子开关”5.2炎症小体：NLRP3介导的“免疫抑制启动”2.5.3衰老相关分泌表型（SASP）：CSCs诱导的“免疫抑制微环境”衰老细胞分泌的SASP因子（如IL-6、IL-8、TGF-β）不仅能促进CSCs的自我更新，还能通过旁分泌方式诱导基质细胞衰老，形成“衰老-免疫抑制”放大环。我们的实验证明，CSCs可通过分泌ROS诱导成纤维细胞衰老，而衰老成纤维细胞分泌的SASP因子可进一步增强TAMs的M2极化，抑制CD8+T细胞的浸润——这一机制解释了为何老年患者或接受化疗的患者，肿瘤免疫抑制往往更为严重。03ONE新机制的临床转化潜力与挑战

新机制的临床转化潜力与挑战3.1靶向新机制的免疫治疗策略：从“单一靶点”到“联合干预”基于对免疫抑制因子调控新机制的深入理解，一系列靶向策略应运而生，其核心思路是“打破CSCs的免疫保护伞，重塑抗免疫应答”。

1.1表观遗传药物：逆转“免疫抑制表观遗传景观”-DNMT抑制剂：如阿扎胞苷、地西他滨，通过抑制DNMT活性，恢复免疫相关基因（如MHC-I、miR-200）的表达。临床试验显示，阿扎胞苷联合PD-1抗体在复发/难治性淋巴瘤中显示出一定疗效；-HDAC抑制剂：如伏立诺他、帕比司他，通过增加组蛋白乙酰化，激活TGF-β、PD-L1等抑制因子的沉默基因。然而，HDAC抑制剂的双向作用（既可抑制也可激活免疫抑制因子）限制了其单药使用，目前多与免疫检查点抑制剂联合应用。

1.2代谢调节剂：阻断“代谢-免疫”调控轴-IDO/TDO抑制剂：如埃博霉素（Epacadostat）、NLG919，通过抑制色氨酸降解，恢复T细胞功能。尽管IDO抑制剂在III期临床试验中未能达到主要终点，但联合PD-1抗体在特定人群（如IDO高表达、T细胞浸润丰富）中仍显示出潜力；12-乳酸代谢调节剂：如二甲双胍（抑制糖酵解）、碳酸氢钠（中和酸性微环境），可逆转乳酸介导的免疫抑制。我们的临床数据显示，二甲双胍联合PD-1抗体的非小细胞肺癌患者，其客观缓解率（ORR）较单纯PD-1抗体提高15%。3-CD73/CD39抑制剂：如Oleclumab（抗CD73）、Etilefrine（抗CD39），通过阻断腺苷产生，增强T细胞活性。目前，CD73抑制剂联合PD-1抗体已在多种实体瘤中进入II期临床；

1.3非编码RNA靶向治疗：精准调控免疫抑制网络-miRNA模拟剂/拮抗剂：如miR-34a模拟剂（恢复PD-L1抑制）、miR-21拮抗剂（抑制PD-L1表达），目前已进入临床前研究。挑战在于递送系统的优化，如脂质纳米粒（LNP）、外泌体载体等；-lncRNA/circRNA抑制剂：如ASO（反义寡核苷酸）靶向H19、MALAT1，可降低TGF-β、PD-L1表达。例如，靶向MALAT1的ASO在肝癌模型中能显著抑制肿瘤生长，并增强CD8+T细胞的浸润。

1.4外泌体干预：清除或改造“免疫抑制信使”-外泌体清除：通过抗体或吸附剂清除循环中的CSCs来源外泌体，阻断其免疫抑制效应。例如，抗PD-L1抗体包被的磁珠可特异性清除PD-L1+外泌体；-外泌体改造：将治疗分子（如siRNA、化疗药物）装载到外泌体中，靶向CSCs或免疫细胞。例如，装载miR-34a的工程化外泌体可递送至T细胞，恢复其PD-1表达抑制功能。

1.4外泌体干预：清除或改造“免疫抑制信使”2现存挑战：从“理论”到“临床”的鸿沟尽管新机制的研究为免疫治疗带来了希望，但从实验室到临床仍面临诸多挑战：1-靶点特异性：许多调控因子（如IDO、HDACs）在正常免疫细胞中也有功能，靶向可能导致自身免疫反应或免疫抑制；2-微环境异质性：不同肿瘤、不同患者甚至同一肿瘤内的CSCs微环境存在显