肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞调控

肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞调控演讲人CONTENTS肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞调控肿瘤微环境：免疫抑制性细胞发挥作用的“土壤”主要免疫抑制性细胞的生物学特性与调控机制免疫抑制性细胞的靶向调控策略：从机制到临床应用总结与展望：肿瘤免疫抑制性细胞调控的未来方向目录01肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞调控02肿瘤微环境：免疫抑制性细胞发挥作用的“土壤”肿瘤微环境：免疫抑制性细胞发挥作用的“土壤”在肿瘤免疫学领域，我们逐渐形成共识：肿瘤的发生与发展并非仅取决于肿瘤细胞的内在生物学特性，更与其所处的微环境（tumormicroenvironment,TME）密切相关。TME是一个由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞、血管系统及多种细胞因子、趋化因子共同构成的复杂生态系统。其中，免疫抑制性细胞作为TME中的“关键调控者”，通过多重机制抑制机体抗肿瘤免疫应答，促进肿瘤免疫逃逸，成为肿瘤治疗的核心障碍之一。理解这些细胞的生物学特性、募集机制及调控网络，对于开发新型肿瘤免疫治疗策略具有重要意义。肿瘤微环境的复杂性与免疫抑制性细胞的定位TME的复杂性在于其动态异质性——不同肿瘤类型、同一肿瘤的不同进展阶段、甚至同一肿瘤的不同区域，其免疫细胞组成和功能状态均存在显著差异。以免疫细胞为例，TME中既存在具有抗肿瘤功能的CD8+细胞毒性T淋巴细胞（CTL）、自然杀伤（NK）细胞等“效应细胞”，也存在大量抑制免疫应答的免疫抑制性细胞，如髓系来源抑制细胞（MDSCs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、调节性T细胞（Tregs）、肿瘤相关中性粒细胞（TANs）及调节性B细胞（Bregs）等。这些免疫抑制性细胞通过细胞间直接接触、分泌抑制性细胞因子、消耗必需营养物质、诱导代谢重编程等机制，形成“免疫抑制网络”，为肿瘤细胞的生长、侵袭和转移创造有利条件。免疫抑制性细胞在肿瘤免疫逃逸中的核心作用肿瘤免疫逃逸是肿瘤细胞逃避免疫系统识别和清除的过程，而免疫抑制性细胞在其中扮演了“执行者”的角色。以Tregs为例，其通过分泌IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子，竞争IL-2等生长因子，以及通过CTLA-4分子抑制抗原呈递细胞（APCs）的功能，抑制CTL的活化与增殖。MDSCs则通过精氨酸酶1（ARG1）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）等分子消耗T细胞增殖所需的L-精氨酸，同时产生大量活性氧（ROS）和活性氮中间体（RNS），导致T细胞功能障碍。此外，TAMs在肿瘤相关因子（如IL-4、IL-13、M-CSF）的作用下极化为M2型，通过分泌VEGF促进肿瘤血管生成，分泌EGF促进肿瘤细胞侵袭，并高表达PD-L1等免疫检查点分子，抑制T细胞功能。这些机制共同构成了肿瘤免疫逃逸的“多重屏障”，使得传统化疗、放疗甚至部分免疫治疗效果受限。03主要免疫抑制性细胞的生物学特性与调控机制主要免疫抑制性细胞的生物学特性与调控机制（一）髓系来源抑制细胞（MDSCs）：髓系细胞的“异常活化”与免疫抑制MDSCs的定义、分型与来源MDSCs是一群未成熟的髓系细胞，在肿瘤、慢性炎症等病理状态下大量扩增，并具有抑制T细胞功能的特性。根据形态和分化阶段，MDSCs可分为单核型MDSCs（M-MDSCs，CD11b+Ly6G-Ly6C+）和粒细胞型MDSCs（G-MDSCs，CD11b+Ly6G+Ly6Clow）两大类，其中M-MDSCs主要与慢性炎症和晚期肿瘤相关，而G-MDSCs在早期肿瘤中即显著扩增。正常生理状态下，髓系祖细胞可分化为成熟的巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞（DCs），但在TME中，肿瘤细胞分泌的GM-CSF、IL-6、VEGF、PGE2等因子可阻断髓系细胞的正常分化，使其“停滞”在未成熟状态，并获得免疫抑制功能。MDSCs的募集与活化机制MDSCs的募集依赖于趋化因子-受体轴。肿瘤细胞和基质细胞分泌的CCL2、CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL12等趋化因子，通过与MDSCs表面的CCR2、CXCR2、CXCR4等受体结合，引导其从骨髓迁移至肿瘤组织。例如，CCL2/CCR2轴在乳腺癌、肺癌等多种肿瘤中高表达，是MDSCs向肿瘤部位募集的关键通路。此外，TME中的低氧状态可诱导HIF-1α表达，上调CXCR4等趋化因子受体，进一步增强MDSCs的募集能力。MDSCs的活化则依赖于TME中的炎症信号。肿瘤细胞释放的损伤相关分子模式（DAMPs，如HMGB1、ATP）和病原相关分子模式（PAMPs）可通过模式识别受体（PRRs，如TLR4）激活MDSCs，促进其表达ARG1、iNOS、IDO（吲哚胺2,3-双加氧酶）等抑制性分子，并分泌IL-10、TGF-β等细胞因子，形成“正反馈循环”，进一步放大免疫抑制效应。MDSCs的免疫抑制机制MDSCs通过多重机制抑制抗肿瘤免疫应答：-氨基酸剥夺：ARG1将L-精氨酸分解为鸟氨酸和尿素，导致T细胞内L-精氨酸耗竭，影响T细胞受体（TCR）ζ链的表达和细胞周期进程，抑制T细胞增殖和功能；IDO催化色氨酸转化为犬尿氨酸，色氨酸的缺乏及犬尿氨酸的积累可诱导T细胞凋亡，并促进Tregs分化。-ROS与RNS的过度产生：iNOS催化L-精氨酸生成NO，与超氧阴离子（O₂⁻）反应生成过氧亚硝酸盐（ONOO⁻），导致T细胞DNA损伤、蛋白质硝基化和线粒体功能障碍，抑制T细胞活化。ROS还可通过氧化T细胞表面的TCR和CD8分子，破坏免疫突触的形成。MDSCs的免疫抑制机制-免疫检查点分子的表达：MDSCs高表达PD-L1、PD-L2、B7-H4等免疫检查点分子，通过与T细胞表面的PD-1、CTLA-4等受体结合，传递抑制性信号，抑制T细胞活化。此外，MDSCs还可通过PD-L1依赖的方式诱导Tregs分化，形成“MDSCs-Tregs”协同抑制轴。-诱导T细胞凋亡：MDSCs可通过Fas/FasL途径、TRAIL/DR5途径诱导活化的T细胞凋亡，也可通过分泌TNF-α等细胞因子促进T细胞凋亡。MDSCs在肿瘤进展中的作用MDSCs的水平与肿瘤负荷、转移风险及患者预后密切相关。在晚期肿瘤患者中，外周血和肿瘤组织中MDSCs的比例显著升高，且与肿瘤分期、淋巴结转移和不良预后呈正相关。MDSCs不仅抑制T细胞功能，还可促进肿瘤血管生成（通过分泌VEGF、bFGF）、促进肿瘤细胞侵袭转移（通过分泌MMP-9、EGF），并诱导肿瘤干细胞（CSCs）的扩增，形成“免疫抑制-肿瘤进展”的恶性循环。（二）肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）：M2型极化与“促肿瘤表型”的获得TAMs的定义与极化状态巨噬细胞是TME中数量最多的免疫细胞之一，其功能具有高度可塑性，根据活化状态可分为经典活化型（M1型）和替代活化型（M2型）。M1型巨噬细胞由IFN-γ、LPS等诱导，主要分泌IL-12、TNF-α、IL-1β等促炎细胞因子，具有杀伤肿瘤细胞和呈递抗原的功能；而M2型巨噬细胞由IL-4、IL-13、IL-10、M-CSF等诱导，主要分泌IL-10、TGF-β、VEGF等分子，具有促进组织修复、血管生成和免疫抑制的功能。在TME中，肿瘤细胞和基质细胞分泌的IL-4、IL-13、IL-10、M-CSF等因子可诱导巨噬细胞极化为M2型，形成TAMs。TAMs的募集与极化机制TAMs的募集依赖于CC趋化因子家族，如CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL18等。其中，CCL2/CCR2轴是TAMs募集的关键通路，在乳腺癌、胰腺癌、肝癌等多种肿瘤中高表达。此外，CSF-1/CSF-1R轴也是TAMs募集的重要机制，肿瘤细胞分泌的CSF-1可与巨噬细胞表面的CSF-1R结合，促进其增殖、迁移和存活。TAMs的极化则受到TME中多种信号通路的调控。STAT6信号通路是IL-4、IL-13诱导M2型极化的核心通路，IL-4与IL-4R结合后激活JAK1/JAK3，进而磷酸化STAT6，促进M2型相关基因（如Arg1、Ym1、Fizz1）的表达；STAT3信号通路则由IL-6、IL-10等激活，可促进TAMs分泌IL-10、TGF-β，并抑制M1型相关基因的表达；此外，TGF-β/Smad信号通路可促进TAMs表达PD-L1、B7-H4等免疫抑制分子，并诱导Tregs分化。TAMs的免疫抑制与促肿瘤功能TAMs通过多种机制促进肿瘤进展：-抑制T细胞功能：TAMs高表达PD-L1、PD-L2、B7-H4等免疫检查点分子，通过与T细胞表面的PD-1、CTLA-4等受体结合，抑制T细胞活化；分泌IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子，抑制Th1型免疫应答，促进Th2型免疫应答；通过产生ROS和RNS，抑制T细胞增殖和功能。-促进肿瘤血管生成：TAMs分泌VEGF、bFGF、PDGF等促血管生成因子，促进肿瘤血管新生，为肿瘤生长提供氧气和营养物质。此外，TAMs还可通过MMP-9降解基底膜，促进内皮细胞迁移和血管形成。-促进肿瘤细胞侵袭转移：TAMs分泌MMP-2、MMP-9、EGF、HGF等基质金属蛋白酶和生长因子，降解细胞外基质（ECM），促进肿瘤细胞侵袭和转移；还可通过诱导上皮-间质转化（EMT），增强肿瘤细胞的迁移能力。TAMs的免疫抑制与促肿瘤功能-诱导免疫耐受：TAMs可通过分泌TGF-β和IL-10，诱导树突状细胞（DCs）的成熟障碍，使其无法有效呈递抗原；还可通过促进Tregs分化，形成“TAMs-Tregs”协同抑制轴，维持免疫耐受状态。（三）调节性T细胞（Tregs）：免疫稳态的“调控者”与肿瘤免疫逃逸的“帮凶”Tregs的定义与亚型Tregs是一群具有免疫抑制功能的CD4+T细胞，主要通过细胞接触依赖性机制和分泌抑制性细胞因子，维持免疫稳态，防止自身免疫反应。根据来源和分化机制，Tregs可分为自然调节性T细胞（nTregs，CD4+CD25+Foxp3+，由胸腺自然产生）和诱导性调节性T细胞（iTregs，由外周CD4+CD25-T细胞在TGF-β、IL-10等诱导下分化而来）。此外，还有一类分泌IL-10的调节性T细胞（Tr1细胞）和分泌TGF-β的Th3细胞，也属于Tregs的范畴。Tregs的募集与活化机制Tregs的募集依赖于趋化因子-受体轴，如CCL22/CCR4轴、CXCL12/CXCR4轴等。肿瘤细胞和基质细胞分泌的CCL22可与Tregs表面的CCR4结合，引导其迁移至肿瘤组织；CXCL12则通过CXCR4促进Tregs在肿瘤组织中的聚集。此外，TME中的TGF-β可促进Tregs的分化，IL-2可促进Tregs的增殖和存活。Tregs的活化依赖于抗原呈递细胞（APCs）呈递的抗原信号和共刺激信号。Tregs通过TCR识别APCs呈递的抗原，并通过CD28/B7共刺激信号获得活化信号。此外，Tregs表面的CTLA-4可与APCs表面的B7分子结合，抑制APCs的活化，形成“抑制性反馈回路”。Tregs的免疫抑制机制Tregs通过多重机制抑制抗肿瘤免疫应答：-细胞接触依赖性抑制：Tregs高表达CTLA-4，与APCs表面的B7分子结合后，抑制CD80/CD86与CD28的相互作用，阻断T细胞的共刺激信号；分泌颗粒酶B（GranzymeB）和穿孔素（Perforin），直接杀伤APCs和效应T细胞；通过LAG-3与MHCII类分子结合，抑制APCs的抗原呈递功能。-抑制性细胞因子分泌：Tregs分泌IL-10、TGF-β、IL-35等抑制性细胞因子，抑制Th1型免疫应答（IL-10抑制IL-12的产生，TGF-β抑制IFN-γ的表达），促进Th2型免疫应答（IL-10促进IL-4的产生），并诱导Tregs分化（TGF-β促进CD4+CD25-T细胞分化为iTregs）。Tregs的免疫抑制机制-代谢竞争：Tregs高表达CD25（IL-2受体α链），竞争性结合IL-2，导致效应T细胞因IL-2缺乏而增殖受限；通过腺苷（Adenosine）通路，表面的CD39和CD73将ATP降解为腺苷，腺苷与T细胞表面的A2A受体结合，抑制T细胞的活化和增殖。Tregs在肿瘤进展中的作用Tregs的水平与肿瘤负荷、转移风险及患者预后密切相关。在多种肿瘤（如乳腺癌、肺癌、结直肠癌、卵巢癌）中，肿瘤组织和外周血中Tregs的比例显著升高，且与肿瘤分期、淋巴结转移和不良预后呈正相关。Tregs不仅抑制效应T细胞的功能，还可促进TAMs的M2型极化（通过分泌IL-10和TGF-β），诱导MDSCs的分化（通过分泌GM-CSF和IL-6），形成“Tregs-TAMs-MDSCs”协同抑制网络，进一步增强免疫抑制效应。肿瘤相关中性粒细胞（TANs）：N2型极化与促肿瘤功能中性粒细胞是血液中数量最多的白细胞，在TME中可被肿瘤细胞分泌的GM-CSF、IL-6、IL-8等因子募集，并极化为N2型TANs（与抗肿瘤的N1型相对）。N2型TANs通过分泌中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）、ROS、MPO、MMP-9等分子，抑制T细胞功能（NETs可捕获T细胞，阻碍其迁移；ROS可导致T细胞DNA损伤），促进肿瘤血管生成（通过分泌VEGF）和肿瘤细胞侵袭转移（通过MMP-9降解ECM）。此外，TANs还可通过PD-L1表达和IL-10分泌，诱导Tregs分化，形成“TANs-Tregs”协同抑制轴。肿瘤相关中性粒细胞（TANs）：N2型极化与促肿瘤功能2.调节性B细胞（Bregs）：抗体依赖性与非依赖性免疫抑制Bregs是一群具有免疫抑制功能的B细胞，主要通过分泌IL-10、TGF-β、IL-35等抑制性细胞因子，抑制T细胞活化和增殖，促进Tregs分化。在TME中，肿瘤细胞分泌的IL-10、CD40L等因子可诱导Bregs分化，Bregs通过IL-10依赖性途径抑制Th1型免疫应答（IL-10抑制IL-12的产生），促进Th2型免疫应答（IL-10促进IL-4的产生），并通过PD-L1表达抑制T细胞活化。此外，Bregs还可通过产生抗独特型抗体，中和抗肿瘤抗体，形成“抗体介导的免疫抑制”。04免疫抑制性细胞的靶向调控策略：从机制到临床应用靶向MDSCs的调控策略抑制MDSCs的募集基于MDSCs的募集依赖于趋化因子-受体轴，开发趋化因子受体拮抗剂是抑制MDSCs募集的重要策略。例如，CCR2拮抗剂（如BMS-813160、PF-04136309）可阻断CCL2/CCR2轴，减少MDSCs向肿瘤组织的迁移，在临床试验中显示出与PD-1抑制剂联合应用的协同效应；CXCR2拮抗剂（如SX-682、Navarixin）可抑制CXCL1/CXCR2和CXCL2/CXCR2轴，减少G-MDSCs的募集，增强化疗和免疫治疗的疗效。此外，靶向CSF-1/CSF-1R轴的抗体（如Emactuzumab、Pexidartinib）可抑制MDSCs的增殖和存活，减少其在TME中的积累。靶向MDSCs的调控策略促进MDSCs的分化与成熟MDSCs的“停滞”在未成熟状态是其获得免疫抑制功能的关键，因此促进MDSCs分化为成熟的髓系细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞、DCs）是逆转其免疫抑制功能的另一策略。全反式维甲酸（ATRA）可促进MDSCs分化为成熟DCs，恢复其抗原呈递功能，在临床试验中与PD-1抑制剂联合应用，可改善晚期肿瘤患者的预后；维生素D3（VitD3）可促进MDSCs分化为成熟巨噬细胞，减少其抑制性分子的表达；此外，PI3Kδ抑制剂（如Idelalisib）可抑制MDSCs的PI3K/Akt信号通路，促进其分化，并增强T细胞功能。靶向MDSCs的调控策略抑制MDSCs的免疫抑制功能针对MDSCs的免疫抑制机制，开发抑制性分子抑制剂是直接逆转其功能的有效策略。ARG1抑制剂（如CB-1158、INCB001158）可阻断L-精氨酸的分解，恢复T细胞的增殖和功能，在临床试验中与PD-1抑制剂联合应用，可显著提高肿瘤缓解率；iNOS抑制剂（如1400W、L-NMMA）可抑制NO的产生，减少T细胞的功能障碍；IDO抑制剂（如Epacadostat、Navoximod）可阻断色氨酸的代谢，减少犬尿氨酸的产生，抑制Tregs分化，增强T细胞功能。此外，抗氧化剂（如N-乙酰半胱氨酸，NAC）可清除MDSCs产生的ROS，保护T细胞免受氧化损伤。靶向TAMs的调控策略抑制TAMs的募集基于TAMs的募集依赖于CCL2/CCR2轴和CSF-1/CSF-1R轴，开发相应的拮抗剂是抑制TAMs募集的重要策略。CCL2中和抗体（如Cenicriviroc）和CCR2拮抗剂（如BMS-813160）可减少TAMs向肿瘤组织的迁移，在临床试验中与化疗联合应用，可延长患者的无进展生存期（PFS）；CSF-1R抑制剂（如Pexidartinib、PLX3397）可阻断CSF-1/CSF-1R轴，抑制TAMs的增殖和存活，减少其在TME中的积累，在临床试验中与PD-1抑制剂联合应用，可显著提高肿瘤缓解率。靶向TAMs的调控策略诱导TAMs的极化转换将M2型TAMs极化为M1型是逆转其促肿瘤功能的核心策略。IFN-γ是诱导M1型极化的关键细胞因子，可通过激活STAT1信号通路，促进M1型相关基因（如iNOS、IL-12、TNF-α）的表达；TLR激动剂（如TLR4激动剂LPS、TLR9激动剂CpG）可激活TAMs的TLR信号通路，促进M1型极化；此外，CD40激动剂（如CP-870893）可激活TAMs的CD40信号通路，促进其成熟和抗原呈递功能，增强抗肿瘤免疫应答。靶向TAMs的调控策略抑制TAMs的促肿瘤功能针对TAMs的促肿瘤机制，开发相应的抑制剂是抑制其功能的重要策略。VEGF抑制剂（如Bevacizumab）可抑制TAMs分泌的VEGF，减少肿瘤血管生成；MMP抑制剂（如Marimastat）可抑制TAMs分泌的MMP-2、MMP-9，减少ECM降解和肿瘤细胞侵袭；PD-L1/PD-1抑制剂（如Pembrolizumab、Nivolumab）可阻断TAMs与T细胞之间的PD-L1/PD-1相互作用，恢复T细胞功能；此外，CSF-1R抑制剂与PD-1抑制剂的联合应用，可同时抑制TAMs的募集和T细胞的功能抑制，在临床试验中显示出协同效应。靶向Tregs的调控策略抑制Tregs的募集基于Tregs的募集依赖于CCL22/CCR4轴和CXCL12/CXCR4轴，开发相应的拮抗剂是抑制Tregs募集的重要策略。CCR4拮抗剂（如Mogamulizumab）可阻断CCL22/CCR4轴，减少Tregs向肿瘤组织的迁移，在临床试验中与PD-1抑制剂联合应用，可显著提高肿瘤缓解率；CXCR4拮抗剂（如Plerixafor）可抑制CXCL12/CXCR4轴，减少Tregs在肿瘤组织中的聚集，增强化疗和免疫治疗的疗效。靶向Tregs的调控策略清除Tregs直接清除Tregs是快速逆转其免疫抑制功能的有效策略。抗CD25抗体（如Daclizumab、Basiliximab）可靶向Tregs表面的CD25分子，通过抗体依赖性细胞毒性（ADCC）或补体依赖性细胞毒性（CDC）清除Tregs，但需要注意的是，CD25也表达在活化的效应T细胞表面，因此可能导致效应T细胞的清除；抗CTLA-4抗体（如Ipilimumab）可通过ADCC作用清除Tregs，同时阻断CTLA-4的抑制性信号，增强T细胞活化；此外，低剂量环磷酰胺（CTX）可选择性清除Tregs，促进效应T细胞的增殖和活化，在临床试验中与免疫治疗联合应用，可改善患者预后。靶向Tregs的调控策略抑制Tregs的免疫抑制功能针对Tregs的免疫抑制机制，开发相应的抑制剂是直接逆转其功能的重要策略。IL-10受体拮抗剂（如MEDI-534）可阻断IL-10的信号传导，抑制Tregs的抑制功能；TGF-β受体拮抗剂（如Galunisertib）可抑制TGF-β的信号传导，减少Tregs的分化；此外，腺苷受体拮抗剂（如Caffeine、PSB-0739）可阻断腺苷的A2A受体，抑制Tregs的抑制功能，增强T细胞的活化和增殖。联合靶向策略：打破“免疫抑制网络”的协同效应No.3由于免疫抑制性细胞之间存在复杂的相互作用（如MDSCs促进Tregs分化，TAMs促进Bregs活化），单一靶向某种免疫抑制性细胞的治疗效果往往有限，因此联合靶向多种免疫抑制性细胞是提高疗效的关键策略。例如：-MDSCs抑制剂+PD-1抑制剂：ARG1抑制剂（CB-1158）与PD-1抑制剂（Pembrolizumab）联合应用，可同时逆转MDSCs的抑制功能和PD-1介导的T细胞抑制，在临床试验中显示出协同效应；-TAMs抑制剂+Tregs抑制剂：CSF-1R抑制剂（Pexidartinib）与CCR4拮抗剂（Mogamulizumab）联合应用，可同时抑制TAMs的募集和Tregs的迁移，减少免疫抑制细胞的积累，增强抗肿瘤免疫应答；No.2No.1联合靶向策略：打破“免疫抑制网络”的协同效应-多靶点抑制剂：开发同时靶向多种免疫抑制性细胞的小分子药物（如PI3Kδ/γ抑制剂）可同时抑制MDSCs、TAMs和Tregs的活化，减少药物相互作用，提高治疗效率。05总结与展望：肿瘤免疫抑制性细胞调控的未来方向免疫抑制性细胞调控的核心地位肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞是肿瘤免疫逃逸的关键驱动因素，通过MDSCs、TAMs、Tregs等多种细胞类型，形成复杂的“免疫抑制网络”，抑制效应T细胞的功能，促进肿瘤进展。靶向这些免疫抑制性细胞，打破免疫抑制微环境，是提高肿瘤免疫治疗效果的核心策略