近日,ChinaBio生物医药投融资大会了解到,哈佛大学 Leonard I. Zon 团队在顶级期刊《细胞》(Cell)上发表的重磅研究,揭示了一个全新的抗癌结构——CRATERs,这对抗击肿瘤的杀伤性 T 细胞来源研究具有里程碑意义。
癌症免疫疗法兴起以来,抗肿瘤杀伤性 T 细胞的确切起源和激活机制一直是业界热议的焦点问题。回顾 2018 年的研究,不少发现指向肿瘤内浸润的杀伤性 T 细胞(TILs)活性受限,主要障碍在于对癌细胞的有效识别能力不足。更有研究提出,免疫治疗后发挥抗癌作用的 T 细胞可能源自外周血。
近两三年来,多个科学团队陆续锁定肿瘤引流淋巴结(Tumor-Draining Lymph Node)作为免疫治疗的“引爆中心”,并逐步解析了治疗后淋巴结内抗癌 T 细胞扩增与向全身散播的精妙机制。毋庸置疑,这些突破性认知正深刻地重塑癌症治疗,特别是手术与免疫疗法联合的策略。
近日,由哈佛大学 Leonard I. Zon 领衔的跨学科研究团队,在《细胞》(Cell)上刊发重要论文CRATER tumor niches facilitate CD8+ T cell engagement and correspond with immunotherapy success. Cell,为我们发现了抗癌 T 细胞的又一个关键来源。

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这项研究设计极为巧妙:通过构建一种转基因斑马鱼模型,研究人员能够实时追踪体内 CD8 阳性 T 细胞的运动轨迹。借助先进的成像技术,他们在肿瘤周围观察到一种奇特的、被称为“CRATERs”的区域(英文直译为“坑”)。CRATERs 实际上代表着抗原呈递/T 细胞结合和滞留的特定肿瘤区域。
简而言之,肿瘤边缘存在着类似“月球坑”的微环境位点,这里是 T 细胞与癌细胞发生抗原呈递并进行细胞毒性杀伤的核心战场。值得强调的是,在癌症小鼠模型以及黑色素瘤和肺癌患者的肿瘤组织中,同样发现了 CRATERs 的存在;并且,对免疫检查点抑制剂有响应的患者,其体内 CRATERs 的密度显著增加。这一发现暗示,CRATERs 很可能成为免疫治疗激活 CD8 阳性 T 细胞的一个重要补充来源。
要深入研究免疫治疗响应的抗癌 T 细胞,最大的挑战是难以捕捉其动态行为。
为了攻克这一难题,Zon 团队首先建立了一个特殊的转基因黑色素瘤斑马鱼模型,其中 CD8 阳性 T 细胞和一种类似树突状细胞(抗原呈递细胞)的细胞群均被荧光蛋白标记,以便通过成像技术进行活体追踪(in vivo imaging)。
在 3D 共聚焦成像技术的支持下,研究团队对黑色素瘤发展过程中的 CD8 阳性 T 细胞分布进行了连续监测。他们观察到 CD8 阳性 T 细胞优先富集于特定的 CRATER 区域。这些区域直径约 50μm,在未经治疗的肿瘤表面覆盖率约 12%。图像显示,CRATER 内的 CD8 阳性 T 细胞密度明显高于肿瘤其他表面区域,且大多数细胞集中在 CRATER 的 5μm 范围内。
通过对长达 15-20 小时的成像数据进行动态分析,Zon 团队确认 CD8 阳性 T 细胞会在 CRATER 中长时间停留(数小时),并与黑色素瘤细胞发生直接接触,这一过程与识别并杀伤癌细胞的行为模式高度一致。进一步探索发现,CRATER 区域多靠近血管,位于血管 100μm 范围内,不少甚至近至 10μm。同时,CRATER 内还检测到类似树突状细胞的免疫细胞。
那么 CD8 阳性 T 细胞为何会选择聚集于 CRATER?基因表达差异分析显示,CRATER 区域的 MHC I 类复合物核心分子 B2M 编码基因表现出高表达,这显著增强了 CD8 阳性 T 细胞对癌细胞的识别效率。一旦敲除 B2M 编码基因,CD8 阳性 T 细胞便不再特异性聚集在 CRATER 区域,而是分散在瘤内。基于这些证据,Zon 团队确信 CRATER 是 CD8 阳性 T 细胞识别肿瘤细胞并与之发起交战的关键部位。
虽然 CRATER 的存在并未阻止未经治疗的斑马鱼肿瘤生长,但当研究人员对黑色素瘤斑马鱼模型实施免疫治疗药物后,情况发生了逆转:CRATER 的覆盖范围和大型 CRATER 的数量均显著增加,CRATER 内的 CD8 阳性 T 细胞及其活化程度也同步提高,并在其中高效杀死癌细胞。与此同时,肿瘤的生长受到明显抑制,体积显著缩小。对于 B2M 编码基因被敲除的模型,免疫治疗则未引发上述任何变化。这强力佐证了 CRATER 可能是免疫治疗启动抗肿瘤免疫效应的主要位点。
鉴于 Zon 团队还在 CRATER 中发现了类似树突状细胞的免疫细胞,进一步的观察确认了该细胞群中存在抗原摄取的过程。正是 CRATER 所具备的这些抗原提呈/T 细胞结合和滞留特性,赋予了这个特殊免疫结构其核心功能。
值得我们关注的是,尽管上述研究主要在斑马鱼模式生物中完成,但团队随后通过分析黑色素瘤小鼠模型和黑色素瘤患者的临床样本,均找到了类似 CRATER 的结构。更具临床指导意义的是,对免疫治疗有响应的患者,其活检样本中肿瘤组织内 CRATER 密度显著高于不响应治疗的患者。
进一步对不响应患者样本的分析发现,浸润到瘤内的 CD8 阳性 T 细胞处于分散状态,而非聚集在 CRATER 中。这一观察结果再次强调了 CRATER 在免疫治疗疗效中扮演的关键角色。
为扩大这一发现的应用范围,Zon 团队还分析了不同分期的肺癌患者肿瘤组织,发现除早期肺癌组织外,其他阶段均存在类似 CRATER 的结构。这表明 CRATER 的形成可能并非黑色素瘤独有,而是实体瘤有效免疫反应的普遍特征,值得业界投入更多资源进行深入研究。
总而言之,哈佛大学 Leonard I. Zon 团队的这项前沿研究,不仅发现了响应免疫治疗的全新结构 CRATER,并初步证实了其在多种癌症中的存在及其与治疗效果的紧密关联。未来,围绕 CRATER 的深入研究将有助于我们寻找提升免疫治疗临床效果的新策略。
我们期待 CRATER 能够像引流淋巴结和三级淋巴结构一样,成为免疫肿瘤学领域的热门研究方向,并为ChinaBio生物医药投融资大会上的创新项目提供新的靶点和合作方向。
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