《癌细胞》：难怪肝癌那么难治！中国科学家首次发现，肝癌竟让巨噬细胞将T细胞拦在肿瘤周围，互相活化、共同促癌

据世卫组织2022年发布的全球癌症数据，我国新发肝癌超过41万例，因肝癌死亡超过39万例[1]。此外，我国肝癌患者的5年生存率只有12.1%[2]。

不难看出，肝癌很不好治。这背后的原因有很多，不过最近一两年，不断有研究发现肝癌周围有一圈“防火墙”，其中都聚集着肿瘤相关巨噬细胞，它们将肿瘤特异性杀伤性T细胞阻挡在肿瘤的周围[3-5]，让兵临瘤下的T细胞只能望瘤兴叹。

我原本以为肿瘤让巨噬细胞将T细胞挡在肿瘤之外就算完事儿了，万万没想到的是，肿瘤竟然还打起了聚集在周围的T细胞的主意。

近日，由中山大学生命科学学院邝栋明和魏瑗领衔的研究团队，在著名期刊《癌细胞》上发表一篇重要研究论文[6]。

他们的研究成果首次表明，肝癌细胞通过表观遗传学方法抑制趋化因子的表达；而部署在肿瘤周边的肿瘤相关巨噬细胞会高水平产生趋化因子，将肿瘤抗原特异性T细胞聚集在肿瘤周边，并激活T细胞；这些T细胞反过来又会激活巨噬细胞的炎症通路，招募并触发中性粒细胞介导的血管生成，最终促进肝癌的进展。

简单来说，肝癌一边降低对T细胞的吸引力，一边利用巨噬细胞引诱T细胞聚集在肿瘤周围，并借助T细胞的力量，促进自身的进展。不得不说，肝癌真是个操盘大师，难怪那么难治。中山大学的黄春祥、劳向明和王许燕是论文的共同第一作者。

▲ 论文首页截图

众所周知，只有一小部分肿瘤中富集细胞毒性T细胞（CTLs）的癌症患者能从PD-1/PD-L1抑制剂的治疗中获益，而且在接受免疫治疗后，一些患者的病情甚至会出现超进展。显然，我们对肿瘤微环境及其中的细胞毒性T细胞的认知还不够。

为了探明上述问题，邝栋明/魏瑗团队分析了5名肝癌患者的肿瘤组织、配对非肿瘤组织和血液样本的RNA测序数据。他们发现，肝癌肿瘤组织中确实存在CD103阳性的细胞毒性组织驻留记忆T细胞，而且这些T细胞具有肿瘤特异性。不难看出，在人体免疫系统确实在围攻肝癌。

然而出人意料的是，这些CD103阳性肿瘤反应性细胞毒性T细胞的比例和绝对数量在肝癌肿瘤组织中，尤其是晚期肝癌肿瘤中都有所增加。越是晚期的肿瘤组织中，CD103阳性肿瘤反应性细胞毒性T细胞越多，这种现象不太合乎逻辑。难道肿瘤反应性细胞毒性T细胞会促进肿瘤进展？

▲ 肝癌反应性CD103阳性细胞毒性T细胞随疾病进展而增加

上述现象让邝栋明/魏瑗团队对肝癌组织中CD103阳性细胞毒性T细胞的空间分布感到好奇。

于是，他们分析了100名肝癌患者的肿瘤组织。果然发现了异样，CD103阳性细胞毒性T细胞在肿瘤中的聚集主要在癌周区，尤其是晚期肝癌。相比之下，虽然瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞的检出率很低，但它们的密度与疾病进展成负相关。

显然，CD103阳性细胞毒性T细胞在肿瘤中的定位，或许决定了它们抗不抗癌。后续分析也显示，癌周CD103阳性细胞毒性T细胞的比例是预测肝癌复发的独立因素，而瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞的比例则是预后良好的独立因素，而癌周CD103阳性细胞毒性T细胞增多、瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞稀少的肝癌患者预后最差。

▲ CD103阳性细胞毒性T细胞的定位决定了抗不抗癌

在分析CD103阳性细胞毒性T细胞分布与免疫治疗之间的关系时，研究人员还发现，瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞与癌周CD103阳性细胞毒性T细胞的比例，与PD-1抑制剂的疗效呈正相关。

通过对切除肿瘤后接受PD-1抑制剂治疗的8名患者的肝癌组织进行空间转录组学研究，他们进一步证实：瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞浸润较高，且瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞与癌周CD103阳性细胞毒性T细胞比例增加的肝癌患者，对PD-1抑制剂治疗有反应。

▲ CD103阳性细胞毒性T细胞分布影响免疫治疗的效果

接下来的问题是，这些CD103阳性细胞毒性T细胞为啥不进到肝癌组织里面去呢？它们在肿瘤周围是不是会促进癌症进展呢？

邝栋明/魏瑗团队发现，CD103阳性细胞毒性T细胞选择性表达CXCR3，但是DNA甲基转移酶1（DNMT1）在肿瘤中的表达选择性增加，这导致CXCR3配体CXCL9、CXCL10和CXCL11在肝癌肿瘤组织中的表达被抑制。

简单来说，肝癌瘤内的癌细胞通过表观遗传学过程，抑制了招募CD103阳性细胞毒性T细胞的细胞因子。既然如此，CD103阳性细胞毒性T细胞为啥还要聚集在肿瘤周围呢？

接下来的发现有点儿出人意料，原来肝癌会在肿瘤周围部署肿瘤相关巨噬细胞，这些巨噬细胞高表达CXCL9、CXCL10和CXCL11。在分析不响应PD-1抑制剂治疗的患者的肿瘤组织后，他们再次证实，表达CXCR3配体CXCL9、CXCL10和CXCL11的主要细胞类型是癌周巨噬细胞，而不是肝癌细胞。

▲ 癌周巨噬细胞在吸引CD103阳性细胞毒性T细胞

在后续分析中，邝栋明/魏瑗团队还发现，癌周巨噬细胞会通过高表达HLA-DR和HLA-ABC（抗原呈递能力较高），迅速捕获CD103阳性细胞毒性T细胞，而肿瘤里的巨噬细胞不具备这种技能。

值得注意的是，这些分布在癌周的肿瘤相关巨噬细胞不仅没有发挥免疫抑制的作用，反而通过抗原呈递功能活化了被诱捕的CD103阳性细胞毒性T细胞，让CD103阳性细胞毒性T细胞增殖能力更强、产生更多的IFN-γ，表面脱颗粒标志物CD107a增加。

如此“激怒”T细胞，难道肝癌不怕死吗？

还真不是。因为研究人员发现了更奇怪的现象：虽然巨噬细胞激活了CD103阳性细胞毒性T细胞，但这一作用并没有导致巨噬细胞死亡，反而是通过一条神奇的通路反过来进一步活化巨噬细胞、促进癌症的进展。

具体来说，被巨噬细胞活化的CD103阳性细胞毒性T细胞，会向巨噬细胞投放穿孔素，这会导致钙离子流入巨噬细胞，进而激活NLRP3炎症小体，促进巨噬细胞释放IL-1β；IL-1β又会招募并激活中性粒细胞，进而通过促进血管生成的方式，促进肝癌的进展。

▲ 瘤内和瘤周免疫环境的差异

在将上述所有发现串联在一起之后，我们可以发现肝癌的高超三板斧。

①瘤内的肝癌细胞通过上调DNA甲基转移酶1的表达，通过甲基化抑制趋化因子CXCL9、CXCL10和CXCL11的表达，拒绝CD103阳性细胞毒性T细胞进入瘤内。

②而部署在肿瘤周围的巨噬细胞通过高表达CXCL9、CXCL10和CXCL11招募巨噬细胞，并通过高表达HLA-DR和HLA-ABC捕获并活化CD103阳性细胞毒性T细胞。 

③而被活化的T细胞又会激活巨噬细胞的炎症反应，促进中性粒细胞的招募和激活，介导血管生成，促进肿瘤的进展。

▲ 机制示意图

不难看出，肝癌确实是一个不折不扣的“操盘大师”，它可以通过一系列的“手段”将巨噬细胞、T细胞和中性粒细胞玩于股掌之上，甚至把兵临城下的肿瘤特异性细胞毒性T细胞都利用了。难怪肝癌如此难以攻破。

既然已经揭示了肝癌的手段，理论上就可以找到破解之法。邝栋明/魏瑗团队发现，阻断巨噬细胞介导的CD103阳性细胞毒性T细胞滞留，加上敲低Dnmt1诱导的瘤内CD103阳性细胞毒性T细胞招募，就可以最大限度地提高PD-L1抑制剂对肝癌小鼠模型的治疗效果。

总的来说，这个研究不仅揭示了肝癌发展的生物学过程，更重要的是找到了潜在破解之法。对于那些CD103阳性细胞毒性T细胞分布在瘤周的肝癌患者而言，重新分配CD103阳性细胞毒性T细胞的药物或许能提升免疫检查点抑制剂治疗肝癌的效果。

参考文献：

[1].Rumgay H, Arnold M, Ferlay J, et al. Global burden of primary liver cancer in 2020 and predictions to 2040. J Hepatol. 2022;77(6):1598-1606. doi:10.1016/j.jhep.2022.08.021

[2].Zeng H, Chen W, Zheng R, et al. Changing cancer survival in China during 2003-15: a pooled analysis of 17 population-based cancer registries. Lancet Glob Health. 2018;6(5):e555-e567. doi:10.1016/S2214-109X(18)30127-X

[3].Wu L, Yan J, Bai Y, et al. An invasive zone in human liver cancer identified by Stereo-seq promotes hepatocyte-tumor cell crosstalk, local immunosuppression and tumor progression. Cell Res. 2023;33(8):585-603. doi:10.1038/s41422-023-00831-1

[4].Jeong JM, Choi SE, Shim YR, et al. CX 3 CR1 + macrophages interact with HSCs to promote HCC through CD8 + T-cell suppression. Hepatology. doi:10.1097/HEP.0000000000001021

[5].Wang H, Liang Y, Liu Z, et al. POSTN+ cancer-associated fibroblasts determine the efficacy of immunotherapy in hepatocellular carcinoma. J Immunother Cancer. 2024;12(7):e008721. doi:10.1136/jitc-2023-008721

[6].Huang et al. Pericancerous cross-presentation to cytotoxic T lymphocytes impairs immunotherapeutic efficacy in hepatocellular carcinoma. Cancer Cell. 2024. doi:10.1016/j.ccell.2024.10.012