我國科學家開發解析腫瘤微環境免疫治療耐藥的新技術

2月12日，國際學術期刊Cell在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）王廣川團隊聯合上海交通大學陳洛南團隊及廣州實驗室景乃禾團隊的合作研究成果“CLIM-TIME identifies metastatic microenvironment modulators for T cell therapy response”，該研究建立一種新型微環境空間擾動篩選平臺——CLIM-TIME（CRISPR-Laser-captured microdissection Integration Mapping of Tumor Immune Microenvironment）。該平臺整合了CRISPR篩選、轉移腫瘤灶的激光顯微切割（LCM），并結合轉錄組學、去卷積分析及免疫熒光檢測，實現對轉移腫瘤微環境的系統性空間解析。本研究不僅系統揭示了腫瘤內在突變與肺轉移微環境空間結構及免疫治療應答之間的因果聯系，還鑒定出重塑轉移灶微環境來提升T細胞浸潤及治療療效的關鍵靶點。

腫瘤轉移是造成癌癥患者死亡的主要原因。轉移過程中形成的轉移瘤微環境是腫瘤細胞賴以生存的“生態系統”。近年來的研究發現，微環境的特征和類型與免疫治療的效果密切相關，腫瘤細胞可通過內在遺傳改變重塑特定的免疫微環境，建立免疫屏障，從而限制免疫治療的效果。然而，傳統腫瘤免疫篩選方法通常依賴組織消化，導致微環境空間信息的丟失。目前，對于“腫瘤內在遺傳改變如何塑造特定免疫微環境并最終決定免疫治療應答”的系統性認識仍然有限，相關研究手段亦亟待完善。

借助CLIM-TIME平臺，研究人員對391種常見抑癌基因缺失所形成的肺轉移灶進行了系統分析，涵蓋轉錄組特征、免疫細胞空間分布、免疫逃逸能力以及T細胞治療應答等多個維度。研究團隊將文庫基因驅動形成的轉移瘤微環境劃分為七種類型。進一步分析揭示了不同微環境類型的轉錄組特征。綜合分析表明，對T細胞治療耐受的轉移瘤主要呈現兩類微環境特征：“髓系細胞富集且T細胞排斥型（T-IE/M-II）”和“免疫荒漠型（immune desert, ID）”。其中，T-IE/M-II型微環境顯著富集膠原相關的細胞外基質（extracellular matrix, ECM）重塑通路以及細胞黏著斑激酶（FAK）等信號通路。

進一步分析發現，Hippo信號通路中多個抑癌基因的缺失突變傾向于誘導形成T-IE/M-II的轉移灶微環境，并導致T細胞治療耐藥。以Nf2缺失為代表的機制研究顯示，此類轉移灶中T細胞浸潤顯著減少，而髓系細胞浸潤明顯增加，并伴隨膠原沉積增強。分子機制層面，Nf2缺失的腫瘤細胞不僅自身上調包括膠原交聯酶LOXL2在內的一系列ECM相關基因的表達，還通過重塑微環境誘導募集的髓系細胞中ECM相關基因表達增強，并呈現M2樣免疫抑制特征，從而共同促進T細胞排斥和功能耗竭。

臨床數據分析進一步表明，LOXL2高表達的轉移瘤患者T細胞浸潤水平顯著降低，且對免疫治療反應不佳。敲除LOXL2或突變其酶活性位點，會導致轉移灶中膠原沉積減少，髓系浸潤減少而T細胞浸潤增加，將“T細胞抵抗”型轉移瘤轉變為治療響應型。在多種小鼠及人源轉移瘤模型中，靶向敲除或小分子抑制LOXL2均顯著提升了TCR-T和CAR-T細胞治療的療效。

該研究首次在高通量尺度上建立了“腫瘤內在遺傳擾動—微環境結構—免疫治療效果”之間因果聯系，為解析轉移瘤免疫治療耐藥提供了新的技術平臺。此外，基于上述因果框架，團隊還利用機器學習找到了決定轉移瘤免疫狀態的因果基因，構建了更加準確的免疫治療應答預測模型。相關發現為克服轉移瘤免疫治療耐藥、開發新型干預策略和治療靶點提供了重要理論依據。

分子細胞卓越中心研究員王廣川、上海交通大學教授（原分子細胞卓越中心研究員）陳洛南和廣州實驗室研究員景乃禾為該論文的共同通訊作者。分子細胞卓越中心博士后王英華，博士生胡維維、夏瑞，廣州實驗室副研究員楊賢法為共同第一作者。該研究得到復旦大學附屬華山醫院普外科主任王正昕、分子細胞卓越中心研究員許琛琦、西湖大學教授季紅斌，以及分子細胞卓越中心動物實驗技術平臺、細胞分析技術平臺、化學分析平臺的大力支持。研究工作獲中國科學院戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市原創探索項目、上海市科技重大專項及國家科技重大專項的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.042