《Neoplasia》:The Role of CCR1 as a decisive factor for immune response activation versus suppression phenotypes in gastric cancer
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本研究针对CCR1在胃癌免疫微调控中的矛盾作用,通过多组学分析结合体内外实验,首次揭示巨噬细胞CCR1通过NF-κB/MAPK-CXCL9/CXCL10轴招募T细胞的抗肿瘤新机制,为免疫治疗耐药患者提供了新的生物标志物和联合治疗靶点。
在全球范围内,胃癌依然是威胁人类健康的重大疾病。据统计,2022年新发病例高达96.8万,死亡病例达66万,其防治形势依然严峻。尽管幽门螺杆菌感染率的下降为预防带来曙光,但胃癌的异质性和治疗耐药性仍是临床面临的巨大挑战。免疫检查点抑制剂的出现为晚期胃癌患者带来了希望,然而并非所有患者都能从中获益。研究表明,PD-L1 CPS 1-4的患者未能从纳武利尤联合化疗中获得显著生存获益,这提示我们迫切需要寻找超越PD-L1的新生物标志物。
在这一背景下,趋化因子受体CCR1进入了研究人员的视野。CCR1是G蛋白偶联受体家族成员,主要表达于巨噬细胞、单核细胞和淋巴细胞,在免疫细胞迁移中发挥关键作用。然而,CCR1在胃癌中的作用却存在争议:在骨髓瘤、乳腺癌、鼻咽癌、肝癌和结直肠癌中,CCR1高表达与疾病进展和远处转移相关,被认为促进肿瘤转移;但其在胃癌免疫微环境中的具体功能尚不明确。这种矛盾现象促使河北医科大学的研究团队开展了深入探索。
研究人员首先通过转录组学分析发现,胃癌患者可被分为免疫应答激活和免疫应答抑制两种截然不同的表型。利用加权基因共表达网络分析,他们从157个核心基因中鉴定出CCR1作为关键调控因子。令人惊讶的是,与在其他癌症中的促癌作用不同,CCR1在胃癌中呈现出明显的抑癌特性:高表达CCR1的患者拥有更长的生存时间,肿瘤分化程度更高,神经侵犯更少。
为了揭示这一独特现象的细胞基础,研究团队运用单细胞转录组和空间转录组技术,发现CCR1主要表达在巨噬细胞上,且在胃癌深部组织中表达最高。免疫荧光实验进一步证实,CCR1与巨噬细胞标志物CD68在胃癌组织中共定位明显多于癌旁正常组织。
体内实验更是提供了令人信服的证据:CCR1基因敲除小鼠接种MFC胃癌细胞或B16黑色素瘤细胞后,肿瘤生长显著加快,炎症细胞浸润减少,生存时间缩短。而通过氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞后,CCR1的抑瘤效应完全消失,证明巨噬细胞是CCR1发挥作用的关键介质。流式细胞术分析显示,野生型小鼠肿瘤中CD8+T细胞比例更高,但T细胞凋亡率无显著差异,提示CCR1影响T细胞分布而非存活。
机制研究表明,CCR1通过激活NF-κB和MAPK通路,上调巨噬细胞中CXCL9和CXCL10的表达。这两种趋化因子是已知的T细胞趋化因子,特别是CD8+细胞毒性T淋巴细胞的关键招募因子。在野生型小鼠中,肿瘤抗原激活能显著诱导巨噬细胞Cxcl9和Cxcl10表达,而这一效应在CCR1缺陷型巨噬细胞中明显减弱。Western blot结果显示,CCR1缺失导致P65和ERK磷酸化水平降低,证实了NF-κB和MAPK通路参与其中。
主要技术方法包括:利用GEO和TCGA数据库的转录组数据进行分析;单细胞转录组和空间转录组测序;免疫组化、免疫荧光和Western blot等分子生物学技术;CCR1基因敲除小鼠模型和巨噬细胞清除实验;流式细胞术分析免疫细胞亚群。
研究结果可归纳为以下几个重要发现:
免疫应答在胃癌患者中呈现激活或抑制两种截然不同的表型。通过转录组学分析和无监督聚类,研究人员将434例胃癌患者分为免疫应答激活和抑制两个亚群。免疫激活型患者表现出更高的免疫评分和基质评分,以及更低的肿瘤纯度,且生存预后显著优于免疫抑制型患者。这一分类在10个独立数据集中得到验证,显示出良好的稳定性。
高表达CCR1与免疫激活表型和良好预后密切相关。WGCNA分析鉴定出与免疫表型最相关的青色模块,其中CCR1位列预后相关基因前5位。临床样本分析显示,CCR1高表达与肿瘤高分化、神经侵犯减少显著相关,且患者生存时间更长。跨数据集相关性分析表明,CCR1表达与单核/巨噬细胞浸润及多种抗原呈递分子、免疫检查点分子和趋化因子表达呈正相关。
CCR1主要表达于胃癌组织中的巨噬细胞。单细胞测序显示CCR1在巨噬细胞中特异性高表达,尤其在深部胃癌组织中。空间转录组和免疫荧光进一步证实CCR1与巨噬细胞标志物CD68在胃癌组织中的共定位,明确了其细胞表达特异性。
巨噬细胞CCR1在体内发挥抗肿瘤作用。CCR1基因敲除小鼠肿瘤生长加速,炎症细胞浸润减少,生存期缩短。巨噬细胞清除实验证明CCR1的抗瘤效应依赖于巨噬细胞。流式分析发现CCR1缺失导致CD8+T细胞比例下降,表明其影响T细胞分布。
CCR1通过CXCL9和CXCL10调控T细胞分布。细胞通讯分析显示CCR1+巨噬细胞与T细胞交流活跃。转录组分析发现CCR1缺陷巨噬细胞中细胞因子-细胞因子受体相互作用通路富集。体外实验证实CCR1通过激活NF-κB和MAPK通路上调CXCL9/CXCL10表达,从而招募T细胞。
本研究首次系统阐述了CCR1在胃癌免疫微环境中的独特作用,打破了其在其他癌种中促癌的传统认知。研究发现CCR1主要表达于肿瘤相关巨噬细胞,通过NF-κB/MAPK-CXCL9/CXCL10轴招募T细胞,发挥抗肿瘤作用。这一发现不仅解释了胃癌免疫微环境的异质性,还为免疫治疗耐药患者提供了新的生物标志物和治疗靶点。
研究的创新性在于揭示了CCR1功能的组织特异性:在胃癌中,CCR1主要表达于巨噬细胞而非肿瘤细胞,通过调控免疫细胞分布而非直接作用于肿瘤细胞发挥抑癌作用。这种细胞类型特异性的表达模式可能是CCR1在不同癌种中功能差异的关键原因。
然而,研究也存在一定局限性。临床验证队列规模较小,未来需要多中心大样本验证。小鼠模型中使用的MFC细胞系与C57BL/6j背景不完全匹配,可能影响免疫分析结果。尽管B16黑色素瘤模型能验证CCR1的免疫调节功能,但非胃癌特异性模型限制了结论的推广。
从转化医学角度看,CCR1作为治疗靶点具有双重可能:对于CCR1低表达患者,开发CCR1激动剂可能增强抗肿瘤免疫;而对于某些CCR1高表达的促癌环境,拮抗剂策略可能更优。这种精准治疗策略需要结合肿瘤类型、微环境特征和CCR1表达模式进行个体化设计。
该研究发表于《Neoplasia》,为胃癌免疫治疗提供了新的视角和靶点。未来研究可进一步探索CCR1与其他免疫检查点抑制剂的协同作用,以及其在预测免疫治疗疗效中的价值,推动胃癌精准免疫治疗的发展。