ANXA1-FPRs信号介导的MDSCs空间异质性驱动口腔鳞癌免疫抑制

《Nature Communications》：Spatial heterogeneity of MDSCs mediated by ANXA1-FPRs signaling drives immune suppression in OSCC progression

口腔鳞癌（OSCC）的免疫疗法疗效有限，主要受免疫抑制性肿瘤微环境（TME）影响。为解析其机制，研究人员通过单细胞和空间转录组学，揭示了髓源性抑制细胞（MDSCs）在OSCC进展中的动态空间分布与功能演变，并发现ANXA1-FPR2信号轴是驱动MDSCs募集和免疫抑制的关键通路。阻断此通路可增强免疫检查点抑制剂（如抗PD-1抗体）的抗肿瘤效果，为改善OSCC免疫治疗提供了新靶点。

　　

口腔鳞状细胞癌（Oral Squamous Cell Carcinoma, OSCC）是一种常见的头颈部恶性肿瘤，全球每年新发病例和死亡人数居高不下。尽管以手术、放化疗为主的传统疗法对早期患者有效，但多数患者在确诊时已处于晚期，治疗效果不佳。近年来，以免疫检查点阻断（Immune Checkpoint Blockade, ICB）为代表的免疫疗法为癌症治疗带来了新希望，然而它在OSCC中的疗效却因人而异，响应率有限。这背后的“罪魁祸首”被认为是复杂且多变的肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）。在这个由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞等组成的“小社会”里，各种细胞间如何“交流”，空间上如何“排兵布阵”，尤其是那些起到免疫抑制作用的细胞如何“捣乱”，仍是未解之谜。其中，髓源性抑制细胞（Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs）被公认为是抑制抗肿瘤免疫、帮助肿瘤“逃逸”的关键角色。但MDSCs在OSCC发生发展过程中具体如何变化，它们与肿瘤细胞之间靠什么“暗号”联系，以及这些互动在空间上是如何组织的，都亟待阐明。为了解决这些问题，一项发表于《Nature Communications》的研究应运而生，它像一位高明的“侦探”，利用前沿的单细胞和空间转录组学技术，深入OSCC肿瘤内部，绘制了一幅动态、立体的细胞互动与空间分布图谱，并找到了一个有望逆转免疫抑制、提升疗效的关键靶点。

研究人员综合运用了多项关键技术来回答上述科学问题。首先，他们对来自早期（I-II期）和晚期（III-IV期）OSCC患者的肿瘤样本进行了高通量单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, SC-seq），系统分析了肿瘤微环境中的细胞组成和转录特征。其次，为了揭示细胞的空间分布规律，他们对配对的组织切片进行了空间转录组测序（Spatial RNA-seq, SP-seq），并结合SC-seq数据，通过稳健细胞类型分解（Robust Cell Type Decomposition, RCTD）算法对每个空间位点的细胞组成进行了解析。此外，研究还利用计算工具分析了细胞间通讯（如CellPhoneDB）和拷贝数变异（inferCNV）。在机制验证和功能研究层面，他们通过多色免疫荧光（multiplex immunohistochemistry, mIHC）在蛋白水平验证了关键分子的表达与定位，并构建了自发性和同系移植两种OSCC小鼠模型，在体内评估了靶向关键信号通路（使用FPR2拮抗剂WRW4）联合抗PD-1疗法的治疗效果。

单细胞转录组分析揭示晚期OSCC的免疫抑制性肿瘤微环境

通过对早期和晚期OSCC样本的单细胞测序，研究人员鉴定出了包括上皮细胞、CD8⁺T细胞、髓系细胞等在内的10个主要细胞簇。分析发现，与早期相比，晚期OSCC中CD8⁺T细胞的数目相对减少，且其T细胞受体（TCR）信号通路活性显著下降，表明其功能受到抑制。相反，髓系细胞中的免疫抑制信号通路活性在晚期增强，而抗原呈递能力下降。这些数据表明，晚期OSCC形成了一个功能失调的免疫抑制微环境。

上皮肿瘤细胞与MDSCs间的通讯在晚期OSCC中减弱

为了探究免疫抑制微环境形成的原因，研究人员分析了不同细胞类型间的通讯网络。他们发现，在早期OSCC中，上皮肿瘤细胞与髓系细胞（尤其是MDSCs）之间的相互作用非常活跃，这种交流主要通过ANXA1（膜联蛋白A1）与FPR1、FPR3的配体-受体对介导。然而，在疾病进展至晚期时，ANXA1-FPR1/FPR3介导的通讯显著减弱。有趣的是，ANXA1-FPR2这对相互作用在部分晚期样本中开始出现并变得显著，似乎在补偿前两者作用的下降。进一步分析髓系细胞亚群发现，FPR2主要在一小部分MDSCs上高表达，且这部分FPR2^highMDSCs的比例在晚期OSCC中增加。

MDSCs在晚期OSCC中主要定位于非肿瘤区域

单细胞数据揭示了细胞互作的改变，但缺乏空间信息。通过空间转录组分析，研究人员直观地看到了细胞分布的位置变化。在早期OSCC中，MDSCs主要富集在上皮肿瘤细胞密集的肿瘤核心区域。而到了晚期，MDSCs则发生了明显的“位置转移”，更多地分布到肿瘤细胞稀少的边缘区域。免疫荧光和多重免疫组化结果在人和小鼠的OSCC样本中都验证了这一空间分布变化。更重要的是，临床数据分析显示，MDSCs与上皮肿瘤区域的重叠面积越小（即MDSCs更偏向分布于边缘），患者的总体生存预后越差，这凸显了MDSCs空间动态分布的临床意义。

FPR1⁺或FPR2⁺髓系细胞与ANXA1⁺上皮细胞在不同进展阶段的交替接触

蛋白水平的验证证实了上述互作模式的转换。在早期OSCC的肿瘤-髓系细胞交界区，靠近ANXA1⁺上皮细胞的FPR1⁺髓系细胞较多；而在晚期，则是FPR2⁺髓系细胞显著增多。同时，上皮细胞中ANXA1的蛋白表达水平在晚期下降，而髓系细胞上FPR2的表达增加。这表明，随着疾病进展，上皮细胞通过ANXA1“招募”MDSCs的“主力信号”从FPR1切换到了FPR2。

ANXA1^high上皮肿瘤细胞被确定为与MDSCs通讯的主要亚群

对上皮肿瘤细胞进行亚群分析，发现了两个主要亚群：高表达ANXA1的细胞（ANXA1^highEpi）和低表达ANXA1的细胞（ANXA1^lowEpi）。ANXA1^high_Epi细胞具有更高的干性特征，是与MDSCs进行ANXA1-FPRs通讯的主要群体。然而，即使是这群细胞，其ANXA1的表达在晚期也显著降低，这可能是导致其与MDSCs通讯减弱、促使MDSCs向外扩散的原因之一。

FPR2拮抗剂治疗增强OSCC小鼠对抗PD-1抗体的反应

基于上述发现，ANXA1-FPR2轴在晚期OSCC中对于维持MDSCs的募集和免疫抑制变得尤为重要。研究团队在OSCC同系移植小鼠模型中测试了阻断该通路的治疗效果。结果显示，单独使用FPR2拮抗剂WRW4或抗PD-1抗体，对肿瘤生长的抑制效果有限。然而，将两者联合使用时，产生了显著的协同抗肿瘤效果：肿瘤生长被强力抑制，小鼠生存期延长。机制上，联合治疗有效减少了肿瘤微环境中CD11b⁺MDSCs的浸润，同时增加了CD8⁺T细胞在肿瘤区域的聚集和活性。

研究结论与讨论

本研究通过整合单细胞与空间多组学技术，系统描绘了OSCC肿瘤微环境在进展过程中的动态演变图谱，并取得了一系列重要结论。首先，研究明确了MDSCs的空间分布在OSCC进展中发生关键转变：从早期富集于肿瘤核心，到晚期重新分布至肿瘤边缘并与CD8⁺T细胞共定位，这种空间重排直接加剧了局部免疫抑制并与患者不良预后相关。其次，研究首次系统阐释了ANXA1-FPRs信号轴是驱动这一过程的核心分子机制。在早期，上皮肿瘤细胞（特别是ANXA1^high干性亚群）通过高表达ANXA1，主要经由FPR1/FPR3受体将MDSCs“锚定”在肿瘤内部；随着进展，肿瘤细胞ANXA1表达下降，导致ANXA1-FPR1/FPR3信号减弱，此时MDSCs上FPR2表达上调，通过ANXA1-FPR2这一替代性信号轴维持MDSCs的募集，并驱动其向富含CD8⁺T细胞的肿瘤外围迁移，从而更有效地抑制抗肿瘤免疫。最后，也是最具转化价值的一点，研究在临床前模型中证实，靶向这一机制——即使用FPR2小分子拮抗剂WRW4阻断ANXA1-FPR2信号——能够有效瓦解MDSCs介导的免疫抑制屏障，与抗PD-1免疫检查点阻断疗法产生强大的协同作用，显著提升抗肿瘤疗效。

这项研究的重大意义在于，它从“空间”和“动态”两个维度深化了对OSCC免疫微环境的理解，将免疫抑制机制与细胞间通讯、空间组织有机联系起来。它不仅回答了“MDSCs如何抑制免疫”的问题，更揭示了“它们为何在晚期出现在那里”以及“是什么信号在指挥这一调动”。所发现的ANXA1-FPR2轴为克服OSCC，尤其是晚期患者对现有免疫疗法不敏感的难题提供了一个全新的、经过验证的联合治疗靶点。这项研究为开发针对肿瘤微环境空间特性的新一代免疫治疗策略奠定了坚实的理论基础，有望未来改善口腔鳞癌患者的治疗结局。