《Cancer Discovery》：PD-1 Blockade–Induced DKK1 Expression by CD8+ T Cells Promotes Blood–Brain Barrier Permeabilization
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抗 PD-1 疗法使部分脑转移（BrM）患者获益；然而，异质性反应表明对脑-免疫生态系统的理解尚不完整。为了阐明这种变异性中的宿主驱动决定因素，研究人员进行了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）以表征脑微环境。尽管抗 PD-1 诱导了强烈的抗肿瘤免疫激活
抗 PD-1 疗法使部分脑转移（BrM）患者获益；然而，异质性反应表明对脑-免疫生态系统的理解尚不完整。为了阐明这种变异性中的宿主驱动决定因素，研究人员进行了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）以表征脑微环境。尽管抗 PD-1 诱导了强烈的抗肿瘤免疫激活，但在所有测试的免疫检查点抑制剂（ICI）中，它独特地损害了血脑屏障（BBB）的完整性。这种通透性的增加是由表达 DKK1 的活化 CD8+T 细胞通过诱导 β-连环蛋白（β-catenin）/TCF 和 FOXM1 通路介导的，这导致了内皮细胞的失稳。清除血浆中的 DKK1 恢复了 BBB 完整性并减少了实验性 BrM 的形成。在临床上，接受抗 PD-1 治疗的肺癌患者表现出脑部磁共振成像（MRI）对比增强增加，提示 BBB 受到扰动，并且血浆 DKK1 水平升高与非应答者较高的 BrM 发生率相关。序贯给予抗 PD-1 后给予顺铂改善了颅内顺铂的递送和治疗效果，针对 ICI 耐药的 BrM。这些发现确定抗 PD-1 诱导的 BBB 调节是 BrM 管理中一个可处理的脆弱性。
论文解读：抗 PD-1 疗法通过 CD8+T 细胞 DKK1 表达调控血脑屏障的机制与转化意义
本研究由 Raviv, Z. 等人完成，发表于肿瘤学顶级期刊《Cancer Discovery》。该研究聚焦于免疫治疗在脑转移（BrM）治疗中存在的显著异质性反应，旨在从宿主免疫微环境角度揭示抗程序性死亡受体-1（anti-PD-1）疗法对中枢神经系统（CNS）的独特影响及其潜在机制。
研究背景与立题依据
脑转移是影响 9% 至 40% 癌症患者的严重并发症，总体 5 年生存率仅为 2.4%。尽管免疫检查点抑制剂（ICI）在包括非小细胞肺癌（NSCLC）和黑色素瘤在内的 BrM 治疗中显示出潜力，但治疗效果呈现显著的异质性。既往研究表明，ICI 的抗肿瘤效应主要依赖于活化的外周 T 细胞浸润脑实质和脑脊液（CSF），而非药物直接穿透血脑屏障（BBB）。然而，抗 PD-1 治疗如何重塑脑-免疫界面的具体机制，尤其是在缺乏明显肿瘤负荷的情况下对 BBB 的影响尚不明确。本研究旨在通过单细胞层面解析宿主驱动的反应机制，以优化 ICI 在 BrM 中的疗效。
关键技术方法概述
研究人员采用了多种前沿技术相结合的策略。首先，利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析了小鼠脑部微环境的细胞图谱变化。其次，通过 Evans Blue（EB）染料渗漏实验、动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）及免疫荧光染色评估 BBB 通透性。在机制验证方面，采用了细胞因子阵列、酶联免疫吸附试验（ELISA）、跨内皮迁移实验以及 CRISPR-Cas9 介导的基因敲低（KD）技术。临床转化部分则纳入了回顾性和前瞻性肺癌患者队列，利用 3D 各向同性对比增强 T2 液体衰减反转恢复（3D-FLAIR）序列进行影像学分析。
研究结果详述
1. 定义 BrM 对抗 PD-1 治疗异质性反应的免疫细胞图谱
研究人员通过对携带 EMT6 乳腺癌模型的小鼠进行 scRNA-seq 分析发现，抗 PD-1 治疗显著增加了脑内 CD8+T 细胞和巨噬细胞的浸润，同时减少了调节性 T 细胞等群体。重要的是，分析揭示了髓系来源的抑制细胞（MDSC）亚群的转变，特别是脂质运载蛋白-2（LCN2）的上调，提示在治疗早期即存在潜在的促转移宿主反应。
2. 小鼠抗 PD-1 治疗后 BBB 功能受损
计算分析与实验验证表明，抗 PD-1 治疗导致 BBB 完整性受损。与 IgG 对照组相比，抗 PD-1 处理的小鼠脑部出现了先天淋巴样细胞（ILC）浸润增加和周细胞丢失的现象。进一步的细胞通讯分析显示，内皮细胞中与紧密连接组织和组装相关的通路显著下调。通过 EB 实验和 DCE-MRI 证实，抗 PD-1 组小鼠脑部钆增强信号显著增加，且免疫荧光显示紧密连接蛋白 Claudin-5 和 Occludin 的分布受损。功能性实验表明，预先给予抗 PD-1 会促进后续注射的癌细胞在脑内的定植，证实了 BBB 开放促进了 BrM 的发生。
3. DKK1 介导抗 PD-1 诱导的 BBB 通透性
为寻找介导 BBB 破坏的循环因子，研究人员将抗 PD-1 处理小鼠的血浆转移至未处理小鼠体内，成功复现了 BBB 渗漏表型。通过细胞因子芯片筛选和 ELISA 验证，发现 Dickkopf-1（DKK1）是关键的效应分子。体外跨内皮迁移实验显示，重组 DKK1 处理或含 DKK1 的血浆均能增强癌细胞穿越内皮单层的迁移能力，而特异性清除血浆中的 DKK1 则可挽救这一表型。机制上，DKK1 通过抑制 WNT/β-连环蛋白信号通路，导致内皮细胞中 VE-钙粘蛋白（VE-cadherin）、Claudin-5 和 Occludin 的表达降低，从而破坏屏障功能。
4. 细胞毒性 T 细胞积极促成抗 PD-1 介导的 BBB 通透性
通过免疫缺陷小鼠模型（SCID）实验，研究人员证实淋巴细胞是抗 PD-1 诱导 BBB 通透性的必要条件。进一步的细胞来源追踪显示，脾源性 CD8+T 细胞是 DKK1 的主要分泌细胞，且在抗 PD-1 刺激下，颗粒酶 B（Granzyme B）与 DKK1 在 CD8+T 细胞中呈现共定位。采用 CRISPR-Cas9 技术构建的 Dkk1 基因敲低（KD）CD8+T 细胞进行过继转移实验，结果显示这些细胞无法诱导 BBB 通透性增加，确立了 CD8+T 细胞作为 DKK1 分泌源的关键地位。
5. PD-1 阻断通过 β-连环蛋白/T 细胞因子和 FOXM1 信号驱动 CD8+T 细胞 DKK1 表达
机制探索发现，PD-1 阻断而非 PD-L1 或 CTLA-4 阻断，能特异性地通过 β-连环蛋白（β-catenin）/T 细胞因子（TCF）和叉头框蛋白 M1（FOXM1）信号通路驱动 CD8+T 细胞中 Dkk1 的转录激活。使用特异性抑制剂或基因敲低 β-catenin 均能显著抑制 DKK1 的分泌，揭示了抗 PD-1 疗法诱导 DKK1 表达的精确分子开关。
6. MRI 显示接受抗 PD-1 治疗的肺癌患者出现 BBB 通透性迹象
在临床样本验证中，回顾性和前瞻性队列研究均显示，接受抗 PD-1 治疗的肺癌患者在治疗后脑部 MRI 出现新的或增强的钆对比剂摄取，主要位于静脉窦周围区域，这与小鼠模型中观察到的 BBB 渗漏部位一致。相比之下，接受抗 PD-L1 治疗的患者未观察到类似改变。此外，血浆 DKK1 水平升高与治疗反应不佳及 BrM 发生风险增加相关。
结论与意义
本研究首次揭示了抗 PD-1 疗法的一个先前未被识别的“双刃剑”效应：一方面，它通过激活外周 CD8+T 细胞发挥抗肿瘤作用；另一方面，活化的 CD8+T 细胞通过 β-catenin/TCF 和 FOXM1 依赖的方式上调并分泌 DKK1，进而破坏 BBB 完整性，反而可能促进 BrM 的发展或影响药物递送。这一发现不仅解释了 ICI 治疗 BrM 时存在的颅内反应异质性，更重要的是，它为临床提供了新的干预策略——通过序贯联合治疗（如先抗 PD-1 后化疗）利用暂时开放的 BBB 窗口期，为提高颅内化疗药物的递送效率提供了坚实的理论基础。
