CCL5hiCD4+T细胞调控巨噬细胞极化并促进膀胱癌免疫治疗反应

《Cancer Research》：CCL5hiCD4+ T Cells Regulate Macrophage Polarization and Promote Immunotherapy Response in Bladder Cancer Open Access

　　

免疫检查点抑制剂（ICI）已改变癌症治疗，但其疗效仍局限于部分患者，凸显了对稳健预测生物标志物及耐药机制深入解析的需求。本研究鉴定了一群具有记忆样活化标志物的CCL5hiCD4+T细胞，该细胞群体与膀胱癌中ICI治疗反应呈强相关。在功能上，这些T细胞通过CCL5/CCR1信号通路促进M1样巨噬细胞极化，从而增强抗肿瘤免疫。重要的是，肿瘤来源的前列腺素E2（PGE2）作为一种关键的微环境因素，抑制了CCR6hiCD4+T细胞向具有免疫刺激作用的CCL5hiCD4+T细胞的分化，从而导致ICI治疗耐药。这些发现拓展了CD4+T细胞异质性及其在塑造ICI免疫反应中作用的理解。通过阐明CCL5hiCD4+T细胞通过重编程巨噬细胞增强髓系介导的肿瘤控制，以及肿瘤源性PGE2破坏CCL5hiCD4+T细胞分化以促进免疫逃逸的机制，本工作强调了改善膀胱癌ICI疗效的潜在治疗策略。

CCL5^hiCD4⁺T细胞调控巨噬细胞极化并促进膀胱癌免疫治疗反应的机制研究

研究背景

免疫检查点抑制剂（ICI）改变了癌症治疗的格局，但在膀胱癌等恶性肿瘤中，仅有部分患者产生持久应答，近70%的患者因先天或获得性耐药而预后不佳。现有的预测标志物，如PD-L1表达和肿瘤突变负荷（TMB），受限于侵入性取样及可靠性不足，且难以反映动态的肿瘤-宿主相互作用。CD4⁺T细胞作为适应性免疫的核心调节者，其异质性和可塑性对ICI疗效具有重要影响，但特定亚群在膀胱癌免疫治疗中的具体机制尚不明确。为此，研究人员开展了本研究，旨在解析CD4⁺T细胞亚群的异质性，探寻新的预测标志物并阐明其调控免疫治疗的分子机制。该研究成果发表于《Cancer Research》。

关键技术方法

研究人员采用了多组学联合分析策略。首先，利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术分析了膀胱癌患者肿瘤组织及配对的外周血、淋巴结样本，并结合CIBERSORTx算法对批量RNA测序数据进行免疫细胞浸润评估。其次，构建了膀胱癌小鼠模型，通过流式细胞术分选特定亚群进行过继转移实验，并结合抗PD-1抗体治疗观察体内抗肿瘤效果。此外，利用CellChat软件进行细胞间通讯分析，并通过体外共培养实验验证了特定信号通路的功能。临床样本来源于大坪医院接受新辅助免疫治疗联合化疗的肌层浸润性膀胱癌患者队列。

研究结果

CD4⁺T细胞亚群异质性预测膀胱癌对PD-1/PD-L1阻断的不同反应

通过对两个独立的膀胱癌队列（GSE176307和IMvigor210）的分析，研究人员发现记忆活化CD4⁺T细胞是唯一与临床获益显著正相关的免疫细胞亚群。生存分析进一步表明，高浸润的记忆活化CD4⁺T细胞与患者更长的总生存期相关。多变量Cox回归分析证实，记忆活化CD4⁺T细胞的浸润程度可作为膀胱癌免疫治疗的独立预测标志物，且其预测效能不受PD-L1表达、TMB等常规指标的影响。

具有记忆活化特征的CCL5^hiCD4⁺T细胞亚群预测PD-1/PD-L1阻断反应

通过scRNA-seq对五个肌层浸润性膀胱癌样本进行分析，研究人员将CD4⁺T细胞聚类为七个子集，其中CD4-3亚群表现出显著的记忆活化特征，被定义为CCL5^hi-CD4⁺T细胞。该亚群高表达趋化因子（如CCL5、CCL4）和细胞毒性分子（如GZMB、IFNG）。在IMvigor210队列及大坪医院内部队列中，达到完全缓解（CR）的患者肿瘤组织中CCL5^hi-CD4⁺T细胞的浸润水平显著高于非缓解患者。小鼠模型实验进一步证实，过继转移CCL5^hi-CD4⁺T细胞可显著增强抗PD-1治疗的抗肿瘤效果。

CCL5^hiCD4⁺T细胞通过CCL5/CCR1信号驱动M1巨噬细胞极化以增强PD-1/PD-L1阻断疗效

机制研究表明，SCENIC分析显示CCL5^hi-CD4⁺T细胞中IRF3和STAT2等转录因子被激活。CellChat分析预测该亚群与髓系细胞存在强烈的相互作用，主要通过CCL5/CCR1信号轴。体外共培养和体内实验均证实，CCL5^hi-CD4⁺T细胞分泌的CCL5能够促进巨噬细胞向M1表型（CD86⁺CD206^-）极化，而这种效应可被CCR1抑制剂BX471或抗CCL5中和抗体所阻断。此外，M1巨噬细胞的增多与ICI治疗效果增强直接相关。

从CCR6^hiCD4⁺T细胞向CCL5^hiCD4⁺T细胞的分化轨迹预测ICI反应

通过对同一患者的外周血、淋巴结和原发肿瘤组织的并行scRNA-seq分析，研究人员发现CCL5^hi-CD4⁺T细胞仅存在于含肿瘤细胞的组织中，而非外周血，提示其在肿瘤微环境（TME）中经历原位分化。拟时序分析显示，CCR6^hiCD4⁺T细胞是向CCL5^hi表型分化的前体。过继转移实验表明，CCR6^hiCD4⁺T细胞植入肿瘤后可逐渐分化为CCL5⁺细胞，且该分化过程受到肿瘤微环境中特定因子的调控。

讨论与结论

讨论部分指出，尽管CCL5^hi-CD4⁺T细胞具备识别肿瘤抗原的能力，但其在增强抗PD-1疗效中的作用并不依赖于抗原识别功能，而是通过CCL5驱动的M1巨噬细胞极化实现的。相反，肿瘤来源的PGE2通过抑制CCR6^hiCD4⁺T细胞向CCL5^hi表型的分化，导致免疫逃逸和治疗耐药。因此，靶向PGE2-CCR6/CCL5轴可能成为提高膀胱癌免疫治疗响应率的新策略。

结论

本研究确定了CCL5^hiCD4⁺T细胞是膀胱癌ICI反应的预测性生物标志物。这些细胞通过分泌CCL5促进巨噬细胞向M1样表型极化，从而增强抗肿瘤免疫。同时，肿瘤微环境中的PGE2通过阻碍CCR6^hiCD4⁺T细胞向功能性CCL5^hi亚群的分化，诱导免疫治疗耐药。这些发现揭示了CD4⁺T细胞异质性在膀胱癌免疫治疗中的关键作用，并为克服ICI耐药提供了新的靶点。