综述：黑色素瘤微环境互作的免疫图谱

《Frontiers in Immunology》：The immune landscape of melanoma microenvironmental crosstalk

　　

黑色素瘤是一种高度侵袭性的皮肤恶性肿瘤，以早期转移、显著的治疗抵抗和晚期疾病不良的临床结局为特征。越来越多的证据表明，肿瘤微环境内的免疫失调是决定黑色素瘤进展、转移播散和治疗失败的核心因素。黑色素瘤免疫微环境由肿瘤相关巨噬细胞、肿瘤浸润淋巴细胞、调节性T细胞、髓源性抑制细胞、基质细胞、内皮细胞、细胞外基质成分以及缺氧和酸中毒之间的复杂相互作用共同塑造，这些因素协同驱动免疫逃逸、慢性炎症、血管生成和治疗抵抗。从机制上讲，癌症相关成纤维细胞通过分泌CXCL12和CCL17促进免疫耐受，从而募集调节性T细胞并强化抑制性基质生态位；黑色素瘤衍生因子和代谢扰动通过脂质代谢重编程、内质网应激和免疫抑制介质产生，将肿瘤相关巨噬细胞重编程为促肿瘤表型；缺氧应激则放大了CD39/CD73依赖的腺苷生成，从而抑制树突状细胞成熟和细胞毒性T细胞活性，同时促进免疫逃逸。这些免疫抑制网络不仅损害了有效的抗肿瘤免疫监视，也限制了免疫检查点阻断和其他系统治疗的长期疗效。本综述总结了免疫微环境中黑色素瘤进展背后的免疫病理机制，并重点介绍了针对免疫和基质互作的新兴治疗策略，为理解黑色素瘤免疫逃逸提供了有价值的理论基础，并为开发更有效、更持久的免疫治疗干预措施提供了重要参考。

论文主体部分内容总结如下：

1. 引言 (Introduction)

黑色素瘤是最具侵袭性的皮肤癌形式之一，以其强大的转移潜能、高度的生物学异质性和频繁的治疗抵抗（尤其是在晚期疾病中）为特征。尽管靶向治疗和免疫检查点抑制剂取得了实质性进展，但持久的临床反应仍局限于一部分患者，由原发性或获得性抵抗引起的治疗失败仍是主要挑战。这些局限强调需要超越以肿瘤细胞为中心的视角，将黑色素瘤理解为一个由恶性细胞与其周围微环境之间持续双向相互作用塑造的复杂生态系统。在黑色素瘤肿瘤微环境的众多组成部分中，免疫微环境已成为肿瘤发生、进展、免疫逃逸、转移播散和治疗反应的核心调节者。肿瘤相关巨噬细胞、调节性T细胞、髓源性抑制细胞、功能失调的细胞毒性淋巴细胞、基质成纤维细胞、内皮细胞、细胞外基质重塑、缺氧和酸中毒共同建立了一个免疫抑制生态位，抑制有效的抗肿瘤免疫，同时支持黑色素瘤细胞的存活和侵袭。越来越多的证据表明，这些细胞和分子网络不仅仅是肿瘤生长的次要后果，而且是疾病行为的关键驱动因素和免疫治疗疗效的决定性因素。本综述重点关注黑色素瘤微环境的免疫景观，特别强调免疫和基质成分之间的互作。

2. 细胞外基质在黑色素瘤发生和进展中的作用

细胞排出的大分子填充细胞外间隙，共同组装成被称为细胞外基质(ECM)的致密连接网。广泛分类将其分为基质框架和基底膜，其中胶原蛋白是主要的结构元素。在恶性黑色素瘤背景下，基质的平衡状态与健康真皮组织显著不同，通常被涉及基质金属蛋白酶(MMPs)的酶解过程所破坏。升高的胶原蛋白浓度和增强的组织硬度促进了肿瘤细胞的扩张和转移扩散，从而降低了总体预后。基底膜主要含有IV型胶原蛋白作为主要组成部分。肿瘤内的基质群体显示出COL4A1水平升高，这与更高的调节性T细胞和M2型巨噬细胞存在，以及抑制性信号分子的产生增加直接相关。相反，在结缔组织框架内，上调的I型胶原蛋白水平与侵袭性肿瘤特征相关。重要的是，各种黑色素瘤亚型在机械特性和基底膜调整方面表现出不同的行为。随着恶性肿瘤的演进，基底层的快速改变伴随着持续的低组织刚性。这种物理条件吸收了快速扩张的病变引起的应力和损伤，这可能解释了为什么远处转移通常保持局限。相反，进展期疾病显示基底重建和生成减少，导致更坚实的底层基质；同样，过量的角蛋白水平特异性地加固了角质层。这种不灵活的层状结构在肿瘤发展过程中被证明是结构不稳固的，有利于膜破裂和基质的酶促破坏，最终增强了转移潜能。

3. 黑色素瘤景观中的基质细胞群

3.1 癌症相关成纤维细胞的核心作用

癌症相关成纤维细胞(CAFs)构成了肿瘤微环境中占主导地位的间充质细胞群。对不同黑色素瘤亚型CAF相关标志物的广泛蛋白质组学分析揭示了其表型谱的显著异质性。例如，尽管在某些黑色素瘤背景下，血小板衍生生长因子受体β(PDGFRβ)的表达水平很低，但在其他亚型中则显著上调。恶性细胞和CAFs之间存在双向调节性串扰。肿瘤细胞促进转化生长因子-α(TGF-α)、转化生长因子-β(TGF-β)和成纤维细胞生长因子19(FGF-19)的旁分泌释放，这些信号级联驱动静止的成纤维细胞分化为活化的CAFs。相反，这些活化的基质细胞通过细胞外基质(ECM)重组和促炎细胞因子（包括IL-1α、IL-1β、IL-6和IL-8）的分泌，加速了黑色素瘤的进展。关键的是，三维球体侵袭模型证明，同时抑制IL-6和IL-8可有效消除人黑色素瘤细胞系中CAF驱动的侵袭能力。此外，携带miR-155-5p的黑色素瘤细胞衍生的外泌体可抑制细胞因子信号传导抑制因子1(SOCS1)的表达。这种抑制触发了JAK2/信号转导和转录激活因子(STAT3)信号轴，导致CAFs内血管内皮生长因子A(VEGFA)和MMP9水平升高；这一级联反应随后促进了内皮细胞的迁移、增殖和新血管形成。在黑色素瘤病变和周围的非肿瘤皮肤中，CAFs都表现出免疫抑制性趋化因子CXCL12和CCL17的产生增加。这些因子募集调节性T细胞(Tregs)，从而促进有利于肿瘤扩张的免疫耐受生态位。此外，维生素D是皮肤稳态的关键调节因子，已被确定为CAF活化的潜在抑制剂；因此，维生素D缺乏状态与黑色素瘤发生的易感性增加相关。

3.2 癌症相关脂肪细胞对黑色素瘤的影响

癌症相关脂肪细胞(CAAs)是由肿瘤衍生的旁分泌信号重新编程的侵袭周围脂肪组织形成的，从而建立了支持黑色素瘤进展的微环境。这些改变的脂肪细胞通过释放脂质、生物活性介质、脂肪因子和其他可溶性因子，重塑局部代谢和免疫环境，从而促进肿瘤生长。在共培养系统中，黑色素瘤细胞表现出细胞内脂质积累增加，表明脂肪细胞来源的脂质转移赋予了生存和增殖优势。从机制上讲，脂质摄取由膜转运蛋白介导，并激活PTEN依赖的Akt信号传导以促进肿瘤扩张。同时，黑色素瘤细胞内吞含有脂解酶的脂肪细胞衍生的细胞外囊泡，进一步增强了侵袭性行为。异常的脂质代谢也与治疗抵抗密切相关。参与脂质合成的酶在转移进展期间上调，而这些酶的耗竭可恢复对BRAF靶向治疗的敏感性。除了代谢支持外，CAAs分泌促炎细胞因子，包括IL-6和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，这些细胞因子激活致癌信号通路，加速肿瘤发展。瘦素通过PI3K和MAPK依赖的信号传导进一步促进黑色素瘤细胞增殖和抵抗，并且瘦素受体表达升高与更严重的疾病相关。相比之下，脂联素发挥肿瘤抑制作用，但脂联素及其受体在皮肤恶性肿瘤中均减少。此外，基质脂肪和纤维化浸润会阻碍药物递送，这在维莫德吉布耐药的肿瘤中观察到。脂肪组织还激活Wnt-5a信号传导并经历成纤维细胞样转分化，从而增强黑色素瘤细胞的运动性。

3.3 黑色素瘤中的肿瘤内皮细胞

源自肿瘤的专门化内皮细胞群在新生血管形成和淋巴管发育中承担着基本功能，为恶性实体提供必要的氧气资源和代谢底物，同时实现远处播散。病理演进包含多个步骤，其中癌细胞通过内渗穿透血管，通过系统转运系统传播，并在外渗后形成继发性病变。在黑色素细胞恶性肿瘤中，通过替代性ephrin A2受体的触发信号增强了转化细胞和血管壁之间的相互作用能力，同时增加了血管壁的通透性，这支持了跨细胞穿越。此外，内皮细胞群和平滑肌群中神经纤毛蛋白相关蛋白的表达减少，会触发JAK-STAT级联的激活，特异性驱动血管表面E-选择素的基因表达，并加强恶性细胞和基质元素之间的粘附相互作用。血纤溶酶原激活系统，特别是在皮肤癌中存在的，通过放大内皮细胞群内涉及ERK1/2激酶的有丝分裂信号事件，促进新血管形成。肿瘤内皮细胞衍生的成分还通过上调主要组织相容性复合物相关的抗原呈递序列来支持免疫系统逃逸机制，导致细胞毒性CD8⁺T细胞的消除和调节性T细胞群的抑制。除了这些直接影响，肿瘤内皮细胞释放的可溶性因子，包括白细胞介素-8(IL-8)、IL-6和表皮生长因子(EGF)，激活肿瘤细胞内包含STAT3、AKT和MAPK通路的细胞内信号网络，驱动VEGF的产生增加。这种升高的生长因子随后进一步刺激血管元素自身释放更多的IL-6、CXCL8和EGF，从而建立一个有利于组织内广泛播散并防止失巢凋亡的自我强化分子回路。

3.4 黑色素瘤与肿瘤相关巨噬细胞的相互作用

在肿瘤浸润免疫成分的复杂景观中，巨噬细胞亚型是占据肿瘤生态位的主要细胞群。这些细胞在功能上大致分为两种表型：一种表现出与M1标志物一致、具有抗肿瘤特性的细胞，另一种则表现出与M2特征类似、促进恶性肿瘤进展的细胞。早期肿瘤通常以M1型细胞群为主，而疾病后期则表现为向M2型优势的转变。在鼠模型中有条件地敲除Patched1揭示，M1样巨噬细胞与树突状细胞合作以抑制肿瘤扩张；它们的耗竭与加速的疾病进展相关。此外，黑色素瘤分泌的携带miR-125b-5p的外泌体靶向巨噬细胞中的溶酶体酸性脂肪酶A表达，有效地将其重编程为M2偏向的表型。黑色素瘤细胞衍生的β-葡萄糖神经酰胺的存在，通过增强甾醇合成、破坏内质网膜脂质组成和诱导内质网应激反应，进一步驱动M2极化。在功能上，这些巨噬细胞亚群通过分泌吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)来损害宿主抗肿瘤防御，IDO消耗色氨酸池，限制T细胞克隆扩增，并促进调节性T细胞在肿瘤床的募集。黑色素瘤内的缺氧区域积聚了来自恶性和基质细胞坏死的核苷酸。二磷酸腺苷(ADP)作为一种趋化性"找到我"信号，加强了表达P2Y12的巨噬细胞向坏死区域的迁移。在检测到ADP后，这些活化的巨噬细胞释放促炎的CXCL2、CXCL7和CXCL8细胞因子，这些因子共同刺激了侵袭性肿瘤行为。此外，巨噬细胞产生的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是黑色素瘤细胞的关键生存因子，同时也导致了对MAPK通路抑制剂的治疗抵抗。除了细胞因子信号传导，基质金属蛋白酶1(MMP1)和MMP2蛋白酶以及可溶性因子如IL-1、EGF、PDGF和VEGF共同协调血管生成和侵袭能力。

3.5 黑色素瘤中的肿瘤浸润淋巴细胞

黑色素瘤中的肿瘤浸润淋巴细胞群包括功能不同的免疫亚群，这些亚群支持或限制抗肿瘤免疫。效应细胞群，包括CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞和自然杀伤(NK)细胞，有助于肿瘤控制，而调节性T细胞(Tregs)和髓源性抑制细胞(MDSCs)则抑制宿主免疫监视。使用循环显微镜和实时虚拟组织学的高维成像进一步揭示，这些细胞的空间组织并非随机；相反，角质形成细胞介导的渗透和细胞间连接锚定可以将浅表CD8⁺T细胞隔离在表皮屏障之下，从而限制它们对黑色素瘤细胞的细胞毒性接触，并促进免疫逃逸。在临床上，CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞和CD20⁺B细胞浸润的增加与改善的预后相关，这与CD4⁺辅助T细胞在维持CD8⁺细胞毒性激活中的作用一致。相比之下，FOXP3⁺Tregs与不良临床结局相关，并且在晚期黑色素瘤中，MDSCs的积聚抑制了CD8⁺T细胞的增殖。T细胞在瘤内和瘤周炎症浸润中占主导地位，通常处于富含Tregs和Th2相关细胞因子（如IL-4和IL-10）的免疫抑制微环境中。值得注意的是，咪喹莫特联合光动力疗法可将这种景观转向以干扰素-γ(IFN-γ)、IL-23、IL-22和IL-17为特征的Th1/Th17样状态，这与肿瘤生长抑制相关。复发性黑色素瘤在肿瘤部位显示出明显的CD8⁺T细胞和树突状细胞耗竭。此外，淋巴细胞浸润在癌前病变中已经很明显，并在整个进展过程中持续存在，而Treg密度从光化性角化病到侵袭性黑色素瘤逐渐增加，强调淋巴细胞与肿瘤的相互作用很早就开始，并在黑色素瘤发生过程中不断发展。

3.6 黑色素瘤中的神经元

神经免疫信号传导正日益被视为黑色素瘤进展的主动驱动因素，而非肿瘤微环境的被动组成部分。在黑色素瘤中，神经营养信号传导、神经嵴样可塑性和肿瘤诱导的雪旺细胞重编程共同建立了一个支持性的神经生态位，促进肿瘤存活、侵袭、免疫逃逸和转移播散。这一过程的一个关键介质是神经生长因子受体(NGFR; CD271/p75NTR)，它在干细胞样和侵袭性黑色素瘤细胞中富集。从机制上讲，NGFR通过抑制p53依赖的肿瘤抑制程序来维持黑色素瘤启动能力，从而保留细胞可塑性、克隆形成能力和对应激诱导死亡的抵抗。NGFR也促进免疫逃逸：高表达NGFR的黑色素瘤细胞通过下调NK激活配体和诱导硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)依赖的脂质重塑来逃避NK细胞监视，这增强了对NK细胞介导的细胞毒性的抵抗，并支持转移适应性。因此，NGFR将神经谱系程序与代谢适应和免疫抵抗联系起来。黑色素瘤还通过将邻近的雪旺细胞重编程为类似于神经损伤的修复样状态，来重塑外周神经生态位。这些肿瘤教育的雪旺细胞获得免疫调节和基质重塑功能。具体来说，它们上调12/15-脂氧合酶(12/15-LOX)和环氧合酶-2(COX-2)，增加免疫抑制性类二十烷酸的产生，并至少部分通过前列腺素E受体4(EP4)依赖性信号传导来抑制抗肿瘤T细胞的激活，从而削弱局部免疫监视。同时，黑色素瘤相关的雪旺细胞重塑细胞外基质(ECM)并促进侵袭性迁移。神经信号传导也可能与β-肾上腺素能通路汇合，进一步放大免疫抑制和疾病进展。

4. 黑色素瘤中的缺氧和酸性微环境

缺氧和细胞外酸中毒是黑色素瘤肿瘤微环境的两个决定性生理特征。快速的肿瘤扩张，加上异常的血管结构，增加了氧气需求，同时削弱了灌注，从而增强了糖酵解代谢和乳酸积累。这种缺氧-酸性生态位抑制了CD8⁺T细胞、自然杀伤(NK)细胞和树突状细胞的增殖和功能，同时将巨噬细胞极化为M2样免疫调节表型，共同促进了黑色素瘤的生长和转移播散。同时，缺氧激活了缺氧诱导因子(HIF)依赖的转录程序，重新连接肿瘤细胞的代谢，并通过诱导血管内皮生长因子(VEGF)和相关介质刺激血管生成。缺氧和炎症也上调了外核苷酸酶CD39和CD73，它们依次将细胞外三磷酸腺苷(ATP)转化为腺苷。CD73表达的增加与黑色素瘤中对程序性死亡受体-1(PD-1)阻断的早期抵抗相关。腺苷还通过多种细胞类型中的嘌呤能受体信号传导进一步加强免疫抑制，而抑制该轴可增强树突状细胞的成熟，促进细胞毒性T细胞的募集，减少髓源性抑制细胞的积聚，并增强免疫原性肿瘤细胞死亡。酸中毒还通过促进间质样重编程、干细胞相关特征以及参与细胞外基质降解的蛋白水解酶的产生，加速黑色素瘤进展。值得注意的是，酸性pH值也与小鼠黑色素瘤模型和培养的黑色素瘤细胞中程序性死亡配体1(PD-L1)的表达增加相关，这是通过pH敏感受体介导的信号传导实现的，从而促进了免疫逃逸。基于碱性化合物的缓冲策略降低了PD-L1的丰度，并在体内抑制了肿瘤生长。此外，黑色素瘤细胞通过增加细胞内缓冲酶的（如碳酸酐酶IX，与转移侵袭性密切相关）表达来适应缺氧驱动的酸中毒。总之，缺氧和酸中毒构成了一个协调的免疫代谢程序，维持了黑色素瘤的进展和治疗抵抗。

5. 黑色素瘤的免疫治疗

靶向肿瘤微环境的临床策略在黑色素瘤治疗中显示出相当大的前景。其中，针对程序性死亡受体-1(PD-1)、程序性死亡配体-1(PD-L1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)的免疫检查点抑制剂(ICIs)通过恢复抗肿瘤免疫，重塑了治疗格局，并为晚期黑色素瘤带来了显著的临床获益。然而，治疗反应仍然具有异质性，并受到多种因素的影响，包括肿瘤突变负荷、PD-L1表达以及肿瘤床内细胞毒性T细胞浸润的程度。这些局限性促使人们越来越关注靶向其他肿瘤微环境(TME)成分的组合方法，以将黑色素瘤生态位从免疫抑制状态转变为免疫许可状态。目前的肿瘤微环境靶向策略特别关注肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和癌症相关成纤维细胞(CAFs)。肿瘤相关巨噬细胞靶向方法旨在减少免疫抑制性M2样巨噬细胞的浸润，抑制其促肿瘤功能，并增强M1样抗肿瘤活性。在多种肿瘤模型中，集落刺激因子1受体(CSF1R)抑制已显示出减少巨噬细胞丰度的功效，尽管pexidartinib的全身给药也可能耗尽正常器官中的组织驻留巨噬细胞。为了减轻这种毒性，已开发了基于水凝胶的pexidartinib纳米颗粒局部递送系统，并显示可减少不良反应。其他针对巨噬细胞的策略包括阻断CCL2/CCR2轴以防止单核细胞募集，以及使用CD40激动剂和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)通路抑制剂对巨噬细胞进行重编程。值得注意的是，PI3Kγ抑制剂IPI-549将巨噬细胞重编程为促炎表型，并且在临床前模型中对免疫检查点抑制剂耐药的肿瘤中，能够恢复对检查点阻断的敏感性并延迟肿瘤进展。该方法目前正在I期临床试验(NCT02637531)中进行评估。此外，抑制CD47-SIRPα轴通过破坏肿瘤衍生的"别吃我"信号，增强了巨噬细胞介导的吞噬作用。针对癌症相关成纤维细胞的疗法旨在要么消耗成纤维细胞群，要么限制其促肿瘤功能。靶向成纤维细胞活化蛋白(FAP)可减少表达FAP的癌症相关成纤维细胞丰度，而talabostat在临床前模型中显示出减少成纤维细胞的效果。相比之下，伊马替尼在阻断癌症相关成纤维细胞分化方面显示出有限的疗效，这表明可能需要更具选择性的血小板衍生生长因子受体β(PDGFRβ)靶向或组合策略。同时，破坏癌症相关成纤维细胞衍生的细胞因子，如IL-6和CXCL12，可能会进一步改善肿瘤控制。其他干预措施靶向非细胞性的肿瘤微环境成分，包括细胞外基质重塑酶和细胞外基质调节的信号通路。例如，基质金属蛋白酶2(MMP2)/基质金属蛋白酶9(MMP9)抑制剂S-3304在晚期实体瘤的I期研究中显示出初步活性，尽管其治疗价值需要进一步验证。最后，针对缺氧的治疗包括缺氧激活的前体药物、缺氧诱导因子(HIF)通路调节和碳酸酐酶IX的抑制。这些药物选择性地消除缺氧肿瘤区域内的恶性细胞，同时不伤害正常组织。总的来说，这些方法突显了肿瘤微环境靶向干预在黑色素瘤中不断扩大的治疗潜力。

6. 结论

黑色素瘤微环境的免疫景观代表了一个高度组织化且动态演变的生态系统，其中肿瘤相关巨噬细胞、癌症相关成纤维细胞、调节性T细胞、内皮细胞、神经元和细胞外基质成分之间的复杂相互作用，共同建立了一个深度免疫抑制和有利于肿瘤的生态位。这个整合的网络不仅驱动了黑色素瘤的增殖、侵袭和转移播散，还通过抑制细胞毒性淋巴细胞功能、募集调节性免疫群、并促进缺氧和酸中毒等代谢应激条件，积极地破坏了抗肿瘤免疫。从机制上讲，关键通路，包括巨噬细胞中的脂质代谢重编程、癌症相关成纤维细胞衍生的趋化因子信号传导(CXCL12/CCL17)、腺苷生成的CD39/CD73轴，以及NGFR介导的神经免疫适应，汇聚在一起以加强免疫逃逸和治疗抵抗。这些见解从根本上挑战了以肿瘤为中心的观点，并强调有效的黑色素瘤控制需要将更广泛的微环境作为一个相互关联的系统来靶向，而非孤立的细胞成分。鉴于黑色素瘤免疫微环境的显著异质性和适应性，未来的治疗策略必须超越单一药物的免疫检查点阻断，转向理性设计的、重塑整个基质-免疫景观的多模式干预措施。有前景的方向包括使用PI3Kγ抑制剂或CD40激动剂将肿瘤相关巨噬细胞重编程为促炎的M1样状态，通过阻断IL-6或CXCL12来破坏癌症相关成纤维细胞介导的免疫抑制，通过抑制碳酸酐酶IX或使用缺氧激活的前体药物来缓解缺氧应激，以及缓冲酸中毒以恢复T细胞功能。最终，推进空间转录组学和患者特异性功能分析，对于解码患者间的异质性并指导能够将"冷"的免疫抑制性黑色素瘤生态位转变为"热"的免疫反应状态的个性化组合方案至关重要，从而实现更持久和有效的临床结果。