Nature：仅占癌细胞的5%，竟能修建免疫堡垒！破解胰腺癌免疫逃逸与耐药新机制

胰腺导管腺癌是最难治疗的恶性肿瘤之一，

五年生存率

仅约13%。

这类肿瘤常被致密的细胞外基质包围，聚集大量免疫抑制性髓系细胞，细胞毒性T细胞则难以进入或容易耗竭，因此

PD-1抑制剂

等免疫检查点抑制剂通常收效有限。

今天，由

美国西奈山伊坎医学院Brian D. Brown

领衔的研究团队，在《自然》杂志上发表一篇重要研究论文。

他们发现，

少数表达


Serpine1


（编码PAI1）或



Serpinb2



（编码PAI2）的胰腺癌细胞，能够稳定局部富含纤维蛋白的基质，截留并诱导免疫抑制性巨噬细胞，同时排斥细胞毒性T细胞，由此形成帮助癌细胞逃避免疫攻击的空间生态位。删除相关基因，或抑制PAI1或整合素β2链（CD18），均能改善小鼠肿瘤控制并增强PD-1抑制剂的疗效

。

研究人员先从人和小鼠胰腺癌单细胞数据中，筛选癌细胞表达的胞外或细胞表面蛋白，再结合46个人胰腺癌细胞系的CRISPR数据，排除直接维持体外生长的基因。随后，他们利用



Perturb-map



，把34种基因敲除与蛋白条形码配对，将混合后的KPC细胞移植到小鼠胰腺，并在第7、14和21天追踪各克隆及周围免疫细胞。

早期肿瘤中的不同克隆彼此混杂，到第21天形成由特定克隆占据的区域。对20只小鼠中超过450万个癌细胞和免疫细胞的空间分析显示，不同基因塑造的免疫邻域第7天已经出现，第14天仍处于克隆混杂阶段时便趋于稳定，早于后期克隆优势的形成。

Serpinb2


或


Serpine1


缺失克隆周围出现更多CD8⁺T细胞和更少巨噬细胞，其体内适应度也逐渐下降，提示局部免疫环境可能参与决定克隆竞争结果。

为了验证这种差异是否依赖适应性免疫，研究人员把同一细胞库移植到缺少T、B细胞的

Rag2

缺失小鼠中。此时，

Serpinb2

或

Serpine1

缺失克隆反而成为生长较快的群体，说明这两个基因带来的优势主要表现为抵抗免疫清除。建立敲除肿瘤后，研究人员确认

PAI1和PAI2会限制CD8⁺T细胞进入和杀伤。两者高表达还与包括胰腺癌在内的多种癌症较差生存相关。

这一发现随即指向免疫治疗耐药。在

KPC

胰腺癌小鼠中，PD-1抑制剂单药几乎不能控制对照肿瘤；

敲除


Serpinb2


或


Serpine1


后再使用PD-1抑制剂，中位生存期由24天延长至47天

。由于缺少选择性PAI2抑制剂，团队转而测试PAI1抑制剂PAI-039。PAI-039联合PD-1抑制剂在KPC和KC两种胰腺癌模型中均延长了生存。

接下来，多模态Perturb-map把空间转录组与多重蛋白成像整合到同一组织切片。

缺少


Serpinb2


或


Serpine1


的癌细胞，降低了TGF-β信号、髓系细胞趋化、缺氧和细胞外基质重塑等程序，同时增加有利于T细胞扩增和记忆形成的


Il7


、


Il15


表达

。组织分析进一步显示，两种基因敲除都会减少胶原和纤维蛋白沉积。PAI1和PAI2本可抑制纤溶酶生成、减缓纤维蛋白降解，这使二者成为癌细胞重塑基质与免疫环境之间的连接点。

研究随后把关键下游锁定为巨噬细胞。

Serpine1


缺失使肿瘤内巨噬细胞最多减少约80%

；在小鼠和人胰腺癌中，

巨噬细胞也更靠近PAI1或PAI2阳性癌细胞及富含纤维蛋白的区域

。纤维蛋白可通过αMβ2整合素（CD11b-CD18）黏附并调节髓系细胞。

清除巨噬细胞或阻断CD18所产生的抑瘤效果，与敲除


Serpinb2


、


Serpine1


没有明显叠加，支持三者位于同一功能链上

。体外培养还显示，纤维蛋白能够提高巨噬细胞ARG1和PD-L1等免疫抑制标志；CD18阻断则减少此类巨噬细胞、增加GZMB⁺CD8⁺T细胞，并增强PD-1抑制剂作用。

最后，团队进一步检验，即使只占肿瘤细胞的一小部分，表达

Serpine1

的癌细胞是否仍足以重塑周围的免疫微环境。研究人员将95%的

Serpine1

缺失细胞与5%的正常表达细胞混合后移植到小鼠胰腺，结果正常表达细胞最终增加至约17%，肿瘤内巨噬细胞随之增多，GZMB⁺CD8⁺T细胞减少，整体免疫环境趋近于未敲除肿瘤。这表明，

少数表达


Serpine1


的癌细胞可以产生超出自身比例的局部免疫抑制作用

。

对人胰腺癌的多模态空间分析进一步发现，

罕见的


SERPINE1


或


SERPINB2


阳性癌细胞所在区域富集SPP1⁺、MARCO⁺等免疫抑制性巨噬细胞

，为小鼠实验揭示的机制提供了人体组织层面的对应证据。

总的来说，这项研究揭示了胰腺癌如何通过特定的遗传机制构建免疫逃逸生态位，为克服胰腺癌免疫治疗耐药性，提供了新的空间生物学视角和潜在的临床联合治疗方案。