腫瘤干細胞與腫瘤免疫微環(huán)境重塑機制新研究演講人CONTENTS腫瘤干細胞與腫瘤免疫微環(huán)境重塑機制新研究腫瘤干細胞的基本特性與核心機制腫瘤免疫微環(huán)境的組成與功能重塑腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境的相互作用機制基于腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境相互機制的新治療策略總結(jié)與展望目錄01腫瘤干細胞與腫瘤免疫微環(huán)境重塑機制新研究腫瘤干細胞與腫瘤免疫微環(huán)境重塑機制新研究在腫瘤研究領域，腫瘤干細胞（CancerStemCells,CSCs）的發(fā)現(xiàn)與腫瘤免疫微環(huán)境（TumorImmuneMicroenvironment,TME）的解析，為我們理解腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及治療抵抗提供了全新的視角。CSCs作為腫瘤中具有自我更新、多向分化及高致瘤潛能的細胞亞群，被視為腫瘤復發(fā)、轉(zhuǎn)移和耐藥的“種子”；而TME則是腫瘤細胞與免疫細胞、基質(zhì)細胞、細胞因子、代謝產(chǎn)物等相互作用形成的復雜生態(tài)系統(tǒng)，其重塑過程直接影響腫瘤的免疫逃逸與疾病進展。近年來，隨著單細胞測序、空間轉(zhuǎn)錄組、類器官模型等技術的發(fā)展，CSCs與TME的相互作用機制逐漸被揭示，為開發(fā)新型腫瘤治療策略提供了重要靶點。本文將從CSCs的生物學特性、TME的組成與功能、兩者的相互作用機制及最新研究進展等方面，系統(tǒng)闡述這一領域的核心科學問題與未來方向。02腫瘤干細胞的基本特性與核心機制腫瘤干細胞的基本特性與核心機制腫瘤干細胞的假說最早于1994年由JohnDick在急性白血病患者中提出，隨后在乳腺癌、腦膠質(zhì)瘤、結(jié)直腸癌等多種實體瘤中分離鑒定出具有干細胞特性的細胞亞群。CSCs的“干性”特征是其驅(qū)動腫瘤惡性進展的基礎，深入理解這些特性是解析其與TME相互作用的前提。1自我更新與多向分化能力的調(diào)控機制自我更新是CSCs最核心的生物學特性，使其能夠長期維持腫瘤細胞庫的穩(wěn)定性；而多向分化能力則賦予腫瘤異質(zhì)性，促進腫瘤適應不同微環(huán)境壓力。這兩大過程受多條信號通路的精密調(diào)控，其中Wnt/β-catenin、Notch、Hedgehog（Hh）及PI3K/AKT/mTOR等經(jīng)典通路尤為重要。例如，在結(jié)直腸癌中，Wnt通路的激活（如APC基因突變）導致β-catenin核轉(zhuǎn)位，激活下游靶基因（如c-Myc、CyclinD1），促進CSCs的自我更新；而在腦膠質(zhì)瘤中，Notch通路的過度激活通過Hes/Hey家族轉(zhuǎn)錄因子維持CSCs的干細胞表型。值得注意的是，這些通路并非獨立存在，而是形成復雜的調(diào)控網(wǎng)絡：例如，PI3K/AKT通路可通過磷酸化GSK-3β抑制其活性，從而穩(wěn)定β-catenin，與Wnt通路形成協(xié)同調(diào)控。1自我更新與多向分化能力的調(diào)控機制我們的團隊在肝癌研究中發(fā)現(xiàn)，CSCs表面的CD133陽性亞群中，Wnt5a蛋白的高表達通過非經(jīng)典Wnt通路激活JNK信號，不僅增強自我更新能力，還促進向間質(zhì)細胞分化，這與肝癌的轉(zhuǎn)移和復發(fā)密切相關。這一結(jié)果提示，不同信號通路在CSCs中的“串擾”（crosstalk）是其功能多樣性的重要基礎。2腫瘤干細胞的表面標志物與分離鑒定表面標志物是分離和鑒定CSCs的重要工具，但目前尚無普遍適用的“萬能標志物”。不同腫瘤類型的CSCs具有特異性標志物組合：如乳腺癌中的CD44+/CD24-/low、ALDH1+；胰腺癌中的CD44+/CD24+/ESA+；肺癌中的CD133+/CD44+等。以ALDH1（醛脫氫酶1）為例，其高活性可清除細胞內(nèi)的活性氧（ROS）和脂質(zhì)過氧化物，保護CSCs免受氧化應激損傷，是CSCs干性維持的關鍵因素之一。近年來，隨著單細胞測序技術的發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)CSCs的標志物表達具有高度異質(zhì)性。例如，在膠質(zhì)母細胞瘤中，同一腫瘤內(nèi)可同時存在表達CD15、CD133或A2B5的不同CSCs亞群，它們對放療的敏感性及分化潛能存在顯著差異。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)基于單一標志物的CSCs分離策略，提示我們需要從“細胞狀態(tài)”而非“靜態(tài)標志物”的角度理解CSCs的可塑性。3腫瘤干細胞的耐藥性與治療抵抗CSCs是腫瘤治療失敗和復發(fā)的關鍵原因，其耐藥機制復雜多樣，包括藥物外排泵的高表達（如ABC轉(zhuǎn)運體家族）、DNA損傷修復能力的增強、細胞凋亡通路異常（如Bcl-2高表達）以及微環(huán)境介導的保護作用等。以多藥耐藥蛋白1（ABCB1/P-gp）為例，其在CSCs中高表達可通過ATP依賴性將化療藥物（如阿霉素、紫杉醇）泵出細胞，降低胞內(nèi)藥物濃度。我們的臨床研究數(shù)據(jù)顯示，接受新輔助化療的乳腺癌患者，術后病理緩解不佳者其腫瘤組織中CD44+/CD24-亞群比例顯著高于病理完全緩解者，且ABCB1表達水平與該亞群比例呈正相關。這一結(jié)果提示，CSCs的耐藥表型可能是化療抵抗的重要預測指標。03腫瘤免疫微環(huán)境的組成與功能重塑腫瘤免疫微環(huán)境的組成與功能重塑腫瘤免疫微環(huán)境是腫瘤細胞與宿主免疫系統(tǒng)長期博弈的“戰(zhàn)場”，其組成和功能狀態(tài)直接影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。TME并非單一細胞群體構(gòu)成，而是包含免疫細胞、基質(zhì)細胞、細胞外基質(zhì)（ECM）、信號分子及代謝產(chǎn)物等多組分的復雜生態(tài)系統(tǒng)。1免疫細胞的組成與功能異質(zhì)性免疫細胞是TME中最具動態(tài)性的組分，根據(jù)其功能可分為抗腫瘤免疫細胞和免疫抑制細胞兩大類。-抗腫瘤免疫細胞：包括細胞毒性T淋巴細胞（CTL）、自然殺傷細胞（NK細胞）、M1型巨噬細胞（M1macrophages）等。其中，CTL通過T細胞受體（TCR）識別腫瘤抗原呈遞細胞（APC）表面的MHC-I分子，釋放穿孔素和顆粒酶直接殺傷腫瘤細胞；NK細胞則通過識別腫瘤細胞表面的MHC-I類分子下調(diào)（“缺失自我”）和激活性受體（如NKG2D）介導的“非MHC限制性”殺傷作用。在臨床前模型中，過繼性回輸CTL或NK細胞可顯著抑制腫瘤生長，但其在TME中常因功能耗竭而失效。1免疫細胞的組成與功能異質(zhì)性-免疫抑制細胞：包括調(diào)節(jié)性T細胞（Tregs）、髓源性抑制細胞（MDSCs）、M2型巨噬細胞（M2macrophages）等。Tregs通過分泌IL-10、TGF-β及表達CTLA-4分子抑制效應T細胞的活化；MDSCs則通過精氨酸酶1（ARG1）、誘導型一氧化氮合酶（iNOS）消耗微環(huán)境中的精氨酸和半胱氨酸，抑制T細胞增殖；M2型巨噬細胞由IL-4、IL-13等誘導產(chǎn)生，通過分泌VEGF、TGF-β促進血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移。值得注意的是，免疫細胞的功能狀態(tài)具有高度可塑性。例如，巨噬細胞可在M1（抗腫瘤）和M2（促腫瘤）之間極化，這一過程受腫瘤微環(huán)境中細胞因子和代謝產(chǎn)物的調(diào)控。我們的單細胞測序數(shù)據(jù)顯示，肝癌患者腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）中，CD163+CD206+M2亞群占比與患者預后不良顯著相關，且其高表達IL-10和TGF-β，提示靶向TAMs極化可能成為逆轉(zhuǎn)免疫抑制的潛在策略。2基質(zhì)細胞與細胞外基質(zhì)的重塑作用腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）是TME中主要的基質(zhì)細胞，其活化標志物α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）的高表達提示其處于“活化狀態(tài)”。CAFs通過分泌多種細胞因子（如HGF、FGF、SDF-1α）和ECM成分（如膠原蛋白、纖連蛋白），一方面促進腫瘤細胞增殖、遷移和血管生成，另一方面形成物理屏障，阻礙免疫細胞浸潤。在胰腺癌中，CAFs可分泌大量透明質(zhì)酸（HA），增加ECM的硬度和密度，導致T細胞浸潤受阻，形成“免疫excluded”表型。我們的研究團隊發(fā)現(xiàn)，通過靶向HA合成酶（HAS2）抑制HA生成，可顯著改善胰腺癌TME中T細胞的浸潤，聯(lián)合抗PD-1治療可顯著抑制腫瘤生長，這一結(jié)果為“基質(zhì)normalized”聯(lián)合免疫治療提供了實驗依據(jù)。3免疫檢查點與代謝重編程的協(xié)同作用免疫檢查點分子（如PD-1、PD-L1、CTLA-4）的表達是腫瘤細胞逃逸免疫監(jiān)視的關鍵機制。例如，腫瘤細胞和免疫抑制細胞表面高表達的PD-L1與T細胞表面的PD-1結(jié)合，傳遞抑制性信號，導致T細胞耗竭。近年來，以PD-1/PD-L1抑制劑為代表的免疫檢查點阻斷（ICB）療法在多種腫瘤中取得突破，但仍有部分患者存在原發(fā)或繼發(fā)耐藥，其機制與TME的代謝重編程密切相關。腫瘤細胞的代謝重編程不僅滿足自身能量需求，還可通過乳酸、腺苷、色氨酸代謝產(chǎn)物等抑制免疫細胞功能。例如，糖酵解增強的腫瘤細胞大量分泌乳酸，導致TME酸化，抑制CTL的增殖和殺傷功能，同時誘導巨噬細胞向M2型極化；色氨酸代謝酶IDO1的高表達消耗微環(huán)境中的色氨酸，激活T細胞內(nèi)應激通路，促進Treg分化。我們的臨床研究顯示，晚期非小細胞肺癌患者外周血中乳酸水平與PD-1抑制劑療效呈負相關，提示乳酸可能是預測免疫治療療效的潛在生物標志物。04腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境的相互作用機制腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境的相互作用機制CSCs與TME并非獨立存在，而是通過復雜的雙向相互作用共同驅(qū)動腫瘤惡性進展：一方面，CSCs通過分泌細胞因子、表達免疫調(diào)節(jié)分子主動塑造免疫抑制微環(huán)境；另一方面，TME中的免疫細胞、基質(zhì)細胞及代謝產(chǎn)物通過旁分泌信號維持CSCs的干性特征，促進其存活、自我更新和轉(zhuǎn)移。1腫瘤干細胞對免疫微環(huán)境的主動調(diào)控CSCs可通過多種機制抑制抗腫瘤免疫應答，為自身創(chuàng)造“免疫特權”微環(huán)境。-免疫檢查點分子的表達：CSCs高表達PD-L1、B7-H3、Galectin-9等免疫檢查點分子，通過與免疫細胞表面的相應受體結(jié)合，直接抑制T細胞和NK細胞的活性。例如，在黑色素瘤中，CD271+（神經(jīng)生長因子受體）CSCs高表達PD-L1，通過PD-1/PD-L1通路誘導T細胞耗竭，導致免疫治療抵抗。我們的研究發(fā)現(xiàn)，通過siRNA敲低CD271+CSCs中PD-L1的表達，可恢復T細胞的殺傷功能，聯(lián)合抗PD-1抗體顯著抑制黑色素瘤的生長。-免疫抑制性細胞因子的分泌：CSCs可分泌TGF-β、IL-10、IL-6等細胞因子，促進Tregs、MDSCs等免疫抑制細胞的浸潤和功能活化。例如，在乳腺癌中，CD44+/CD24-CSCs分泌的TGF-β可誘導初始T細胞分化為Tregs，同時抑制CTL的增殖，形成“免疫抑制閉環(huán)”。1腫瘤干細胞對免疫微環(huán)境的主動調(diào)控-外泌體的介導作用：CSCs來源的外泌體（exosomes）攜帶蛋白質(zhì)、核酸（如miRNA、lncRNA）等生物活性分子，可通過旁分泌方式調(diào)控遠端免疫細胞的功能。例如，膠質(zhì)瘤干細胞（GSCs）分泌的外泌體miR-21可靶向樹突狀細胞（DCs）中的PDCD4基因，抑制DCs的成熟和抗原呈遞能力，從而削弱T細胞免疫應答。2免疫微環(huán)境對腫瘤干細胞特性的維持與強化TME不僅被CSCs塑造，反過來也通過多種信號通路維持和增強CSCs的干性特征，形成“惡性循環(huán)”。-炎癥信號的促進作用：慢性炎癥是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要驅(qū)動因素，TME中高水平的炎癥因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）可通過激活NF-κB、STAT3等信號通路，促進CSCs的自我更新和腫瘤起始能力。例如，在結(jié)直腸癌中，炎癥因子IL-6通過STAT3通路上調(diào)OCT4、SOX2等干性相關轉(zhuǎn)錄因子的表達，維持CSCs的干性狀態(tài)。-缺氧微環(huán)境的調(diào)控：實體瘤內(nèi)部普遍存在缺氧區(qū)域，缺氧誘導因子1α（HIF-1α）是其核心調(diào)控分子。HIF-1α不僅促進腫瘤血管生成，還可直接調(diào)控CSCs的干性相關基因（如OCT4、NANOG）表達。例如，在乳腺癌中，缺氧通過HIF-1α上調(diào)CD44基因表達，增強CSCs的自我更新和腫瘤轉(zhuǎn)移能力。2免疫微環(huán)境對腫瘤干細胞特性的維持與強化-免疫編輯的壓力選擇：在免疫編輯的“清除”和“平衡”階段，免疫系統(tǒng)可通過識別腫瘤相關抗原（TAAs）和新抗原清除部分腫瘤細胞，但對具有低免疫原性或免疫逃逸能力的CSCs則難以清除，導致其被“篩選”并富集。例如，在肺癌中，PD-L1高表達的CSCs可逃避免疫監(jiān)視，在免疫治療壓力下逐漸成為主導細胞亞群，導致治療耐藥。3腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境相互作用的信號通路網(wǎng)絡CSCs與TME的相互作用并非通過單一通路實現(xiàn)，而是形成復雜的信號網(wǎng)絡。例如，Wnt/β-catenin通路不僅調(diào)控CSCs的自我更新，還可通過誘導PD-L1表達抑制T細胞功能；HIF-1α不僅增強CSCs的干性，還可促進M2型巨噬細胞極化，進一步加劇免疫抑制。這種“多通路串擾”機制使得單一靶點治療效果有限，提示我們需要采取“組合策略”同時阻斷CSCs干性和免疫抑制微環(huán)境。05基于腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境相互機制的新治療策略基于腫瘤干細胞與免疫微環(huán)境相互機制的新治療策略深入理解CSCs與TME的相互作用機制，為開發(fā)新型腫瘤治療策略提供了重要思路。當前，針對CSCs的靶向治療、TME的重塑策略以及兩者的聯(lián)合治療已成為研究熱點。1靶向腫瘤干細胞的治療策略-干性信號通路抑制劑：針對Wnt、Notch、Hh等干性信號通路的抑制劑已進入臨床前或臨床研究階段。例如，γ-分泌酶抑制劑（GSI）可通過阻斷Notch通路抑制CSCs的自我更新，在急性髓系白血病中顯示出一定療效；但其在實體瘤中因伴隨腸道毒性等副作用而應用受限。我們的團隊通過納米載體遞送GSI，實現(xiàn)了腫瘤組織的靶向富集，顯著降低了全身毒性，為實體瘤CSCs靶向治療提供了新思路。-表面標志物靶向治療：利用抗體或CAR-T細胞靶向CSCs表面標志物是另一重要策略。例如，抗CD133CAR-T細胞在腦膠質(zhì)瘤模型中可特異性殺傷CD133+CSCs，抑制腫瘤生長；但CSCs表面標志物的異質(zhì)性可能導致治療逃逸。為此，我們提出“多靶點CAR-T”策略，同時靶向CD133和CD44兩種標志物，顯著提高了對CSCs的清除效率。1靶向腫瘤干細胞的治療策略-代謝調(diào)控干預：針對CSCs獨特的代謝特征（如依賴糖酵解、氧化磷酸化增強等），可通過抑制關鍵代謝酶殺傷CSCs。例如，抑制乳酸脫氫酶A（LDHA）可阻斷CSCs的糖酵解過程，增加ROS積累，誘導其凋亡；聯(lián)合化療可顯著增強對胰腺癌CSCs的清除效果。2重塑腫瘤免疫微環(huán)境的策略-免疫檢查點阻斷聯(lián)合治療：針對CSCs高表達免疫檢查點分子的特點，聯(lián)合PD-1/PD-L1抑制劑與CSCs靶向治療可能克服耐藥。例如，在肝癌中，抗PD-1抗體聯(lián)合Wnt通路抑制劑可同時耗竭CSCs和逆轉(zhuǎn)T細胞耗竭，顯著延長生存期。-免疫抑制細胞靶向清除：通過抗體或小分子抑制劑清除Tregs、MDSCs等免疫抑制細胞可改善TME的免疫狀態(tài)。例如，抗CCR4抗體可特異性清除Tregs，增強CTL的腫瘤浸潤；在黑色素瘤中，聯(lián)合抗CCR4抗體和PD-1抑制劑可顯著提高療效。-基質(zhì)normalized策略：通過降解ECM、抑制CAFs活