CD83+衰老中性粒细胞：肿瘤免疫抑制微环境的新标志与治疗靶点

《Computational and Structural Biotechnology Journal》：Pan-cancer single-cell transcriptomic analysis reveals CD83 as a hallmark of tumor-associated neutrophils with senescent and pro-tumor properties

本研究通过构建跨12种癌症类型的人类中性粒细胞单细胞转录组图谱，揭示了CD83作为肿瘤相关中性粒细胞（TANs）的标志物。研究发现CD83+ TANs呈现衰老状态，通过高表达PD-L1等分子抑制T细胞功能，并与不良预后及免疫治疗耐药相关。研究进一步探索了HDAC抑制剂罗米地辛清除该亚群的潜力，为中性粒细胞靶向治疗提供了新视角。

　　

在肿瘤的复杂生态中，免疫细胞扮演着双重角色，其中中性粒细胞作为数量最丰富的先天免疫细胞，其功能尤为引人关注。传统观点将肿瘤相关中性粒细胞简单划分为抗肿瘤的N1型和促肿瘤的N2型，但近年研究发现，肿瘤微环境（TME）中的中性粒细胞具有远超想象的异质性。这种异质性不仅使得中性粒细胞在肿瘤进展中发挥复杂多变的作用，也导致研究人员难以找到可靠的特异性标志物来精准识别不同功能亚群。

随着单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的成熟，科学家们得以在更高分辨率下揭示中性粒细胞的多样性。已有研究表明，肿瘤浸润中性粒细胞存在多种功能状态，如具有抗原呈递能力的HLA-DR⁺亚群和表达特定标志物的促血管生成亚群。然而，一个关键问题仍未解决：是否存在一个跨癌种保守的中性粒细胞亚群标志物，能够可靠地识别具有促肿瘤功能的衰老中性粒细胞？这一问题对开发针对性的免疫治疗策略至关重要。

近期发表在《Computational and Structural Biotechnology Journal》上的研究给出了令人振奋的答案。中国医学科学院血液病医院的研究团队通过整合28项已发表研究的单细胞数据，构建了涵盖12种癌症类型、超过7万个中性粒细胞的泛癌单细胞转录组图谱，系统揭示了中性粒细胞在肿瘤微环境中的异质性特征，并鉴定出CD83作为肿瘤相关中性粒细胞的可靠标志物。

研究团队主要运用了几项关键技术：首先，他们对来自378个样本的公开单细胞RNA测序数据进行了严格的质控和整合分析，构建了跨癌种的中性粒细胞图谱；其次，通过轨迹分析（Monocle 2和scTour）推断中性粒细胞亚群间的发育关系；此外，利用SCENIC分析转录因子调控网络，并通过流式细胞术、多重免疫组化（mIHC）和qPCR等技术在临床样本中验证关键发现；研究还涉及细胞共培养实验评估免疫抑制功能，以及利用TCGA数据开展生存分析。

3.1. 构建人类泛癌中性粒细胞单细胞图谱

研究人员整合了来自12种癌症类型的71，225个中性粒细胞数据，成功构建了全面的单细胞转录组图谱。样本来源涵盖肿瘤组织、癌旁组织、外周血（PB）及其他组织，为后续分析提供了坚实基础。

3.2. 中性粒细胞异质性分析

通过无监督聚类，中性粒细胞被分为10个功能各异的亚群（Neu_c1-c10）。这些亚群在基因表达、代谢特征和细胞死亡方式上表现出显著差异。例如，Neu_c1-c3主要执行经典的抗病原体功能；Neu_c5-c7高表达干扰素刺激基因（ISGs），其中Neu_c7还表达MHC-II分子，提示其可能具有抗原呈递能力；而Neu_c8-c10则与炎症反应、缺氧应答和糖酵解等相关。

3.3. 轨迹分析揭示中性粒细胞分化为两种终末状态

轨迹分析显示，中性粒细胞从相对不成熟的Neu_c1出发，沿两条路径分化：Path I经Neu_c5、Neu_c6最终形成Neu_c7，主要与抗病毒反应相关；Path II则终末分化为Neu_c10，富集于脂质储存、自噬和血管生成调节相关通路。

3.4. CD83和HLA-DR区分实体瘤中的中性粒细胞状态

组织分布分析发现，Neu_c7和Neu_c10特异性富集于肿瘤组织，因此被定义为肿瘤相关中性粒细胞（TANs）。进一步筛选发现，CD83特异性表达于TANs，而HLA-DRA可将TANs细分为Neu_c7（HLA-DR⁺）和Neu_c10（HLA-DR^-）两个亚群。流式细胞术在乳腺癌、结直肠癌和宫颈癌患者样本中验证了CD83⁺ TANs的存在。

3.5. 癌发生过程中中性粒细胞的异质性

分析宫颈癌发生过程（正常组织→高级别鳞状上皮内病变→肿瘤组织）中的中性粒细胞，发现CD83⁺中性粒细胞在肿瘤组织中特异性富集。机制上，随着疾病进展而升高的GM-CSF可诱导中性粒细胞CD83表达，可能是驱动CD83⁺ TANs生成的关键因素。

3.6. CD83⁺ TANs代表更衰老的亚群

CD83⁺ TANs高表达衰老相关标志（如CXCR4^hi、CXCR2^lo、SELL^lo），并具有更高的衰老评分和SASP基因表达。与肿瘤细胞共培养可诱导中性粒细胞CD83表达上调，且CD83⁺中性粒细胞表现出更高的SA-β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性，证实其衰老状态。

3.7. 肿瘤来源中性粒细胞的衰老状态在小鼠中保守

对小鼠模型的分析显示，肿瘤浸润中性粒细胞同样表现出更高的衰老评分及衰老相关表面标志物表达特征，表明这一现象跨物种保守。

3.8. TANs与不良预后、免疫治疗耐药和更高疾病风险相关

生存分析显示，Neu_c7和Neu_c10特征评分高的患者预后更差。在接受新辅助免疫治疗或PD-L1阻断治疗的队列中，CD83⁺衰老TANs在疗效不佳的患者中显著富集，提示其与免疫治疗耐药相关。

3.9. CD83⁺衰老TANs导致免疫抑制微环境

机制上，Neu_c7高表达PD-L1（CD274）和LGALS9，可能通过PD-1/PD-L1和Galectin-9/TIM-3通路抑制T细胞功能；而Neu_c10高表达VEGFA，可能促进血管生成。共培养实验证实，CD83⁺ TANs可抑制T细胞活化和细胞毒性，抗PD-L1抗体仅能部分逆转此抑制，提示存在其他免疫抑制机制。

3.10. HDAC抑制剂选择性清除CD83⁺衰老TANs

使用组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂罗米地辛（romidepsin）处理肿瘤条件培养基诱导的中性粒细胞，可显著降低CD83⁺衰老中性粒细胞的比例，表明靶向清除该亚群的可行性。

研究的讨论部分强调，这项工作通过大规模泛癌单细胞分析，揭示了CD83作为衰老促肿瘤中性粒细胞的关键标志物。这些细胞在肿瘤组织中特异性富集，由GM-CSF等因子诱导产生，并通过多种机制促进免疫抑制和肿瘤进展。值得注意的是，CD83⁺ TANs的富集与患者不良预后和免疫治疗耐药相关，而HDAC抑制剂有望选择性靶向该亚群。

该研究的创新性在于首次在泛癌水平系统刻画了中性粒细胞的异质性图谱，明确了CD83⁺衰老中性粒细胞作为跨癌种保守的促肿瘤亚群，并探索了其临床意义及靶向清除策略。这些发现不仅深化了对肿瘤微环境中中性粒细胞复杂性的理解，也为开发基于中性粒细胞的癌症预后标志物和治疗策略提供了重要理论基础和潜在靶点。