辐射诱导的胶质母细胞瘤干细胞介导的T细胞耗竭机制:通过EGR1-Gal3-LAG3轴在胶质母细胞瘤中的作用

《Cancer Letters》:Radiation-induced glioblastoma stem cell-mediated T cell exhaustion via EGR1-Gal3-LAG3 axis in glioblastoma

【字体: 时间:2025年11月19日 来源:Cancer Letters 10.1

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  胶质母细胞瘤(GBM)复发中T细胞耗竭状态增强,单细胞测序发现LAG3高表达与辐射诱导GSCs分泌Gal3相关,EGR1调控的Gal3表达抑制CD4+/CD8+ T细胞杀伤功能。联合EGR1抑制剂(ML264)与LAG3阻断剂(relatlimab)可抑制放疗后GBM肿瘤生长并延长小鼠生存期。

  
黄辉|李晨华|尤浩|张振|林千坤|杨俊磊|于航|李志婷|崔高原|宋科凡|张倩|陈云|王秀星|张俊霞|顾丹玲|程超|邵俊飞
南京医科大学附属无锡人民医院,无锡人民医院,无锡医疗中心,江苏省无锡市214000,中国

摘要

胶质母细胞瘤(GBM)是一种高度侵袭性的脑肿瘤,由于对治疗具有抵抗力的胶质母细胞瘤干细胞(GSCs)的存在,其复发不可避免。淋巴细胞激活基因3(LAG3)是一种抑制性免疫检查点,它会导致T细胞耗竭并促进肿瘤的免疫逃逸。在这里,我们研究了GSC与T细胞相互作用的演变以及放疗后浸润GBM的T细胞的功能状态。通过单细胞RNA测序分析,我们发现复发性GBM患者的T细胞比新诊断GBM患者的T细胞表现出更严重的耗竭状态。我们确定LAG3是驱动复发性GBM中T细胞耗竭的关键因素。此外,辐射暴露诱导了半乳糖凝集素-3(Gal3)的表达,而Gal3是LAG3的典型配体。EGR1在受辐射的GSCs中上调了Gal3的表达,从而损害了CD4+和CD8+ T细胞的细胞毒性活性。针对EGR1的小分子抑制剂与抗LAG3阻断联合使用可以抑制受辐射GBM肿瘤的生长,并延长携带异种移植的小鼠的生存期。GSCs分泌的Gal3在维持T细胞耗竭中起着关键作用,突显了GSCs与浸润GBM的T细胞之间的相互作用。

引言

胶质母细胞瘤(GBM)是最具侵袭性的原发性脑肿瘤之一,其特征是预后极差且临床进程不可避免地恶化[1,2]。尽管采用了包括最大安全切除、放疗和辅助化疗(使用替莫唑胺TMZ)在内的多种积极治疗手段,GBM患者的总体中位生存期仍不到16个月,且肿瘤复发几乎不可避免[3],[4],[5],[6]。胶质母细胞瘤干细胞(GSCs)具有自我更新、多能性和维持肿瘤生长的核心干细胞特性[7],[8],[9]。同时,GSCs被认为对治疗具有抵抗力,因此会导致治疗后的肿瘤复发[10,11]。
GSCs生活在由星形胶质细胞、小胶质细胞、内皮细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和T细胞组成的微环境中[12]。GSCs与T细胞之间的相互作用通过两种主要机制促进免疫抑制:(i) 通过损害T细胞的细胞毒性活化来逃避免疫介导的清除[15];(ii) 通过分泌免疫抑制性细胞因子来主动抑制抗肿瘤免疫[10,11],从而创造一个有利于肿瘤进展的微环境。
越来越多的证据表明,肿瘤浸润T细胞的异质性和功能状态在塑造抗肿瘤免疫和免疫治疗反应中起着关键作用[16],[17],[18]。长期的抗原暴露和持续的肿瘤-T细胞相互作用会导致效应T细胞功能的逐渐丧失,最终表现为共抑制受体(免疫检查点)的表达升高以及细胞因子分泌和克隆扩增能力的下降[19,20]。尽管免疫检查点阻断(ICB)疗法在几种癌症中取得了显著疗效,但在GBM中的效果仍然有限[21],[22],[23],[24]。这种差异可能源于GBM本身的致癌特性以及复发性GBM浸润T细胞的独特耗竭状态[25],[26],[27]。复发性GBM中T细胞耗竭的具体特征及其通过GSCs介导的免疫抑制机制仍有待探索。
在这里,我们对新诊断和复发性GBM标本进行了单细胞转录组分析,发现复发性肿瘤中的T细胞耗竭显著增加,这与抑制性免疫检查点——淋巴细胞激活基因3(LAG3)的表达相关[28]。值得注意的是,辐射诱导的半乳糖凝集素3(Gal3)在GSCs上的表达上调,这是一种LAG3的配体,它是T细胞功能障碍和GSC放射抵抗性的关键介质,这一过程通过早期生长反应1(EGR1)依赖的转录激活来实现。这些发现支持了一种新的联合疗法,即结合使用EGR1抑制剂(ML264)和LAG3阻断剂(relatlimab),以增强抗肿瘤免疫并改善GBM的治疗效果。

数据收集

基因表达数据通过GlioVis平台获取(https://gliovis.shinyapps.io/GlioVis/)。单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据来自Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中的两个公开可访问的数据集(GSE182109和GSE163120)(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。GSE182109包含15名IDH野生型GBM患者(11名新诊断GBM患者和4名复发性GBM患者)的37个肿瘤标本。GSE163120包括12名IDH野生型GBM患者(7名新诊断

抑制性免疫检查点LAG3是驱动复发性GBM中T细胞耗竭的关键因素

为了表征和比较新诊断GBM和复发性GBM中的T细胞状态,我们分析了两个GBM的scRNA-seq数据集:GSE182109(11名新诊断GBM患者的22个样本和4名复发性GBM患者的15个样本)和GSE163120(12名新诊断GBM患者的12个样本和5名复发性GBM患者的样本)(图1A–B)。患者来源的GBM标本包含多种免疫细胞群,主要由TAMs和T细胞组成。鉴于T细胞在杀死肿瘤中的重要作用,我们进一步分析了

讨论

GSCs是GBM治疗中的一个主要挑战,它们具有显著的细胞异质性、对传统化疗和放疗的固有抵抗性以及强大的肿瘤再生能力[42],[43],[44]。尽管有几项报告表明针对免疫检查点(ICBs)的免疫疗法可能影响GSC的生物学特性[45],[46],[47],[48],但基于ICB的单一疗法或联合疗法在GBM患者的临床试验中很少显示出令人满意的结果,且复发率仍然很高

CRediT作者贡献声明

黄辉:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原始草稿,数据可视化,验证,研究设计,资金获取,数据管理,概念构思。李晨华:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原始草稿,数据可视化,验证,方法学设计,正式分析,数据管理。尤浩:撰写 – 审稿与编辑,软件使用,资源协调。张振:撰写 – 审稿与编辑,方法学设计,研究设计,正式分析。林千坤:撰写 – 审稿与编辑,研究指导,

伦理批准和参与同意

所有患者的样本均来自已签署知情同意书的患者,所有相关程序均得到了南京医科大学第一附属医院内部审查和伦理委员会的批准(2021-SR-076)。颅内异种移植是在南京医科大学机构动物护理和使用委员会(IACUC-2006033-2)批准的动物实验方案下,在4-6周大的雌性NCG小鼠中建立的,符合NIH标准

发表同意

所有作者均批准了最终稿件并同意将其提交给期刊。

资助

本工作得到了国家自然科学基金(8247267元给予J.S.,82573133元给予J.Z.,82403427元给予D.G.)、中国博士后科学基金(2023M741795元给予D.G.)、无锡太湖人才计划 - 医疗健康领域领军人才支持(2020THRC-DJ-SNW给予J.S.)、江苏省卫生健康委员会重点项目(ZD2022038给予J.S.)以及2024江苏省研究生实践计划(SJCX24_0728给予H.H.)的支持。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:邵俊飞报告获得了国家自然科学基金的财务支持。黄辉报告获得了2024江苏省研究生实践计划的财务支持。邵俊飞还报告获得了无锡太湖人才计划 - 医疗健康领域领军人才支持的财务支持。

致谢

我们感谢南京医学大学分析中心在FACS方面的帮助,以及南京医学大学动物核心设施在动物实验方面的支持。
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