靶向肝细胞TβRI通过重塑干细胞样CD8+ Tex亚群改善肝转移预后

《Nature Communications》：Targeting hepatocytic TβRI ameliorates liver metastatic outcomes by revitalizing stem-like CD8+ Tex subsets

本研究针对肝转移免疫治疗耐受的临床难题，揭示了肝细胞TGFβ信号通过Galectin-9调控CD8+ T细胞终末耗竭的新机制。研究人员通过构建肝细胞特异性TβRI基因敲除模型，证实靶向肝细胞TGFβ信号可促进Ly108+CX3CR1+干细胞样T细胞分化，显著抑制多种肿瘤肝转移。更开发出胆碱修饰纳米颗粒CP-LNP1-Gal实现肝细胞靶向给药，为逆转免疫检查点抑制剂耐药提供了新策略。

　　

肝脏作为最常见的远处转移靶器官，其独特的免疫耐受微环境是导致肝转移高发且治疗效果差的关键因素。尽管免疫检查点阻断（ICB）疗法在肿瘤治疗中取得突破性进展，但肝转移患者从中获益有限。这背后隐藏着一个科学谜题：为何肝脏会成为肿瘤细胞的“避难所”？研究发现，肝转移灶周围的细胞成分，特别是肝细胞，可能在这一过程中扮演着重要角色。

在肿瘤免疫应答中，CD8⁺ 耗竭T细胞（T_ex）是抗肿瘤免疫的主力军，但其功能状态存在异质性。其中，PD1⁺TCF1⁺Ly108⁺干细胞样T_ex具有自我更新能力，是维持长期T细胞应答的关键储备力量；而终末分化的T_ex则功能严重受损且短寿。如何阻止T_ex向终末状态分化，维持干细胞样T细胞群体，成为改善免疫治疗疗效的重要方向。

转化生长因子β（TGFβ）作为免疫抑制微环境的主要调控因子，在肿瘤进展中发挥重要作用。南方医科大学孙学刚团队发现，在结直肠癌肝转移（CRLM）患者中，转移灶周围肝细胞的TβRI（TGFβ受体I）高表达与患者不良预后显著相关。这提示肝细胞固有的TGFβ信号可能通过调控CD8⁺ T细胞耗竭状态，塑造利于肝转移的免疫微环境。

为了验证这一假设，研究人员构建了肝细胞特异性TβRI基因敲除（TβRI-hKO）小鼠，并建立了多种肿瘤肝转移模型。结果发现，虽然TβRI-hKO不影响肿瘤初始定植，但能显著抑制后期转移进展。进一步机制研究表明，肝细胞TβRI缺失通过抑制Galectin-9分泌，重塑了肿瘤内CD8⁺ T细胞的转录程序，促进其从终末耗竭状态向干细胞样和效应状态转化。

尤为重要的是，研究人员发现Ly108⁺CX3CR1⁺干细胞样效应T细胞具有最强的肿瘤控制能力。过继转移实验证实，这类细胞能有效抑制肝转移，并展现出发散性分化轨迹。此外，研究还证明该调控轴不依赖于巨噬细胞和CD4⁺ T细胞。

基于上述发现，团队开发了胆碱修饰的脂质纳米颗粒（CP-LNP1-Gal）用于肝细胞靶向递送Galunisertib（TβRI抑制剂）。这种靶向给药策略与抗PD-1疗法协同，显著促进了耗竭CD8⁺ T细胞向应答性Ly108⁺CX3CR1⁺亚群的转化，有效抑制了肝转移。该研究发表于《Nature Communications》，为理解肝转移免疫耐受机制提供了新视角，为开发针对肝微环境的免疫治疗策略奠定了理论基础。

关键技术方法

研究整合了临床样本分析（36例CRLM患者组织）、基因工程小鼠模型（肝细胞特异性TβRI/Galectin-9敲除）、多肿瘤肝转移模型（MC38、B16F10、PAN02）、流式细胞术检测T细胞亚群、过继性T细胞转移、纳米靶向给药系统（CP-LNP1-Gal）以及多重免疫荧光等技术手段。

研究结果

TβRI-hKO across multiple tumor types restricts liver metastases

通过分析36例结直肠癌肝转移患者样本，发现75%病例的转移灶周围肝细胞存在TβRI高表达，且与患者不良预后相关。构建肝细胞特异性TβRI敲除小鼠后，在MC38、B16F10和PAN02肝转移模型中证实，TβRI缺失不影晌肿瘤初始定植，但能显著抑制后期转移进展，且该效应不依赖于巨噬细胞和CD4⁺ T细胞。

TBRI-hKO enhances the differentiation of intratumoral Ly108+CX3CR1 stem-like and Ly108+CX3CR1+ stem-like effector CD8+ Tex subsets

流式细胞术分析发现，TβRI-hKO促使肿瘤内CD8⁺ T细胞向Ly108⁺CX3CR1^-和Ly108⁺CX3CR1⁺亚群分化，这些细胞高表达TCF1，低表达终末耗竭标志物TIM3和2B4，并能产生更多IFNγ、TNF和IL2，展现更强的细胞因子分泌能力和增殖潜力。

Ly108+CX3CR1 and Ly108+CX3CR1+ subsets demonstrate superior metastasis-control efficacy upon adoptive transfer

过继转移实验显示，Ly108⁺亚群相比Ly108^-亚群具有更强的肿瘤控制能力。谱系追踪表明，Ly108⁺CX3CR1^-细胞能再生所有四种T_ex群体，而Ly108⁺CX3CR1⁺细胞主要维持原有状态，揭示了两者不同的分化轨迹。

Functional maintenance of stem-like traits in CD8+ T cells by TBRI-hKO is TAMs-independent

通过氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞实验证实，TβRI-hKO促进干细胞样T细胞聚集的作用不依赖于肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）。CD8⁺ T细胞清除实验则验证了该效应的T细胞依赖性。

Loss of Galectin-9 in hepatocytes reverses the pro-metastatic phenotype of TGFβ1-overexpression in tumor cells

机制上，肝细胞TGFβ信号通过诱导Galectin-9分泌促进T细胞终末耗竭。肝细胞特异性Galectin-9敲除（Gal9-hKO）能挽救TGFβ1过表达导致的恶性进展，促进TCF1⁺CX3CR1⁺干细胞样效应T细胞聚集。

Both aGal-9 and Galunisertib monotherapies reduced liver metastases without synergistic effects

Galectin-9中和抗体（αGal-9）或Galunisertib单药治疗均能减轻肝转移负担，但联合治疗未显示协同效应，提示Galectin-9是TGFβ信号的下游关键分子。

CP-LNP1-Gal synergizes with aPD-1 to ameliorate liver metastatic outcomes by expanding TCF1+CX3CR1+ Tex subsets

研发的肝细胞靶向纳米颗粒CP-LNP1-Gal能特异性抑制肝细胞TGFβ信号。与抗PD-1联用可协同促进TCF1⁺CX3CR1⁺干细胞样效应T细胞扩增，显著抑制肝转移并提高生存率。

结论与展望

该研究首次揭示肝细胞TGFβ信号是肝转移的“可靶向检查点”，通过Galectin-9介导的T细胞耗竭调控肝脏免疫微环境。开发的肝细胞靶向纳米递送系统CP-LNP1-Gal为克服肝转移免疫治疗耐药提供了新策略。研究不仅重新定义了肝细胞在转移过程中的主动角色，还为基于基质重编程的联合免疫治疗奠定了理论基础，对改善肝转移患者预后具有重要临床意义。