放疗诱导巨噬细胞CD80/CD86上调通过Treg扩增限制肿瘤控制的机制研究

《Cancer Immunology, Immunotherapy》：Radiation therapy causes a STING and MyD88-independent upregulation of CD80 and CD86 in macrophages and monocytes that limits tumor control

本研究针对放疗后肿瘤微环境中髓系细胞激活与Treg扩增导致免疫抑制的机制问题，通过三维球体模型和新型细胞追踪技术，发现放疗可独立于STING/MyD88通路诱导巨噬细胞和单核细胞CD80/CD86上调，进而驱动Treg扩增。阻断CD80/CD86信号可显著改善放疗疗效，为联合免疫治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤免疫治疗领域，放射治疗一直是一把双刃剑。虽然它能直接杀伤癌细胞，但临床观察发现放疗后的肿瘤局部常常会出现免疫抑制现象，导致残余癌细胞逃避免疫系统的清除。这种现象背后隐藏着一个关键科学问题：为什么本应激活免疫系统的放疗，反而会引发免疫抑制？

近年来研究发现，放疗后肿瘤微环境中髓系细胞和调节性T细胞（Treg）的比例显著增加，这些细胞被认为是抑制效应CD8⁺T细胞功能的关键因素。然而，髓系细胞如何被放疗激活，以及它们如何驱动Treg扩增的具体机制尚不清楚。特别是在放疗后，新浸润的免疫细胞与原有细胞交织在一起，使得区分不同细胞亚群的贡献变得异常困难。

为了解开这个谜团，来自Providence癌症研究所的Michael J. Gough团队开展了一项创新性研究。研究人员通过建立多种精巧的实验模型，揭示了放疗后肿瘤微环境中发生的免疫调控新机制。

在技术方法上，研究团队首先建立了体外三维肿瘤球体共培养系统，将MC38结直肠癌细胞或Panc02-SIY胰腺癌细胞与骨髓来源巨噬细胞（BMMΦ）共培养，模拟肿瘤微环境。同时，他们开发了两种新型体内细胞追踪技术：一是通过静脉注射荧光微珠标记循环单核细胞，二是采用CD45.1/CD45.2同源异型标记系统，精确追踪放疗后浸润肿瘤的髓系细胞。此外，研究还利用了STING^-/-、IFNAR1^-/-和Lyz2-Cre Myd88^fl/fl基因敲除小鼠模型，并结合流式细胞术和单细胞RNA测序（scRNASeq）分析肿瘤免疫细胞组成。

Spheroid co-culture model

研究人员发现，放疗能够显著改变三维肿瘤球体的结构完整性，促使巨噬细胞深入球体内部。流式细胞术分析显示，与癌细胞共培养的巨噬细胞在放疗后第2天开始持续上调CD80和CD86表达，而这种激活在巨噬细胞单独接受放疗时并不出现，表明这种效应需要癌细胞的存在。

In vivo tumor treatments

在动物模型中，无论是单次12 Gy还是分次6 Gy×3的放疗方案，均能诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和单核细胞显著上调CD80/CD86表达。值得注意的是，放疗后肿瘤中出现了大量的Ly6C⁺单核细胞浸润，这些新招募的细胞同样表现出CD80/CD86的上调。

Role of innate activation pathways on macrophage responses to radiation

机制探索发现，巨噬细胞CD80/CD86的上调不依赖于STING或MyD88信号通路。在STING^-/-、IFNAR1^-/-和髓系特异性MyD88敲除小鼠中，放疗仍能诱导TAM的CD80上调，表明存在新的未知激活机制。

Role of direct radiation in CD80 upregulation

通过创新的细胞追踪技术，研究人员证实放疗后新招募至肿瘤的髓系细胞同样会上调CD80/CD86，且这种效应是肿瘤局部微环境依赖的，而非全身性辐射效应。双肿瘤模型进一步显示，只有直接受照射的肿瘤才能诱导浸润细胞的CD80上调。

Impact of CD80 and CD86 on overall survival following radiation therapy

功能研究表明，放疗后肿瘤中Treg比例显著增加，而抗CD80/CD86抗体处理能够阻断这种Treg扩增，改善CD8⁺T细胞与Treg的比例平衡。更重要的是，联合放疗与CD80/CD86阻断治疗显著延长了荷瘤小鼠的生存期，而单独使用抗体治疗无明显效果。

研究结论与讨论部分指出，这项工作首次系统阐明了放疗通过肿瘤微环境依赖性方式激活髓系细胞CD80/CD86表达，进而驱动Treg扩增的完整通路。这一发现颠覆了传统上认为CD80/CD86主要发挥正向共刺激作用的观点，揭示了其在特定肿瘤微环境下的免疫抑制功能。

从转化医学角度看，该研究为改善放疗疗效提供了新策略。鉴于CD80/CD86阻断在临床已有应用基础（如CTLA-4-Ig），将其与放疗联合可能快速转化为临床实践。同时，研究提示肿瘤微环境中的髓系细胞是潜在的重要治疗靶点，针对其特定激活通路的干预可能进一步增强抗肿瘤免疫。

值得注意的是，这种放疗诱导的髓系细胞激活模式可能普遍存在于多种炎症场景中。研究人员推测，尽管STING和MyD88通路不是必需的，但可能存在冗余的激活机制，这为后续研究指明了方向。

这项发表在《Cancer Immunology, Immunotherapy》的研究不仅解决了放疗免疫调节机制的重要科学问题，更重要的是为临床联合治疗提供了直接的理论依据。随着对肿瘤微环境认识的深入，精准调控特定免疫细胞亚群的功能将成为提高肿瘤治疗效果的关键。