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为探究脑膜瘤免疫微环境机制,研究人员针对不同基因型和甲基化类(MCs)脑膜瘤,利用多重免疫组化、RNA 测序及 3D 共培养模型,发现 M2 样肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)浸润因基因型和 MCs 而异,3D 模型可模拟真实微环境,为免疫治疗提供新方向。
脑膜瘤作为最常见的原发性颅内肿瘤,其临床行为从良性到高度侵袭性不等。世界卫生组织(WHO)将其分为不同级别以指导预后和治疗,但即便低级别肿瘤也可能表现出侵袭性,而高级别及复发病例更需新疗法。免疫治疗虽展现潜力,但脑膜瘤 “冷” 肿瘤微环境(TME)导致疗效差异,尤其是肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)在肿瘤进展、免疫逃逸中的作用及与基因突变的关联尚不明确。在此背景下,英国普利茅斯大学(Peninsula Medical School, University of Plymouth)等机构的研究人员开展了相关研究,旨在揭示脑膜瘤分子亚型与 TME 的相互作用,为靶向免疫治疗提供依据。该研究成果发表在《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》。
研究人员主要采用多重免疫组化(mIHC)、批量 RNA 测序(RNA-seq)及三维(3D)球体共培养模型等技术。样本来自经伦理批准的脑膜瘤患者组织及血液,涵盖不同 WHO 级别、基因型(如 NF2、AKT1 E17K、KLF4 K409Q)和甲基化类(MCs,如 MC ben-1、MC mal)。通过基因测序、甲基化分析及免疫细胞分型,结合 3D 模型模拟肿瘤微环境,探究 TAMs 与肿瘤细胞的互作机制。
分子分类与免疫微环境差异
研究纳入 15 例 NF2 突变、10 例 AKT1 E17K 和 9 例 KLF4 K409Q 突变病例,及不同 MCs 样本(如 7 例 MC ben-1、8 例 MC mal)。多重免疫组化显示,WHO 级别间免疫浸润差异有限,但 NF2 突变型及 MC ben-1 样本中,M2 样 TAMs、小胶质细胞(brain-resident microglia)及 M2 样小胶质细胞比例显著更高,而 MC mal 中单核细胞来源的巨噬细胞和 M2 样巨噬细胞更多。RNA 测序结合 CIBERSORTx 分析证实,NF2 肿瘤中免疫细胞(尤其是巨噬细胞和 M2 巨噬细胞)比例更高,且 M2 巨噬细胞主导各基因型和 MCs。
3D 模型对真实微环境的模拟
对比 2D 单层培养与 3D 球体模型发现,3D 模型更接近原发组织的免疫浸润模式。尽管 3D 模型中免疫细胞比例因制备过程略有损失,但 NF2 和 MC ben-1 样本中 M2 样 TAMs 及小胶质细胞的相对比例与原发组织一致,而 2D 培养未能保留这些特征。RNA-seq 显示,3D 模型与原发组织的免疫基因表达谱(如 CD45、CD86、CSF1R)更相似,证实其作为体外研究平台的可靠性。
M2 样巨噬细胞的双重作用
通过 3D 共培养模型(肿瘤细胞与 M2 极化巨噬细胞 1:1 比例)发现,M2 极化巨噬细胞可浸润肿瘤球体,显著促进肿瘤细胞增殖(Ki67 + 细胞增加),但抑制其侵袭能力(Matrigel 侵袭实验显示侵袭面积减少)。机制上,共培养模型中 IL-6 表达显著上调,且与肿瘤复发正相关(cBioportal 数据分析显示,IL-6 高表达组复发率 65.6% vs. 低表达组 40.0%),提示 IL-6 信号通路在肿瘤进展中的关键作用。
结论与意义
该研究首次系统揭示脑膜瘤基因型和 MCs 与 TME 中 M2 样 TAMs 浸润的相关性:NF2 突变及 MC ben-1 肿瘤以脑 resident 小胶质细胞和 M2 样小胶质细胞为主,而侵袭性 MC mal 肿瘤中单核细胞来源的巨噬细胞更突出。3D 共培养模型为研究 TAMs 功能提供了接近体内环境的平台,证实 M2 样巨噬细胞通过 IL-6 介导促增殖、抑侵袭的双重效应。这些发现为脑膜瘤分子分型、免疫治疗靶点(如 IL-6 通路)及个性化疗法开发提供了新方向,有望通过调控 TME 提高治疗精准度,改善患者预后。研究同时指出,未来需结合单细胞测序和多中心样本进一步验证,并优化 3D 模型以纳入更多基质成分,更全面模拟肿瘤微环境。