肥大细胞通过NLRP3炎症小体依赖的IL-18分泌增强MAIT细胞抗肿瘤效能的机制研究

本研究揭示了肺腺癌(LUAD)微环境中肥大细胞(MC)的新型功能亚群及其调控机制。研究人员通过单细胞转录组分析发现，IL-18+ MC亚群通过激活NLRP3炎症小体，经GSDMD孔道释放IL-18，进而激活黏膜相关恒定T细胞(MAIT)的NKG2D/IFN-γ通路，增强其先天样抗肿瘤活性。该发现为肿瘤免疫治疗提供了新的靶点策略。

　　

在肿瘤免疫治疗领域，肥大细胞(MC)作为先天免疫系统的重要成员，其功能多样性长期被忽视。传统认知将MC局限于过敏反应和寄生虫感染中的效应细胞，但越来越多的证据表明，这些富含颗粒的免疫哨兵在肿瘤微环境中扮演着复杂角色。肺腺癌(LUAD)作为发病率持续攀升的恶性肿瘤，其肿瘤微环境的免疫调控网络仍存在大量未知，特别是MC与其他免疫细胞间的交互作用机制亟待阐明。

复旦大学上海癌症中心的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，通过整合大规模单细胞测序、多组学分析和功能实验，系统揭示了MC在LUAD中的新型功能亚群及其调控MAIT细胞抗肿瘤活性的分子机制。研究采用的主要技术包括：1）对1019例LUAD临床样本(FUSCC_1019队列)进行免疫浸润算法分析；2）单细胞转录组测序(scRNA-seq)鉴定MC亚群；3）成像流式细胞术验证NLRP3炎症小体激活；4）scCITE-seq和scTCR-seq解析MAIT细胞特征；5）体外共培养实验验证MC-MAIT细胞互作。

研究结果首先通过"MC在LUAD进展中的浸润模式"显示，MC在惰性LUAD中浸润程度显著高于正常肺组织，而在侵袭性LUAD中明显减少。流式细胞术证实CD45⁺Lin^-CD117⁺FceR1a⁺ MC群体随疾病进展的动态变化。

"MC的单细胞转录组图谱"部分通过分析14,590个MC的转录特征，鉴定出9个功能亚群，包括具有促炎特征的IL-18⁺ MC、抗原呈递特征的CD74⁺ MC和趋化特征的CCL5⁺ MC等。其中IL-18⁺ MC高表达TLR/NLR信号通路基因，与患者良好预后显著相关。

在"IL-18⁺ MC的促炎特征"中，研究发现该亚群特异性高表达IL-6、IL-18、CSF-1等细胞因子，且不依赖于经典MC分类（黏膜型MC_T和结缔组织型MC_TC）。基因集富集分析显示其显著富集于炎症反应通路。

"NLRP3炎症小体复合物调控IL-18分泌"部分揭示，MC通过非经典的内质网-高尔基体独立途径分泌IL-18。免疫印迹证实NLRP3和ASC蛋白表达，ImageStream技术观察到ASC-NLRP3斑点共定位。特异性抑制剂MCC950和CY-09可几乎完全抑制IL-18分泌。

"Caspase 1介导Pro-IL-18加工"实验显示，约12.2%的MC存在caspase-1活化(FLICA⁺)，经LPS/Nigericin刺激后增加2-3倍。caspase-1抑制剂Ac-YVAD-cmk比caspase-4抑制剂Z-LEVD-FMK更能有效抑制IL-18切割。

"GSDMD孔道形成介导IL-18释放和MC焦亡"部分发现，MC选择性表达GSDMB和GSDMD。CRISPR-Cas9构建的GSDMD敲除LUVA细胞系显示IL-18分泌显著减少，且焦亡标志物LDH释放受NLRP3和caspase-1抑制剂阻断。

"MCs与MAIT细胞的互作"通过配体-受体分析显示，IL-18⁺ MC与先天样T细胞（特别是MAIT细胞）存在显著交互。流式证实MAIT细胞（TCRVa7.2⁺CD161⁺）是LUAD中主要的先天样T细胞群体，且高表达IL-18受体(IL18R1/IL18RAP)。

"单细胞多组学解析IL-18激活的MAIT细胞"通过scCITE-seq鉴定出CXCR4⁺IFNG⁺ MAIT亚群，其高表达NKG2D、IFN-γ等激活标志物。SCENIC分析显示该亚群具有IRF4、JUN、FOS等转录因子活性增强特征。

最后在"MCs增强MAIT细胞的先天样抗肿瘤效应"中，研究发现MC来源的IL-18可上调MAIT细胞NKG2D表达和IFN-γ分泌。体外共培养实验证实，IL-18激活的MAIT细胞对GFP-A549和H1299肿瘤细胞系的杀伤能力显著增强。临床数据分析显示，MAIT特征与免疫治疗响应性和患者预后改善显著相关。

这项研究的重要意义在于：首次系统描绘了LUAD浸润MC的功能异质性图谱，发现NLRP3炎症小体/GSDMD/IL-18轴是MC调控MAIT细胞抗肿瘤功能的关键通路。从临床转化角度，该研究提出MC-MAIT细胞轴可作为肿瘤免疫治疗的新靶点，特别是针对IL-18信号通路的干预可能增强MAIT细胞的治疗效果。在理论层面，研究拓展了对MC功能多样性的认知，揭示了其在先天和适应性免疫桥梁作用中的新机制，为肿瘤微环境免疫调控网络提供了重要补充。