缺氧驱动SELENOP+巨噬细胞重塑T细胞动态并促进卵巢癌转移的机制研究

《Nature Communications》：Hypoxia-driven remodeling of SELENOP+ macrophages shapes T cell dynamics and promotes ovarian cancer metastasis

本研究针对高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）转移过程中肿瘤微环境（TME）的时空异质性机制不清的难题，通过整合单细胞多组学分析，揭示了缺氧驱动的恶性上皮细胞通过VEGFA-EPHB2信号重编程具有免疫刺激功能的SELENOP+巨噬细胞，进而削弱前体耗竭CD8+T细胞（Tpex）的细胞毒性，最终促进HGSOC转移的新机制，为联合抗血管生成与免疫治疗提供了理论依据。

　　

卵巢癌，尤其是高级别浆液性卵巢癌（HGSOC），是女性生殖系统中最致命的恶性肿瘤之一。其致命性很大程度上源于诊断时多为晚期，癌细胞已发生广泛的经腹腔转移，并伴有大量腹水形成。尽管近年来出现了抗血管生成治疗、PARP抑制剂（PARPi）和免疫治疗等新策略，但HGSOC患者的治疗反应率仍不理想，且易产生耐药性。这凸显了深入探究肿瘤生态系统时空异质性，特别是不同转移部位肿瘤微环境（TME）的独特特征及其在治疗失败中作用的迫切性。肿瘤微环境是一个复杂的生态系统，由恶性细胞、免疫细胞、基质细胞等共同构成。其中，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和T细胞是TME中的关键角色，它们之间的相互作用深刻影响着抗肿瘤免疫应答的效果。然而，在HGSOC转移过程中，TME如何被重塑，以及这种重塑如何影响免疫细胞功能、最终驱动转移的具体机制，尚不完全清楚。为了解决这些关键问题，刘青、冯晨照等研究人员在《Nature Communications》上发表了他们的最新研究成果。

为了开展这项研究，研究人员综合运用了多种关键技术。他们收集了17名HGSOC患者的34个样本，覆盖了原发灶（早期EAT和晚期LAT）、转移灶（大网膜Met.Ome和腹膜Met.Per）、恶性积液（早期腹腔冲洗液PLF.EOC和晚期腹水Ascites）以及良性对照（子宫肌瘤腹腔冲洗液PLF.UF和绝经后正常卵巢组织Nor.Ovr），构建了一个具有时空分辨率的样本队列。在此基础上，他们主要采用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术来解析TME中不同细胞的转录组图谱，并结合了单细胞T细胞受体测序（scTCR-seq）、空间转录组学（ST）、全外显子组测序（WES）、批量RNA测序（RNA-seq）以及患者来源类器官（PDOs）培养和原位同系小鼠模型等多种技术进行多组学整合分析与实验验证。

单细胞RNA测序图谱揭示转移性HGSOC肿瘤生态系统的位点特异性特征和重塑

通过对34个样本进行scRNA-seq分析，研究人员成功捕获了138,866个高质量单细胞，并将其分为五大主要细胞谱系。分析发现，TME的异质性主要源于实体部位（原发和转移灶）与液体部位（腹腔冲洗液和腹水）之间的差异。进一步聚焦于T/NK细胞、髓系细胞和上皮细胞这三大主要成分，研究揭示了它们在转移过程中的动态变化。

细胞毒性降低的GZMH⁺前体耗竭CD8⁺T细胞在转移性HGSOC实体肿瘤微环境中减少

通过对CD8⁺T细胞的深入分析，研究人员鉴定出九个亚群。其中，T04_CD8T-GZMH亚群表现出较高的GZMH、GZMA表达和中等耗竭评分，被鉴定为前体耗竭T细胞（T_pex）；而T06_CD8T-CXCL13亚群则高表达PDCD1（PD-1）、CTLA4等多种抑制性受体，被鉴定为终末耗竭T细胞（T_ex）。TCR分析显示T_pex与T_ex具有高克隆扩增指数，且T_pex与T_ex之间存在状态转换，提示T_pex是肿瘤特异性T细胞的重要来源。然而，随着疾病从早期原发灶（EAT）进展到晚期原发灶（LAT）乃至转移灶（Met），T_pex细胞的细胞毒性功能（如GZMB、PRF1表达）显著降低，同时T_ex细胞的比例也减少，而具有免疫抑制功能的调节性T细胞（T_reg）则逐步增加。这表明在HGSOC进展中，伴随着T_pex细胞功能受损和免疫抑制性TME的增强。

SELENOP⁺巨噬细胞与CD8⁺GZMH⁺T_pex共定位并预示更好预后

对髓系细胞的分析揭示了巨噬细胞的高度异质性。其中，M06_SELENOP⁺巨噬细胞和M09_SPP1⁺巨噬细胞在实体部位富集，但功能迥异。M06细胞高表达抗原加工呈递相关基因，与较好的患者预后相关；而M09细胞则参与细胞外基质重塑和糖酵解，与不良预后相关。空间转录组学和多重免疫组化（mIHC）证实，SELENOP⁺巨噬细胞与CD8⁺GZMH⁺T_pex细胞在空间上紧密共定位，尤其在附件原发灶中。功能实验表明，巨噬细胞来源的硒蛋白P（SELENOP）能够以剂量依赖的方式增强CD8⁺T细胞表达GZMB和PRF1，并提升其杀伤肿瘤细胞的能力。过表达Selenop的巨噬细胞条件培养基能增强CD8⁺T细胞的细胞毒性，而敲低Selenop则削弱该效应，此效应可被外源性重组SELENOP逆转。

巨噬细胞的位点特异性表型及SELENOP⁺巨噬细胞在转移性HGSOC实体肿瘤微环境中的功能重编程

随着疾病从EAT进展到LAT和Met，SELENOP⁺巨噬细胞（M06）的比例逐渐下降，而SPP1⁺巨噬细胞（M09）的比例则上升。伪时间轨迹分析显示巨噬细胞存在双向分化路径：一条走向SELENOP⁺抗肿瘤表型（细胞命运2），与干扰素-γ（IFNγ）应答和转录因子IRF8活性相关；另一条走向SPP1⁺促肿瘤表型（细胞命运1），与缺氧、糖酵解通路相关。IFNγ刺激可诱导巨噬细胞表达SELENOP，且硒补充能进一步增强其表达。转移灶中的SELENOP⁺巨噬细胞其SELENOP表达、IRF8活性和抗原呈递功能评分均低于原发灶。

恶性上皮细胞的转录异质性和基因组改变

对20,956个恶性上皮细胞进行非负矩阵分解（NMF），鉴定出七个元程序（MPs），分别代表细胞周期（MP1, MP2）、干扰素应答（MP3）、上皮-间质转化（EMT, MP4）、应激（MP5）、缺氧（MP6）和衰老（MP7）等状态。其中，缺氧（MP6）、EMT（MP4）和衰老（MP7）特征与较差的总体生存率相关，并且在转移灶和晚期原发灶的恶性细胞中这些特征评分更高。缺氧MP6特征还与更高的拷贝数变异（CNV）负荷正相关，提示缺氧与基因组不稳定性有关。

缺氧驱动的HGSOC恶性上皮细胞通过VEGFA-EPHB2重编程SELENOP⁺巨噬细胞

细胞互作分析发现，具有高缺氧MP6特征的恶性上皮细胞与SELENOP⁺巨噬细胞浸润呈负相关，而与SPP1⁺巨噬细胞浸润呈正相关。空间分析显示SPP1⁺巨噬细胞而非SELENOP⁺巨噬细胞与高MP6特征的恶性细胞邻近。机制上，缺氧诱导恶性上皮细胞高表达VEGFA，其通过受体EPHB2抑制巨噬细胞的SELENOP表达。利用卵巢癌细胞系（如OVCAR3, CAOV3, COV362, ID8）的条件培养基、患者来源类器官（PDOs）以及基因敲除（CRISPR/Cas9介导的EPHB2敲除）实验均验证了VEGFA-EPHB2轴在抑制巨噬细胞SELENOP表达中的关键作用。

体内抗VEGFA治疗降低肿瘤负荷

在原位卵巢癌小鼠模型中，抗VEGFA抗体治疗显著降低了肿瘤负荷（生物发光信号强度、腹膜转移灶数量和原发肿瘤体积），同时增加了肿瘤微环境中F4/80⁺CD11b⁺SELENOP⁺巨噬细胞的比例，并提升了原发肿瘤中CD3⁺CD8⁺GZMB⁺T细胞和腹膜转移灶中CD3⁺CD8⁺PD-1⁺T细胞的比例。过继性细胞转移实验进一步证实，巨噬细胞来源的SELENOP对于VEGFA抑制后增强CD8⁺T细胞毒性是必需的。

新辅助化疗（NACT）后SELENOP⁺巨噬细胞与GZMH⁺前体耗竭CD8⁺T细胞相互作用潜能降低

分析外部数据集发现，化疗后总体巨噬细胞丰度下降，且SELENOP⁺巨噬细胞的SELENOP表达和抗原呈递功能降低，其与T_pex细胞的相互作用潜能减弱。在临床样本中，非复发或长铂类无药间期（PFI）患者富集SELENOP⁺巨噬细胞，而复发或短PFI患者富集SPP1⁺巨噬细胞。

不同BRCA状态下降于实体部位的独特免疫细胞亚群

BRCA突变型HGSOC肿瘤表现出比BRCA野生型更活跃和协调的抗肿瘤免疫反应。

本研究通过多组学整合分析，系统描绘了HGSOC转移过程中TME的时空异质性图谱，并揭示了一个由缺氧驱动的恶性上皮细胞-VEGFA-EPHB2信号轴-SELENOP⁺巨噬细胞-CD8⁺T_pex细胞构成的免疫调控新轴心。该轴心的失调是HGSOC转移的重要机制。研究不仅深化了对HGSOC免疫抑制TME形成机制的理解，更重要的是，它阐明了抗VEGFA治疗（如贝伐珠单抗）在抑制血管生成之外的免疫调节新机制——即通过解除对SELENOP⁺巨噬细胞的重编程，进而恢复CD8⁺T细胞的抗肿瘤功能。这为将抗VEGFA治疗与免疫治疗策略进行联合提供了强有力的理论支持。此外，基线SELENOP⁺巨噬细胞水平可能作为化疗疗效的预测生物标志物。研究强调了保护抗肿瘤TAMs免受重编程的重要性，为HGSOC的免疫治疗研究提供了新视角。未来的研究需要在更大队列和更深入的临床前模型中验证这一相互作用网络，并探索靶向VEGFA或EPHB2以重塑免疫微环境、抑制HGSOC转移的治疗潜力。