综述:胰腺神经内分泌新生物的基因组演化与免疫微环境及其治疗学相关性

《Cancer Science》:Genomic Evolution and Immune Contexture With Therapeutic Relevance in Pancreatic Neuroendocrine Neoplasms

【字体: 时间:2026年07月19日 来源:Cancer Science 4.9

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  神经内分泌新生物(NENs)是一类具有高度异质性的上皮性恶性肿瘤,虽共享神经内分泌分化特征,但在谱系来源、基因组结构、免疫微环境及临床行为方面存在显著差异。胰腺神经内分泌新生物(PanNENs)尤具研究价值,因为同一器官内可同时出现分化良好的胰腺神经内分泌肿瘤

  
神经内分泌新生物(NENs)是一类具有高度异质性的上皮性恶性肿瘤,虽共享神经内分泌分化特征,但在谱系来源、基因组结构、免疫微环境及临床行为方面存在显著差异。胰腺神经内分泌新生物(PanNENs)尤具研究价值,因为同一器官内可同时出现分化良好的胰腺神经内分泌肿瘤(PanNETs)与分化差的胰腺神经内分泌癌(PanNECs),二者具有不同的演化轨迹。尽管手术、靶向治疗、化疗及肽受体放射性核素治疗(PRRT)等手段已取得进展,但晚期PanNENs总体仍难以治愈,免疫检查点阻断(ICB)的疗效亦有限且不稳定。近年的基因组、表观基因组与免疫谱系研究表明,分化状态和谱系程序是决定PanNEN生物学行为的关键组织原则。PanNETs通常以染色质调控异常、谱系相对稳定及免疫微环境低炎症为特征;而PanNECs则表现为谱系不稳定、细胞周期失调及更炎症化但功能受抑的免疫环境。作者提出,基因组改变、表观遗传状态与免疫结构在PanNENs中作为耦合系统共同演化,并讨论了谱系身份如何塑造抗原呈递缺陷、免疫抑制与治疗脆弱性,进而提出表观遗传调控、抑制性免疫细胞靶向以及谱系导向治疗等精确治疗策略。
1 引言

癌症演化通过逐步获得可遗传与非遗传特征而推进,这些特征使恶性细胞能够增殖、耐受应激、重塑组织结构、发生转移并逃逸宿主控制。传统模型强调基因组改变是主要驱动因素,而当代观点则认为肿瘤演化是由基因组与表观遗传变化、代谢适应、表型可塑性以及与基质和免疫系统的动态互作共同塑造的多层级过程。免疫系统不仅是肿瘤生长的屏障,也成为癌症演化的重要决定因素。

癌症免疫编辑(immunoediting)整合了免疫监视研究,认为肿瘤发生经历清除、平衡和逃逸三个阶段。免疫系统先清除转化细胞,继而通过选择压力改变肿瘤免疫原性,最终允许具备免疫逃逸能力的克隆扩增。与之互补的是癌症免疫循环(cancer immunity cycle),其将抗肿瘤免疫概括为肿瘤抗原释放、树突状细胞致敏、T细胞迁移、浸润肿瘤微环境(TME)、抗原识别及细胞毒效应等连续步骤。任一环节受损均可削弱免疫控制能力。

随着二代测序、空间转录组学和单细胞分析的发展,免疫基因组学(immunogenomic)框架得以直接用于人类肿瘤研究。该框架认为,肿瘤细胞的基因组演化与免疫抑制性TME的建立相互促进,共同决定疾病进展和治疗耐受。致癌基因组改变不仅驱动恶性增殖,还可诱导抗原呈递受损、分泌免疫抑制性细胞因子、营造代谢不利微环境并招募抑制性免疫细胞。由此可见,选择的有效单位不再仅是癌细胞克隆,而是恶性细胞与其免疫生态共同构成的系统。

癌症神经科学的研究也提示神经回路是TME的主动组成部分。交感神经肾上腺素能信号可通过β1肾上腺素能受体诱导CD8+ T细胞耗竭,而肿瘤自身也可诱导轴突生成并重塑局部神经支配,借助神经免疫环路促进免疫逃逸。对于保留神经内分泌谱系特征并常产生和响应神经内分泌介质的NENs而言,这些概念尤为重要。尽管NENs共享神经内分泌分化,但其起源器官、分化状态、增殖能力、激素活性及基因组架构差异显著。以小细胞肺癌(SCLC)为例,经典神经内分泌分化与免疫基因程序抑制及抗原呈递缺陷相关,而神经内分泌命运丧失可恢复主要组织相容性复合体I类(MHC class I)表达并增强内在免疫原性。对人类肿瘤而言,本文采用人白细胞抗原I类(HLA class I)这一表述。上述证据提示,神经内分泌分化本身可能与多器官肿瘤中的免疫逃逸机制相关。

胰腺神经内分泌新生物(PanNENs)为研究上述问题提供了理想模型。尽管已具备多种治疗方式,包括手术、生长抑素类似物、靶向治疗、化疗和PRRT,但晚期PanNENs大多无法治愈,ICB的疗效亦有限且差异较大。其重要原因在于,PanNENs常被视为单一治疗类别,而非由分化状态、谱系程序、基因组架构及免疫环境所定义的一系列生物学差异明显的疾病。本文从机制与转化角度重新审视PanNENs:首先概述NENs的生物学异质性及胰腺原发灶的特点;随后讨论基因组与表观遗传改变、起源细胞程序及分化状态如何塑造PanNEN演化;接着分析其免疫微环境,包括抗原呈递、效应/抑制性免疫细胞及神经免疫互作;最后探讨这些认识如何指导治疗开发,尤其是ICB疗效不佳的原因及生物学分层驱动的联合治疗策略。

2 神经内分泌新生物作为生物学异质性显著的疾病家族

神经内分泌新生物虽常被归为单一诊断范畴,但从生物学与演化角度看是高度异质的疾病家族。这种异质性并非偶然,而是决定基因组改变、免疫识别、转移行为和治疗反应的重要因素。流行病学资料显示,NENs发病率与患病率持续上升,可能与检出率提高、分期迁移、生存延长以及疾病负担真实增加有关。NENs最常见于胃肠道、胰腺和肺,但几乎任何上皮器官均可发生神经内分泌分化肿瘤。

起源器官是NENs生物学差异的核心来源。现有证据并不支持NENs来自跨组织共享的单一成熟神经内分泌祖细胞,而更可能源于不同上皮细胞在转化过程中获得或保留神经内分泌分化程序。因此,小肠神经内分泌肿瘤、PanNETs、肺类癌、SCLC及胰外神经内分泌癌(NECs)分别受不同谱系转录因子、染色质状态和突变过程调控。跨肿瘤比较虽有启发性,但若直接用于治疗决策则可能误导。例如,小肠NET中常见的CDKN1B突变并非胰腺病变的主要特征;PanNETs则更常见MEN1、DAXX和ATRX异常;而NECs的深度免疫抑制和快速增殖也并非惰性NET生物学的简单进展,而是不同病理架构的体现。

分化状态与增殖活性进一步增加异质性。当前WHO分类依据形态和增殖指数区分分化良好的NETs与分化差的NECs。在胰腺,这一划分尤其关键,因为它将G1、G2及G3的PanNETs与PanNECs明确区分。功能状态也是重要维度。分泌激素的功能性PanNETs,如胰岛素瘤,常因内分泌综合征而较早发现,并可能具有独特遗传路线,如YY1 p.T372R突变;而非功能性PanNETs往往在晚期被发现,且更常见MEN1、DAXX和ATRX改变。

总体而言,NENs体现了细胞谱系身份、分化状态和组织环境会在肿瘤遗传特征与免疫图谱中留下持久印记。胰腺尤为典型:同一器官内的高分化PanNETs与高侵袭性PanNECs虽同源于胰腺,却代表完全不同的演化终点。

3 胰腺神经内分泌新生物的独特生物学与临床特征

PanNENs之所以独特,不仅因为其器官来源,更因为同一器官中并存两类根本不同的神经内分泌疾病实体:通常病程较缓且谱系程序稳定的高分化PanNETs,以及高度侵袭且谱系不稳定的PanNECs。这样的并置使胰腺成为研究分化状态与谱系程序如何限制肿瘤演化、免疫可见性及治疗脆弱性的理想场景。

高分化PanNETs通常突变负荷较低,基因组景观主要由染色质调控因子、端粒维持机制及营养感知通路的反复异常构成,而非广泛基因组不稳定。相较之下,低分化PanNECs遵循类癌演化路径,常见TP53和RB1失活、细胞周期失调,胰腺原发灶中KRAS异常也较常见。这些分子差异映射到不同临床行为:PanNETs多呈惰性进程,但晚期仍可致命,且根治术后复发并不少见;PanNECs则常在初诊时即表现为高度侵袭,需要完全不同的治疗策略。

PanNENs的预后受分期、分级、肿瘤大小、血管侵犯和转移负荷等多因素影响。值得强调的是,分级与分化并非可互换的预后变量。PanNET G3与PanNECs虽然增殖指数相近,却属于生物学不同的实体,治疗敏感性和生存轨迹均不同。其原因与基因组背景密切相关:胰腺原发灶较其他胃肠胰NET更富集染色质重塑异常和mTOR通路改变,为依维莫司(everolimus)、舒尼替尼(sunitinib)及部分烷化剂方案提供了生物学依据;而小肠NET则基因组更“安静”,其激素生物学、基质重塑和免疫特征也不同。

尽管基因组和临床表征取得了重要进展,PanNENs仍存在机制认识与治疗实施之间的显著鸿沟。分子和免疫谱系分析已揭示多个生物学相关亚群,但临床决策仍大量依赖宽泛的临床病理分类。缩小这一差距是PanNEN研究的核心转化难题。

4 不同分化状态下PanNENs的基因组与表观遗传基础

PanNENs的基因组架构,只有将分化状态置于分析核心时才能被更好理解。高分化PanNETs的标志性改变包括MEN1、DAXX、ATRX及mTOR通路组分异常,提示染色质调控和端粒维持是其核心致病主题。MEN1编码menin,是参与转录调控和表观遗传调控的染色质相关抑癌蛋白;DAXX和ATRX参与组蛋白变体H3.3向端粒等重复序列的沉积。DAXX或ATRX缺失与端粒替代延长(ALT)、基因组不稳定及不良临床行为相关。

全基因组与表观基因组研究进一步显示,PanNETs可按谱系程序和染色质状态分为若干可解释亚群。转录组和甲基化组分析提示,许多PanNETs保留可辨识的胰岛细胞谱系特征;伴MEN1、DAXX或ATRX改变的肿瘤往往呈α细胞样程序,而另一些则呈β细胞样或中间表型。这说明细胞起源与谱系状态信息可在肿瘤演化深处被保留,同时也提示某一突变的表型后果强烈依赖其所处的细胞与表观遗传背景。

蛋白组基因组学进一步将分子亚群与缺氧程序、代谢重编程、免疫特征及临床侵袭性联系起来。部分非功能性PanNETs兼具染色质失调与TME重塑,提示临床相关亚型更像是新出现的“环境状态”,而非单纯由突变定义的类别。功能状态与这些基因组模式亦存在交叉:胰岛素瘤常见YY1突变,且与更常见的非功能性PanNETs在生物学上不同,提示胰岛素瘤可能存在部分独立的演化路线。许多非功能性PanNETs则呈更宽广的生物学谱系,即在保留神经内分泌分化的同时丧失或减弱激素分泌,说明谱系身份与内分泌功能可在肿瘤演化中发生部分解耦。

低分化PanNECs则遵循完全不同的演化路径。胃肠胰NECs以TP53和RB1失活、高增殖能力及更接近普通癌的基因组特征为主。DNA甲基化分析进一步支持PanNETs与PanNECs具有不同细胞起源,而非前者向后者的线性进展。虽然低级别或中级别NET可进展至更高级别,但真正的PanNEC更应视为独立疾病类别。这一差异具有重要的生物学与免疫学意义:前者强调染色质调控和谱系稳定,后者则体现谱系崩解、细胞周期失调以及更常见的免疫检查点分子表达。

从免疫基因组学角度看,这些基因组状态不仅具有预后意义,也具有免疫学指示意义。染色质调控因子、DNA修复通路及谱系转录程序可影响抗原呈递、干扰素反应、细胞因子产生以及对免疫攻击的敏感性。因此,PanNENs中的基因组架构与免疫环境并非彼此独立,而是耦合系统。

5 PanNENs的免疫景观

PanNENs常被概括为“免疫冷”肿瘤,但这一表述过于简化。实际上,PanNENs呈现多种不同免疫状态,且在高分化PanNETs与低分化PanNECs之间存在明显差异。免疫冷肿瘤可由癌症免疫循环的多个环节受扰所致,包括抗原生成不足、抗原呈递缺陷、树突状细胞致敏不足、趋化因子介导的T细胞募集不足,或效应功能过早被抑制性代谢产物和免疫抑制细胞群削弱。对PanNETs而言,主要特征是有效抗肿瘤免疫启动与维持存在多重屏障,包括肿瘤抗原原始免疫原性低、抗原呈递能力不足、效应T细胞浸润有限,以及部分病例中富含肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的抑制性TME。相较之下,PanNECs通常较PanNETs更炎症化,免疫细胞浸润更多,但这并不等于有效抗肿瘤免疫,因为其常伴随抗原呈递受损、免疫检查点通路激活及抑制性髓系网络形成。

低内源性抗原性是PanNETs抗肿瘤免疫受限的重要原因,这与其总体较低的肿瘤突变负荷(TMB)一致,限制了突变新抗原的数量,降低了自发性T细胞启动概率。若再叠加抗原呈递障碍,免疫逃逸更易发生。多项研究显示,PanNENs中HLA class I表达异质且常降低;部分队列中HLA class I保留与更佳预后相关,说明抗原丰度与抗原呈递是两个相互独立的变量。PanNECs通常具有更高抗原潜力,但若HLA class I缺失,细胞毒性T细胞仍难以有效识别。SCLC等神经内分泌癌研究也支持:神经内分泌谱系状态可广泛抑制免疫相关基因表达,而丧失神经内分泌身份可恢复MHC class I表达并增强免疫原性。PanNECs中亦可见HLA class I丢失。

除抗原呈递缺陷外,PanNETs中先天免疫致敏与效应细胞动员也常不足。空间分析显示其肿瘤内淋巴细胞,尤其是CD8+ T细胞浸润稀少,这可能反映树突状细胞致敏不足、趋化募集缺陷或T细胞在间质中停留不良。也有转移性PanNETs显示部分肿瘤存在较高T细胞浸润,并与炎症信号激活及CCL5等趋化因子表达相关,提示在特定生物学背景下仍可诱导一定抗肿瘤免疫。PanNECs则通常表现出更高的T细胞浸润密度和更明显的炎症反应,但这种炎症并不必然转化为有效杀伤,反而常伴随抑制性细胞进入。

免疫检查点分子在PanNENs中的生物学特征也呈谱系相关。PanNETs通常低PD-L1表达、TIL稀少;而PanNECs更常见PD-L1表达和检查点通路激活。然而,单独依赖PD-1/PD-L1状态并不足以预测ICB反应。对PanNETs而言,致敏不足和抗原呈递缺陷限制了免疫治疗效果;对PanNECs而言,检查点激活往往与快速增殖及肿瘤内在免疫逃逸并存,导致炎症背景下仍难形成有效抗肿瘤免疫。因此,PD-1/PD-L1状态应结合亚型、免疫细胞构成和抗原呈递活性综合解读。

在这一异质性免疫景观中,三级淋巴结构(TLS)可能代表较有利的免疫构型。于部分切除的G1/G2非功能性PanNETs中,TLS可见于超过三分之一病例,并与更好的无复发生存和总生存相关。TLS包含有组织的B细胞滤泡、T细胞区和树突状细胞,提示其反映的是结构化局部免疫反应,而非非特异性炎症。相较之下,PanNECs中TLS分布资料有限。

调节性T细胞(Treg cells)可抑制抗肿瘤免疫,并与免疫治疗耐受相关。跨癌种研究提示,PD-1在效应T细胞与Treg细胞之间的表达平衡比单纯阳性率更能预测PD-1阻断获益,而富含乳酸的微环境会强化PD-1阳性Treg介导的抑制。PanNENs中T细胞浸润总体偏低,FOXP3+ Treg高浸润及高PD-L1表达常与更高恶性度或不良预后相关,但Treg在PanNENs中的精确作用仍需进一步阐明。

抑制性髓系细胞群,尤其是TAMs,是部分PanNETs的重要免疫学特征。CD68和CD163阳性的TAM浸润与术后更短的无病生存和疾病特异性生存相关。尽管这可能部分反映肿瘤本身的侵袭性,但从其他实体瘤来看,TAM富集的TME可促进血管生成、基质重塑、转移播散、T细胞功能障碍及免疫治疗耐受。因此,在PanNETs中,TAM丰富的免疫调节性微环境可能直接推动疾病进展。相较之下,PanNECs更常处于炎症性但髓系细胞也丰富的环境中。总体而言,PanNETs多为免疫排斥型微环境中的髓系抑制,而PanNECs则是在高度炎症但功能受抑的背景下发生髓系介导免疫抑制。

总体来看,PanNENs中的免疫活性具有显著异质性和情境依赖性。仅凭效应T细胞浸润这一单一指标无法准确描述其免疫状态,也难以为未来免疫治疗设计提供充分依据。

6 将PanNEN生物学转化为治疗策略

当前PanNENs治疗在一定程度上反映了其生物学基础,但在亚型层面的匹配仍不充分。对于高分化转移性PanNETs,生长抑素类似物是SSTR阳性疾病的基础治疗,可用于功能性肿瘤的症状控制及部分非功能性病例的疾病稳定。依维莫司和舒尼替尼等靶向药物则与PanNETs已知的mTOR通路激活和血管依赖性相契合。PRRT进一步拓展了胃肠胰NET的治疗选择。烷化剂化疗仍是晚期PanNETs的重要方案,尤其是链佐星方案和卡培他滨联合替莫唑胺。相较之下,PanNECs为高度侵袭性肿瘤,铂类化疗仍是全身治疗基石,但总体结局较差。因此,区分PanNETs与PanNECs对于合理选药至关重要。

ICB在未筛选PanNEN人群中的有限疗效与其免疫生物学特征一致。在KEYNOTE-158等研究中,帕博利珠单抗(pembrolizumab)在既往治疗的高分化NET中总体应答率很低;其他PD-1抑制剂也仅显示轻度活性。双重检查点策略在部分高级别病例中似乎稍有优势,但总体获益仍有限且异质性大。其原因包括抗原原始免疫原性低、抗原呈递受损、抑制性TAM和Treg细胞丰富,以及试验中组织学分级和分化状态异质性过大,导致亚型特异性信号被掩盖。现有生物标志物如PD-L1免疫组化只能提供有限信息。因此,在谱系身份和染色质架构会影响T细胞浸润与激活的疾病中,ICB不太可能成为统一有效的治疗策略,更可能需要基于生物学的联合方案。

一种有前景的方向是将ICB与恢复抗原呈递或增强抗肿瘤免疫反应的治疗联合。SCLC研究表明,表观遗传治疗可恢复抗原呈递程序并改善免疫治疗反应。鉴于PanNETs中染色质调控异常较常见,这一思路值得探索。

针对抑制性细胞的治疗亦具吸引力。TAM丰富的PanNETs与不良预后持续相关,支持采用清除、阻断募集或重编程TAM的策略。与T细胞导向免疫治疗联合时,CD47-SIRPα吞噬检查点阻断也可能有用。针对Treg细胞的策略同样值得关注。PD-1阻断疗效受效应T细胞与Treg的PD-1表达平衡及乳酸等代谢信号影响,因此对PD-1阳性淋巴细胞、TAM和其他免疫细胞进行空间与代谢层面的分析,或可识别不适合单药ICB的患者。

高级别PanNENs还存在与神经内分泌谱系状态相关的额外脆弱性。DLL3(delta-like ligand 3)是与神经内分泌分化相关的Notch配体,在大多数胃肠胰神经内分泌癌及部分侵袭性高分级PanNETs中高表达。DLL3靶向治疗,包括双特异性T细胞连接器和抗体偶联药物,在SCLC中已显示出前景,是谱系生物学转化为治疗机会的典型例证。其他新靶点还包括B7-H3和CD47,前者与抑制性TAM招募和极化相关,后者在PanNETs中的表达与CD163+ TAM及预后相关。

总体而言,PanNENs的治疗未来不太可能由单一药物类别决定,而更依赖于将治疗与肿瘤的生物学状态相匹配:SSTR阳性的高分化肿瘤可能更适合PRRT或靶向治疗;抑制性细胞丰富的肿瘤可能需要重塑TME;具有TLS的肿瘤可能是更有前景的ICB候选;PanNECs则可能更适合铂类化疗联合免疫治疗或DLL3靶向治疗。

7 未来方向与结论

PanNEN研究的核心难题并不在于缺少候选生物机制,而在于缺乏能够把肿瘤演化、免疫环境与临床可操作分层连接起来的整合性概念框架。既往研究已确认PanNETs存在显著免疫异质性,TAM富集的TME与不良结局相关,PanNETs与PanNECs在生物学上不同,以及神经内分泌谱系程序对抗原呈递机器具有重要影响。但这些发现多为平行积累,尚未形成统一模型。其背后部分原因在于研究长期偏重单维度分析,形态、分级、功能状态、基因组改变和免疫环境常被分开考察,而忽视了它们可能是同一演化过程的不同表现。

采用免疫基因组学框架可为PanNENs提供统一理论基础。在该框架下,肿瘤免疫表型并非固定属性,而是由受谱系约束的演化轨迹所涌现的状态。基因组与表观基因组变化形成特定神经内分泌分化状态和细胞起源程序,继而持续调控肿瘤行为。谱系编码的转录与染色质程序可决定肿瘤抗原性、HLA class I/II表达、干扰素信号能力、趋化因子产生及TME中的代谢互作,并进一步塑造TAM、Treg和功能异常抗原呈递细胞等抑制性网络。它们共同定义了具有可塑性的系统级免疫表型。

据此,PanNENs中的免疫逃逸不应仅被视为随机变异后的免疫选择结果,而应理解为受谱系特异性染色质结构约束的过程。ICB在PanNENs中疗效有限,提示现有免疫治疗尚未与其演化和发育规律充分匹配。

未来研究应聚焦于:将PanNEN亚型视为不同演化终点而非连续谱上的点;将免疫分析从单纯细胞数量或PD-L1表达,转向空间组织与细胞互作;并开展纵向采样,以追踪治疗诱导的谱系状态、表观遗传、抗原呈递和免疫环境变化。对药物开发和临床试验设计而言,入组标准也应从单纯组织学分类转向反映谱系身份与免疫环境的生物学分层。例如,SSTR阳性的PanNETs可考虑将PRRT与免疫治疗联合;抑制性细胞丰富的肿瘤可能首先需要去除或重编程抑制性细胞;PanNECs则可通过DLL3、TP53和RB1等谱系相关标志识别潜在免疫脆弱性。将细胞起源、分化状态、基因组与表观遗传改变及免疫环境纳入统一分类体系,是将机制认识转化为PanNEN新治疗策略的关键。
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