《Oncology Reviews》：Glioblastoma as a neuro-immune network disorder: rethinking the tumor microenvironment, neural circuit integration, and therapeutic resistance
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胶质母细胞瘤，IDH野生型，CNS WHO 4级，是一种高度侵袭性的中枢神经系统原发性肿瘤，其特征为浸润性生长、显著的抗原异质性和治疗抵抗。尽管免疫治疗取得了进展，但胶质母细胞瘤的临床反应仍然是短暂且非持久的。新兴证据表明，胶质母细胞瘤及相关高级别胶质瘤存在于
胶质母细胞瘤，IDH野生型，CNS WHO 4级，是一种高度侵袭性的中枢神经系统原发性肿瘤，其特征为浸润性生长、显著的抗原异质性和治疗抵抗。尽管免疫治疗取得了进展，但胶质母细胞瘤的临床反应仍然是短暂且非持久的。新兴证据表明，胶质母细胞瘤及相关高级别胶质瘤存在于一个高度调控的神经免疫肿瘤微环境（TME）中，这可能导致了这些局限性。在该微环境中，结构性、生物化学性和细胞性重塑通过损害淋巴细胞穿过血脑屏障（BBB）的浸润并促进T细胞耗竭，降低了当前免疫治疗（包括嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法和免疫检查点抑制剂）的疗效。这些肿瘤的难治性进一步受到围绕TME的神经回路的影响。通过信号分子，如谷氨酸和神经连接蛋白-3（NLGN3），神经活动可使TME倾向于免疫抑制基线，同时促进肿瘤细胞增殖。这些上游信号通路和区域异质性神经相互作用可能导致不同的免疫表型和行为，最终影响临床结局。这些发现支持从以肿瘤为中心的观点向神经免疫网络模型的转变。未来的治疗策略可能需要一种多学科方法，整合神经信号通路、免疫系统调节和空间定义景观，从而将胶质母细胞瘤及相关高级别胶质瘤重构为一种系统水平的紊乱，而非孤立的恶性肿瘤。
论文主体部分总结如下：
**1 引言**
胶质母细胞瘤（IDH野生型，CNS WHO 4级）是最具侵袭性的中枢神经系统原发性恶性肿瘤，其特征为快速增殖、抗原异质性和治疗抵抗。组织学上，胶质母细胞瘤显示微血管增殖、假栅栏状坏死和高有丝分裂活性。分子层面，这些肿瘤由IDH野生型状态定义，并常见TERT启动子、EGFR扩增或7号染色体全染色体获得与10号染色体全染色体丢失的联合改变，这些分子特征独立支持胶质母细胞瘤的诊断。相比之下，星形细胞瘤（IDH突变型）在一个不同的分子定义肿瘤类型内分级，并可能根据微血管增殖、坏死或CDKN2A/2B纯合缺失被指定为CNS WHO 4级。这些区别在临床上很重要，因为IDH状态与肿瘤预后和治疗结局密切相关。当前的标准治疗包括最大安全手术切除，继以放疗联合替莫唑胺化疗。尽管该方法改善了生存，但预后仍然较差，中位总生存期为15-21个月，5年生存率在5%-13%之间。最近的免疫治疗策略，包括嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法和免疫检查点抑制剂（ICIs），已显示出初步希望，但尚未产生持久改善长期结局的效果。这些治疗局限性表明，当前胶质母细胞瘤病理生理学模型不完全包含驱动肿瘤进展和治疗抵抗的因素。传统框架通常将胶质母细胞瘤概念化为肿瘤内在过程，因此强调主要针对恶性细胞的细胞毒性免疫反应。然而，新兴证据表明，胶质母细胞瘤和其他高级别胶质瘤受到一个更广泛的微环境塑造，其中免疫调节、基质重塑、血管功能障碍和神经元信号通过持续的 bidirectional 通信相互作用。本综述提出，这些肿瘤可能更准确地被理解为一种神经免疫网络紊乱，其中免疫抑制、突触整合和空间定义的微环境共同驱动肿瘤侵袭、免疫逃逸和治疗抵抗。研究人员进一步讨论该框架如何影响神经外科干预和围手术期治疗设计，并对未来胶质母细胞瘤及相关高级别胶质瘤的免疫调节方法具有意义。
**2 肿瘤微环境的免疫抑制结构**
**2.1 结构重塑：细胞外基质和血-肿瘤屏障**
肿瘤微环境（TME）是一个由结构性、代谢性和细胞性元素组成的多层系统，促进肿瘤进展同时抑制抗肿瘤免疫反应。大部分文献已在胶质母细胞瘤模型中建立，但若干机制，包括细胞外基质（ECM）重塑、胶质瘤干细胞样细胞信号和缺氧驱动的免疫抑制，也在更广泛的高级别胶质瘤背景下被描述。在该系统中，神经ECM经历广泛重塑，导致免疫失调、肿瘤复发和治疗抵抗。ECM重塑的一种机制由间充质干细胞（MSCs）介导，其分泌金属蛋白酶降解ECM成分并促进肿瘤侵袭。MSCs还与胶质瘤干细胞样细胞（GSCs）相互作用，激活IL-6/STAT3信号轴，促进血管生成并强化促肿瘤状态。该通路的持续激活增加髓系细胞上PD-L1的表达，导致调节性T细胞扩增和效应T细胞活性抑制。除基质降解外，胶质母细胞瘤相关基质相互作用通过改变基质刚度进一步促进ECM重组。正常神经实质通常以低胶原沉积和高顺应性为特征，而胶质瘤相关重塑可能通过促进赖氨酰氧化酶分泌的信号通路进一步增加ECM刚度，驱动胶原交联、基质刚性和随后的肿瘤浸润。这些观察表明，ECM重塑积极塑造TME内的免疫迁移和可及性，而非仅作为结构支架。结构重塑直接与TME内的血管功能障碍相关。在胶质母细胞瘤和其他脑肿瘤中，血脑屏障被重建为非均匀的血-肿瘤屏障（BTB），其特征为异常的血管通透性和转运功能。这些改变增加间质液压力、减少肿瘤灌注并升高机械应力，刺激血管内皮生长因子（VEGF）分泌。除促进肿瘤血管生成外，VEGF抑制树突状细胞功能和细胞间黏附分子-1及血管细胞黏附分子-1的表达，从而损害T细胞浸润并进一步强化TME内的缺氧条件。
**2.2 免疫抑制的代谢和细胞驱动因素**
缺氧重塑星形胶质细胞、GSCs和其他免疫细胞（包括肿瘤相关巨噬细胞（TAMs））的免疫功能。在氧气受限条件下，星形胶质细胞经历HIF-2α介导的反应性变化，伴随IL-3、TGF-β1、血管生成素和VEGF-A的分泌，进一步促进肿瘤增殖和血管重塑。在代谢应激期间，GSCs表现出适应性代谢重编程和保护性自噬，帮助维持干细胞样特性，同时回收细胞内成分以维持细胞存活。缺氧还促进向无氧糖酵解的转变，增加对替莫唑胺的抵抗性，并支持营养匮乏区域的肿瘤进展。TME内的免疫群体同样受到影响。氧气可用性降低促进TAM募集并偏向M2样极化，其特征为TGF-β和IL-10分泌，最终限制CAR T细胞治疗反应。缺氧还通过下调树突状细胞上的主要组织相容性复合体（MHC）II类分子表达损害抗原呈递。这些代谢改变建立了一个即使在治疗开始前也固有抵抗免疫治疗干预的微环境。
**3 胶质母细胞瘤免疫治疗的局限性**
免疫治疗已成为胶质母细胞瘤的一种有前景的治疗策略，当前方法主要集中于ICIs和CAR T细胞疗法。CAR T细胞疗法涉及T淋巴细胞的基因工程，使其识别肿瘤相关抗原，独立于MHC限制性抗原呈递。最近的临床研究调查了若干胶质母细胞瘤相关抗原，包括表皮生长因子受体III型突变体、人表皮生长因子受体2和白细胞介素-13受体α2，初步试验显示出初步抗肿瘤活性。ICIs通过破坏通常抑制T细胞活化和分化的抑制性信号级联发挥作用。虽然胶质母细胞瘤中最常研究的目标涉及细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4和程序性细胞死亡蛋白1（PD-1），其他检查点分子（包括TIM-3和LAG-3）也与胶质瘤相关免疫反应有关。尽管早期发现令人鼓舞，但持久的治疗反应仍然有限。一个主要挑战是胶质母细胞瘤微环境的深度免疫抑制性质。TME内的结构重塑，特别是BTB的形成，限制有效药物递送并损害免疫细胞向肿瘤床的迁移。潜在的抗原异质性进一步通过不同肿瘤细胞群体中抗原表达的动态变化限制CAR T细胞疗法的疗效。TME内的代谢适应，包括缺氧驱动信号，通过促进调节性免疫表型和抑制抗原呈递进一步削弱免疫治疗反应。这些局限性表明，当前胶质母细胞瘤的免疫治疗策略可能受到一个积极维持免疫抑制的更广泛微环境的限制。因此，更有效的治疗方法可能受益于超越恶性细胞的干预，以解决塑造肿瘤进展的结构性、代谢性、血管性和神经元信号通路。免疫治疗抵抗可能不仅反映免疫激活受损，还反映局部神经免疫微环境内的上游调控过程，这些过程共同维持免疫抑制。
**4 一种神经免疫网络紊乱**
**4.1 神经免疫网络框架**
先前的综述讨论了免疫抑制性胶质母细胞瘤微环境和新兴的胶质瘤神经免疫轴。研究人员提出的框架在三个重要方面有所不同。首先，它将神经元活动、免疫抑制和空间异质性整合为在一个系统水平网络内运行的相互依赖过程，而非独立通路。其次，研究人员强调神经元活动作为免疫表型的上游调控因子——而不仅仅是共存特征——这得到来自人体组织和逆行回路追踪的直接实验证据支持。第三，研究人员提出，这种网络水平的整合对手术和免疫治疗干预的序贯和空间靶向具有直接影响（图1）。
**4.2 上游免疫调控**
现代胶质瘤生物学中最重要的进展之一是认识到神经元活动不仅仅是肿瘤位置的背景特征；相反，它是驱动疾病进展的积极参与者（表1）。网络中心模型的一个主要含义是，神经元活动可能有助于高级别胶质瘤中免疫功能障碍的建立，而非代表肿瘤生长的下游后果。2015年Venkatesh等人的开创性工作表明，神经元通过分泌活性依赖性神经连接蛋白-3（NLGN3）积极促进高级别胶质瘤增殖，该蛋白激活PI3K-mTOR信号通路并驱动胶质瘤细胞中NLGN3的正反馈表达。后续研究表明，ADAM10介导的脱落对于这种有丝分裂效应是必需的，使NLGN3释放到TME中。这些观察表明，神经元活动不仅与胶质瘤生长相关，而且可以为肿瘤进展提供直接的营养输入；值得注意的是，人类高级别胶质瘤中NLGN3表达水平与患者总生存期呈负相关。神经元-胶质瘤通信的生物学意义通过神经元与胶质瘤细胞之间谷氨酸能突触的证明得到进一步加强。在该工作中，AMPA受体介导的突触输入在胶质瘤细胞中产生突触后电流，并可能有助于钙依赖性侵袭和肿瘤生长，从而提供了一条直接的 electrophysiologic 途径，通过该途径神经元活动可以影响恶性行为。最近，Venkataramani等人（2022）证明胶质母细胞瘤细胞可以劫持附近的神经元机制迁移到神经实质中，这些信号通路促进 de novo 微管形成并增强GSCs的侵袭性。扩展这些发现，Huang-Hobbs等人（2023）发现远程神经元活动通过SEMA4F信号驱动胶质瘤进展，提供证据表明非局部神经元回路通过旁分泌机制促进肿瘤生长。Greenwald等人（2024）使用整合空间分析证明胶质母细胞瘤被组织成多层次细胞群落，其中恶性和非恶性群体在结构和生理上共变，促进更高阶的组织相互作用。Krishna等人（2023）通过强调胶质母细胞瘤如何功能性重塑人类神经回路导致肿瘤进展和患者生存期缩短，提供了支持性临床证据，确立了神经元-肿瘤回路重塑是患者结局的临床有意义决定因素。总体而言，这些研究表明，围绕高级别胶质瘤的神经组织通过由预先存在的网络架构和单个肿瘤细胞亚型的转录身份塑造的机制积极调节肿瘤行为。Tetzlaff等人进一步证明，胶质母细胞瘤迅速整合到跨大脑皮层的多样化神经回路中，并与周围神经元进行广泛的功能通信。在该特定研究中，胆碱能神经元被确定为胶质母细胞瘤侵袭的增强因子，具有患者特异性和肿瘤细胞状态依赖性的神经-肿瘤连接模式与增强的侵袭性相关。放射治疗矛盾地增加周围神经元活动，从而增强神经元-肿瘤细胞连接，而同时抑制神经元活动和放射治疗可改善治疗效果。这些发现支持神经元-胶质瘤突触不仅促进肿瘤进展，还促进治疗抵抗的概念。因此，神经回路整合可能是解释为什么胶质母细胞瘤在不同患者、区域和治疗背景下行为不同的关键决定因素。新兴证据表明，同一神经生物学轴也可以塑造免疫表型。Guo等人报道，缺氧驱动胶质瘤干细胞释放过量谷氨酸，激活局部神经元并通过与RNA m6A去甲基化相关的神经元源性外泌体信号促进小胶质细胞M2极化。在更广泛的胶质母细胞瘤文献中，相关的髓系程序与细胞毒性T细胞活性降低和抗原呈递受损相关。在另一项研究中，Guo等人表明，神经元活动通过诱导胶质瘤干细胞中的原神经-间充质转化促进胶质瘤进展，该表型与更强的侵袭性和治疗抵抗相关。从这个角度看，当前免疫治疗的有限疗效可能部分反映了其部署到一个已经生物预条件化以抵抗持久抗肿瘤免疫的生态位中。这些观察表明，挑战可能超越免疫激活不足，包括上游神经免疫调控过程，其中局部脑环境可能在治疗开始前就偏向巨噬细胞状态、强化T细胞功能障碍并限制治疗反应性。
**4.3 空间异质性**
第二个主要挑战是神经免疫调节在肿瘤区域之间不太可能是均匀的。成人型弥漫性胶质瘤是分子异质性疾病，胶质母细胞瘤的特征是影响EGFR、PTEN、TP53、细胞周期控制、染色体稳定性和端粒维持的反复改变。这些改变共存于遗传、转录、免疫和空间上多样化的肿瘤中。这种异质性在临床上具有重要意义，因为它增加了抗原逃逸的可能性，并允许治疗敏感性的区域差异，从而强化了不同肿瘤区域可能存在于整个大脑中的概念。除肿瘤内空间异质性外，患者间分子多样性进一步复杂化了神经免疫景观。胶质母细胞瘤分子亚型——包括间充质、原神经或经典转录谱——与不同的免疫组成相关，并与不同的神经元信号通路相互作用。最近研究表明，间充质亚型富含免疫抑制和促炎基因，而原神经和经典亚型显示出显著低水平的淋巴细胞浸润，这可能部分解释不同的免疫治疗反应性。这种肿瘤间分子亚型与肿瘤内神经元活动之间的相互联系可能有助于患者结局的变异。一项整合配对单核RNA测序和空间转录组学数据（来自三名人类胶质母细胞瘤患者）的空间转录组学研究表明，胶质母细胞瘤被组织成不同的微解剖生态位，具有空间分离的肿瘤细胞状态和显著异质性的免疫和代谢组成。Liu等人识别了四种转录定义的肿瘤细胞状态——神经祖细胞样、少突胶质细胞祖细胞样（OPC样）、星形胶质细胞样（AC样）和间充质样——并证明这些状态并非随机混合，而是优先定位于不同的空间区域。例如，OPC样肿瘤细胞在样本中始终富集于肿瘤血管附近，可能反映更高的氧气需求。小胶质细胞和巨噬细胞在坏死区、坏死周围区和血管邻近区域最为丰富，差异表达基因分析识别出缺氧反应和糖酵解基因（包括ENO2、HILPDA和CHI3L1）的上调作为假栅栏状坏死生态位的主要转录特征。功能上，坏死周围区域比更广泛的胶质母细胞瘤微环境具有更强的免疫抑制性，而血管周围区域显示出相对促炎的特征，富含氧化磷酸化通路。这些发现表明，并非所有肿瘤区域在免疫反应方面都是生物学等效的。最近的工作为这一空间模型增加了神经维度。Nejo等人表明，具有增强神经元活动的高级别胶质瘤区域表现出区域免疫抑制，其特征为不同的免疫细胞组成和抗炎TAMs的富集。高连接区域表现出干扰素驱动反应以及TNF/NFκB相关程序的抑制，而肿瘤相关协同信号分子（即血小板反应蛋白-1）的敲除突变减少了谷氨酸能过度兴奋并改变了免疫结构。这些发现表明，高级别胶质瘤中的空间异质性可能部分反映了神经元活动的区域差异，这进而影响免疫抑制程序最强烈表达的位置。如果不同肿瘤区域表现出不同的神经和免疫状态，统一治疗可能因此产生可变区域反应。在该框架中，胶质母细胞瘤和其他高级别胶质瘤被更好地理解为分布在整个功能性脑回路中的局部神经免疫生态系统的拼凑，其中神经元信号的空间差异有助于解释免疫许可性和治疗结局的区域变异性。
**4.4 局限性和未解决的问题**
当前证据的几个局限性应被承认。大部分将神经元活动与高级别胶质瘤中免疫调节联系起来的证据来源于临床前模型。这些机制在人类胶质母细胞瘤中运作的程度尚未完全确定。例如，虽然Guo等人识别出缺氧驱动的神经元活动促进M2极化，但该通路的可推广性尚未完全建立。神经元-胶质瘤免疫相互作用的因果方向性仍是进一步研究的领域——是神经元活动直接驱动免疫抑制，还是肿瘤整合的回路重塑间接塑造免疫表型。尽管当前转录研究揭示了显著的区域异质性，但这些数据受到高级别胶质瘤不可预测性质的限制，且可能尚未完全捕捉跨不同患者群体和分子亚型的神经免疫相互作用的全部范围或复杂性。这些局限性突出了需要多学科和多模态研究，整合免疫表型、电生理学和空间转录组学，以转化到人类研究。
**5 讨论**
将胶质母细胞瘤视为神经免疫网络的新兴观点挑战了指导手术和全身治疗的传统以肿瘤为中心的范式。胶质母细胞瘤存在于一个由肿瘤细胞、免疫群体、血管结构、基质成分和神经元回路组成的动态生态系统中。这些成分之间的相互作用共同促进肿瘤进展、免疫逃逸和治疗抵抗。因此，如果维持免疫抑制的潜在神经、代谢和微环境机制保持完整，那么仅针对增强抗肿瘤免疫的策略可能是不够的。
**5.1 神经免疫平台和治疗意义**
神经免疫框架对治疗设计具有直接意义。首先，将神经元活动作为免疫抑制的上游调控因子进行靶向提供了一种机制上不同的途径来重编程TME——这与仅针对下游免疫激活的方法根本不同。前面概述的神经元-胶质瘤信号通路共同定义了一组上游干预点，如果被破坏，可以在免疫效应细胞部署前降低TME的免疫抑制基线。一个特别有启发性的例子是放射治疗增加周围神经元活动和神经元-肿瘤连接性的矛盾观察，这可以部分解释早期治疗抵抗，并支持在标准放化疗的同时破坏神经元输入。其次，神经免疫轴代表了患者分层的生物标志物来源。术中皮质电图和连接组映射可以表征肿瘤-神经回路整合的程度，如Krishna等人所示，提供了一种临床可及的指标，可能预测免疫治疗反应性和总生存期。类似地，分子亚型分类——特别是原神经-间充质转化状态的识别——可能告知哪些患者最有可能从靶向神经信号和免疫检查点抑制剂的方法中受益。未来的生物标志物开发可能将免疫-神经生态位组成的空间转录组学分析与常规肿瘤基因组特征相结合。第三，该框架塑造了转化优先级的顺序。免疫治疗试验在很大程度上招募了分子和空间异质性的患者群体，而未考虑神经免疫景观组成，这可以部分解释可变临床结局。以下部分讨论的手术和局部治疗策略代表了一个机会，可以将神经免疫生物标志物终点——如网络整合评分、分子亚型和空间免疫生态位谱——纳入试验设计。值得注意的是，大多数将神经元活动与免疫抑制联系起来的机制证据仍然是临床前的，并且这些相互作用在人类胶质母细胞瘤中是免疫失败的主要驱动因素，还是几个平行机制中的贡献因素，仍有待通过前瞻性人类研究确定。
**5.2 对手术管理和围手术期免疫窗口的意义**
在网络中心框架内，手术切除可以改变肿瘤负荷、组织结构、抗原暴露、局部免疫交通和下游治疗的时机。手术切除不仅减少抑制性占位效应，还可以影响细胞因子梯度并暂时破坏已建立的神经元-胶质瘤回路，从而创造围手术期免疫窗口。新辅助免疫治疗研究传达了时机的重要性；在复发性胶质母细胞瘤中，在切除前引入PD-1阻断与瘤内免疫激活、增强干扰素相关信号和克隆性T细胞扩增相关。因此，NLGN3表达水平、电生理活动和空间免疫组成可作为潜在生物标志物，可为患者分层和围手术期治疗靶点选择提供信息。
**5.3 重新思考局部治疗：从细胞毒性到免疫调节**
历史上，卡莫司汀植入代表了以肿瘤为中心的方法，通过局部化疗消除残留的腔内细胞。然而，网络导向的转变提出，手术干预可以重编程局部TME以防止复发。越来越多的临床前文献表明，切除腔支架、水凝胶和局部递送平台可以在术后募集淋巴细胞、重编程巨噬细胞并激活其他免疫通路。水凝胶在术后环境中作为切除腔内的局部免疫治疗平台特别有利；例如，Zhang等人实施了一种腔内可注射水凝胶，作为CXCL10和免疫纳米调节剂的药物储库，维持体内释放并维持T细胞浸润。这些方法不同于传统用化疗药物冲洗腔体的设计，因为它们旨在重塑决定早期复发的局部免疫环境。局部治疗之所以相关，是因为切除腔代表了残留肿瘤细胞、受损组织结构和术后免疫微环境之间的临床可及界面。局部平台递送，如水凝胶、支架和对流增强递送，可能提供一种调节免疫细胞募集、巨噬细胞极化、细胞因子信号和区域治疗暴露的途径。期望地，局部免疫调节治疗为将临床前神经免疫机制应用于胶质母细胞瘤的临床管理提供了一种实用的神经外科途径。
**5.4 空间异质性在治疗设计中的重要性**
从前述设计中产生的一个挑战是，肿瘤区域在可变神经元连接性、坏死周围生物学和局部免疫组成方面并非生物学等效。这提出了一个可能性，即切除策略、聚焦超声或对流增强递送可以根据区域特异性神经免疫特征进行定制，而非统一应用。为此，仅最大切除可能不足；相反，目标是识别并优先靶向最可能驱动肿瘤复发的残留生态位。其含义是，以这种方式，仅手术，即使达到大体全切除，也不太可能完全解决胶质母细胞瘤和其他高级别胶质瘤的挑战。相反，术中时机可能代表在神经免疫网络内进行干预的关键机会。从神经免疫的角度看，这些平台和早期临床努力，如聚焦超声和新辅助检查点抑制剂试验，代表了将微环境调节整合到治疗设计中的初步步骤。
**5.5 未来方向和结论**
胶质母细胞瘤（IDH野生型，CNS WHO 4级）越来越多地被理解为一种神经免疫网络，其中肿瘤细胞、免疫群体、血管结构、基质成分和神经元回路相互作用以驱动肿瘤进展和治疗抵抗。新兴证据表明，NLGN3介导的信号、神经元-胶质瘤突触传递、缺氧驱动的免疫重塑和空间限制的免疫景观是相互连接的过程，共同塑造肿瘤行为和结局。当前免疫治疗策略在胶质母细胞瘤中显示出有限疗效，部分原因是它们主要针对下游免疫激活，而未完全解决维持免疫抑制微环境的结构性、代谢性和神经信号通路。在该框架内，未来治疗可能需要整合方法，结合空间知情手术、局部免疫调节和靶向破坏神经元-肿瘤相互作用。未来临床试验设计可能受益于整合空间和神经回路生物标志物，以识别哪些患者最可能对神经免疫靶向干预产生反应。
