固有淋巴细胞重塑肿瘤微环境的作用机制 - 健康研究

摘要

固有淋巴细胞(ILC)家族包含天然杀伤(NK)细胞和多种近年发现的细胞亚群。过去15年的研究显示，ILC在维持组织稳态和炎症反应中具有核心作用。为突破现有癌症免疫疗法的局限性，需要深入解析调控实体瘤免疫抑制机制的分子通路。鉴于ILC在多数组织中的驻留特性，其对肿瘤发生发展的影响成为基础与转化研究的重要方向。通过明确免疫抑制通路的形成机制，可设计针对性免疫疗法组合。现有证据表明，不同ILC亚群可能发挥促瘤或抑瘤双重作用，这反映了不同组织微环境的局部信号差异。本文将综合评述ILC在肿瘤免疫中的作用证据，并探讨该领域的关键挑战。

1 引言

固有淋巴细胞(ILC)是来源于共同淋巴祖细胞(CLP)的功能异质性免疫细胞群体，缺乏B/T细胞特征性的重排受体。ILC通过响应细胞因子、白三烯、神经营养因子以及微生物代谢产物等多种信号参与组织稳态调控。这些细胞在黏膜和上皮屏障组织中尤为丰富，目前被分为五个亚群：NK细胞、ILC1、ILC2、ILC3和淋巴组织诱导(LTi)细胞。除了维持组织稳态，ILC在感染和炎症中作为前线响应者，通过快速产生细胞因子加速免疫应答，可能补偿效应T细胞的作用。

肿瘤微环境(TME)的特征是抗肿瘤T细胞应答的破坏。实体瘤中的免疫抑制机制仍是免疫检查点阻断和CAR-T疗法疗效的主要障碍。了解TME细胞组成及其维持机制对于优化抗肿瘤策略至关重要。ILC整合并响应局部组织信号的能力使其能够影响TME的细胞平衡和免疫功能。最新证据表明，ILC可能抑制或促进肿瘤发展，具体取决于组织背景。

2 组织特异性ILC分布

ILC亚群在体内呈非均匀分布。例如，小肠以ILC3为主，而肺部ILC2更为丰富。通过连体共生实验发现，肺、小肠和肝脏等器官的ILC群体主要来源于宿主，即使在系统性免疫扰动下仍有超过95%的细胞保持组织驻留特性。这表明多数ILC永久驻留于组织中，作为维持局部稳态的哨兵细胞。

类似于胚胎造血过程中组织巨噬细胞的定植，ILC前体在出生前后定植并分化形成组织特异性ILC区室。虽然该过程尚未完全阐明，但组织保留的ILC前体可支持局部扩增，而无需骨髓(BM)来源细胞的持续补充。然而，BM来源的前体也可补充组织ILC库，这在多项BM嵌合实验中得到证实。近期人类组织研究表明，ILC前体和组织特异性转录程序存在于不同ILC亚群中。

尽管多数ILC驻留于组织，但它们也存在于循环系统中，并能向引流淋巴组织迁移。人类外周血长期被用于研究ILC，包含ILC前体和成熟群体。光标记小鼠淋巴结研究显示部分ILC(特别是ILC1)可通过淋巴系统循环。组织特异性标记显示，ILC3在感染时可从小肠迁移至引流肠系膜淋巴结，在小鼠模型中肿瘤引流淋巴结的ILC数量也有所增加。ILC2经IL-25驱动通过鞘氨醇-1-磷酸(S1P)介导的趋化作用进入循环，迁移至肺等远端组织参与防御和修复。最近研究还发现ILC2从肠道迁移至胰腺的动态过程，并通过交感神经信号调控其滞留与迁移，影响葡萄糖代谢。

3 肿瘤中的ILC群体

NK细胞是重要的抗肿瘤效应细胞，从循环招募至肿瘤中靶向应激或抗原缺陷细胞。但在TME中，循环NK细胞可获得类似ILC1的转录和表型特征。相比之下，实体瘤中非NK ILC亚群的研究仍不足，特别是其来源(循环vs局部组织)。由于多数ILC驻留于组织，推测局部来源细胞(成熟ILC或组织驻留前体)可能起主要作用。ILC的可塑性可能增加特定群体来源鉴定的复杂性。

皮下移植的同基因细胞系肿瘤模型显示NK细胞大量存在但其他ILC较少。这些快速生长的肿瘤可能限制了局部细胞的募集。更符合生理的模型(如器官oid移植或自发肿瘤模型)对理解瘤内ILC组成至关重要。乳腺癌自发模型分析发现，来源于乳腺的granzyme B/C表达的ILC1可能源自局部组织驻留群体。在结肠炎相关癌症模型(AOM/DSS)中，结肠组织的ILC1和ILC3显著增加，表明局部组织ILC库影响瘤内ILC群体。准确鉴定肿瘤中真正的ILC需要特别注意流式细胞术门控策略，避免忽略肿瘤浸润T细胞下调的关键分子(如CD3)。

尽管已报道胰腺导管腺癌(PDAC)中ILC2浸润与更长生存期相关，多数关于癌症患者ILC变化的研究集中在血液。转移性结直肠癌、胃癌、非小细胞肺癌等患者循环中非NK ILC亚群变化的报道可能反映局部ILC的紊乱，但这些数据仅显示ILC在CD45+群体中的比例变化，尚不清楚其对特定癌症背景下的ILC功能影响。

4 ILC亚群在肿瘤免疫中的作用

ILC通过其战略性分布和快速响应能力影响TME，其作用总结于图1。

ILC1

ILC1传统上被认为细胞毒性弱于NK细胞，但具有强大的细胞因子产生功能。IL-12主要由TME中的树突状细胞和巨噬细胞产生，通过STAT4信号激活ILC1，促进细胞因子释放和Type 1免疫应答。IFNγ可通过重塑髓系细胞组分促进抗肿瘤活性，包括促进肿瘤相关巨噬细胞(TAM)向促炎表型转变，增强一氧化氮(NO)产生、活性氧(ROS)和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)。尽管目前仅在某些小鼠肿瘤模型中观察到ILC1表达granzymes介导的直接肿瘤细胞杀伤作用，但人clear cell/chromophobe肾细胞癌患者的肿瘤中发现表达granzyme A的ILC1群体且与较好预后相关。有趣的是，chRCC患者肿瘤内ILC1的granzyme A表达高于周围肾组织，提示TME特异性变化。这种更具细胞毒性的ILC1应答由IL-15驱动。

ILC2

Type 2应答通常具有抗炎特性，通过促进巨噬细胞介导的组织重塑而非激进的病原体清除来最小化组织损伤。肿瘤可劫持这种伤口愈合样环境，利用免疫抑制通路创造有利于生长的TME。ILC2激活主要由上皮细胞和癌相关成纤维细胞释放的警报素(IL-25、IL-33和TSLP)启动，产生IL-4、IL-5、IL-9和IL-13，募集和激活髓系抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)。在Apc突变驱动的结直肠癌小鼠模型中，高IL-25表达与肿瘤驻留ILC2相关，导致抗肿瘤应答受损和生存率降低。阻断IL-25/ILC2轴可逆转免疫抑制并减少肿瘤负荷。

然而在特定情境下，ILC2也可发挥抗肿瘤作用。ILC2效应细胞因子驱动的嗜酸性粒细胞增多与多种肿瘤的更好预后相关。在黑色素瘤模型中，ILC2介导的嗜酸性粒细胞募集改善了肿瘤控制。肝细胞癌(HCC)患者中IL-33水平升高和ILC2/ILC1比例改善与更好临床结局相关。在PDAC中，IL-33:ILC2轴通过促进CD103+树突状细胞向肿瘤募集增强CD8 T细胞应答。

ILC3

ILC3通过与免疫和非免疫细胞(特别是上皮和基质细胞)的交互作用影响肿瘤发生和演进。ILC3是IL-22的主要生产者，多个研究显示该通路促进肿瘤生长。在细菌驱动的结肠炎相关癌症模型中，IL-22通过激活上皮细胞的STAT3信号通路增强增殖和肿瘤生长。ILC3产生的GM-CSF通过募集TAM和Treg促进免疫抑制TME，RANKL诱导则支持转移。在乳腺癌转移模型中，RORγt+ ILC3通过促进基质细胞RANKL表达促进癌细胞转移。

但在特定条件下，ILC3也具有抗肿瘤能力。顺铂化疗后ILC3分泌CXCL10招募CD4+/CD8+ T细胞进入TME，增强检查点阻断疗效。IL-12激活的NCR+ ILC3通过诱导肿瘤血管粘附分子(VCAM-1/ICAM-1)表达增强免疫细胞浸润。人血液来源的ILC3可通过TRAIL介导的细胞毒作用直接杀伤HCC和黑色素瘤细胞。肠道菌群代谢物也影响ILC3活性，在HCC中乳酸杆菌减少导致IL-17A增加，而乙酸补充或粪菌移植通过HDAC抑制和Sox13乙酰化抑制IL-17A，延缓肿瘤进展并增强PD-1阻断疗效。

5 当前研究的挑战

理解ILC在癌症中作用的主要挑战包括：1) 缺乏特异性删除或靶向ILC的体内工具；2) ILC1与NK细胞的表型和功能重叠导致功能难以精确归因；3) ILC亚群间转录因子和表面标志物的高度冗余；4) 单细胞测序揭示的异质性尚未在蛋白水平和体内功能验证；5) ILC可塑性在肿瘤中的稳定性及可逆性未知；6) ILC功能调控机制尚不明确。例如，PD-1、TIGIT和CTLA-4等免疫检查点分子的表达提示ILC可能处于抑制状态。在结肠炎模型中，CTLA-4限制ILC1/3的先天免疫激活，而"耗竭"的ILC2通过促进GATA3上调驱动Th2极化。在肿瘤中，ILC1功能逐渐丧失，PD-1和TRAIL表达增加但IFNγ分泌减少，但尚不清楚抑制受体表达是构成性还是TME诱导。

6 结论

作为组织稳态的调控者，ILC通过调节TME细胞组成决定抗肿瘤应答结果。其功能可塑性受细胞因子环境、肿瘤类型和疾病阶段影响，使其成为癌症进展中的双重角色。1型ILC(包括NK细胞和ILC1)是早期抗肿瘤应答的核心，但随着恶性进展可能转向耗竭或促瘤表型。ILC3的可塑性使其可能转化为调节性或促瘤亚群，增加机制解析和治疗靶向的复杂性。ILC2的基础细胞因子谱和对警报素的快速响应通常驱动促瘤效应，但组织背景是决定性因素。

ILC的独特属性使其成为有前景的癌症免疫治疗靶点。尽管在细胞疗法领域崭露头角，但对ILC生物学的理解仍受限于多个技术挑战。需要深入研究其发育轨迹、可塑性和TME交互机制，开发更精细的工具和整合模型，最终制定将抗肿瘤免疫平衡导向有效的策略。