來源：生物探索 在與癌癥的漫長博弈中，免疫療法(immunotherapy)的崛起無疑是一道耀眼的曙光，它通過重新激活人體自身的免疫系統(tǒng)來攻擊腫瘤，顛覆了傳統(tǒng)的治療格局。然而，這道曙光并非普照大地，許多患者仍然對(duì)免疫療法應(yīng)答不佳或產(chǎn)生耐藥。這背后的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，其中一個(gè)關(guān)鍵戰(zhàn)場是腫瘤微環(huán)境(tumour microenvironment, TME)，一個(gè)由癌細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和各種分子共同構(gòu)成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。長期以來，我們的目光大多聚焦于如何“改造”這個(gè)局部的戰(zhàn)場，比如如何喚醒其中已經(jīng)“精疲力竭”的T細(xì)胞。但我們是否忽略了一個(gè)更深層次的問題：這些進(jìn)入戰(zhàn)場的免疫“士兵”，在奔赴前線之前，是否就已經(jīng)被敵人“策反”了？ 9月10日，《Nature》的研究報(bào)道“Myeloid progenitor dysregulation fuels immunosuppressive macrophages in tumours”，為我們揭示了一個(gè)驚人的內(nèi)幕。該研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤的魔爪遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其物理邊界，它能“遠(yuǎn)程遙控”我們身體的免疫細(xì)胞“兵工廠”——骨髓(bone marrow)，從源頭上腐化新生的免疫細(xì)胞，將它們預(yù)先設(shè)定為腫瘤的“幫兇”。這不僅解釋了免疫療法為何有時(shí)會(huì)失效，更為我們開辟了一條全新的治療思路：與其在戰(zhàn)場上費(fèi)力地勸降“叛軍”，不如直搗黃龍，切斷腫瘤與“兵工廠”之間的黑色通訊。 我們的骨髓是造血系統(tǒng)的核心，源源不斷地生產(chǎn)著包括免疫細(xì)胞在內(nèi)的各類血細(xì)胞。其中，髓系祖細(xì)胞(myeloid progenitors)是巨噬細(xì)胞(macrophages)、單核細(xì)胞(monocytes)等關(guān)鍵免疫細(xì)胞的“前體”。在正常情況下，這個(gè)“兵工廠”運(yùn)作井然有序，按需生產(chǎn)。但當(dāng)身體內(nèi)出現(xiàn)腫瘤時(shí)，情況就發(fā)生了變化。 研究人員首先利用了一個(gè)模擬人類非小細(xì)胞肺癌(non-small-cell lung cancer, NSCLC)的小鼠模型(KP模型)。他們觀察到，隨著小鼠體內(nèi)腫瘤的生長，其骨髓的髓系造血功能(myelopoiesis)被異常激活了。具體來說，在腫瘤生長的晚期（例如第21天），骨髓中的關(guān)鍵祖細(xì)胞，如共同髓系祖細(xì)胞(common myeloid progenitors, CMP)、粒細(xì)胞-單核細(xì)胞祖細(xì)胞(granulocytic-monocytic progenitors, GMP)以及單核細(xì)胞定向祖細(xì)胞(committed monocyte progenitor, cMoP)的數(shù)量都顯著增加。這就像遠(yuǎn)方燃起了戰(zhàn)火，后方的兵工廠收到了緊急信號(hào)，開始瘋狂“擴(kuò)產(chǎn)”。 然而，這種“擴(kuò)產(chǎn)”并非好事。通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(scRNA-seq)等技術(shù)，研究人員深入剖析了這些祖細(xì)胞的內(nèi)在狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)它們正承受著巨大的壓力。數(shù)據(jù)顯示，來自荷瘤小鼠的GMP和cMoP細(xì)胞中，與氧化應(yīng)激反應(yīng)(oxidative stress response)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ER stress)相關(guān)的基因表達(dá)信號(hào)顯著增強(qiáng)。流式細(xì)胞術(shù)(flow cytometry)的檢測(cè)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，這些細(xì)胞內(nèi)積累了更多的活性氧(reactive oxygen species, ROS)，線粒體功能也處于應(yīng)激狀態(tài)。 這種現(xiàn)象不僅限于小鼠。當(dāng)研究人員分析來自非小細(xì)胞肺癌患者的外周血時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)患者的CD14+單核細(xì)胞同樣表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激特征。這有力地表明，腫瘤能夠系統(tǒng)性地在整個(gè)機(jī)體內(nèi)制造一種“緊張氛圍”，讓遠(yuǎn)在骨髓的祖細(xì)胞也感同身受。問題是，這種長期的慢性壓力，會(huì)如何改變這些新生免疫細(xì)胞的命運(yùn)？ 面對(duì)氧化應(yīng)激這樣的生存威脅，細(xì)胞并非坐以待斃，它們擁有一套復(fù)雜的防御機(jī)制。其中一個(gè)核心的“總開關(guān)”是一種名為核因子紅系2相關(guān)因子2 (Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2)的轉(zhuǎn)錄因子。在正常情況下，NRF2是細(xì)胞的“護(hù)衛(wèi)者”，一旦感知到氧化壓力，它就會(huì)被激活，啟動(dòng)一系列抗氧化基因的表達(dá)，幫助細(xì)胞清除有害的ROS，恢復(fù)內(nèi)部穩(wěn)定。 研究人員敏銳地意識(shí)到，NRF2可能就是解開謎題的關(guān)鍵。他們通過單細(xì)胞染色質(zhì)可及性測(cè)序(scATAC-seq)技術(shù)，得以窺探細(xì)胞的“基因藍(lán)圖”中哪些區(qū)域是“開放”并準(zhǔn)備被讀取的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在來自荷瘤小鼠的GMP和cMoP細(xì)胞中，編碼NRF2的基因(`Nfe2l2`)本身以及其下游靶基因的啟動(dòng)子區(qū)域，其染色質(zhì)變得異?！伴_放”，這意味著NRF2信號(hào)通路已經(jīng)被“預(yù)先激活”或“primed”。這就像一個(gè)工廠，為了應(yīng)對(duì)持續(xù)的緊急狀態(tài)，已經(jīng)把與“應(yīng)急生產(chǎn)”相關(guān)的機(jī)器全部通上電，隨時(shí)準(zhǔn)備開足馬力。 然而，這個(gè)本意在于“自?！钡膽?yīng)急預(yù)案，卻帶來了災(zāi)難性的副作用。NRF2除了調(diào)控抗氧化反應(yīng)，還有一個(gè)重要的功能：抑制炎癥。特別是，它能有效抑制I型干擾素(type I interferon, IFN)信號(hào)通路。干擾素是免疫系統(tǒng)拉響警報(bào)、啟動(dòng)抗病毒和抗腫瘤反應(yīng)的關(guān)鍵信號(hào)分子。在骨髓中被腫瘤遠(yuǎn)程“教育”的髓系祖細(xì)胞，由于NRF2的過度活躍，其干擾素反應(yīng)能力被嚴(yán)重削弱了。 這構(gòu)成了一個(gè)致命的邏輯閉環(huán)：腫瘤誘導(dǎo)全身性的氧化應(yīng)激 → 骨髓中的髓系祖細(xì)胞為了自保而激活NRF2 → NRF2在增強(qiáng)細(xì)胞抗壓能力的同時(shí)，也抑制了它們正常的免疫警戒功能（如干擾素反應(yīng)）→ 這些“出廠設(shè)置”就有缺陷的細(xì)胞，注定無法成為合格的抗癌“士兵”。它們被塑造成了一群“心態(tài)佛系”、傾向于“維穩(wěn)”而非“戰(zhàn)斗”的預(yù)備役。 骨髓中的變化最終要體現(xiàn)在腫瘤戰(zhàn)場上。為了驗(yàn)證這種“源頭腐化”的理論，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)極為巧妙的“細(xì)胞溯源”實(shí)驗(yàn)。他們將來自荷瘤小鼠（腫瘤誘導(dǎo)）或健康小鼠（正常）的GMP細(xì)胞（標(biāo)記為CD45.2）分離出來，分別移植到另一批本身就患有肺癌的受體小鼠（標(biāo)記為CD45.1）體內(nèi)。通過追蹤不同來源標(biāo)記的細(xì)胞，他們可以清晰地看到，不同“出身”的GMP細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中會(huì)分化成什么樣的巨噬細(xì)胞。 結(jié)果令人震撼。那些“出身”于荷瘤小鼠骨髓的GMP，在進(jìn)入腫瘤后，分化成了更多具有免疫抑制功能的巨噬細(xì)胞。具體數(shù)據(jù)顯示，它們分化成的TREM2hi巨噬細(xì)胞（一類強(qiáng)效的免疫抑制細(xì)胞）和ARG1+巨噬細(xì)胞（能消耗T細(xì)胞所需的精氨酸）的比例顯著更高。同時(shí)，它們表達(dá)的PD-L1（一種能直接“關(guān)閉”T細(xì)胞的分子）水平也更高。與之相對(duì)，由它們分化而成的具有免疫刺激功能的CD86+MHCII+巨噬細(xì)胞的比例則顯著下降。 這組證據(jù)很有力地說明，骨髓中的“預(yù)編程”是真實(shí)存在的，并且這種“設(shè)定”是細(xì)胞內(nèi)在的、可以被攜帶的“記憶”。即使更換了環(huán)境，這些細(xì)胞依然會(huì)按照被“設(shè)定”好的程序，走向一條免疫抑制的道路，最終成為腫瘤微環(huán)境中的“叛軍”，幫助腫瘤抑制和逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。 為了進(jìn)一步探究這種“預(yù)編程”如何影響細(xì)胞的功能，研究人員將目光再次投向了干擾素反應(yīng)。他們使用了一種巧妙的報(bào)告基因小鼠(`Mx1GFP`)，這種小鼠的細(xì)胞在感受到I型干擾素信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)出綠色熒光(GFP)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在荷瘤小鼠體內(nèi)，從骨髓到血液，再到腫瘤，髓系細(xì)胞的綠色熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)出一種詭異的動(dòng)態(tài)變化：當(dāng)單核細(xì)胞剛剛浸潤到腫瘤時(shí)，熒光強(qiáng)度會(huì)有一個(gè)短暫的上升，但很快就會(huì)隨著它們向巨噬細(xì)胞分化而急劇下降。這個(gè)過程恰好與NRF2活性的逐步增強(qiáng)完全吻合。這生動(dòng)地描繪了一幅“此消彼長”的畫面：當(dāng)NRF2的“維穩(wěn)”力量占據(jù)上風(fēng)時(shí)，干擾素的“戰(zhàn)斗”信號(hào)就被無情地壓制了。這些細(xì)胞在進(jìn)入戰(zhàn)場后，非但沒有拿起武器，反而主動(dòng)熄滅了烽火臺(tái)。 既然找到了腫瘤“遠(yuǎn)程遙控”的關(guān)鍵分子NRF2，那么，如果我們斬?cái)噙@只伸向骨髓的“黑手”，能否扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局？ 研究人員首先從基因?qū)用孢M(jìn)行了驗(yàn)證。他們構(gòu)建了一種特殊的基因工程小鼠(`Nfe2l2ΔMs4a3`)，在這種小鼠中，`Nfe2l2`基因（編碼NRF2）只在GMP及其下游細(xì)胞中被特異性地敲除。這意味著，它們的“兵工廠”對(duì)腫瘤誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激失去了NRF2這個(gè)“護(hù)衛(wèi)者”，但同時(shí)也擺脫了其“縱容犯”的角色。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常鼓舞人心。與正常小鼠相比，這些NRF2缺陷的小鼠在接種腫瘤后，其腫瘤生長速度顯著減慢，生存期也顯著延長。對(duì)其腫瘤微環(huán)境的深入分析揭示了背后的原因：腫瘤內(nèi)的免疫抑制性TREM2hi巨噬細(xì)胞數(shù)量大幅減少，而具有抗原提呈和免疫刺激功能的CD86+MHCII+巨噬細(xì)胞則相應(yīng)增加。更重要的是，整個(gè)戰(zhàn)場的氛圍都改變了，大量的自然殺傷(Natural Killer, NK)細(xì)胞和能夠直接殺傷癌細(xì)胞的CD8+ T細(xì)胞得以順利浸潤到腫瘤核心區(qū)域。這表明，切斷NRF2的信號(hào)，成功地從源頭上阻止了“叛軍”的產(chǎn)生，使得免疫系統(tǒng)得以恢復(fù)其強(qiáng)大的抗腫瘤能力。 基因敲除的證據(jù)是堅(jiān)實(shí)的，但離臨床應(yīng)用還有距離。那么，使用藥物來抑制NRF2是否也能達(dá)到同樣的效果呢？研究人員測(cè)試了兩種NRF2抑制劑，Brusatol和ML385。他們發(fā)現(xiàn)，在荷瘤小鼠模型中，使用這些藥物不僅能夠抑制骨髓中髓系祖細(xì)胞的異常擴(kuò)增，還能顯著改善腫瘤微環(huán)境的免疫狀態(tài)。 最令人興奮的，是NRF2抑制劑與現(xiàn)有免疫療法（抗PD-1抗體）的聯(lián)用效果?？筆D-1療法的目的是解開T細(xì)胞上的“剎車”，讓它們恢復(fù)攻擊能力。然而，如果戰(zhàn)場上到處都是巨噬細(xì)胞這些“叛軍”在制造抑制信號(hào)，那么即使解開了T細(xì)胞的“剎-車”，它們也寸步難行。研究人員的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，單獨(dú)使用抗PD-1或單獨(dú)使用Brusatol都能在一定程度上抑制腫瘤生長，但當(dāng)兩者聯(lián)用時(shí)，產(chǎn)生了“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。聯(lián)合治療組的小鼠腫瘤負(fù)荷被極大地抑制，生存期也得到了顯著的延長。這一結(jié)果揭示了一個(gè)巨大的臨床應(yīng)用潛力：通過靶向NRF2來“凈化”髓系細(xì)胞，可以為抗PD-1這類T細(xì)胞免疫療法“掃清障礙”，從而大幅提升其療效。 這項(xiàng)研究的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了發(fā)現(xiàn)一個(gè)新靶點(diǎn)。它更深遠(yuǎn)地改變了我們對(duì)癌癥與免疫系統(tǒng)相互作用的認(rèn)知。過去，我們傾向于將腫瘤微環(huán)境視為一個(gè)相對(duì)孤立的“局部戰(zhàn)場”。而這項(xiàng)工作則清晰地告訴我們，這場戰(zhàn)爭從一開始就是一場波及全身的“系統(tǒng)性沖突”。腫瘤是一位高明的戰(zhàn)略家，它不僅在局部構(gòu)筑防御工事，更懂得通過釋放系統(tǒng)性的信號(hào)（如誘導(dǎo)氧化應(yīng)激），遠(yuǎn)程干預(yù)宿主的免疫系統(tǒng)“后勤基地”，從根本上改變新生免疫細(xì)胞的“出廠設(shè)置”。 這條從“腫瘤誘導(dǎo)的系統(tǒng)性應(yīng)激”到“骨髓祖細(xì)胞NRF2介導(dǎo)的預(yù)編程”，再到“腫瘤微環(huán)境中免疫抑制性巨噬細(xì)胞的形成”的完整證據(jù)鏈，為我們描繪了一幅全新的抗癌戰(zhàn)爭地圖。在這幅地圖上，骨髓不再僅僅是遙遠(yuǎn)的后方，而是決定戰(zhàn)爭走向的前沿陣地之一。 當(dāng)然，新的地圖也帶來了新的問題。腫瘤究竟是通過哪些具體的信號(hào)分子（研究中也提到了一些候選者如GM-CSF和IL-6）來遠(yuǎn)程誘導(dǎo)骨髓的應(yīng)激反應(yīng)？這種由NRF2介導(dǎo)的、可持續(xù)的細(xì)胞“記憶”又是如何被精確地編碼在染色質(zhì)的表觀遺傳修飾上的？我們能否開發(fā)出特異性更高、副作用更小的NRF2調(diào)控藥物，實(shí)現(xiàn)對(duì)髓系細(xì)胞命運(yùn)的精準(zhǔn)“再編程”？ 解答這些問題將是未來研究的重要方向。但無論如何，這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究已經(jīng)為我們指明了道路。它提醒我們，要戰(zhàn)勝癌癥這個(gè)狡猾的敵人，我們必須具備系統(tǒng)性的戰(zhàn)略眼光，不僅要贏得每一場“局部戰(zhàn)斗”，更要懂得如何切斷敵人的“遠(yuǎn)程遙控”，贏得整場戰(zhàn)爭的主動(dòng)權(quán)。未來，針對(duì)髓系祖細(xì)胞的早期干預(yù)，或許將成為繼T細(xì)胞免疫療法之后，腫瘤免疫治療領(lǐng)域的又一次革命。
遠(yuǎn)方的“烽火”：腫瘤如何在骨髓中掀起波瀾？
細(xì)胞的“求生開關(guān)”NRF2：從“護(hù)衛(wèi)者”到“縱容犯”的意外轉(zhuǎn)變
“出廠即設(shè)定”：被預(yù)編程的細(xì)胞如何成為腫瘤的“幫兇”？
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