IF50.5｜癌细胞通过PGE2与IFN-I失衡抑制单核细胞介导的T细胞再刺激

炎症单核细胞通过交叉穿戴呈递肿瘤抗原，是瘤内T细胞再刺激的关键，而癌细胞通过上调PGE2、下调IFN-I破坏这一过程。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

肿瘤微环境（TME）不仅抑制T细胞功能，也支持T细胞在瘤内的再刺激。活化的CD8+ T细胞进入肿瘤后，需要与髓系细胞在特定微解剖区域（免疫枢纽）相互作用，才能获得完全效应功能并扩增。既往研究认为1型经典树突状细胞（cDC1）是主要的抗原呈递细胞，通过交叉呈递激活T细胞，但cDC1缺失时T细胞仍能扩增，提示存在其他支持性细胞。单核细胞在TME中大量存在，但其是否直接参与T细胞再刺激及其分子机制尚不清楚。

科学问题

卡在哪里： 此前研究主要聚焦cDC1的交叉呈递作用，对单核细胞在瘤内T细胞再刺激中的功能缺乏直接证据。此外，癌细胞如何通过分泌因子塑造免疫抑制性TME、破坏T细胞再刺激的具体分子通路（尤其是PGE2与IFN-I的调控关系）尚未阐明。

本文要回答： 本文旨在明确炎症单核细胞是否及如何介导瘤内T细胞再刺激，并揭示癌细胞通过PGE2和IFN-I失衡破坏该过程的机制，进而提出可恢复免疫治疗敏感性的组合策略。

技术路线

作者主要用了：scRNA-seq、空间转录组、代谢组、SCENIC、流式细胞术、多重免疫荧光、CRISPR-Cas9、ELISA、RNA velocity。

作者利用对靶向治疗敏感（NTT）和耐药（RTT）的YUMM1.7OVA黑色素瘤模型，在Rag2–/–小鼠中建立肿瘤并过继转移OT-1 T细胞，比较两种TME中的免疫细胞组成和T细胞行为。通过scRNA-seq绘制CD45+免疫细胞图谱，结合多重免疫荧光观察T细胞与髓系细胞的相互作用，发现NTT肿瘤中单核细胞与T细胞形成免疫枢纽。随后通过单核细胞功能实验、MHCI交叉穿戴检测和条件性基因敲除，验证单核细胞呈递抗原并刺激T细胞的能力。最后通过RNA-seq、代谢组和ELISA鉴定癌细胞来源的PGE2和IFN-I失衡，并用遗传学和药理学手段恢复免疫微环境，评估对ACT和ICB的增敏效果。

图 1　Fig. 1。图1展示NTT和RTT肿瘤中ACT后T细胞行为及免疫微环境差异。a为实验设计；b显示NTT肿瘤中T细胞显著扩增并控制肿瘤，而RTT肿瘤无反应；c的UMAP显示RTT肿瘤中单核细胞和cDC大幅减少，免疫抑制性TAM增加；e–g通过多重免疫荧光显示NTT肿瘤中T细胞与单核细胞和cDC1形成免疫枢纽，且T细胞表达Nur77，而在RTT肿瘤中缺乏此类结构；i–k显示瘤内注射T细胞后，NTT肿瘤中T细胞快速增殖并分化为效应记忆表型，而RTT肿瘤中T细胞停滞在周边且分化受阻。

核心亮点

亮点 1｜炎症单核细胞在瘤内形成免疫枢纽并刺激T细胞

在NTT肿瘤中，单核细胞是TME中最丰富的免疫群体，且与T细胞在空间上紧密相邻，形成多细胞免疫枢纽。这些枢纽中的T细胞表达Nur77，表明正在接受TCR信号。单核细胞高表达Cxcl9、Cxcl10和Il15，但不表达交叉呈递相关基因（Clec9a、Wdfy4）。通过MHCI单倍型错配实验，作者发现炎症单核细胞（Ly6A+）表面携带来自癌细胞的完整肽-MHCI复合物（交叉穿戴），并能体外激活naive T细胞。在Batf3–/–小鼠（缺乏cDC1）中，NTT肿瘤仍能支持T细胞扩增和肿瘤控制，而B2m敲除肿瘤（单核细胞无法交叉穿戴）在Batf3–/–背景下则完全丧失T细胞再刺激能力，证明炎症单核细胞与cDC1在功能上冗余。

图 2　Fig. 2。图2证明炎症单核细胞通过交叉穿戴呈递抗原并刺激T细胞。a显示在Batf3–/–小鼠中，NTT肿瘤仍能被ACT控制，说明cDC1并非必需；b–d通过scRNA-seq和SCENIC显示单核细胞高表达Cxcl9、Cxcl10、Il15和ISG，且炎症单核细胞具有活跃的IRF和STAT转录因子网络；e–f通过CFSE稀释实验和MHCI单倍型错配模型证明炎症单核细胞能激活naive T细胞，且其表面的pMHCI来自癌细胞；g显示当单核细胞交叉穿戴和cDC1交叉呈递同时缺失时，T细胞完全无法扩增；h–i将小鼠炎症单核细胞特征映射到人类黑色素瘤和NSCLC数据集，发现CXCL9+CXCL10+巨噬细胞是类似群体，且与T细胞在空间上共定位。

亮点 2｜癌细胞通过MAPK信号上调PGE2并抑制IFN-I

RNA-seq和代谢组分析显示，RTT癌细胞中前列腺素合成通路显著上调，PGE2是肿瘤中富集度最高的类花生酸；同时IFN-I信号通路下调，IFNβ产生减少。上游调控分析预测IRF3/7活性降低。在RTT细胞中敲除Ptgs1/2（COX1/2）或过表达IRF3/7，均能恢复T细胞浸润并使肿瘤对ACT重新敏感，且这种效应不依赖cDC1。在人黑色素瘤和NSCLC细胞系中，靶向治疗耐药株同样表现出PGE2升高和IFN-I降低，且COX2水平受MAPK通路调控。这些结果表明，癌细胞通过激活的MAPK信号协同上调PGE2、下调IFN-I，塑造免疫抑制性TME。

图 3　Fig. 3。图3揭示癌细胞通过MAPK信号上调PGE2并抑制IFN-I。a的RNA-seq通路分析显示RTT细胞中前列腺素合成通路富集，IFN-I信号下调；b–d显示Ptgs1/2敲除降低PGE2水平并恢复ACT敏感性；e显示RTT细胞体外产生IFNβ减少；f–h显示IRF3/7过表达恢复IFN-I水平并使肿瘤对ACT敏感，且该效应不依赖cDC1；i显示人黑色素瘤和NSCLC耐药细胞系同样表现出PGE2升高和IFN-I降低。

亮点 3｜PGE2与IFN-I失衡决定髓系细胞极化方向

scRNA-seq和RNA velocity分析显示，在NTT肿瘤中，单核细胞前体分化为炎症单核细胞；而在RTT肿瘤中，高PGE2和低IFN-I驱动单核细胞分化为免疫抑制性TAM（如Spp1+、Ctsk+）。在RTT Ptgs1/2 KO或IRF3/7过表达肿瘤中，炎症单核细胞比例恢复，TAM向免疫刺激型（H2-Ab1+）转变。体外实验表明，PGE2促进Ly6C+单核细胞向F4/80+巨噬细胞分化，而IFNβ足以诱导炎症标志物AXL和ISG表达，PGE2则抑制这一过程。在体内，阻断IFN-I或IFNγ信号可减少炎症单核细胞数量，表明IFN-I和IFNγ在T细胞转移前后分别驱动炎症状态。

图 4　Fig. 4。图4展示PGE2和IFN-I如何调控髓系细胞极化。a的UMAP显示RTT Ptgs1/2 KO和IRF3/7过表达肿瘤中炎症单核细胞和免疫刺激型TAM增加，免疫抑制性TAM减少；b显示TME-COX和TME-IRF3/7特征在TIL治疗响应者中富集；c–d显示IFN-I和IFNγ在T细胞转移前后分别驱动炎症单核细胞形成；e–f通过RNA velocity和体内单核细胞转移实验证明PGE2促进单核细胞向TAM分化，而IFN-I促进炎症单核细胞分化；g显示在CD11c+细胞中特异性敲除EP2/EP4可恢复T细胞浸润和肿瘤控制；h–j显示PGE2抑制IFN-I诱导的炎症基因表达。

亮点 4｜靶向PGE2和IFN-I通路的组合疗法恢复免疫治疗敏感性

在RTT肿瘤模型中，COX2抑制剂（celecoxib）单独使用可增加cDC和炎症单核细胞，但停药后肿瘤迅速复发。将COX2i与5-AZA（诱导IFN-I反应）或FLT3L（扩增cDC）联合，可显著增强T细胞扩增和肿瘤控制，延长生存期。在YUMM3.3 RTT模型中，COX2i+ICB效果有限，但加入FLT3L或5-AZA后肿瘤控制显著改善。在多个KRAS驱动模型中（CT-26、KPAR、EPP2）也观察到类似协同效应。此外，对722例接受ICB治疗患者的荟萃分析显示，NSAID联合用药显著提高总体反应率（OR=1.68，95% CI 1.16–2.42），但未转化为长期生存获益，提示需要持续重塑TME。

图 5　Fig. 5。图5展示靶向PGE2和IFN-I通路的药理学组合策略。a的森林图显示NSAID联合ICB显著提高总体反应率；b–c显示COX2抑制剂处理增加cDC和炎症单核细胞，减少抑制性TAM；d–e显示COX2i与5-AZA或FLT3L联合在YUMM1.7和YUMM3.3 RTT模型中显著增强肿瘤控制和生存获益，且停药后肿瘤复发，提示需要持续治疗。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： scRNA-seq、空间转录组、代谢组、SCENIC、流式细胞术、多重免疫荧光、CRISPR-Cas9、ELISA、RNA velocity
• 公开数据： GSE132443、GSE241750、GSE154763、PRJEB23709
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 研究肿瘤免疫微环境、免疫治疗耐药机制或设计联合治疗策略的生信与免疫学研究者。

带走一句

炎症单核细胞通过交叉穿戴呈递抗原，是瘤内T细胞再刺激的重要补充途径；分析TME时不应只关注cDC1，应同时评估单核细胞/巨噬细胞的炎症状态及其与PGE2、IFN-I的关联。