肿瘤免疫治疗中的交叉启动

引言

细胞毒性T细胞对肿瘤的免疫应答，关键依赖于一类称为常规1型树突状细胞（cDC1s）的专业抗原呈递细胞的交叉呈递能力。交叉呈递最准确的定义是：由专业抗原呈递细胞（APCs）将其自身不表达、但被吞噬的外源性抗原呈递在MHC-I分子上的过程。交叉启动则指特定的CD8⁺ T细胞识别这种交叉呈递的抗原-MHC-I复合物，导致细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）的克隆扩增和激活。这是适应性抗癌免疫应答中的关键机制。交叉呈递是一个重要的例外，因为对于身体所有其他有核细胞，只有细胞自身表达的抗原才由MHC-I分子呈递，而外源性抗原则由专业APCs摄取并通过MHC-II分子呈递。一旦被激活并感知到病毒组分或通过CD40–CD40L相互作用获得T辅助细胞的协作，cDC1s会提供关键的共刺激配体和细胞因子，以建立和维持CD8⁺ T细胞免疫应答。这一受调控的、对同源T细胞的激活过程被称为交叉启动。

在癌症小鼠模型中，cDC1s介导的CD8⁺ T细胞交叉启动对于大多数免疫治疗策略的疗效至关重要。在癌症患者中，肿瘤微环境中cDC1s的存在和丰度与T细胞浸润水平以及对免疫检查点抑制剂的反应性显著相关。使用FMS样酪氨酸激酶3配体（FLT3L）增加cDC1s数量和/或激活其状态的治疗策略，在癌症小鼠模型中显示出疗效证据，并已在初步临床试验中进行测试，目前结果令人鼓舞。

一、cDC1驱动的癌症免疫周期

cDC1s在所谓的“癌症免疫周期”中处于核心地位，对于启动和调控针对肿瘤的适应性免疫反应至关重要。这一高度协调的功能集合涉及cDC1s介导的几个关键步骤，从最初的组织巡逻以检测肿瘤抗原，到激活和扩增介导直接肿瘤细胞杀伤的肿瘤特异性细胞毒性T细胞。

1. cDC1对肿瘤微环境的巡逻与监视：cDC1s或其前体被肿瘤自身产生的趋化因子（如CCL4和CCL5）吸引 。此外，自然杀伤（NK）细胞在被激活后会分泌XCL1和CCL5，这是迁移性cDC1s的主要趋化因子，同时也会释放FLT3L，促进cDC1s前体的存活、丰度和分化 。表达整合素αEβ7（结合上皮细胞上的E-钙粘蛋白）使迁移性cDC1s能够在皮肤和黏膜屏障等外周上皮组织中巡逻并战略定位 。

2. cDC1抗原内化：肿瘤细胞持续经历死亡，释放出抗原。cDC1s配备有专门的受体来吞噬这些物质 。多种受体参与抗原摄取以进行交叉呈递，包括Fcγ受体（FcγRs）、补体和清道夫受体（如SCARF1、LOX1）、C型凝集素受体（如CLEC9A、DEC-205、甘露糖受体、DC-SIGN、Dectin 1）以及TIM家族受体（如TIM4、TIM3）。例如，CLEC9A几乎只表达于cDC1s，可识别暴露的聚合F-肌动蛋白，并快速将抗原导入交叉呈递途径。这些受体介导的抗原内化功能在下图中有示意 。

3. cDC1激活：cDC1s的免疫原性激活（也称为成熟）是启动和调控癌症中CTL免疫反应的关键步骤 。此过程涉及表型和功能变化，包括上调MHC-I、MHC-II、共刺激分子（CD80、CD86、CD40）和迁移分子（如CCR7），同时改变细胞因子分泌谱，偏向于产生IL-12和I型及III型干扰素。激活可由病原体相关分子模式（PAMPs）或来自损伤组织的损伤相关分子模式（DAMPs）通过模式识别受体（PRRs）触发。cDC1s高表达TLR3，并可通过cGAS-STING通路感知肿瘤细胞释放的双链DNA。

4. cDC1迁移：在肿瘤微环境中激活后，cDC1s下调内吞作用，上调抗原呈递分子，并进入迁移状态，通过淋巴管迁移至肿瘤引流淋巴结。这种迁移依赖于CCR7感知其配体CCL19和CCL21的梯度。

5. cDC1许可：cDC1s通过MHC-II分子将外源性抗原呈递给CD4⁺ T细胞 。这种相互作用对于驱动T细胞分化至关重要，特别是向TH1细胞分化。抗原特异性CD4⁺ T细胞可通过CD40–CD40L相互作用诱导DCs激活，这一过程称为DC许可，对于cDC1s获得有效启动CD8⁺ T细胞的能力至关重要。缺乏cDC1s上CD40的小鼠无法启动CTL反应和排斥免疫原性肿瘤。

二、cDC1介导的交叉呈递

cDC1s在交叉呈递方面表现出极高的效率 。高效的交叉呈递与缓慢的抗原降解相关，这是交叉呈递DCs的一个独特特征，使其区别于巨噬细胞等其他吞噬细胞。

外源性抗原的交叉呈递通过两种不同的细胞内运输和加工途径发生：胞质途径和液泡途径。

胞质交叉呈递途径：该途径中，抗原被转运至细胞质，并通过蛋白酶体加工后呈递在MHC-I分子上。抗原从内体/吞噬体到细胞质的转运机制涉及多种蛋白，如SEC61、p97、穿孔素2和APOL7C。CLEC9A介导的SYK激活与通过NADPH氧化酶（NOX2）产生活性氧（ROS）导致的吞噬体破坏和抗原释放有关。水通道蛋白3通过运输过氧化氢促进膜破裂。一旦进入细胞质，抗原被导向蛋白酶体降解，产生的肽段通过TAP1和TAP2泵入内质网腔，然后装载到MHC-I分子上。这些分子机制在上图中有所总结。

液泡交叉呈递途径：该途径中，抗原在内吞囊泡腔内进行蛋白水解加工并装载到MHC-I分子上，独立于胞质蛋白酶体或TAP。该途径依赖于组织蛋白酶S等。TLR–MYD88介导的信号传导可触发IKK2，导致SNAP23磷酸化，促进内吞循环室（ERC）与吞噬体融合，使来自ERC的MHC-I分子进入吞噬体进行后续肽段装载。MHC-I分子也可以从ERGIC以SEC22B依赖性方式运输到吞噬体。

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三、cDC1s对CD8⁺ T细胞的交叉启动

一旦cDC1成熟并获得许可，其交叉呈递在MHC-I上的抗原被特异性T细胞受体（TCR）识别，提供T细胞激活的第一信号。为了完全激活CD8⁺ T细胞，还需要第二信号（由cDC1s表面的共刺激分子如CD80、CD86、4-1BBL或CD70提供）和第三信号（由细胞因子如IL-12、IL-18或IL-15反式呈递提供）。

cDC1s是IL-12的有效生产者，这对于TH1和CTL分化非常重要。cDC1s还产生CXCL9和CXCL10，通过CXCR3吸引效应性和干细胞样TCF1⁺ CD8⁺ T细胞。在肿瘤微环境中，cDC1s通常与这类干细胞样CD8⁺ T细胞聚集，并通过细胞因子和共刺激分子激活和局部扩增这些细胞亚群，这对于抗PD1/PD-L1检查点抑制剂的疗效至关重要。

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四、肿瘤相关的cDC1功能失调肿瘤微环境和肿瘤引流淋巴结中的多种免疫抑制因子可能削弱cDC1驱动的癌症免疫周期。这种功能失调可能发生在cDC1发育、招募、迁移或与淋巴细胞相互作用的不同阶段。

细胞因子和趋化因子：肿瘤来源的IL-6可促进cDC2分化而阻断cDC1特化。β-连环蛋白信号激活可抑制CCL4和CCL5产生，损害cDC1招募。VEGF损害FLT3L介导的DC扩增和成熟，并削弱cDC1运动性和功能。IL-10抑制cDC1s产生IL-12。

TGFβ和IDO1：TGFβ抑制DCs向肿瘤引流淋巴结迁移，诱导IDO1表达，并促进CCL22释放以招募Treg细胞。

缺氧和代谢应激：肿瘤缺氧影响DC功能，HIF1α活性增强IL-10、VEGF等免疫抑制因子分泌，抑制IL-12产生。肿瘤衍生的乳酸损害DC分化并下调成熟标志物和IL-12分泌。谷氨酰胺剥夺破坏cDC1s的内溶酶体稳态，降低其抗原加工和交叉呈递能力。氧化脂质积累触发未折叠蛋白反应，扰乱脂质稳态，减少MHC-I复合物表面表达。

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五、cDC1s在癌症免疫治疗中的作用与治疗策略

遗传修饰小鼠模型的证据：Batf3基因敲除小鼠选择性缺乏cDC1s，无法排斥高免疫原性肉瘤，且对多种免疫治疗策略（包括免疫检查点抑制剂、病毒疗法、联合疗法和过继细胞疗法）无反应。这证明了cDC1s在肿瘤免疫监视和治疗中的核心作用。

患者证据：在癌症患者中，高cDC1基因特征与多种肿瘤类型的更好临床结局相关。cDC1s的丰度和功能状态（如成熟标志物表达）与T细胞浸润水平和对免疫检查点阻断的反应性相关。例如，高功能的cDC1基因特征（包括CXCL9、CXCL10、IL12B等）与黑色素瘤患者接受免疫检查点抑制剂后的生存改善相关。

利用cDC1免疫生物学提供了多种抗癌治疗机会：

基于FLT3L的疗法：使用可溶性FLT3L（sFLT3L）或其长效变体扩增DCs数量，可增强抗原呈递，并与放疗、poly(I:C)或免疫检查点抑制剂协同作用。

T细胞-DC双特异性抗体：例如，靶向cDC1s上CLEC9A和T细胞上PD1的双特异性抗体，可促进两者直接相互作用，增强T细胞激活。

肿瘤向cDC1转分化：通过病毒递送关键转录因子（如PU.1、IRF8、BATF3）将肿瘤细胞重编程为cDC1样细胞，使其能够呈递自身抗原并启动免疫反应。

外源性抗原靶向cDC1s：使用抗体（如抗DEC-205、抗CLEC9A）或配体（如XCL1）将肿瘤抗原靶向递送至cDC1s表面受体，增强抗原摄取和交叉呈递。

基于cDC1的癌症疫苗：离体制备抗原负载的cDC1s作为疫苗回输，已在临床前模型中显示出疗效，并与免疫检查点抑制剂协同。

交叉启动与mRNA免疫治疗：通过脂质纳米颗粒将编码肿瘤抗原的mRNA靶向递送至DCs，或使用TriMix mRNA（编码CD70、CD40L、caTLR4）激活DCs，可诱导强大的抗肿瘤免疫。

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结语

增强交叉启动可能是细胞毒性抗肿瘤免疫反应的关键驱动机制，也是目前癌症免疫治疗中未被充分利用的策略。因此，通过识别和验证预测性生物标志物的功效，探索增强cDC1数量和功能的目标和策略，促进交叉启动有助于将癌症免疫治疗推进到新的高度。

参考资料：

Cross-priming in cancer immunology and immunotherapy. Nat Rev Cancer. 2025 Apr;25(4):249-273.

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