CXCL12+肿瘤相关内皮细胞促进肝细胞癌的免疫抵抗

研究背景

肝细胞癌（HCC）作为高发病率的恶性肿瘤，临床治疗仍面临巨大挑战。免疫检查点抑制剂（ICIs）的出现为晚期HCC治疗带来突破性进展，但临床实践中仅15%~20%的患者能从单药ICIs治疗中获益。这种较低的客观缓解率（ORR）很可能归因于HCC肿瘤微环境（TME）、发病机制、组织病理学和分子机制的异质性。既往的研究表明，诸如程序性死亡配体-1（PD-L1）表达或肿瘤突变负荷等生物标志物与程序性死亡受体1（PD1）/PD-L1阻断治疗的反应相关，但不足以预测晚期HCC的结局。因此，探索导致HCC进展和免疫抑制微环境的因素，以确定治疗靶点并改善预后结果至关重要。肿瘤相关内皮细胞（TECs）是TME的关键组成部分，支持血管结构和功能，同时显著影响免疫反应。近期《Journal of Hepatology》发表的一项研究，探讨了TECs在HCC中的确切作用和机制1。

研究设计

本研究采用多组学分析策略，探索HCC肿瘤微环境中TECs的单细胞和时空演化，明确其对免疫治疗的不同反应。同时，研究通过对HCC患者临床队列的分析，探索TECs亚群与免疫治疗结果之间的相关性。研究通过全面的体外和体内研究，验证了TECs亚群对免疫微环境的影响。为了进一步探索不同TECs亚群在微环境调节中的作用机制及其对免疫治疗的影响，本研究使用TECs亚群特异性敲除小鼠模型以及人源化小鼠模型。

研究结果

在抗PD1无应答者的HCC微环境中鉴定出一类独特的TECs亚群

研究建立了一个接受抗PD1治疗的HCC患者前瞻性队列，以研究影响免疫治疗疗效的因素。对患者的免疫细胞进行基因集富集分析（GSEA），结果显示，与应答者相比，无应答者中免疫反应相关信号通路显著下调，表明无应答者存在免疫抑制性TME。代表高毒性的基因在应答者的T细胞中高表达，在无应答者的T细胞中低表达；而代表功能障碍的基因在无应答者的T细胞中高表达，提示T细胞功能受到抑制。

研究结果揭示了TECs与免疫细胞（包括髓系细胞和T细胞）之间存在大量的通讯。一个独特的TECs亚群仅在无应答者的TME中被识别出来。此外，基因集变异分析显示TECSp亚群中免疫反应相关通路显著下调。高TECSp评分与HCC患者的不良预后显著相关。这些观察结果提示TECSp亚群可能与HCC的免疫抑制性TME相关，可能导致了免疫治疗的次优疗效。

证实TECSp存在于HCC免疫抑制微环境中

为了进一步阐明TECSp亚群的特异性，研究对TECs亚群进行了差异基因分析。有趣的是，TECSp的特征基因与TECs亚群的其他基因截然不同，甚至与某些基因（例如CXCL12）表现出相反的模式。研究还通过拟时序分析从状态转换的角度分析了TECSp亚群的特异性。两个分支点将TECs的发育轨迹分为了五个转换状态。值得注意的是，TECSp亚群位于轨迹路径的末端，使其区别于其他TECs亚群。总之，单细胞分析表明TECSp亚群存在于免疫抑制的HCC微环境中，提示其在负向免疫调节中可能发挥作用。

TECSp亚群通过CXCL12-CXCR4信号通路影响HCC免疫微环境

研究显示TECSp与CD8⁺T细胞和髓系树突状细胞均存在强关联。TECSp亚群主要通过细胞因子CXCL12与免疫细胞相互作用，从而发挥免疫调节作用。随后的基因表达定量分析证实，TECSp是HCC TME中CXCL12的主要来源。基于这些发现，本研究将TECSp亚群命名为CXCL12⁺TECs。通过多重免疫荧光分析进一步验证了CXCL12⁺TECs的存在，并发现无应答者的TME以富含CXCL12⁺TECs为特征，而应答者的TME中此类浸润则显著缺乏。进一步的研究显示，CXCL12⁺TECs（CXCL12⁺CD31⁺）主要聚集于肿瘤-基质交界处，与CD45⁺免疫细胞形成空间相邻的细胞集群，为CXCL12⁺TECs在调节免疫细胞中的潜在作用提供了进一步的证据。

空间转录组测序揭示CXCL12⁺TECs浸润抗PD1无应答者HCC组织

在抗PD1无应答者的HCC组织中，基质细胞（CAFs和TECs）主要位于肿瘤边缘，并与免疫细胞共定位，这种模式在应答者中未观察到。此外，进行了基于斑点距离的分析，观察到TECs的空间位置最接近免疫细胞（T细胞和髓系细胞），表明它们之间发生相互作用的可能性最高。CXCL12的分布模式在空间上与TECs的分布一致，这与TECs表现出CXCL12高度特异性表达的发现相结合，表明TECs是CXCL12的主要来源。CXCL12⁺TECs在抗PD1无应答者的HCC组织中富集，但在抗PD1应答者的HCC组织中稀少。这一证据在空间上验证了CXCL12⁺TECs在HCC微环境中的丰富浸润及其与抗PD1无应答者免疫抑制的相关性。

CXCL12⁺TECs通过干扰CD8⁺初始T细胞分化阻碍CD8⁺CTLs的浸润

多重免疫荧光揭示了CXCL12⁺TECs与CD8⁺T细胞在空间上的相邻性，表明它们相互作用的可能性很高。研究确定了CD8⁺初始T细胞的上游细胞簇和信号通路，源自CXCL12⁺TECs的CXCL12-CXCR4信号通路对CD8⁺初始T细胞向细胞毒性T细胞（CTL）的分化具有特异性抑制作用，对CD8⁺记忆T细胞无明显影响。随后的GSEA揭示，在抗PD1无应答者的微环境中，T细胞分化的信号下调，而与CD8⁺初始T细胞相关的基因富集。空间转录组分析提示CXCL12-CXCR4轴在协调CXCL12⁺TECs与CD8⁺初始T细胞之间细胞间通讯中的关键功能。随后，在具有Cxcl12⁺TEC特异性敲除的自发性HCC小鼠模型中研究了CXCL12⁺TECs对HCC免疫微环境和肿瘤进展的影响。研究显示，CXCL12⁺TECs可能通过干扰CD8⁺初始T细胞向细胞毒性T细胞的分化，促进免疫抑制微环境的形成。

CXCL12⁺TECs通过CXCL12-CXCR4信号促进MDSCs的招募

结合本研究发现及文献证据，推测CXCL12⁺TECs可能通过CXCL12-CXCR4通路促进HCC微环境中MDSCs的招募。因此，检测了与图1A对应的HCC组织中MDSCs的浸润情况。结果显示，在抗PD1无应答者富含CXCL12⁺TECs的HCC微环境中，MDSCs的浸润更高。进一步观察发现，CXCL12⁺TECs在空间上与MDSCs非常接近，表明这些细胞之间存在相互作用的可能性。在Cxcl12endo-/-小鼠的免疫微环境中，与Cxcl12flox/flox组相比，观察到MDSCs的浸润显著减少。这些发现表明，CXCL12⁺TECs可能通过招募MDSCs在促进免疫抑制性HCC微环境中发挥作用。

利用抗CXCL12抗体阻断CXCL12导致HCC微环境重编程，增强与抗PD1疗法联合的抗肿瘤免疫

采用水动力尾静脉注射法（HTVi）构建的自发性HCC小鼠模型，用于评估抗CXCL12、抗PD1及其联合治疗的疗效。单独使用抗PD1抗体治疗可减少肿瘤生长。然而，值得注意的是，抗CXCL12抗体与抗PD1抗体联合治疗，与单独使用抗PD1抗体或抗CXCL12抗体的小鼠相比，不仅显著降低了肿瘤活性和肝体比，而且改善了生存率。

进一步的多重免疫荧光分析显示，给予抗CXCL12抗体增加了CD8⁺CTLs的浸润，同时减少了CD8⁺初始T细胞和MDSCs的浸润，且抗CXCL12/抗PD1联合组效果更明显。这些发现共同表明，使用抗CXCL12抗体治疗以阻断CXCL12可导致TME重编程，从而在与抗PD1治疗联合时增强抗肿瘤免疫。

GY101有效抵消CXCL12⁺TECs的免疫抑制效应，从而在人源化小鼠模型中抑制HCC肿瘤生长

开发了一种名为GY101的双特异性抗体，专门靶向人CXCL12和PD1。GY101通过将抗PD1单克隆IgG4抗体与针对CXCL12的单链抗体片段（scFv）融合而设计，该scFv由轻链可变区和重链可变区组成[二者通过（G4S）3连接子连接]，再通过（G4S）3连接子融合到抗PD1抗体的C末端。

建立了一个人源化小鼠HCC模型，以便全面检验GY101的抗肿瘤特性。与其他治疗组相比，给予GY101能有效抑制肿瘤生长。同时，观察到在接受aCXCL12或GY101治疗的组中，CD8⁺初始T细胞数量减少，而CD8⁺CTLs数量增加。结果表明，使用GY101同时抑制CXCL12和PD1，有效地减轻了CXCL12⁺TECs的免疫抑制影响，从而抑制了HCC肿瘤的生长。

高浸润的CXCL12⁺TECs与HCC患者抗PD1治疗不良结局相关

研究进一步分析了一个由40名接受抗PD1治疗的晚期HCC患者组成的回顾性队列，以评估CXCL12⁺TEC浸润对免疫治疗疗效的影响。对CXCL12⁺TECs的多重免疫荧光染色显示，抗PD1无应答者中CXCL12⁺TECs的浸润高于应答者，表明CXCL12⁺TECs与抗PD1疗效不佳相关。Kaplan-Meier生存分析显示，CXCL12⁺TEC高浸润组的无进展生存结局比CXCL12⁺TEC低浸润组更差。关于治疗反应，在CXCL12⁺TEC高浸润组中，只有1名患者（7.7%）达到PR，53.7%（n=7）出现疾病进展；而在CXCL12⁺TEC低浸润组中，40.7%（n=11）达到PR，具有统计学显著性。这些发现表明，CXCL12⁺TECs的存在与HCC患者对抗PD1治疗的反应减弱相关。

本研究提供了证据，表明CXCL12⁺TECs是HCC微环境中CXCL12的一个主要来源。研究证明CXCL12⁺TECs可以与表达CXCL12受体CXCR4的CD8⁺初始T细胞和MDSCs进行通讯。发现CXCL12⁺TECs参与干扰T细胞分化，导致CD8⁺初始T细胞向效应T细胞转化的减少。空间转录组分析揭示，CXCL12⁺TECs在血管周围建立了一个免疫抑制生态位，其特征是富含CD8⁺初始T细胞和MDSCs。此外，抗PD1治疗的疗效受多种因素影响，可以想象，除了CXCL12⁺TECs之外的因素也可能介导抗PD1耐药，这值得进一步研究。

研究结论

本研究鉴定了一个新的CXCL12⁺TECs亚群，它们在TME的免疫抑制中发挥作用；并开发了一种同时靶向CXCL12和PD1的双特异性抗体，它能中和CXCL12并拮抗适应性免疫检查点通路。将CXCL12⁺TEC抑制与抗PD1结合，在人源化和自发性HCC小鼠模型中均显著抑制了HCC进展并改善了生存率。这种方法增加了效应T细胞的浸润并减少了MDSC的浸润，显示出使TME正常化的潜力。总之，本研究揭示，CXCL12⁺TECs是TME内具有显著免疫抑制效应的独特亚群。靶向CXCL12⁺TECs可能增强HCC患者免疫疗法的有效性。

参考文献

1. Lu Y, et al. CXCL12+ tumor-associated endothelial cells promote immune resistance in hepatocellular carcinoma. J Hepatol. 2025 Apr;82(4):634-648.

审批编号：CN-190735

有效期至：2027-08-04

本材料由阿斯利康提供，仅供医疗卫生专业人士参考。

撰写：Atopos

审核：Chiu

排版：Aurora

执行：Atai

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