研究背景
调节性 T 细胞(Treg) 是 CD4⁺ T 细胞家族中负责“刹车”的那一支:它们依赖转录因子 FOXP3 稳定谱系与功能,在健康状态下防止自身免疫、限制过度炎症。进入肿瘤后,这种“刹车本能”会被放大,削弱局部的抗肿瘤反应。
传统观点将 Treg 分为胸腺来源的 tTreg 与外周诱导的 pTreg;在人类肿瘤样本中,更常见的是与 tTreg 亲缘更近的一群被迁入并扩增的 Treg。表型上,一个沿用已久的经验框架是“静息—效应型”二分:静息 Treg 多为 CD45RA⁺CD25lowFOXP3low,而效应型(eTreg)呈 CD45RA⁻CD25highFOXP3high,并伴随 CTLA4/TIGIT 等抑制分子上调,抑制力和增殖活性更强。功能层面,Treg 既可通过 CD25 “截留” IL-2 以限制效应 T 细胞扩增,也能以 CTLA4 干扰抗原呈递细胞的共刺激信号,还常通过 IL-10、TGF-β、IL-35 与 CD39/CD73-腺苷通路 营造抑制性场域。
把“它是谁、长什么样、靠什么刹车”讲清楚,便能顺畅地过渡到下文的两件事:它们为何会被源源不断地招进来并滞留,以及哪一类 Treg 与免疫治疗的疗效此消彼长。
应用解读
一、单细胞 RNA 测序与 TCR 测序揭示非小细胞肺癌肿瘤浸润 Treg 细胞异质性,OX40hiGITRhi Treg 亚群与 PD-1 阻断治疗耐药相关
样本来源
本研究纳入两类非小细胞肺癌(NSCLC)患者人群:
一类是接受两剂新辅助抗 PD-1 治疗后手术的患者,获取其 resected tumor(n=15)、adjacent NL(n=12)、TDLN(n=3)及脑转移灶(n=1)样本
另一类是未接受治疗的初治患者,获取其 resected tumor(n=10)及配对 adjacent NL(n=8)样本
分析方法
对上述样本中的 T 细胞进行耦合单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)与 T 细胞受体测序(TCR-seq),经质量控制后聚焦 73,882 个肿瘤浸润调节性 T 细胞(TIL-Treg)展开分析。 通过 UMAP 降维得到 10 个独特的 Treg 亚群并标注(图 1a),以热图展示各亚群顶部差异基因的相对表达(图 1b),用 UMAP 投影红色刻度呈现经典 Treg 亚群标志物及亚群选择性基因的表达(图 1c),经主成分分析(PCA)发现肿瘤与 adjacent NL 样本的 Treg 伪批量基因表达差异显著(canonical correlation=0.56,P<0.001)(图 1d),而 ICB 治疗应答者(R)与非应答者(NR)肿瘤的 Treg 伪批量基因表达无显著差异(canonical correlation=0.36,P=0.50)(图 1e)。
研究结论详解
研究发现 OX40hiGITRhi Treg 具有强免疫抑制功能,体外实验显示其对常规 CD4+T 细胞增殖的抑制能力显著强于 OX40lowGITRlow Treg(图 2a);火山图揭示该亚群(Activated (1)/OX40hiGITRhi)与其他 Treg 的差异基因,其中 LAG3、TNFRSF18、TNFRSF4 为顶部差异基因(图 2b),将激活 Treg 评分叠加于 UMAP 显示不同应答 / 治疗组的表达差异(图 2c),统计发现 NR 肿瘤中高激活评分 Treg 比例显著高于 R 肿瘤,初治肿瘤与 NR 肿瘤相近,且该差异仅存在于肿瘤组织,adjacent NL 无差异(图 2d)。
TCR 克隆共享热图显示 Activated (1)/OX40hiGITRhi 与 Activated (3) 亚群克隆共享频率最高(图 2e),扩散轨迹与 RNA velocity 分析表明 R 与 NR 肿瘤中两亚群的分化方向相反(图 2f),箱线图验证 R 肿瘤中 Activated (1)/OX40hiGITRhi 相对 Activated (3) 的比例显著低于 NR 和初治肿瘤(图 2g);小提琴图显示新抗原特异性 CD8+T 细胞的 TNFSF4(OX40L)表达高于流感特异性 CD8+T 细胞(图 2h),且 NR 肿瘤中新抗原特异性 CD8+T 细胞的 TNFSF4 表达显著高于 R 肿瘤(图 2i),基因集富集分析(GSEA)揭示 OX40L、41BBL、GITRL 刺激对 Treg 生物学功能的影响(图 2j),提示新抗原特异性 CD8+T 细胞可能通过 TNFSF4 促进 OX40hiGITRhi Treg 扩增,进而关联 PD-1 阻断治疗耐药。
该研究聚焦非小细胞肺癌(NSCLC)肿瘤浸润调节性 T 细胞(TIL-Treg),核心结论为 TIL-Treg 存在显著转录组异质性,且不同亚群对免疫检查点阻断(ICB)治疗反应具有相反影响。
研究鉴定出人类 TIL-Treg 的 10 个独特亚群,小鼠 TIL-Treg 的 5 个亚群,跨物种亚群转录组高度同源。其中,OX40hiGITRhi Treg 亚群抑制功能最强,其富集与 PD-1 阻断治疗耐药相关;而肿瘤相关抗原(TAA)特异性 Treg 亚群会逐渐获得 TH1 样表型,下调 FoxP3 并上调 IFNG 等基因,该 TH1 样 Treg 亚群在 ICB 治疗应答肿瘤中富集。这些发现揭示 TIL-Treg 亚群的功能分化差异,为通过调控特定 Treg 亚群改善 NSCLC 免疫治疗疗效提供依据。
二、结直肠癌等肿瘤中 Treg 招募机制解析:CCR4 介导 Treg 向 mregDC 聚集形成抑制性 niche,削弱抗肿瘤免疫的研究
样本来源
本研究纳入多类样本解析调节性 T 细胞(Treg)与免疫调节分子富集的成熟树突状细胞(mregDC)的关系:

小鼠样本涵盖 ApcMin/+ 自发结直肠癌模型、VillinCre Apcf/+ 肠道上皮特异性 Apc 敲除模型、Ccl22tdTomato 报告小鼠等
人类样本包括结直肠癌组织及 TCGA 数据库中结直肠癌(COAD)、乳腺癌(BRCA)、肺癌(LUAD)、黑色素瘤(SKCM)等多癌种数据
技术方法
采用scRNA-seq、TCR 测序、多色免疫荧光、流式细胞术、CellPhoneDB 配体 – 受体分析、GSVA 基因集富集等检测方法,获取 23922 个高质量免疫细胞转录组数据(含 14445 个肿瘤来源细胞、9477 个正常结肠组织细胞)。
研究结论详解
研究明确 Treg 与 mregDC 存在紧密分子关联:通过 UMAP 降维分析,免疫细胞分为 B 细胞、中性粒细胞等 8 个主要集群,其中 T/ILC 集群进一步细分出 Treg,DC 集群细分出 4 个亚群(图 2a);肿瘤 Treg 存在 “激活型” 和 “静息型” 两种状态,激活型 Treg 高表达 Pdcd1、Ctla4、Icos 等基因(图 2b);DC 亚群中 CCL22+ mregDC 高表达成熟标志物(CD80、CD86)、迁移标志物(CCR7)及免疫调节基因(PD-L1)(图 2c)。
通过 CellPhoneDB 预测,mregDC 与 Treg 间存在 CCL22/17-CCR4、CXCL16-CXCR6 等趋化轴及 PD-1-PD-L1、CTLA-4-CD80/86 等表面分子相互作用(图 2d);以弦图呈现,Treg 与 mregDC 存在优先相互作用关系(图 2e);在 COAD 中,FOXP3(Treg 标志基因)与 mregDC 特征基因(CCL22、CCR7、LAMP3)显著正相关(图 2f);热图显示,COAD 中 mregDC 与 Treg 特征基因的相关性显著强于 cDC1、cDC2、pDC 等其他 DC 亚群(图 2g);在 BRCA、LUAD、SKCM 等多癌种中,mregDC 与 Treg 特征基因均呈正相关,证明二者关联具有跨癌种普遍性(图 2h)。
研究证实 CCR4 可介导 Treg 招募至 mregDC 并促进肿瘤进展:
14 周龄 ApcMin/+ Ccr4fl/fl 与 ApcMin/+ Foxp3Cre Ccr4fl/fl 小鼠小肠和结肠肿瘤的代表性图像,直观展示了 Treg 特异性敲除 CCR4 对肿瘤的影响(图 5a);图 5b 定量结果显示,Treg 特异性敲除 CCR4 后,小鼠小肠(总肿瘤灶及 > 2mm 肿瘤灶)和结肠肿瘤灶数量均显著减少(图 5b);为明确 CCR4 对 Treg 迁移的作用,设计 Treg 过继转移实验:将 tdTomato + 野生型(WT)Treg 与 GFP+ Ccr4-/- Treg 按 1:1 比例混合,静脉转移至已形成肿瘤的 ApcMin/+ 小鼠(图 5c);转移后肠系膜淋巴结(mLN)和肿瘤中 Treg 的代表性流式细胞术图及定量结果显示,CCR4-/- Treg 在肿瘤中的比例显著低于 WT Treg,而在 mLN 中二者比例相近,证明 CCR4 对 Treg 向肿瘤迁移至关重要(图 5d、图 5e);肿瘤内 CCR4-/- Treg 的 PD-1、TIM-3、CTLA-4、OX40、ICOS 等激活标志物表达水平显著低于 WT Treg(图 5f);
为进一步验证 CCR4 对 “Treg-mregDC – 淋巴” niche (功能单元)形成的作用,设计骨髓嵌合实验:将 Ccl22tdTomato 小鼠骨髓细胞与 Ccr4-/- Ubi-GFP 小鼠骨髓细胞按 1:1 混合,移植至辐照后的 ApcMin/+ 小鼠(图 5g);嵌合后肿瘤的免疫荧光成像及定量结果显示,CCR4-/- Treg 在 niche 中的比例显著降低,且与 mregDC 的平均距离显著大于 WT Treg(图 5h、图 5i);niche 中 Treg PD-1 表达的成像及定量表明,niche 内 CCR4-/- Treg 中 PD-1high 细胞比例及 PD-1 表达平均强度均显著低于 WT Treg,证实 CCR4 是 Treg 向 mregDC 招募、激活及促进肿瘤进展的关键分子(图 5j、图 5k)。
在该研究中,Treg 从淋巴结被招募至肿瘤区域的过程受特定趋化信号调控:肿瘤淋巴管内皮细胞分泌 CCL21,通过结合免疫调节分子富集的成熟树突状细胞(mregDC)表面的 CCR7,将 mregDC 招募至肿瘤基质的淋巴周围区域;随后 mregDC 分泌 CCL22 与 CCL17,借助与 Treg 表面 CCR4 的结合,构成核心趋化轴,引导 Treg 从淋巴结向肿瘤迁移,最终在淋巴周围区域形成 “Treg-mregDC – 淋巴” 功能单元。
针对Treg潜在的治疗方案
Treg 功能重编程:靶向表型与代谢逆转抑制特性
该治疗路径核心是通过分子干预改变肿瘤浸润 Treg 的功能状态,使其失去免疫抑制能力,甚至转化为促炎表型,同时避免影响全身免疫稳态。关键策略包括靶向 Treg 表面的共刺激 / 共抑制受体(如 OX40、4-1BB、CTLA4)及代谢转运体(如 MCT1、CD36):一方面,利用双特异性激动抗体(如 OX40/4-1BB 双抗)精准作用于肿瘤 Treg,在激活效应 T 细胞的同时,诱导 Treg “脆弱化”—— 下调 FOXP3 表达、减少 IL-10 分泌,甚至产生 IFNγ 等促炎细胞因子,打破其抑制功能;另一方面,针对 Treg 依赖的代谢途径,如通过 MCT1 抑制剂阻断乳酸摄取、CD36 拮抗剂抑制脂肪酸吸收,削弱其在低葡萄糖肿瘤微环境(TME)中的代谢适应能力,间接降低其抑制活性。例如,临床前研究显示,OX40/4-1BB 双抗可使肿瘤 Treg lineage 稳定性下降,伴随效应 T 细胞浸润增加,且无明显全身自身免疫副作用,体现出 “精准调控而非全面清除” 的优势。
Treg 选择性耗竭:靶向肿瘤特异性标志物清除抑制性亚群
此路径聚焦通过抗体介导的细胞毒性作用,优先清除肿瘤内高抑制性 Treg 亚群,同时尽量保留外周 Treg 以维持免疫耐受。核心靶点为肿瘤 Treg 高表达且与抑制功能强相关的分子,如 CD25(IL-2 受体 α 链)、CTLA4 及 TIGIT:抗 CD25 抗体通过优化 Fc 结构,可在介导 ADCC/ADCP 清除 Treg 的同时,保留效应 T 细胞的 IL-2 信号传导,避免传统抗 CD25 药物对效应 T 细胞的抑制;抗 CTLA4 抗体则通过结合 Treg 表面高表达的 CTLA4,借助巨噬细胞或 NK 细胞的 Fcγ 受体,选择性清除肿瘤内 CTLA4high Treg,减少其对 DC 细胞 CD80/86 的吞噬,恢复效应 T 细胞活化。此外,针对肿瘤 Treg 特异性标志物 TIGIT 的抗体,可仅清除肿瘤内 TIGIT+ Treg,降低外周 Treg 脱靶消耗风险,例如临床前模型中抗 TIGIT 抗体可使肿瘤 Treg 比例下降 40% 以上,同时 CD8+T 细胞杀伤活性提升,且无明显自身免疫症状。
Treg 招募阻断:干扰趋化轴阻止 Treg 进入肿瘤微环境
该策略通过阻断趋化因子受体 – 配体相互作用,阻止外周 Treg 被招募至肿瘤,从源头减少 TME 中抑制性细胞的积累。核心靶点为介导 Treg 肿瘤归巢的关键趋化轴,其中 CCR4-CCL22/17 轴最为关键 —— 肿瘤细胞及肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)分泌的 CCL22/17,可特异性结合 Treg 表面的 CCR4,引导其向肿瘤淋巴周围 niche 聚集;使用 CCR4 拮抗剂或中和抗体,可显著减少 Treg 向肿瘤的迁移,例如黑色素瘤模型中抗 CCR4 抗体可使肿瘤内 Treg 比例降低 35%,同时增强 CD8+T 细胞浸润。
此外,针对 CCR8-CCL1、CXCR4-CXCL12 等其他趋化轴的阻断剂,也可辅助抑制 Treg 招募,例如 CXCR4 拮抗剂 AMD3100 可阻止 Treg 被 CXCL12 吸引至卵巢肿瘤,且不影响效应 T 细胞的肿瘤归巢。这种路径的优势在于不干扰已进入肿瘤的效应免疫细胞功能,仅切断 Treg 的 “补给线”,适合与免疫检查点抑制剂联合使用以增强疗效。