CosMx SMI技術助力揭示PD-1缺失增強Treg的免疫抑制機制
題目：PD-1 receptor deficiency enhances CD30⁺ Treg cell function in melanoma
期刊：Nature Immunology
IF：27.6
DOI：10.1038/s41590-025-02172-0
研究背景
免疫檢查點抑制劑療法（尤其是針對PD-1/PD-L1通路的抗體），已成為治療晚期黑色素瘤的重要手段。然而，仍有約半數(shù)患者對治療無明顯反應。究其原因，免疫微環(huán)境中存在的免疫抑制機制被認為是可能的重要原因之一。
Treg細胞（調節(jié)性T細胞）作為免疫系統(tǒng)的重要調節(jié)者，在維持免疫耐受與限制過度免疫反應中起作用。同時，Treg細胞也可能抑制抗腫瘤免疫應答，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮免疫抑制作用。雖然PD-1傳統(tǒng)上被視為T細胞耗竭的標志，但在Treg細胞中，PD-1的功能長期被忽視。
本研究聚焦于PD-1在Treg細胞中的潛在作用，通過單細胞與空間轉錄組技術，揭示了PD-1缺失如何通過增強Treg細胞的免疫抑制功能、重塑腫瘤微環(huán)境，從而促進黑色素瘤進展，并提出了CD30作為潛在聯(lián)合靶點的治療新思路。
技術手段
研究團隊在黑色素瘤動物模型基礎上，利用基因編輯技術構建了多種免疫背景的小鼠模型，并采集腫瘤組織，進行單細胞和空間轉錄組測序。通過單細胞轉錄組測序，系統(tǒng)地刻畫Treg細胞的功能狀態(tài)、信號通路變化及譜系轉變軌跡。為進一步揭示Treg細胞在組織中的空間分布與細胞互作，研究采用CosMx SMI空間轉錄組平臺，基于腫瘤切片構建高分辨率的空間轉錄圖譜，并結合FoxP3、Tnfrsf8等標志基因對Treg細胞及其他免疫細胞進行空間注釋。配合細胞通訊分析和細胞軌跡分析，構建腫瘤組織內(nèi)Treg細胞的空間分布圖譜與細胞互作網(wǎng)絡，為理解其調控機制提供高維數(shù)據(jù)支撐。
主要發(fā)現(xiàn)
1.PD-1缺失增強Treg功能，構建抑制性腫瘤微環(huán)境
本研究基于多種遺傳背景的小鼠模型，系統(tǒng)地評估了PD-1缺失對Treg細胞功能的影響，Treg細胞在缺失PD-1后呈現(xiàn)出數(shù)量增多、FoxP3表達上調的特征，表現(xiàn)出更強的免疫抑制功能。在B16黑色素瘤模型中，PD-1缺失型 Treg細胞能夠顯著促進腫瘤生長，說明其在構建免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）中發(fā)揮了關鍵作用。通過Rag1⁻/⁻免疫缺陷小鼠模型進一步實驗確認，該效應來源于Treg細胞本身，而非其他免疫細胞的間接影響。
PD-1缺失增強Treg細胞免疫抑制功能2.CD30特異性上調，是Treg功能增強的核心驅動因子
結合單細胞和空間轉錄組數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)PD-1缺失Treg細胞中Tnfrsf8（編碼CD30）的表達顯著升高，區(qū)別于其他抑制分子如CTLA4、TIGIT等。CD30主要分布于腫瘤邊緣及免疫抑制富集區(qū)域。功能驗證實驗顯示，阻斷CD30的配體CD153可有效削弱Treg細胞的免疫抑制作用，提示CD30信號軸在PD-1調控Treg細胞活性中占據(jù)中心地位。
單細胞轉錄組揭示Pd1⁻/⁻ Treg細胞中CD30顯著上調3.STAT5信號激活CD30，構建PD-1–STAT5–CD30抑制通路
機制研究發(fā)現(xiàn)，PD-1缺失可增強IL-2依賴的STAT5磷酸化，促進其結合Tnfrsf8啟動子，從而驅動CD30表達。STAT5缺失或抑制后，CD30表達明顯下降，Treg細胞功能亦受損，形成一條完整的功能增強路徑：PD-1缺失 → STAT5活化 → CD30上調 → Treg細胞免疫抑制增強，揭示PD-1在Treg細胞中的抑制機制。
STAT5驅動CD30表達4.空間組學描繪Treg主導的免疫微環(huán)境重塑
利用CosMx SMI空間轉錄組技術，研究進一步描繪了Treg細胞在組織中的空間分布與細胞互作關系。PD-1缺失Treg細胞富集于腫瘤邊緣，與Spp1⁺巨噬細胞和Il10⁺樹突細胞等免疫抑制亞群形成特定生態(tài)位。細胞通訊分析顯示，Treg細胞與周圍細胞形成了多條免疫調控通路。盡管在NK細胞與DC細胞中也觀察到干擾素相關通路的轉錄上調，但蛋白水平未表現(xiàn)出一致變化，提示空間免疫信號可能存在轉錄后調控機制或功能延遲。
PDAC腫瘤點在基礎譜
系中的共同定位和myCAF的標志性評分
SMI揭示Treg在腫瘤中的空間定位與免疫互作網(wǎng)絡文章總結
本研究通過多種小鼠模型的驗證，結合單細胞和空間轉錄組技術，從功能、機制與空間分布等多個維度系統(tǒng)地解析了PD-1在Treg細胞中的調控作用。結果顯示，PD-1缺失通過激活STAT5信號通路，促使CD30高表達，從而顯著增強Treg細胞的免疫抑制功能。同時，空間組學分析顯示，PD-1缺失Treg細胞在組織中位置發(fā)生變化，并與周圍免疫細胞形成新的互作模式，共同塑造抑制性腫瘤微環(huán)境。研究提出，聯(lián)合靶向PD-1與CD30可能有效克服腫瘤免疫治療中的抵抗機制，為提升黑色素瘤免疫治療效果提供了新的策略和潛在干預靶點。
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