腫瘤免疫治療中的交叉啟動

引言

細胞毒性T細胞對腫瘤的免疫應答，關鍵依賴于一類稱為常規1型樹突狀細胞（cDC1s）的專業抗原呈遞細胞的交叉呈遞能力。交叉呈遞最準確的定義是：由專業抗原呈遞細胞（APCs）將其自身不表達、但被吞噬的外源性抗原呈遞在MHC-I分子上的過程。交叉啟動則指特定的CD8? T細胞識別這種交叉呈遞的抗原-MHC-I復合物，導致細胞毒性T淋巴細胞（CTLs）的克隆擴增和激活。這是適應性抗癌免疫應答中的關鍵機制。交叉呈遞是一個重要的例外，因為對于身體所有其他有核細胞，只有細胞自身表達的抗原才由MHC-I分子呈遞，而外源性抗原則由專業APCs攝取并通過MHC-II分子呈遞。一旦被激活并感知到病毒組分或通過CD40–CD40L相互作用獲得T輔助細胞的協作，cDC1s會提供關鍵的共刺激配體和細胞因子，以建立和維持CD8? T細胞免疫應答。這一受調控的、對同源T細胞的激活過程被稱為交叉啟動。

在癌癥小鼠模型中，cDC1s介導的CD8? T細胞交叉啟動對于大多數免疫治療策略的療效至關重要。在癌癥患者中，腫瘤微環境中cDC1s的存在和豐度與T細胞浸潤水平以及對免疫檢查點抑制劑的反應性顯著相關。使用FMS樣酪氨酸激酶3配體（FLT3L）增加cDC1s數量和/或激活其狀態的治療策略，在癌癥小鼠模型中顯示出療效證據，并已在初步臨床試驗中進行測試，目前結果令人鼓舞。

一、cDC1驅動的癌癥免疫周期

cDC1s在所謂的“癌癥免疫周期”中處于核心地位，對于啟動和調控針對腫瘤的適應性免疫反應至關重要。這一高度協調的功能集合涉及cDC1s介導的幾個關鍵步驟，從最初的組織巡邏以檢測腫瘤抗原，到激活和擴增介導直接腫瘤細胞殺傷的腫瘤特異性細胞毒性T細胞。

1. cDC1對腫瘤微環境的巡邏與監視：cDC1s或其前體被腫瘤自身產生的趨化因子（如CCL4和CCL5）吸引 。此外，自然殺傷（NK）細胞在被激活后會分泌XCL1和CCL5，這是遷移性cDC1s的主要趨化因子，同時也會釋放FLT3L，促進cDC1s前體的存活、豐度和分化 。表達整合素αEβ7（結合上皮細胞上的E-鈣粘蛋白）使遷移性cDC1s能夠在皮膚和黏膜屏障等外周上皮組織中巡邏并戰略定位 。

2. cDC1抗原內化：腫瘤細胞持續經歷死亡，釋放出抗原。cDC1s配備有專門的受體來吞噬這些物質 。多種受體參與抗原攝取以進行交叉呈遞，包括Fcγ受體（FcγRs）、補體和清道夫受體（如SCARF1、LOX1）、C型凝集素受體（如CLEC9A、DEC-205、甘露糖受體、DC-SIGN、Dectin 1）以及TIM家族受體（如TIM4、TIM3）。例如，CLEC9A幾乎只表達于cDC1s，可識別暴露的聚合F-肌動蛋白，并快速將抗原導入交叉呈遞途徑。這些受體介導的抗原內化功能在下圖中有示意 。

3. cDC1激活：cDC1s的免疫原性激活（也稱為成熟）是啟動和調控癌癥中CTL免疫反應的關鍵步驟 。此過程涉及表型和功能變化，包括上調MHC-I、MHC-II、共刺激分子（CD80、CD86、CD40）和遷移分子（如CCR7），同時改變細胞因子分泌譜，偏向于產生IL-12和I型及III型干擾素。激活可由病原體相關分子模式（PAMPs）或來自損傷組織的損傷相關分子模式（DAMPs）通過模式識別受體（PRRs）觸發。cDC1s高表達TLR3，并可通過cGAS-STING通路感知腫瘤細胞釋放的雙鏈DNA。

4. cDC1遷移：在腫瘤微環境中激活后，cDC1s下調內吞作用，上調抗原呈遞分子，并進入遷移狀態，通過淋巴管遷移至腫瘤引流淋巴結。這種遷移依賴于CCR7感知其配體CCL19和CCL21的梯度。

5. cDC1許可：cDC1s通過MHC-II分子將外源性抗原呈遞給CD4? T細胞 。這種相互作用對于驅動T細胞分化至關重要，特別是向TH1細胞分化。抗原特異性CD4? T細胞可通過CD40–CD40L相互作用誘導DCs激活，這一過程稱為DC許可，對于cDC1s獲得有效啟動CD8? T細胞的能力至關重要。缺乏cDC1s上CD40的小鼠無法啟動CTL反應和排斥免疫原性腫瘤。

二、cDC1介導的交叉呈遞

cDC1s在交叉呈遞方面表現出極高的效率 。高效的交叉呈遞與緩慢的抗原降解相關，這是交叉呈遞DCs的一個獨特特征，使其區別于巨噬細胞等其他吞噬細胞。

外源性抗原的交叉呈遞通過兩種不同的細胞內運輸和加工途徑發生：胞質途徑和液泡途徑。

胞質交叉呈遞途徑：該途徑中，抗原被轉運至細胞質，并通過蛋白酶體加工后呈遞在MHC-I分子上。抗原從內體/吞噬體到細胞質的轉運機制涉及多種蛋白，如SEC61、p97、穿孔素2和APOL7C。CLEC9A介導的SYK激活與通過NADPH氧化酶（NOX2）產生活性氧（ROS）導致的吞噬體破壞和抗原釋放有關。水通道蛋白3通過運輸過氧化氫促進膜破裂。一旦進入細胞質，抗原被導向蛋白酶體降解，產生的肽段通過TAP1和TAP2泵入內質網腔，然后裝載到MHC-I分子上。這些分子機制在上圖中有所總結。

液泡交叉呈遞途徑：該途徑中，抗原在內吞囊泡腔內進行蛋白水解加工并裝載到MHC-I分子上，獨立于胞質蛋白酶體或TAP。該途徑依賴于組織蛋白酶S等。TLR–MYD88介導的信號傳導可觸發IKK2，導致SNAP23磷酸化，促進內吞循環室（ERC）與吞噬體融合，使來自ERC的MHC-I分子進入吞噬體進行后續肽段裝載。MHC-I分子也可以從ERGIC以SEC22B依賴性方式運輸到吞噬體。

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三、cDC1s對CD8? T細胞的交叉啟動

一旦cDC1成熟并獲得許可，其交叉呈遞在MHC-I上的抗原被特異性T細胞受體（TCR）識別，提供T細胞激活的第一信號。為了完全激活CD8? T細胞，還需要第二信號（由cDC1s表面的共刺激分子如CD80、CD86、4-1BBL或CD70提供）和第三信號（由細胞因子如IL-12、IL-18或IL-15反式呈遞提供）。

cDC1s是IL-12的有效生產者，這對于TH1和CTL分化非常重要。cDC1s還產生CXCL9和CXCL10，通過CXCR3吸引效應性和干細胞樣TCF1? CD8? T細胞。在腫瘤微環境中，cDC1s通常與這類干細胞樣CD8? T細胞聚集，并通過細胞因子和共刺激分子激活和局部擴增這些細胞亞群，這對于抗PD1/PD-L1檢查點抑制劑的療效至關重要。

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四、腫瘤相關的cDC1功能失調腫瘤微環境和腫瘤引流淋巴結中的多種免疫抑制因子可能削弱cDC1驅動的癌癥免疫周期。這種功能失調可能發生在cDC1發育、招募、遷移或與淋巴細胞相互作用的不同階段。

細胞因子和趨化因子：腫瘤來源的IL-6可促進cDC2分化而阻斷cDC1特化。β-連環蛋白信號激活可抑制CCL4和CCL5產生，損害cDC1招募。VEGF損害FLT3L介導的DC擴增和成熟，并削弱cDC1運動性和功能。IL-10抑制cDC1s產生IL-12。

TGFβ和IDO1：TGFβ抑制DCs向腫瘤引流淋巴結遷移，誘導IDO1表達，并促進CCL22釋放以招募Treg細胞。

缺氧和代謝應激：腫瘤缺氧影響DC功能，HIF1α活性增強IL-10、VEGF等免疫抑制因子分泌，抑制IL-12產生。腫瘤衍生的乳酸損害DC分化并下調成熟標志物和IL-12分泌。谷氨酰胺剝奪破壞cDC1s的內溶酶體穩態，降低其抗原加工和交叉呈遞能力。氧化脂質積累觸發未折疊蛋白反應，擾亂脂質穩態，減少MHC-I復合物表面表達。

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五、cDC1s在癌癥免疫治療中的作用與治療策略

遺傳修飾小鼠模型的證據：Batf3基因敲除小鼠選擇性缺乏cDC1s，無法排斥高免疫原性肉瘤，且對多種免疫治療策略（包括免疫檢查點抑制劑、病毒療法、聯合療法和過繼細胞療法）無反應。這證明了cDC1s在腫瘤免疫監視和治療中的核心作用。

患者證據：在癌癥患者中，高cDC1基因特征與多種腫瘤類型的更好臨床結局相關。cDC1s的豐度和功能狀態（如成熟標志物表達）與T細胞浸潤水平和對免疫檢查點阻斷的反應性相關。例如，高功能的cDC1基因特征（包括CXCL9、CXCL10、IL12B等）與黑色素瘤患者接受免疫檢查點抑制劑后的生存改善相關。

利用cDC1免疫生物學提供了多種抗癌治療機會：

基于FLT3L的療法：使用可溶性FLT3L（sFLT3L）或其長效變體擴增DCs數量，可增強抗原呈遞，并與放療、poly(I:C)或免疫檢查點抑制劑協同作用。

T細胞-DC雙特異性抗體：例如，靶向cDC1s上CLEC9A和T細胞上PD1的雙特異性抗體，可促進兩者直接相互作用，增強T細胞激活。

腫瘤向cDC1轉分化：通過病毒遞送關鍵轉錄因子（如PU.1、IRF8、BATF3）將腫瘤細胞重編程為cDC1樣細胞，使其能夠呈遞自身抗原并啟動免疫反應。

外源性抗原靶向cDC1s：使用抗體（如抗DEC-205、抗CLEC9A）或配體（如XCL1）將腫瘤抗原靶向遞送至cDC1s表面受體，增強抗原攝取和交叉呈遞。

基于cDC1的癌癥疫苗：離體制備抗原負載的cDC1s作為疫苗回輸，已在臨床前模型中顯示出療效，并與免疫檢查點抑制劑協同。

交叉啟動與mRNA免疫治療：通過脂質納米顆粒將編碼腫瘤抗原的mRNA靶向遞送至DCs，或使用TriMix mRNA（編碼CD70、CD40L、caTLR4）激活DCs，可誘導強大的抗腫瘤免疫。

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結語

增強交叉啟動可能是細胞毒性抗腫瘤免疫反應的關鍵驅動機制，也是目前癌癥免疫治療中未被充分利用的策略。因此，通過識別和驗證預測性生物標志物的功效，探索增強cDC1數量和功能的目標和策略，促進交叉啟動有助于將癌癥免疫治療推進到新的高度。

參考資料：

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

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