初学者也能读懂肿瘤微环境

长期以来，人们一直认为癌症是由于致癌突变和抑癌突变逐渐积累，最终导致细胞的恶性转化。然而这种看法在近几年发生了变化，「肿瘤微环境是癌症进展的积极推动者」这一观点如今得到了广泛认可。因此，了解肿瘤微环境对于开发癌症治疗新方法非常重要。

肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）是指肿瘤细胞周围的微环境，包括各种先天和适应性免疫细胞、成纤维细胞等基质细胞、淋巴细胞、内皮细胞、脂肪细胞、骨髓来源的炎症细胞、血管、各种信号分子和细胞外基质（ECM）。总结下来，肿瘤微环境就是包围并滋养肿瘤的正常细胞、分子和血管。

肿瘤的发展和TME密切相关，不断进行交互作用。人们常常比喻肿瘤和TME的关系是种子和土壤的关系。肿瘤可以通过释放细胞信号分子影响其微环境，促进肿瘤的血管生成和诱导免疫耐受，而微环境中的免疫细胞可以影响肿瘤细胞的增长和发育。接下来，我们了解一下TME是通过哪些机制促进肿瘤发展的。

持续的抗原暴露和长时间的TCR信号传递，导致CD8+ T细胞发生耗竭或功能异常，出现以下特征：增殖能力降低、效应细胞因子的产生减少、细胞毒性降低、多种抑制受体的表达升高和持续表达。

另外，肿瘤中的NK细胞也表现出衰竭的现象：特定激活性受体表达减少（如NKG2D）、抑制性受体表达增加（如PD-1）、效应因子产生减少（如IFN-γ）、因穿孔素和颗粒酶表达减少引起的细胞裂解活性下降。

这些免疫细胞功能耗竭引起的改变，限制了抗肿瘤免疫反应。

肿瘤的发展不仅消耗必需的代谢物，而且同时还会产生副产物，这些副产物持续存在于TME中，对肿瘤免疫产生深远的影响。

• 腺苷：肿瘤缺氧还促使细胞外ATP的积累，ATP被分解为腺苷。ATP释放和腺苷生成作用于嘌呤能受体，损害免疫细胞浸润和激活，从而抑制肿瘤免疫。

• 骨髓源性抑制细胞（MDSC）：MDSC是一类具有免疫抑制功能的细胞群体，包括骨髓祖细胞和未成熟的髓样细胞。肿瘤细胞产生的多种细胞因子能够诱导MDSC的增殖，如COX2、IL -6、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GMCSF）、VEGF等。

  
  

  MDSC可以通过抑制 NK 细胞、CD8+和CD4+ T细胞的活性，以及促进Treg的扩增，来抑制抗肿瘤免疫反应。另一方面，MDSC还能促进肿瘤血管新生，帮助肿瘤侵袭转移。

一般情况下，恶变细胞表达突变的抗原容易引发免疫系统对其清除，而肿瘤细胞能够通过下调或完全缺失Ⅰ类MHC分子，阻碍活化T细胞的识别，来实现逃脱免疫系统的识别和破坏。

同时，肿瘤细胞通过释放NKG2D和NKp30的可溶性配体来逃避免疫监测，NKG2D和NKp30 是介导NK细胞和CD8+ T细胞活化的受体。

NGS可以对肿瘤基因组进行细致的分析，有效地评估TME，以此来监测免疫系统对肿瘤生长或治疗的反应：NGS分析可以表征免疫细胞库，通过RNA Signature（如IFN-gamma效应标签）评估免疫状态、肿瘤炎症指数和免疫细胞亚型检测，检测肿瘤基因组的突变信息从而评估肿瘤新抗原的产生可能性。

丹纳赫生命科学旗下的IDT提供DNA建库（xGen DNA Library Prep (EZ/MC)、xGen cfDNA & FFPE 建库试剂盒v2）和全外显子靶向捕获（xGen Exom Hyb panel v2/custom panel）试剂盒，用于基因突变检测及肿瘤突变负荷等预测新抗原产生的标志物、以及与免疫逃逸相关的HLA LOH染色体杂合性缺失检测。

另外，IDT还提供扩增子法测序（xGen Custom Amplicon Panel）试剂盒检测RNA Signature，协助肿瘤诊断、分型、疗效预测或预后检测。同时可利用扩增子法建库试剂盒，或通过全转录组测序试剂盒（xGen RNA & Broad-range RNA Library Prep）搭配捕获试剂盒(xGen custom Hyb panel)定制富集TCR/BCR区域序列，进行免疫组库测序研究。

通过对外周血单核细胞中的关键表面抗原进行检测，可以监控癌症的进展以及愈后情况，而这些表面抗原与免疫功能细胞相关。我们可以利用流式细胞术实现免疫水平监控、免疫治疗效果监控、外周血免疫细胞分类，以及细胞因子检测。

丹纳赫生命科学旗下贝克曼库尔特的CytoFLEX流式细胞仪数据准确性高、灵敏度好，适合多色分析，另外CytoFLEX SRT流式细胞分选仪还可以将T细胞分离出来进行分析。搭配Supernova 染料系列，能够全面评估治疗前后机体的免疫情况。

高分辨率质谱（HRMS）已被证明是促进从肿瘤细胞直接识别HLA-I结合肽的最强大的高通量方法。在这种方法中，通过免疫沉淀（IP）从肿瘤组织或细胞系中分离HLA-I/肽复合物，然后充分洗涤并应用酸性洗脱缓冲液，从HLA-I分子和用于IP的抗体中分离结合肽抗原。

丹纳赫生命科学旗下SCIEX的 ZenoTOF^TM 7600高分辨质谱系统融合多重碎裂模式下的准确定性和高通量高覆盖的精准定量，助力新生抗原检测。

分子水平的检测和流式细胞术能够分辨出足够多的基因型或细胞型组分，但是无法判断这些组分在组织原位的空间位置关系，而这种定位关系对理解其在微环境中的作用是非常重要的。

多色免疫组化（mIHC）在一张组织样本上对多种分子标记进行染色，将多元信息呈现在同一画面内，对组织微环境中的目标分子或细胞及其相关因子进行全面分析。

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参考资料：