IL7R通过NF-κB/CXCL1轴重塑卵巢癌免疫抑制微环境并促进巨噬细胞极化的机制研究

《Cell Death & Disease》：IL7R remodels immunosuppression tumor microenvironment and promotes macrophage polarization by regulating NF-κB/CXCL1 axis in ovarian cancer

本研究针对卵巢癌免疫抑制微环境中肿瘤相关巨噬细胞（TAM）极化的调控机制，揭示了IL-7受体（IL7R）通过激活NF-κB/CXCL1信号轴驱动巨噬细胞向免疫抑制表型（CD206+）极化的重要作用。研究人员通过3D生物打印模型和动物实验证实，靶向IL7R可有效抑制肿瘤进展并改善免疫微环境，为卵巢癌的免疫治疗提供了新靶点。

　　

卵巢癌作为女性生殖系统常见的恶性肿瘤，因其早期症状隐匿，约70%的患者确诊时已处于晚期。尽管手术、化疗和靶向治疗等策略不断进步，但晚期卵巢癌患者的五年生存率仍徘徊在40%左右。这种不良预后主要归因于肿瘤细胞的耐药性以及免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的存在。肿瘤微环境是一个由血管、免疫细胞和成纤维细胞等组成的复杂生态系统，其中肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的极化状态与免疫抑制表型密切相关。虽然研究发现循环中白细胞介素-7（IL-7）水平升高与卵巢癌患者不良预后相关，但其具体调控机制，尤其是IL-7如何通过其受体IL7R影响肿瘤微环境，尚不完全清楚。传统二维细胞培养模型难以模拟肿瘤的空间复杂性，而常规三维球体模型在模拟多细胞相互作用和维持免疫细胞长期功能方面存在局限。因此，构建能精准模拟卵巢癌肿瘤微环境的模型，对于深入理解IL-7/IL7R轴在肿瘤进展中的作用至关重要。本研究旨在阐明IL7R在卵巢癌免疫微环境重塑中的作用及机制，相关成果发表在《Cell Death & Disease》杂志。

研究人员综合运用了临床样本分析（包括组织微阵列、血浆和腹水样本）、细胞功能实验（克隆形成、Transwell迁移、划痕实验）、基因编辑技术（CRISPR-Cas9构建Il7r基因敲除细胞系）、动物模型（皮下移植瘤和腹腔转移模型）、多组学分析（单细胞RNA测序、RNA测序、蛋白质组学、CUT&Tag测序）、3D生物打印技术构建肿瘤-基质共培养模型、流式细胞术、免疫荧光染色、蛋白质印迹以及定量实时聚合酶链式反应（qPCR）等一系列关键技术方法。

卵巢癌细胞表达IL7R并驱动肿瘤进展

通过免疫荧光染色发现，在人类卵巢癌组织中，IL-7在上皮细胞中表达很低或检测不到，而IL7R在恶性肿瘤组织中的表达显著高于良性肿瘤。小鼠卵巢癌ID-8细胞系中敲除Il7r后，在皮下移植瘤和腹腔转移模型中，肿瘤生长、转移负荷和腹水形成均受到显著抑制。这表明IL7R信号对卵巢癌细胞的致瘤性和腹腔播散至关重要。

IL7R在2D和3D模型中调控肿瘤-基质相互作用以驱动卵巢癌进展

在二维培养中，Il7r敲除细胞的克隆形成和迁移能力下降，且对外源性IL-7无反应。为了更好模拟体内环境，研究团队开发了一种3D生物打印模型，核心区域为包裹在GelMA水凝胶中的卵巢癌细胞，外周基质由人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和成纤维细胞（MRC-5）按1:1比例构成。该模型具有良好的机械稳定性和细胞活性。利用该模型发现，IL7R敲低显著抑制了肿瘤细胞的增殖和向基质区域的迁移。

表达IL7R的肿瘤细胞重塑免疫微环境并与卵巢癌不良预后相关

单细胞RNA测序分析显示，与接种Il7r野生型（Il7r-WT）细胞的小鼠肿瘤组织相比，接种Il7r敲除（Il7r-KO）细胞的小鼠肿瘤中成熟B细胞、CD8⁺T细胞和巨噬细胞的浸润比例增加，而野生型肿瘤则呈现出以上皮细胞为主的“免疫沙漠”表型。多重免疫荧光染色证实，在人类卵巢癌组织中，IL7R高表达与CD8⁺T细胞、B细胞和巨噬细胞等关键免疫细胞亚群的浸润减少相关，且IL7R高表达肿瘤中肿瘤细胞与巨噬细胞的共定位更频繁。生存分析进一步表明，在晚期卵巢癌患者中，IL7R高表达与较短的无进展生存期（PFS）显著相关。

表达IL7R的肿瘤细胞促进肿瘤相关巨噬细胞的免疫抑制状态

通过建立骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）与肿瘤细胞的体外共培养体系，研究发现与Il7r-WT细胞共培养的巨噬细胞，其免疫抑制标志物精氨酸酶1（Arg1）和白细胞介素-10（IL-10）表达上调，促炎标志物（Il6, Nos2, Tnf）表达下调，CD206⁺巨噬细胞比例显著增加，且巨噬细胞的迁移能力增强。外源性添加重组IL-7可进一步增强WT肿瘤细胞诱导巨噬细胞免疫抑制状态的能力，而Il7r-KO细胞无此效应。在3D生物打印的复合模型和小鼠体内实验中，均观察到IL7R表达的肿瘤细胞区域特异性富集了CD68⁺CD206⁺巨噬细胞。流式细胞术和转录组分析均证实，Il7r-WT肿瘤微环境中的TAMs高表达免疫抑制特征基因（如Arg1, Vegf），并激活了与巨噬细胞免疫抑制功能相关的HIF-1信号通路。

表达IL7R的肿瘤细胞通过NF-κB介导的CXCL1分泌促进巨噬细胞极化

对Il7r-WT和Il7r-KO肿瘤细胞进行RNA测序和条件培养基蛋白质组学分析，整合数据发现CXCL1、CXCL2和CXCL3是潜在的下游调控分子。进一步验证表明，Il7r敲除导致Cxcl1和Cxcl2的mRNA表达下降，且在动物模型中CXCL1蛋白水平显著降低。通路富集分析显示NF-κB通路在Il7r-WT细胞中显著富集。通过整合转录因子数据库预测和CUT&Tag测序，证实NF-κB（RelA/p65）能直接结合到Cxcl1基因启动子区域。使用NF-κB抑制剂硼替佐米可降低CXCL1表达。Il7r敲除降低了总NF-κB蛋白、磷酸化p65（p-p65）水平和p65的核转位。在共培养体系中外源性添加重组CXCL1蛋白，可恢复Il7r-KO细胞对巨噬细胞迁移、CD206和Arg-1表达的诱导能力。

IL7R通过NF-κB-CXCL1-CXCR2轴促进TAM向免疫抑制表型极化及卵巢癌进展

在共培养体系中，使用NF-κB抑制剂或CXCR2拮抗剂（Navarixin）处理，均能显著抑制巨噬细胞向CD206⁺免疫抑制表型的极化、降低Arg1等免疫抑制因子的表达，并抑制巨噬细胞的迁移。利用3D生物打印技术构建肿瘤细胞与巨噬细胞的共培养模型，发现免疫抑制性极化的巨噬细胞能显著促进OVCAR3肿瘤细胞的增殖。在小鼠同系移植模型中，使用氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞后，肿瘤负荷、腹膜转移灶数量和腹水量均显著减少，肿瘤细胞增殖标志物Ki67表达下调。此外，巨噬细胞靶向治疗（氯膦酸盐脂质体）与化疗药物顺铂联合使用，相比单药治疗能更有效地抑制肿瘤生长。

本研究阐明了IL-7/IL7R轴在卵巢癌肿瘤微环境中的关键作用。研究发现，卵巢癌细胞上的IL7R（而非微环境自身产生的IL-7）是调控IL-7信号的关键靶点。活化的IL7R通过促进NF-κB核转位，直接结合CXCL1启动子，诱导CXCL1分泌。CXCL1进而与巨噬细胞表面的CXCR2结合，驱动其向免疫抑制表型（CD206⁺）极化。这些极化的巨噬细胞通过分泌IL-10等细胞因子，反过来促进肿瘤细胞的增殖和转移，形成一个肿瘤-免疫正反馈环路。该研究不仅确立了IL7R是卵巢癌进展的驱动因子，揭示了循环IL-7通过肿瘤细胞自主的IL7R信号促进肿瘤进展的新机制，为理解卵巢癌免疫抑制微环境的形成提供了新视角。从临床转化角度看，研究结果支持靶向IL7R作为卵巢癌的新型治疗策略，特别是与重编程巨噬细胞的免疫疗法相结合，可能具有更好的疗效。未来需要利用患者来源类器官-免疫细胞共培养模型或从患者肿瘤组织中分选TAMs进行表型分析和功能验证，以补充更贴近临床场景的直接因果证据。