Cell | 复旦大学附属中山医院联合上海交通大学利用Akoya多组学证实ATF4-SLIT2介导痛觉神经远程调控TDLN促进肿瘤免疫逃逸

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2025年10月24日，来自复旦大学季彤、樊嘉、周俭、孙云帆团队和上海交通大学张陈平团队合作在Cell上发表了题为"Cancer cells co-opt an inter-organ neuroimmune circuit to escape immune surveillance"的研究文章。本研究首次揭示，癌细胞可通过ATF4-SLIT2通路激活痛觉神经元，进而重编程肿瘤引流淋巴结，形成免疫抑制微环境，从而实现免疫逃逸。

研究背景

肿瘤免疫监视领域自诞生之初，便聚焦于肿瘤微环境（TME）内免疫细胞与癌细胞的激烈交锋，而对于癌细胞如何远距离操纵其他器官构建“免疫宏环境”的机制却鲜为人知。原本，引流淋巴结（TDLN）应是点燃抗肿瘤免疫反应的关键，负责抗原呈递、T细胞激活及记忆形成等重要过程。然而，临床观察却发现，在未发生转移的情况下，TDLN已出现免疫抑制现象，且这种抑制往往与患者的癌痛程度和神经纤维密度的增加同步。尽管传统观点试图用VEGF、TGF-β、IL-10或外泌体等“淋巴教育”机制来解释这一现象，但仍无法充分阐明为何免疫沉默总是伴随着疼痛信号的出现。

肿瘤神经科学的兴起揭示了神经系统在器官间免疫调控中扮演的“隐形网线”角色。伤害感受神经元，如表达TRPV1和Nav1.8通道的神经元，能够感知肿瘤释放的危险信号，如ATP、SLIT2和NGF。这些神经元在局部释放CGRP、Substance P和PACAP等神经肽，不仅促进血管生成和癌细胞侵袭，还能直接抑制树突状细胞成熟、诱导CD8⁺T细胞耗竭，削弱局部免疫。然而，这些神经元是否能够跨越肿瘤边界，将“疼痛信号”远程传递到引流淋巴结（TDLN），从而系统性地重塑全身免疫格局，这一问题一直缺乏直接证据。

研究方法

在这项突破性研究中，研究者们采用了先进的多组学技术，对头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的临床样本和小鼠口腔癌模型进行了深入分析。他们通过结合回顾性和前瞻性临床队列（分别包含69和80个样本），并整合术前疼痛评分、多色免疫荧光、空间蛋白组学、RNA测序和外周血蛋白质谱等多种检测手段，全面评估了肿瘤内伤害感受神经元密度与局部及全身免疫反应之间的关联。此外，在小鼠模型中，研究团队构建了多种同源移植模型，并运用光遗传学和化学遗传学技术精确调控特定的神经网络，同时通过CUT&Tag、单细胞RNA测序和立体测序等方法深入解析了ATF4-SLIT2-CGRP轴的功能。这些创新性的实验设计和综合分析为理解HNSCC的病理机制提供了新的视角，并可能为未来的治疗策略开发提供重要线索。

研究过程

1.临床发现：高伤害感受神经元密度与术前高 NRS 疼痛评分正相关

研究人员通过深入分析69例头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者的肿瘤组织，运用多重免疫荧光技术精准定位伤害感受神经元。他们以CGRP⁺TRPV1⁺PGP9.5⁺密度的中位数为界，将样本划分为“神经元丰富”与“神经元贫乏”两大类。研究发现，肿瘤内神经元密度与术前疼痛评分显著正相关（ρ=0.63）。进一步的RNA-seq分析揭示，在“神经元丰富-高疼痛”组中，髓系活化、趋化和吞噬相关基因显著富集。免疫浸润分析也显示，M2样肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的比例在这一群体中升高。mIF和CODEX空间成像技术均证实，在神经元密集区域TAM（尤其是M2型）数量明显增多，且与血管密度无关。为了进一步验证这些发现，研究人员又建立了一个包含80例患者的前瞻性队列（HNSCC-cohort B）。血浆DIA蛋白质组学分析显示，在“神经元丰富-高疼痛”组中，神经发育和先天免疫相关蛋白表达上调；质谱和外周血流式分析也发现这一群体中naive与效应CD8⁺T细胞数量减少，而经典/非经典单核细胞（TAM的主要来源）增多。这些结果有力证实了“癌痛-神经-免疫”轴在临床HNSCC中的真实存在。

图1 . 高伤害感受神经元密度与头颈鳞癌患者肿瘤相关巨噬细胞的聚集呈正相关

2.机制解析：从肿瘤微环境到TDLN跨器官神经免疫环路

在深入探究机制的过程中，研究者采用了CSF1R抗体和Itgam-DTR系统来耗竭肿瘤相关巨噬细胞（TAM），结果发现肿瘤体积保持不变，但小鼠的头部撤退阈值（Von-Frey测试）显著提高，这表明TAM在癌症疼痛中扮演着放大器的角色，而非直接促进肿瘤增殖。通过RNA-seq分析，研究团队发现在TAM条件培养的癌细胞中，UPR/ER-stress信号通路最为活跃，其中ATF4转录因子的活性尤为突出。进一步的CUT&Tag实验证实了ATF4直接与Slit2基因的启动子区域结合。通过CRISPR技术敲除Atf4或Slit2基因后，癌细胞诱导三叉神经节（TG）钙瞬变的能力降低了50%以上，舌移植瘤引起的机械痛觉过敏也得到了明显缓解。而瘤内补充重组SLIT2蛋白则能完全恢复痛觉反应和神经轴突的生长。这些发现确立了“TAM→ER-stress→ATF4→SLIT2”作为癌细胞激活伤害感受器的核心信号轴。

图2.癌细胞通过ATF4介导的SLIT2分泌激活伤害感受神经元

在一项突破性研究中，科学家们利用AAV2/retro-syn-EGFP技术揭示了一个惊人的发现：超过30%的标记性三叉神经（TG）神经元不仅共表达CGRP/TRPV1，而且它们的外周轴突直接投射到颈部淋巴结的包膜下。更令人兴奋的是，在Scn10a-CatCh-EYFP小鼠舌粘膜上施加473 nm蓝光脉冲后，短短30分钟内颈淋巴结（LN）的血流灌注量激增40%。这一显著效应可被局部Na+通道阻滞剂布比卡因完全阻断，表明其机制涉及神经信号传导。此外，TG内mCherry标记的颈LN固有神经网络（iNN）中c-Fos+细胞比例显著升高，而通过hM4D(Gi)-DCZ化学抑制这些iNN后，c-Fos的诱导现象消失。这些结果有力地证实了激活肿瘤内的伤害感受器可以通过一种类似于“轴突反射”的机制直接激活支配肿瘤引流淋巴结（TDLN）的同源伤害感受器。

图3 光遗传学刺激舌部iNNs可触发颈LN-iNNs的激活

利用Stereo-seq联合scRNA-seq，作者对非转移性颈TDLN进行空间转录组解析。与对照相比，化学抑制颈LN-iNN后，αβ T细胞与γδ T细胞激活通路富集最显著；CD8+ T细胞比例由8.7%升至15.4%，CD86^hiCD11c^hi cDC1增加2.1倍，且二者空间共定位评分提高3.3倍。相反，光遗传激活舌-iNN使上述细胞显著下降。由此证明CGRP是TDLN-iNN抑制抗原提呈细胞、削弱交叉激活CD8+ T细胞的终末效应分子。

图4 TDLN-iNN的活性将肿瘤引流淋巴结重塑为免疫抑制状态

通过TDLN与舌移植瘤的配体-受体互作组分析，Ccl5（TDLN来源）-Ccr5/Ccr1（肿瘤TAM）轴被锁定为最高得分对。化学抑制TDLN-iNN后，TDLN内CD8+ T与cDC1分泌CCL5的量增加1.8倍；当其条件培养液（CM）经瘤内注射至颈淋巴结切除小鼠时，EGFP+F4/80+CD206^hi M2-TAM比例下降42%，肿瘤体积缩小38%。反之，在Ccl5^−/−小鼠或给予中和抗体后，TDLN-iNN抑制不再减少M2-TAM，肿瘤也不再缩小。更关键的是，CCL5重组蛋白可逆转由光遗传激活舌-iNN所诱导的M2极化与促瘤效应，从而证实免疫受抑的TDLNs减少CCL5分泌，从而推动肿瘤相关巨噬细胞向M2样表型极化。

图5 TDLNs减少CCL5分泌促进肿瘤相关巨噬细胞向M2样表型极化

参考文献：

[1]Zhang Y, Guo Y, Liu Z, Sun Y, Yang X, Chen M, Feng G, Lin C, Wang Y, Zhang Z, Zhu Y, Ye J, Liu J, Shi J, Zhou X, Han Q, Liu Y, Jiang Q, Yu Y, Wang X, Zhang C, Sun Y, Zhou J, Fan J, Ji T. Cancer cells co-opt an inter-organ neuroimmune circuit to escape immune surveillance. Cell. 2025 Oct 24:S0092-8674(25)01129-8. doi: 10.1016/j.cell.2025.09.029.

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