肿瘤是一种复杂的疾病,人类对其认知经历了三个重要发展阶段。最初阶段聚焦于揭示肿瘤细胞的分子特征,2000年Hanahan和Weinberg提出的“肿瘤特征”理论成为该阶段的里程碑,这一概念框架通过识别共同细胞特征将不同肿瘤类型联系起来。第二阶段借助技术进步在单细胞水平探索肿瘤微环境(TME)的动态时空异质性,揭示了免疫细胞与肿瘤细胞间的交互作用。这些发现为免疫治疗等策略提供了理论依据,使部分晚期患者获益。但现有疗法普遍存在适用性局限,鲜有能广泛适用于多种肿瘤且实现长期疗效的方案。

  近年来,研究者逐渐认识到肿瘤是受复杂器官间网络调控的系统性疾病,这些网络通过塑造宿主免疫状态影响疾病进程。值得关注的是,肿瘤可通过远程调控造血系统改变免疫细胞生成,从而促进疾病进展。这些发现将肿瘤研究推进到第三阶段——着重解析肿瘤与远端器官的双向交互作用。本文将以肿瘤诱导的造血重构介导的免疫抑制为例,探讨这一新阶段对肿瘤复杂性的认知突破。

肿瘤进展中的骨髓造血重构机制

  造血系统由造血干祖细胞(HSPCs)和基质细胞构成。作为造血层级的顶端,造血干细胞(HSCs)可分化为多能祖细胞(MPPs),进而形成共同淋巴祖细胞(CLPs)、粒-巨噬祖细胞(GMPs)和巨核-红系祖细胞(MEPs),最终生成免疫细胞、血小板及红细胞。生理状态下,造血系统持续维持血细胞稳态;而在肿瘤背景下,造血过程可能因造血必需物质缺乏或肿瘤骨髓浸润而失调。超越传统认知的是,肿瘤通过远端调控直接影响HSPCs的特性,以及多器官协同调控骨髓造血的现象正引发广泛关注。

  最新研究揭示,肿瘤可通过直接和间接途径调控造血进程。肿瘤分泌的GM-CSF、IL-6、IL-4及犬尿氨酸(kynurenine)等因子及其代谢产物,通过与HSPCs表面受体结合,促进髓系/巨核系偏向分化。Hao等研究发现,肿瘤源性细胞外囊泡可上调造血微环境中骨祖细胞(OPs)的MMP13表达,通过OPs与CD41- GMPs的交互作用驱动GMP扩增并刺激髓系生成。更引人注目的是跨器官调控机制:肿瘤可通过影响下丘脑-垂体轴促进α-黑色素细胞刺激素分泌,该激素直接作用于HSPCs促进髓系分化。这些发现共同勾勒出肿瘤与造血微环境间复杂的交互网络,阐明其通过调控HSPCs特性与功能重塑免疫格局的分子基础。

肿瘤进展中的髓外造血重塑机制

  在肿瘤发生过程中,骨髓微环境的严重损伤导致循环造血干祖细胞(HSPCs)水平升高。这些细胞可在髓外位点(尤其是脾脏红髓)异常聚集,引发髓外造血(EMH)现象。趋化信号CCL2/CCR2的上调与循环信号S1P1/S1P的下调形成协同作用,促使HSPCs在脾脏滞留并扩增。值得注意的是,这类HSPCs不仅数量增加,更展现出与骨髓造血相似的完整血细胞生成能力。然而,肿瘤分泌的GM-CSF、血管紧张素II等因子会诱导EMH向免疫抑制性髓系细胞亚群偏移,从而加剧肿瘤病理进程。这表明EMH不仅无法代偿肿瘤引发的骨髓功能障碍,反而成为肿瘤劫持免疫逃逸的新途径。目前亟需阐明的核心科学问题是:脾脏驻留的HSPCs是否参与晚期肿瘤中循环HSPCs及EMH的形成机制?

  最新研究揭示了肿瘤诱导的远端器官EMH存在全局性重编程现象。我们发现,在肿瘤背景下脾脏EMH生成的髓系细胞不仅来源于传统髓系祖细胞,更包含已进入红系分化通路的红系祖细胞(EPCs)。肿瘤诱导的EMH过程中,大量CD45+ EPCs在脾脏异常蓄积,其升高的活性氧(ROS)水平导致系统性免疫抑制。进一步研究发现,这些EPCs在肿瘤源性GM-CSF作用下丧失红系分化潜能,转而通过转分化或去分化形成红系来源髓系细胞(EDMCs)。EDMCs通过过表达PD-L1、ARG1、iNOS等抑制因子,显著削弱T细胞介导的抗肿瘤应答并降低免疫治疗效果。如何逆转肿瘤重编程EPCs的髓系分化能力以恢复正常红细胞生成,将成为未来研究的重点方向。更有趣的是,在荷瘤小鼠缺氧微环境中,脾脏B淋巴细胞也可转分化为免疫抑制性CD45+ EPCs,这提示EDMCs存在多重起源,也凸显了肿瘤对脾脏EMH的多维度破坏。

  现有证据体系已明确EMH在肿瘤微环境(TME)免疫抑制性髓系细胞生成中的枢纽地位。多项研究证实,脾切除术可显著减少TME中肿瘤相关髓系细胞(TAMCs)并增强抗肿瘤免疫,这为靶向干预EMH纠正肿瘤免疫抑制提供了转化潜力。

肿瘤进展中的原位造血重塑机制

  近年研究发现,肿瘤局部微环境也可作为特殊造血生态位发挥造血功能。通过对217例胶质母细胞瘤、86例星形细胞瘤及17例正常脑组织的基因富集分析,研究者在肿瘤边缘及核心区鉴定出HSPCs的存在,但其在TME中的具体功能尚待深入解析。在PDGF-B+肿瘤模型中,HSPCs被证实来源于血管周围NG2+细胞,并响应肿瘤基质细胞分泌的EPO启动红系分化程序。几乎同期,肝母细胞瘤中发现由VCAM1+巨噬细胞与周围红系细胞构成的异常红细胞生成岛结构,提示肿瘤可自主构建支持红系成熟分化的特殊微环境。这些肿瘤内红系细胞通过LGALS9/TIM3轴抑制树突状细胞(DC)功能,进而削弱抗肿瘤免疫应答。靶向阻断TIM3可有效逆转该抑制作用并提升抗肿瘤免疫,这为靶向肿瘤原位造血的治疗策略开辟了新路径。

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