募集的外周血单核细胞来源巨噬细胞驱动免疫检查点抑制剂相关肺炎中的T细胞炎症

Recruited Monocyte-Derived Macrophages Drive T Cell Inflammation in Immune Checkpoint Inhibitor-Mediated Pneumonitis

作者信息Xiaoran Cui, Renyong Zhi, Xiaoyan Li, Yinming Ji, Zhisong Hu, Pengfei Cui, Yuhui Qin, Tao Li, Liangliang Wu, Lingxiong Wang, Jinfeng Li, Yibing Bai, Hui Li, Tianyi Liu, Yi Hu
PMID42688372
发布时间2026-09
DOI10.34133/cancomm.0049

实验完整度

整合临床BALF单细胞测序、前瞻性队列流式验证及Foxp3-DTR-GFP小鼠模型,结合体内药理干预,多层次验证功能与机制。

主要模型

CIP患者支气管肺泡灌洗液(BALF)样本队列 Foxp3-DTR-GFP小鼠抗PD-1诱导肺炎模型 LLC1-Luc及B16-F10-Luc荷瘤小鼠

重点核对

CIP+患者BALF中CD8+T细胞和CCR2+MoMΦ的扩增 Foxp3-DTR-GFP小鼠模型中DT+anti-PD-1诱导的肺部炎症特征 CCR2+MoMΦ通过CXCL9/10-CXCR3轴招募CD8+T细胞的体外Transwell实验 IFN-γ刺激BMDMs中STAT1信号通路对CXCL9/10表达的调控 CVC或AMG487治疗后肺炎严重程度及免疫细胞亚群的变化

摘要

背景:免疫检查点抑制剂相关肺炎是限制癌症免疫治疗临床应用的主要毒性反应,其潜在机制尚不完全清楚。目前的治疗依赖于非特异性免疫抑制剂,缺乏精准治疗。尽管对支气管肺泡灌洗液进行的单细胞RNA测序已提示T细胞激活和炎性髓系反应参与CIP发病,但在肺间质免疫以及单核细胞/巨噬细胞-T细胞共富集和相互作用的机制方面仍存在关键空白。我们旨在描绘驱动CIP的肺部免疫环路,并确定可靶向的单核细胞/巨噬细胞-T细胞通路,以实现精准干预。方法:为了阐明CIP发病机制,我们对CIP+和CIP−患者的支气管肺泡灌洗液进行了整合的单细胞RNA测序分析,并使用流式细胞术、酶联免疫吸附测定、Western blot和定量聚合酶链反应在前瞻性队列中进行了验证。机制研究使用已建立的携带肿瘤的Foxp3-DTR-GFP小鼠模型(programmed death-1抑制剂诱导的CIP),通过显微CT、组织病理学、单细胞RNA测序、流式细胞术、多重免疫荧光、Western blot、Transwell迁移实验和药理干预进行。结果:在CIP+患者支气管肺泡灌洗液和小鼠肺组织中,表达细胞毒性效应分子和CXCR3的CD8+ T细胞与具有高度炎性表型的CCR2+单核细胞来源巨噬细胞同步扩增,而组织驻留巨噬细胞显著减少。小鼠模型显示,源自循环的扩增的CCR2+ MoMΦ补充了肺驻留间质巨噬细胞耗竭的生态位。机制上,整合的计算机预测和实验验证表明,CCR2+ MoMΦ通过CXCL9/10-CXCR3轴招募CD8+ T细胞。相反,CD8+ T细胞通过干扰素-γ轴驱动CCR2+ MoMΦ的扩增和促炎表型,提示这两种细胞之间存在正反馈环路。针对CCR2/CCR5或CXCR3信号的药理学靶向可减轻肺炎,减少肺部CCR2+ MoMΦ浸润,减弱致病性T细胞活化和细胞毒性,并提高生存率而不损害抗肿瘤免疫。结论:我们的研究确定CCR2+ MoMΦ和IFN-γ–CXCL9/10–CXCR3轴是CIP发病的核心驱动因素,并验证了其治疗靶向潜力。这项工作为开发CIP特异性预防和治疗策略提供了科学基础。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
免疫检查点抑制剂相关肺炎发病过程中,单核细胞/巨噬细胞与T细胞如何在肺内相互作用并驱动炎症,以及这些相互作用是否可作为治疗靶点。
核心机制
CCR2+ MoMΦ通过分泌CXCL9/10经CXCR3轴招募CD8+ T细胞,而CD8+ T细胞来源的IFN-γ促进CCR2+ MoMΦ的扩增和促炎表型,形成正反馈环路。
主要证据
整合临床BALF scRNA-seq数据及小鼠模型scRNA-seq和流式细胞术证实CCR2+CXCL9/10+MoMΦ和CD8+ T细胞共富集;多因子免疫荧光显示两者邻近;Transwell实验证实CXCL9/10-CXCR3轴介导T细胞迁移;药物阻断实验证实靶向CCR2/CCR5或CXCR3可减轻肺炎。
研究意义
该研究揭示CCR2+ MoMΦ和IFN-γ-CXCL9/10-CXCR3轴为CIP的潜在治疗靶点,为开发CIP特异性预防和治疗策略提供了科学依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

整合患者BALF scRNA-seq数据分析免疫细胞组成

鉴定CIP患者与对照组BALF中差异免疫细胞亚群。

整合2个scRNA-seq数据集共174,886个BALF细胞,进行聚类和差异分析,发现CD8+T和CCR2+CXCL9/10+巨噬细胞扩增,AM减少。

2

验证患者BALF中免疫细胞变化

在独立队列中验证scRNA-seq发现的CD8+T和CCR2+MoMΦ扩增。

采用流式细胞术检测BALF中CD4/CD8 T细胞和单核/巨噬细胞亚群。

3

建立Foxp3-DTR-GFP小鼠CIP模型并表征

诱导并验证小鼠模型中的肺炎表型及免疫细胞变化。

荷瘤小鼠经DT+anti-PD-1处理,通过micro-CT、组织病理学、scRNA-seq和流式细胞术分析肺部炎症和免疫细胞。

4

转录谱与轨迹分析鉴定致病性CCR2+MoMΦ

明确CCR2+MoMΦ的转录特征及其分化轨迹。

对人和小鼠单核/巨噬细胞进行差异基因、GO/KEGG富集及Palantir轨迹分析,验证CCR2+MoMΦ的促炎和IFN-γ响应特征。

5

体外验证IFN-γ-STAT1信号调控CXCL9/10表达

验证IFN-γ通过STAT1通路诱导MoMΦ表达CXCL9/10。

用IFN-γ刺激BMDMs,并用ruxolitinib或siRNA抑制STAT1,检测Cxcl9/10的mRNA和蛋白水平。

6

Transwell实验验证CXCL9/10-CXCR3轴介导CD8+T迁移

验证CCR2+MoMΦ通过CXCL9/10-CXCR3轴招募CD8+T细胞。

将来自DT+anti-PD-1小鼠的肺T细胞置于上室,腹腔巨噬细胞置于下室,通过阻断CXCR3或CXCL9/10及补充重组蛋白,检测CD8+T迁移。

7

体内药理干预验证治疗靶点

评估抑制CCR2/CCR5或CXCR3对CIP的治疗效果。

在DT+anti-PD-1处理前3天起每日腹腔注射CVC或AMG487,持续28天,评估生存率、肺炎严重程度及免疫细胞变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM(杜氏改良Eagle培养基)Gibco, Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Gibco, Thermo Fisher Scientific--
青霉素-链霉素Gibco, Thermo Fisher Scientific--
聚乙烯亚胺Sigma-Aldrich#246743
嘌呤霉素Sigma-AldrichP8833
Foxp3-DTR-GFP小鼠Shanghai Model Organisms--
Ccr2-CreER小鼠----
Rosa26-tdTomato报告小鼠Shanghai Model Organisms--
白喉毒素Sigma-AldrichD0564
抗PD-1抗体(RMP1-14)Bio X CellBE0146
对照IgG2a(2A3)----
胶原酶IVSigma-AldrichC5138
脱氧核糖核酸酶IVazymeEN401
红细胞裂解液BioLegend#420302
细胞染色缓冲液BioLegend#420201
7-AAD活力染料BioLegend#420403
Chromium单细胞V(D)J 5'试剂盒v210x Genomics--
PerkinElmer Quantum GX系统PerkinElmer--
D-荧光素Thermo Fisher ScientificL2916
IVIS Spectrum系统PerkinElmer--
BCA蛋白检测试剂盒Cell Signaling Technology7780S
Zombie UV可固定活力染料BioLegend#423108
Opal系统PerkinElmer--
DAPI----
抗CCR2抗体Thermo ScientificMA5-41175
抗CXCL9抗体Thermo Scientific#701117
抗CXCL10抗体R&D SystemsMAB4661
抗CD8α抗体Abcamab217344
巨噬细胞集落刺激因子----
干扰素-γBioLegend#575306
鲁索替尼MedChemExpressINCB18424
Stat1小于扰RNAThermo ScientificAM16708
对照siRNAThermo ScientificAM4611
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo ScientificL3000015
RIPA裂解液----
抗STAT1抗体Cell Signaling Technology#9172
抗磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology#9167
抗CXCL9抗体----
抗CXCL10抗体Cell Signaling Technology#42912
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology#4970
TRIzol试剂Invitrogen--
第一链cDNA合成试剂盒Thermo ScientificK1612
SYBR Green通用预混液Applied Biosystems#4309155
人干扰素-γ ELISA试剂盒Thermo ScientificKHC4021
流式抗体----
RPMI 1640培养基----
HEPES----
β-巯基乙醇----
重组白细胞介素-2----
抗CXCR3抗体Bio X Cell--
同型IgG对照Bio X Cell--
抗CXCL9抗体R&D SystemsAF492-SP
抗CXCL10抗体R&D SystemsAF466-SP
重组鼠源CXCL9Thermo Scientific#250-18-20UG
重组鼠源CXCL10Thermo Scientific#250-16-25UG
Cenicriviroc(CCR2/CCR5拮抗剂)Cayman Chemical--
RS102895Cayman Chemical--
马拉维罗Cayman Chemical--
AMG487Cayman Chemical--
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgG二抗----
增强化学发光底物----
GraphPad Prism----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者队列与BALF收集
CIP诊断标准、BALF收集时机(开始皮质类固醇治疗前)
阅读提示:Materials and Methods: Patient cohort, CIP diagnosis, and BALF collection
小鼠CIP模型
小鼠品系(Foxp3-DTR-GFP)、肿瘤细胞系(LLC1-Luc/B16-F10-Luc)、接种细胞数(8x10^5)、DT剂量(300ng)、anti-PD-1剂量(250μg/mouse)、给药方案(DT三剂,间隔两天,anti-PD-1五剂,间隔两天)
阅读提示:Materials and Methods: Mouse model、Experimental tumor models and CIP induction; Figure 2A
肺组织单细胞制备
消化酶(胶原酶IV、DNase I)浓度、消化时间(20 min)
阅读提示:Materials and Methods: Single-cell suspension preparation of mouse lung tissue
流式细胞术分析
抗体克隆及稀释度(见表S4)
阅读提示:Materials and Methods: Flow cytometry staining; Table S4
Transwell迁移实验
T细胞激活条件(anti-CD3/anti-CD28浓度)、迁移时间(2h)、阻断抗体浓度及处理时间
阅读提示:Materials and Methods: In vitro Transwell system for CXCR3, CXCL9, and CXCL10 blockade