研究背景
膠質母細胞瘤(GBM)是一種無法治愈的中樞神經系統(CNS)癌癥，其特征是骨髓細胞大量浸潤。在外周非中樞神經系統腫瘤中發現的髓細胞靶向治療靶點是否適用于GBM還有待進一步研究。2024年6月10日 ,中山大學附屬第一醫院張弩團隊聯合北京大學白凡團隊在Cancer Cell (IF 50.3)上發表文章“Distinct roles of TREM2 in central nervous system cancers and peripheral cancers”，揭示了TREM2在中樞神經系統癌癥中的獨特功能，發現TREM2缺失促進GBM在體內的進展，在機制上CNS富集的鞘脂結合髓細胞上的TREM2并引發抗腫瘤反應，表明靶向TREM2可能是GBM疾病的特異性治療方法。
結果展示
1.髓細胞TREM2缺失損害GBM中T細胞抗腫瘤活性
作者發現TREM2缺失能促進小鼠GBM的進展，并在GBM TME(腫瘤微環境)中誘導免疫抑制TAM(腫瘤相關巨噬細胞)腔室。接下來作者檢測了TREM2缺失對TME中T細胞亞群的影響，發現TREM2缺失組的細胞具有下調效應因子評分和T輔助評分的特征，但進一步提高了衰竭評分，這表明TREM2缺失是抑制T細胞抗GBM活性的原因。細胞間通訊分析表明，TREM2缺陷導致MG亞群與T細胞之間的相互作用增強。流式細胞術分析顯示Trem2-/- TME中的的效應T細胞和IFNγ+CD8+ T細胞減少。為了進一步驗證上述結果，作者從TREM2+/+和TREM2-/-中分理出TAM并與原代CD8+ T細胞共培養，發現TREM2缺失組TAM與多克隆活化CD8+ T細胞共培養時，抑制T細胞激活的活性上調，TREM2缺失組TAM在激活初始OT-1 T細胞方面不如野生型TAM。這些結果表明，GBM TAM中TREM2缺失導致更多的免疫抑制狀態，并有助于降低CTL(細胞毒性T淋巴細胞)活性，從而導致GBM進展加快。
圖1 髓細胞TREM2缺失損害GBM中T細胞抗腫瘤活性
2. 髓細胞TREM2過表達抑制GBM生長并對ICB治療有協同作用
作者進一步研究了在TAM中過表達TREM2能否有效地阻礙GBM的發展。用腺相關病毒載體(AAV9-F4/80-TREM2-flag-p2A-GFP)在TAM中過表達TREM2，發現TREM2過表達導致GBM生長受到抑制，總生存期（OS）延長，表明維持TREM2的表達對抑制GBM進展很重要。作者用scRNA-seq研究TREM2的作用機制，發現在MG和MDM亞群中觀察到TREM2過表達，此外AAV給藥將髓系細胞重定向到免疫活性表型。途徑分析表明，給藥AAV-TREM2可上調MG和MDM亞群的炎癥免疫反應，并與T細胞抗腫瘤功能增強相關。作者用AAV-TREM2治療小鼠，之后腹腔注射anti-PD-1抗體，發現與AAV-TREM2治療相比，聯合治療進一步抑制了腫瘤增殖，延長了OS，表現出較強的協同效應。
圖2 髓細胞TREM2過表達抑制GBM生長并對ICB治療有協同作用
3. 中樞神經系統微環境決定了TREM2在GBM中的獨特作用
為了確定TREM2的作用機制是否涉及GBM的內在特征，作者將乳腺癌細胞株EO771注入野生型和Trem2-/-小鼠腦內，發現與GBM腫瘤結果相似，EO771腫瘤在Trem2-/-小鼠中表現為生長加速和更差的存活率。表明腫瘤的內在特征不太可能決定TREM2在癌變過程中的功能。相反，當GL261細胞皮下植入時，TREM2缺陷導致接種的腫瘤細胞增殖受阻，TME向促炎和有效抗腫瘤狀態轉變，表明是腫瘤外源性或微環境因素而不是腫瘤的內在特征來介導TREM2在癌癥中的功能。作者通過大量RNA測序來研究這些細胞中TREM2在相關的反應，發現icTAM和scTAM (顱內和皮下腫瘤微環境)之間的主要差異表現在信號傳感表面和隨后的信號轉導途徑上，表明不同微環境的配體刺激不同。
圖3 中樞神經系統微環境決定了TREM2在GBM中的獨特作用
4. 鞘脂-TREM2信號使TAM進入抗腫瘤狀態
為了確定潛在的配體，作者分析了從21名GBM患者和4名對照患者收集的腦脊液代謝組學數據,其中鞘脂代謝脫穎而出，這與大量RNA-seq分析結果一致。
參與鞘脂代謝的鞘磷脂(SM)和鞘脂糖(GSL)的豐度在GBM腦脊液中顯著增加，作者選擇了這些脂質的代表性形式，并對它們進行對接分析以模擬它們與TREM2的結合，發現SM和GSL都與TREM2胞外結構域2上的基本斑塊吻合良好。接下來作者進一步研究了這些在CNS富集的SM/GSL是否負責在GBM TAM中以TREM2依賴的方式引發保護性信號，發現SM/GM1刺激顯著下調M2樣標志物CD206和ARG1，上調M1樣標志物iNOS和MHC-II63，M2極化的關鍵調節因子磷酸化STAT3的水平下降，而M1相關的磷酸化STAT1的水平上升。此外，SM/GM1刺激也導致從人GBM分離出的TAM由M2樣表型向M1樣表型轉變。這些結果共同表明，CNS富集的鞘脂能夠通過TREM2將TAM轉化為對抗GBM的防御狀態。
圖4 鞘脂- TREM2信號使TAM進入抗腫瘤狀態
實驗結論
本研究揭示了TREM2在中樞神經系統癌癥中的獨特功能及其潛在的機制線索，并揭示了恢復而不是抑制TREM2的表達可能是GBM的疾病特異性治療方法。