研究背景
胶质母细胞瘤(GBM)是一种无法治愈的中枢神经系统(CNS)癌症，其特征是骨髓细胞大量浸润。在外周非中枢神经系统肿瘤中发现的髓细胞靶向治疗靶点是否适用于GBM还有待进一步研究。2024年6月10日 ,中山大学附属第一医院张弩团队联合北京大学白凡团队在Cancer Cell (IF 50.3)上发表文章“Distinct roles of TREM2 in central nervous system cancers and peripheral cancers”，揭示了TREM2在中枢神经系统癌症中的独特功能，发现TREM2缺失促进GBM在体内的进展，在机制上CNS富集的鞘脂结合髓细胞上的TREM2并引发抗肿瘤反应，表明靶向TREM2可能是GBM疾病的特异性治疗方法。
结果展示
1.髓细胞TREM2缺失损害GBM中T细胞抗肿瘤活性
作者发现TREM2缺失能促进小鼠GBM的进展，并在GBM TME(肿瘤微环境)中诱导免疫抑制TAM(肿瘤相关巨噬细胞)腔室。接下来作者检测了TREM2缺失对TME中T细胞亚群的影响，发现TREM2缺失组的细胞具有下调效应因子评分和T辅助评分的特征，但进一步提高了衰竭评分，这表明TREM2缺失是抑制T细胞抗GBM活性的原因。细胞间通讯分析表明，TREM2缺陷导致MG亚群与T细胞之间的相互作用增强。流式细胞术分析显示Trem2-/- TME中的的效应T细胞和IFNγ+CD8+ T细胞减少。为了进一步验证上述结果，作者从TREM2+/+和TREM2-/-中分理出TAM并与原代CD8+ T细胞共培养，发现TREM2缺失组TAM与多克隆活化CD8+ T细胞共培养时，抑制T细胞激活的活性上调，TREM2缺失组TAM在激活初始OT-1 T细胞方面不如野生型TAM。这些结果表明，GBM TAM中TREM2缺失导致更多的免疫抑制状态，并有助于降低CTL(细胞毒性T淋巴细胞)活性，从而导致GBM进展加快。
图1 髓细胞TREM2缺失损害GBM中T细胞抗肿瘤活性
2. 髓细胞TREM2过表达抑制GBM生长并对ICB治疗有协同作用
作者进一步研究了在TAM中过表达TREM2能否有效地阻碍GBM的发展。用腺相关病毒载体(AAV9-F4/80-TREM2-flag-p2A-GFP)在TAM中过表达TREM2，发现TREM2过表达导致GBM生长受到抑制，总生存期（OS）延长，表明维持TREM2的表达对抑制GBM进展很重要。作者用scRNA-seq研究TREM2的作用机制，发现在MG和MDM亚群中观察到TREM2过表达，此外AAV给药将髓系细胞重定向到免疫活性表型。途径分析表明，给药AAV-TREM2可上调MG和MDM亚群的炎症免疫反应，并与T细胞抗肿瘤功能增强相关。作者用AAV-TREM2治疗小鼠，之后腹腔注射anti-PD-1抗体，发现与AAV-TREM2治疗相比，联合治疗进一步抑制了肿瘤增殖，延长了OS，表现出较强的协同效应。
图2 髓细胞TREM2过表达抑制GBM生长并对ICB治疗有协同作用
3. 中枢神经系统微环境决定了TREM2在GBM中的独特作用
为了确定TREM2的作用机制是否涉及GBM的内在特征，作者将乳腺癌细胞株EO771注入野生型和Trem2-/-小鼠脑内，发现与GBM肿瘤结果相似，EO771肿瘤在Trem2-/-小鼠中表现为生长加速和更差的存活率。表明肿瘤的内在特征不太可能决定TREM2在癌变过程中的功能。相反，当GL261细胞皮下植入时，TREM2缺陷导致接种的肿瘤细胞增殖受阻，TME向促炎和有效抗肿瘤状态转变，表明是肿瘤外源性或微环境因素而不是肿瘤的内在特征来介导TREM2在癌症中的功能。作者通过大量RNA测序来研究这些细胞中TREM2在相关的反应，发现icTAM和scTAM (颅内和皮下肿瘤微环境)之间的主要差异表现在信号传感表面和随后的信号转导途径上，表明不同微环境的配体刺激不同。
图3 中枢神经系统微环境决定了TREM2在GBM中的独特作用
4. 鞘脂-TREM2信号使TAM进入抗肿瘤状态
为了确定潜在的配体，作者分析了从21名GBM患者和4名对照患者收集的脑脊液代谢组学数据,其中鞘脂代谢脱颖而出，这与大量RNA-seq分析结果一致。
参与鞘脂代谢的鞘磷脂(SM)和鞘脂糖(GSL)的丰度在GBM脑脊液中显著增加，作者选择了这些脂质的代表性形式，并对它们进行对接分析以模拟它们与TREM2的结合，发现SM和GSL都与TREM2胞外结构域2上的基本斑块吻合良好。接下来作者进一步研究了这些在CNS富集的SM/GSL是否负责在GBM TAM中以TREM2依赖的方式引发保护性信号，发现SM/GM1刺激显著下调M2样标志物CD206和ARG1，上调M1样标志物iNOS和MHC-II63，M2极化的关键调节因子磷酸化STAT3的水平下降，而M1相关的磷酸化STAT1的水平上升。此外，SM/GM1刺激也导致从人GBM分离出的TAM由M2样表型向M1样表型转变。这些结果共同表明，CNS富集的鞘脂能够通过TREM2将TAM转化为对抗GBM的防御状态。
图4 鞘脂- TREM2信号使TAM进入抗肿瘤状态
实验结论
本研究揭示了TREM2在中枢神经系统癌症中的独特功能及其潜在的机制线索，并揭示了恢复而不是抑制TREM2的表达可能是GBM的疾病特异性治疗方法。