如果把肿瘤免疫治疗比作一场战争，PD-1 抗体像是给免疫系统 “松开刹车”，让 T 细胞恢复攻击肿瘤的能力。然而，同样接受 PD-1 抗体治疗，为什么有些结直肠癌患者能产生持久的抗肿瘤免疫应答，另一些患者的治疗响应却十分有限？深圳湾实验室张雷研究员团队把研究视角从肿瘤内部的“局部战场”向外延伸，追踪了一支CD4⁺ T细胞从引流淋巴结出发、分化为早期效应细胞、再进入肿瘤参与攻击的旅程，试图解释免疫治疗响应差异背后的“动员逻辑”。

2026年11月13日，深圳湾实验室张雷研究员团队在Science上发表题为“Differentiation of stem-like CD4⁺ T cells modulates early effector responses in colorectal cancer”的研究论文。该研究通过空间成像揭示了两类结直肠癌患者肿瘤空间结构的差异，发现dMMR/MSI-H型结直肠癌中存在以CXCL13⁺CD4⁺ Th1-like细胞为特征、与免疫治疗响应相关的空间免疫结构。进一步研究阐明了外周干细胞样CD4⁺ T细胞的分化路径及其在抗肿瘤免疫应答中的作用，并通过联合激动剂治疗调控外周CD4⁺ T细胞分化，在pMMR型肿瘤中重塑具有dMMR型肿瘤特征的免疫微环境，增强抗肿瘤免疫反应。该研究为通过外周免疫干预主动重塑肿瘤局部免疫微环境，开发新的肿瘤免疫治疗策略提供了新思路。

Science同期发表题为“Tuning the immune ecosystem to treat cancer”的评论。

01 肿瘤内部的免疫细胞，究竟如何协同作战？

肿瘤并不是一团单纯增殖的癌细胞。在肿瘤组织内部，还生活着大量不同类型的免疫细胞。它们有的负责识别和攻击肿瘤，有的负责传递免疫激活信号，也有一些会抑制免疫反应。这些细胞不仅种类不同，在肿瘤组织中的位置也十分重要。它们彼此靠得有多近、周围有哪些细胞，以及是否形成特定的空间组合，都可能影响抗肿瘤免疫反应。

为了弄清楚不同类型结直肠癌内部的免疫细胞究竟如何互作，研究团队利用质谱流式成像（IMC）技术，对错配修复缺陷/微卫星高度不稳定（dMMR/MSI-H）和错配修复功能完整/微卫星稳定（pMMR/MSS）型结直肠癌组织进行了系统分析。研究人员获取了295张多参数组织图像，试图从组织空间中寻找与免疫治疗响应相关的线索。结果发现，两类结直肠癌具有明显不同的免疫空间组织特征。在pMMR/MSS型肿瘤中，调节性T细胞（Treg）相关的免疫抑制性细胞互作较为突出，同时还可以观察到SPP1⁺肿瘤相关巨噬细胞与成纤维细胞的空间共定位。这些特征提示，肿瘤内部存在较为明显的免疫抑制性环境。而dMMR/MSI-H型肿瘤中则富集与CXCL13⁺CD4⁺ T细胞相关的免疫结构，包括其与LAMP3⁺树突状细胞和CD8⁺ T细胞组成的免疫三细胞结构（immune triads），以及具有特定细胞组成的细胞邻域（cellular neighborhoods，CNs）。其中，CXCL13⁺Th1-like CD4⁺ T细胞与CXCL9⁺巨噬细胞紧密分布，并邻近TCF-1⁺CD8⁺ T细胞，形成特定的免疫细胞空间结构。值得注意的是，在PD-1治疗后表现出活跃免疫应答的dMMR/MSI-H患者中，富含这三类细胞的空间结构丰度更高。这就像是在肿瘤内部发现了一个相互协作的免疫作战小组：CD4⁺ T细胞、树突状细胞、巨噬细胞和CD8⁺ T细胞通过空间上的紧密联系，可能共同参与抗肿瘤免疫反应。

这一发现引出了新的问题：这些具有抗肿瘤特征的CXCL13⁺Th1-like CD4⁺ T细胞是如何形成的？它们能否通过外周免疫系统的调控得到进一步增强？

02 从肿瘤到淋巴结：寻找抗肿瘤CD4⁺ T细胞的分化轨迹

如果说肿瘤组织是免疫细胞发挥作用的战场，那么肿瘤引流淋巴结就像是免疫反应的重要集结地。T细胞可以在这里接受抗原刺激、发生扩增和分化，再通过循环系统进入肿瘤组织。研究团队注意到，肿瘤中的CXCL13⁺ Th1-like CD4⁺ T细胞具有明显的效应功能特征。那么，这些细胞是否与淋巴结中尚未完全分化的CD4⁺ T细胞存在联系？

为了回答这一问题，研究人员进一步收集并分析了接受PD-1阻断治疗的结直肠癌患者的肿瘤组织、肿瘤引流淋巴结和外周血样本，结合单细胞转录组测序和T细胞受体（TCR）测序，追踪不同组织中CD4⁺ T细胞的状态及克隆关系。研究发现，肿瘤引流淋巴结中存在一群具有干细胞样特征的CD4⁺ T细胞。这些细胞高表达TCF-1和CCR7，具有维持细胞状态和进一步分化的潜能。更重要的是，这群干细胞样CD4⁺ T细胞与肿瘤内部的Th1-like CD4⁺ T细胞之间存在明显的TCR克隆共享，提示外周干细胞样CD4⁺ T细胞可能是肿瘤内Th1-like细胞的重要前体。接受PD-1阻断治疗后，两类细胞之间的克隆关联进一步增强，且Th1-like细胞在治疗响应患者的肿瘤中表现出更强的克隆扩增。这些结果提示，PD-1治疗不仅影响肿瘤内已有的T细胞，还可能通过促进外周干细胞样CD4⁺ T细胞向肿瘤内Th1-like细胞分化，参与抗肿瘤免疫应答。

研究视角也由此发生了转变：如果能够主动调控肿瘤引流淋巴结中的干细胞样CD4⁺ T细胞，是否就有机会进一步增强肿瘤内部的抗肿瘤免疫反应？

03 给外周T细胞加一把“助推器”：OX40激动剂联合PD-1治疗促进早期效应分化

找到了外周干细胞样CD4⁺ T细胞与肿瘤内Th1-like细胞之间的联系，接下来最重要的问题就是：能否通过药物干预，让更多外周CD4⁺ T细胞朝着有利于抗肿瘤免疫的方向分化？

研究团队将目光投向了OX40。OX40是一种表达于活化T细胞表面的共刺激受体。它就像T细胞激活过程中的一个“助推器”，能够为T细胞提供额外的激活和存活信号。研究人员希望通过激活OX40，增强CD4⁺ T细胞的扩增和分化，再与PD-1阻断相结合，进一步改善肿瘤免疫环境。为此，研究团队在pMMR小鼠结直肠癌模型中开展了相关实验。结果发现，单独使用PD-1抗体虽然能够促进部分干细胞样CD4⁺ T细胞向Th1-like状态分化，但整体抗肿瘤效果仍然有限。相比之下，OX40激动剂联合PD-1阻断取得了更好的抗肿瘤效果，并显著促进了肿瘤内Th1-like CD4⁺ T细胞的积累。

那么，OX40究竟改变了CD4⁺ T细胞分化过程中的哪一步？通过进一步分析TCR克隆关系和细胞状态，研究人员发现，联合治疗促进了一条具有早期效应分化特征的CD4⁺ T细胞分化路径：肿瘤引流淋巴结中的干细胞样CD4⁺ T细胞首先得到扩增；一部分细胞逐渐转变为表达IL-7R的早期效应CD4⁺ T细胞（early effector CD4⁺ T cells）；这些细胞进一步参与向肿瘤组织的募集，并与肿瘤内Th1-like CD4⁺ T细胞反应相关联。与此同时，联合治疗还抑制了肿瘤内部Treg细胞的克隆扩增。

这意味着，增强抗肿瘤免疫反应，未必只能依靠直接改变肿瘤内部的免疫环境。通过调节外周免疫细胞的激活和分化，也有可能为肿瘤组织持续补充具有抗肿瘤潜能的效应细胞。

04 不只是CD4⁺ T细胞：一场多种免疫细胞参与的协同作战

外周CD4⁺ T细胞发生分化后，是否只改变了自身的功能？它们能否进一步影响肿瘤内部的其他免疫细胞？研究团队继续将目光投向肿瘤微环境中的髓系细胞和CD8⁺ T细胞。结果发现，OX40激动剂联合PD-1阻断不仅促进了CD4⁺ T细胞的早期效应分化，还显著改变了肿瘤内部单核-巨噬细胞的组成和状态。其中，一群具有Cxcl9和Nos2表达特征的单核-巨噬细胞（monocyte-macrophages）明显增加。这类细胞具有较强的免疫激活特征，并与IL-7R⁺早期效应及Th1-like CD4⁺ T细胞表现出密切的关联。进一步分析提示，CD4⁺ T细胞产生的IFN-γ等免疫信号可能参与调控这类巨噬细胞的状态，帮助建立更加有利于抗肿瘤免疫的局部环境。与此同时，联合治疗还促进了肿瘤引流淋巴结中效应样CD8⁺ T细胞的扩增，并增强了它们向肿瘤组织迁移的潜能。TCR克隆分析进一步提示，外周效应样CD8⁺ T细胞与肿瘤内效应记忆及非终末耗竭CD8⁺ T细胞状态之间存在克隆关联。为了进一步明确这些细胞及相关信号是否真正参与联合治疗的抗肿瘤作用，研究团队开展了一系列功能验证实验，包括阻断淋巴细胞迁移、中和IFN-γ，以及分别清除CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞和巨噬细胞。结果表明，外周T细胞向肿瘤组织的募集、IFN-γ信号，以及CD4⁺ T细胞和巨噬细胞的参与，都是联合治疗发挥抗肿瘤作用的重要环节。

至此，一条更加完整的免疫调控路径逐渐清晰：OX40激动剂联合PD-1阻断促进外周CD4⁺ T细胞的早期效应分化及肿瘤募集，进一步调动具有免疫激活特征的巨噬细胞和CD8⁺ T细胞，多种免疫细胞相互协作，共同增强抗肿瘤免疫反应。

05 从肿瘤局部到外周免疫：为结直肠癌免疫治疗探索新方向

肿瘤免疫治疗的一个重要挑战，是如何让原本难以产生有效免疫应答的肿瘤重新建立起具有杀伤能力的免疫环境。过去，研究人员更多关注如何解除肿瘤内部的免疫抑制，而这项研究进一步揭示了外周免疫系统在这一过程中的重要作用。研究团队发现，干细胞样CD4⁺ T细胞的早期效应分化，是连接外周免疫反应与肿瘤局部免疫环境的重要环节。通过OX40激动剂联合PD-1阻断，不仅能够促进CD4⁺ T细胞的分化和募集，还可以进一步调动巨噬细胞和CD8⁺ T细胞，形成多种免疫细胞共同参与的抗肿瘤反应。

这项研究从空间组织结构、细胞分化轨迹和体内功能验证等多个层面，揭示了外周CD4⁺ T细胞参与结直肠癌抗肿瘤免疫的作用机制，将免疫干预的研究视角从肿瘤局部拓展到了外周免疫系统。未来，如何通过精准调控外周免疫细胞的分化与募集，进一步改善免疫治疗响应不佳的肿瘤，将是值得持续探索的重要方向。

深圳湾实验室研究员张雷博士为论文通讯作者，深圳湾实验室联合培养博士生张宇、副研究员聂虎博士、联合培养博士生戴子暄、南方医科大学南方医院赵丽瑛医生、深圳湾实验室联合培养博士生万毅虹为本文共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、深圳市医学研究专项基金、深圳市优秀科技创新人才培养项目、“四大慢病”国家科技重大专项等项目的资助。

原文信息：

Differentiation of stem-like CD4⁺ T cells modulates early effector responses in colorectal cancer

评论链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aem4781

供稿 | 张雷课题组

编辑 | 鲍 啦

责编 | 远 山

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