Rab27调控血管壁完整性介导免疫细胞浸润脑肿瘤微环境的机制及治疗意义

时间：2025年5月24日

来源：SCIENCE ADVANCES

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本研究针对脑肿瘤免疫"冷"微环境中血管屏障阻碍免疫治疗的难题，揭示了小GTP酶Rab27通过调控血管形态发生和通透性影响免疫效应细胞浸润的新机制。研究人员通过Rab27a/b双敲除（Rab27-dKO）小鼠模型，发现肿瘤血管异常稀疏且高渗透性，伴随内皮细胞亚群重组和紧密连接（TJ）蛋白表达下调，促使细胞毒性T细胞（CD8α+）大规模外渗。该研究为增强脑肿瘤过继性T细胞疗法（ACT）提供了新靶点，发表于《SCIENCE ADVANCES》。

脑肿瘤免疫治疗困境与血管屏障之谜
高级别脑肿瘤如胶质母细胞瘤（GBM）的微环境以免疫抑制著称，被形象地称为"冷"肿瘤。这种特性使得免疫检查点抑制剂等疗法收效甚微，其中血管屏障的阻隔作用尤为关键。血脑屏障（BBB）由紧密连接（TJ）蛋白复合体（如claudin-5和ZO-1）构建，既保护脑组织又阻碍药物和免疫细胞渗透。尽管已知血管内皮生长因子（VEGF）等通路参与调控，但细胞内信号机器如内体系统对TJ的调控机制仍是未解之谜。

Rab27蛋白的双重角色
Rab27作为小GTP酶家族成员，在分泌途径和细胞外囊泡（EV）生成中发挥核心作用。既往研究发现Rab27a突变导致Griscelli综合征，表现为免疫缺陷和神经症状；而Rab27b缺失则引起血小板分泌障碍。这种独特的免疫-血管调控双重属性，使其成为探索脑肿瘤"高血管化-低免疫浸润"悖理的理想切入点。

研究设计与技术路线
研究人员通过Rab27a/b双敲除（dKO）小鼠模型，结合单细胞RNA测序（scRNAseq）、超分辨显微成像和质谱分析等技术，系统评估了血管形态和免疫功能变化。关键实验包括：体外内皮细胞（EC）管形成实验、体内GL261胶质瘤和E0771乳腺癌脑转移模型、骨髓嵌合体实验以及过继性OT-1 T细胞治疗。

主要研究发现

Rab27调控脑血管发育
通过CD31免疫染色发现dKO小鼠大脑皮层微血管密度显著降低（图1F-G）。体外实验显示，Rab27a抑制剂Nex-20与Rab27b抗体联用可破坏EC管状网络形成（图1N-Q），提示Rab27通过细胞自主机制调控血管生成。
肿瘤血管异常表型
在GL261模型中，dKO小鼠肿瘤血管呈现"稀疏但畸形"的特征：微血管密度降低40%，但残留血管直径扩大2.5倍（图2F-G）。这种表型在骨髓移植后依然存在（图S8），证实其EC内在性机制。
内皮细胞亚群重组
scRNAseq揭示dKO小鼠肿瘤内皮细胞（TEC）中静脉型EC（vEC_TM_survival）比例下降50%，而具有应激特征的动脉型EC（aEC_stress）增加（图3C）。质谱分析显示TJ通路蛋白（如claudin-5和ZO-1）表达下调（图4B-C）。
紧密连接结构破坏
超分辨显微镜观察到dKO组ZO-1从细胞膜向核周区异位（图4F），claudin-5与CD31共定位降低80%（图4L）。使用claudin-5抑制剂M01可模拟该表型，使血管对钆造影剂渗透性增加3倍（图6H-I）。
免疫细胞浸润增强
dKO肿瘤中CD8α⁺ T细胞数量增加5倍（图5D），通过CD8α-PE示踪证实其源自血管外渗（图5G）。这种"热"微环境使过继性OT-1 T细胞治疗在dKO组延长生存期达200%（图7E）。

机制与治疗启示
研究揭示了Rab27通过调控TJ蛋白运输维持血管完整性的新功能（图S39）。在病理状态下，Rab27缺失导致F-actin骨架紊乱（图4F），阻碍claudin-5等蛋白的正确定位。值得注意的是，这种屏障破坏具有肿瘤选择性——正常脑组织血管渗透性反而降低，这可能与dKO小鼠基础血管密度低下有关（图S24）。

从转化医学角度看，该研究提出了"血管重编程增强免疫治疗"的新策略。通过靶向Rab27-claudin-5轴，可特异性增加肿瘤血管通透性，使过继性T细胞疗法（ACT）疗效提升。尽管人类GBM存在分子异质性（图S32-S33），但TCGA数据显示Rab27低表达患者无进展生存期延长（图S38），提示该通路在临床中的潜在价值。

遗留问题与展望
研究尚未阐明Rab27如何精确调控TJ蛋白运输，其效应分子（如exophilin或MyRIP）可能参与这一过程。此外，人类脑肿瘤血管存在更强的异质性，未来需要类器官模型验证该机制的普适性。尽管如此，这项工作为破解脑肿瘤免疫治疗困境提供了全新视角——与其强行突破BBB，不如精准重塑肿瘤血管的"门控系统"。