乳腺癌是威胁女性健康的重大疾病，其发生机制与肿瘤起始细胞（TICs，又称癌症干细胞 CSCs）密切相关。TICs 具有自我更新和免疫特权等特性，与正常乳腺干细胞（MaSCs）共享部分调控通路，但干细胞微环境如何促进肿瘤发生一直未明确。乳腺作为动态器官，其发育依赖 MaSCs 与微环境互作，而巨噬细胞已被证实参与乳腺导管形态发生，但特定巨噬细胞亚群在微环境中的作用及与 TICs 的关联尚不清楚。此外，肿瘤微环境中的免疫逃逸机制，尤其是 TICs 如何利用微环境细胞逃避免疫监视，仍是亟待解决的科学问题。

为揭开这些谜团，美国普林斯顿大学（Princeton University）的研究团队开展了深入研究。他们发现 CXCR4⁺乳腺巨噬细胞在正常乳腺导管和乳腺癌中均扮演关键角色，并系统解析了其调控机制。该研究成果发表在《Nature Communications》，为乳腺癌的早期干预和免疫治疗提供了新靶点。

研究主要采用了以下技术方法：通过流式细胞术（FACS）分选 CXCR4⁺/CXCR4^-巨噬细胞及乳腺上皮细胞亚群；利用三维共聚焦成像观察巨噬细胞与导管的空间位置关系；通过有限稀释脂肪垫重建实验评估干细胞 / 肿瘤起始细胞活性；运用 RNA 测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA）解析信号通路；构建 CXCR4^Mϕ-cKO（髓系细胞特异性敲除）和 CXCL12^K8-cKO（管腔细胞特异性敲除）小鼠模型验证基因功能；借助 Transwell 迁移实验和侵袭实验分析巨噬细胞运动能力；通过免疫荧光染色检测蛋白定位与信号激活状态。

研究发现，CXCR4⁺F4/80⁺CD11b⁺巨噬细胞富集于正常乳腺导管，尤其在分支点处密集。通过 CXCR4^Mϕ-cKO小鼠模型证实，缺失 CXCR4 导致巨噬细胞无法迁移至导管内，乳腺分支形态发生受损，上皮细胞增殖减少，提示 CXCR4 对巨噬细胞的定位和功能至关重要。进一步研究显示，CXCR4⁺巨噬细胞通过分泌 Wnt 配体和基质金属蛋白酶（MMPs），维持 MaSCs 的再生能力，其缺失会降低 MaSCs 的成球能力和体内重建效率。

管腔上皮细胞分泌的 CXCL12 是 CXCR4⁺巨噬细胞的关键招募信号。尽管基底细胞高表达 CXCL12 mRNA，但蛋白主要定位于管腔细胞。CXCL12^K8-cKO小鼠表现出类似 CXCR4^Mϕ-cKO的表型，证实管腔来源的 CXCL12 通过 CXCR4 激活巨噬细胞内的 AKT 信号，磷酸化 β-catenin（Ser⁵⁵²）并使其核转位，诱导 Wnt2b、CCND3 和 MMP2 等基因表达，促进巨噬细胞侵袭基底膜并与上皮细胞直接互作，形成支持干细胞功能的微环境。

在 MMTV-PyMT（ luminal 亚型）和 MMTV-Wnt（基底样亚型）乳腺癌模型中，CXCR4⁺巨噬细胞在癌前病变和肿瘤中显著增多。基因敲除实验表明，清除巨噬细胞中的 CXCR4 可延迟肿瘤发生、抑制肺转移，并减少肿瘤起始细胞（TICs）的成球能力和体内致瘤性。机制上，CXCR4⁺巨噬细胞通过 AKT-β-catenin-Wnt 通路维持 TICs 活性，同时高表达 ALDH1a2 诱导调节性 T 细胞（Tregs）分化，形成免疫抑制微环境。阻断 CXCL12-CXCR4 轴（如 AMD3100）或抑制 ALDH1a2 可减少 Tregs 并增强 CD8⁺T 细胞浸润，抑制肿瘤进展。

通过乳腺癌患者数据验证，CXCR4⁺巨噬细胞相关基因特征与不良预后显著相关，尤其在 HER2 阳性和基底样亚型中。这一发现揭示了正常乳腺发育与肿瘤发生中共享的微环境机制，即 CXCL12-CXCR4 轴通过调控巨噬细胞、上皮细胞和免疫细胞的互作，构建支持组织再生和肿瘤起始的双重微环境。研究不仅明确了 CXCR4⁺巨噬细胞作为 TICs 微环境核心组分的作用，还为靶向巨噬细胞 - 免疫轴的乳腺癌治疗提供了理论依据，例如抑制 CXCR4 或 ALDH1a2 可能成为阻断肿瘤起始和免疫逃逸的新策略。

该研究系统解析了乳腺微环境中 CXCR4⁺巨噬细胞的动态作用，跨越了正常发育与肿瘤发生的研究边界，为理解肿瘤起始细胞的微环境依赖性提供了新范式。其发现的 CXCL12-CXCR4-AKT-β-catenin 通路不仅调控干细胞活性，还通过免疫抑制促进肿瘤进展，提示多通路联合干预可能是未来乳腺癌精准治疗的方向。此外，研究中建立的基因特征可为临床预后评估提供新指标，推动基于微环境细胞组成的个体化治疗策略发展。