PD-1受体缺失通过CD30+Treg细胞增强黑色素瘤免疫抑制功能的机制研究

时间：2025年6月3日

来源：Nature Immunology

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本研究针对PD-1/PD-L1免疫治疗中Treg细胞功能调控的争议性问题，通过构建Pd1-/-Foxp3RFP小鼠模型，结合单细胞RNA测序和空间转录组技术，揭示了PD-1缺失通过STAT5-CD30轴增强Treg细胞免疫抑制功能的新机制。研究发现CD30在PD-1缺陷型Treg细胞中特异性高表达，阻断CD30/CD30L可逆转肿瘤生长，为克服免疫治疗耐药提供了新靶点。该成果发表于《Nature Immunology》，为联合靶向PD-1与CD30的临床策略奠定理论基础。

免疫检查点抑制剂PD-1/PD-L1抗体虽在肿瘤治疗中取得突破，但临床响应率不足20%，部分患者甚至出现肿瘤超进展现象。近年研究发现，PD-1阻断可能反常地增强调节性T细胞(T_reg)的免疫抑制功能，但具体机制存在争议——既有研究认为PD-1通过抑制PI3K-Akt通路削弱T_reg功能，也有证据表明PD-1缺失会促进T_reg扩增。这种认知矛盾严重阻碍了联合治疗策略的开发。

为破解这一难题，纽卡斯尔大学Jing Xuan Lim、Tegan McTaggart等研究人员构建了Pd1^-/-Foxp3^RFP和Pd1^fl/flFoxp3^ERT2Cre两种基因工程小鼠模型，结合多组学分析和功能验证实验，系统揭示了PD-1调控T_reg细胞功能的全新机制。研究发现PD-1缺陷通过STAT5信号通路上调CD30表达，形成"CD30⁺GITR⁺CTLA4⁺TIGIT⁺"共抑制受体网络，最终增强T_reg在肿瘤微环境(TME)中的免疫抑制能力。该成果不仅解决了领域内长期争议，更为PD-1治疗耐药患者提供了CD30靶向治疗的联合策略，相关论文发表于《Nature Immunology》。

研究团队运用了以下关键技术：①构建条件性敲除小鼠模型(Pd1^fl/flFoxp3^ERT2Cre)和谱系示踪系统；②BD Rhapsody单细胞RNA测序分析小鼠TIL和人类黑色素瘤患者PBMC样本；③NanoString CosMx空间转录组解析细胞互作；④体外抑制实验验证T_reg功能；⑤临床样本分析纳入NHS血库健康供体和皇家维多利亚医院黑色素瘤患者。

【PD-1 intrinsically controls CD30 expression by T_reg cells】
通过流式细胞术发现PD-1缺失小鼠脾脏中FoxP3⁺T_reg比例显著增加，但经典标志物Neuropilin1和Helios无变化。关键的是，CD30在PD-1^-/-T_reg中特异性上调，而CTLA4、GARP等受体变化不显著。采用他莫昔芬诱导的Foxp3^ERT2Cre模型进一步证实，PD-1缺失通过细胞自主方式调控CD30表达。

【CD30 enhances Pd1^-/-T_reg function within the TME】
单细胞测序显示PD-1缺失使T_reg获得5种分化状态（野生型仅3种），富含TNFRS家族基因。CellChat预测PD-1^-/-T_reg通过CD86-TNF双信号模式增强免疫抑制。体内实验证实，将PD-1^-/-T_reg过继转移至Rag1^-/-小鼠后，抗CD30L处理可显著抑制肿瘤生长，而野生型T_reg不受影响。

【STAT5 drives CD30 expression】
机制研究发现，PD-1通过ITSM基序招募SHP1/2抑制STAT5磷酸化。在IL-2刺激下，PD-1阻断显著增强STAT5活性，染色质免疫沉淀证实STAT5直接结合Tnfrsf8(CD30)基因座。GSEA分析显示STAT5特异性调控CD30而非其他TNFRSF成员。

【Clinical relevance in melanoma】
人类黑色素瘤分析显示，抗PD-1治疗（而非肿瘤微环境）特异性上调T_reg的CD30表达。生存分析发现CD30^high患者预后更差，提示其可作为耐药生物标志物。

这项研究首次阐明PD-1-CD30-STAT5轴在T_reg功能调控中的核心作用，解决了领域内关于PD-1对T_reg作用方向的长期争议。空间转录组揭示的"多状态T_reg共存"现象，为理解肿瘤免疫耐受提供了新视角。临床转化方面，研究建议对PD-1治疗耐药患者采用CD30靶向联合策略，并通过监测CD30⁺T_reg动态预测疗效。该发现不仅适用于黑色素瘤，也为其他癌症的免疫联合治疗提供了普适性框架。