芯空一号快讯 | CosMx SMI技术助力揭示PD-1缺失增强Treg的免疫抑制机制

题目：PD-1 receptor deficiency enhances CD30⁺ Treg cell function in melanoma
期刊：Nature Immunology
IF：27.6
DOI：10.1038/s41590-025-02172-0

 研究背景 

免疫检查点抑制剂疗法（尤其是针对PD-1/PD-L1通路的抗体），已成为治疗晚期黑色素瘤的重要手段。然而，仍有约半数患者对治疗无明显反应。究其原因，免疫微环境中存在的免疫抑制机制被认为是可能的重要原因之一。

Treg细胞（调节性T细胞）作为免疫系统的重要调节者，在维持免疫耐受与限制过度免疫反应中起作用。同时，Treg细胞也可能抑制抗肿瘤免疫应答，在肿瘤微环境中发挥免疫抑制作用。虽然PD-1传统上被视为T细胞耗竭的标志，但在Treg细胞中，PD-1的功能长期被忽视。

本研究聚焦于PD-1在Treg细胞中的潜在作用，通过单细胞与空间转录组技术，揭示了PD-1缺失如何通过增强Treg细胞的免疫抑制功能、重塑肿瘤微环境，从而促进黑色素瘤进展，并提出了CD30作为潜在联合靶点的治疗新思路。

 技术手段 

研究团队在黑色素瘤动物模型基础上，利用基因编辑技术构建了多种免疫背景的小鼠模型，并采集肿瘤组织，进行单细胞和空间转录组测序。通过单细胞转录组测序，系统地刻画Treg细胞的功能状态、信号通路变化及谱系转变轨迹。为进一步揭示Treg细胞在组织中的空间分布与细胞互作，研究采用CosMx SMI空间转录组平台，基于肿瘤切片构建高分辨率的空间转录图谱，并结合FoxP3、Tnfrsf8等标志基因对Treg细胞及其他免疫细胞进行空间注释。配合细胞通讯分析和细胞轨迹分析，构建肿瘤组织内Treg细胞的空间分布图谱与细胞互作网络，为理解其调控机制提供高维数据支撑。

 主要发现 

1.PD-1缺失增强Treg功能，构建抑制性肿瘤微环境

本研究基于多种遗传背景的小鼠模型，系统地评估了PD-1缺失对Treg细胞功能的影响，Treg细胞在缺失PD-1后呈现出数量增多、FoxP3表达上调的特征，表现出更强的免疫抑制功能。在B16黑色素瘤模型中，PD-1缺失型 Treg细胞能够显著促进肿瘤生长，说明其在构建免疫抑制性肿瘤微环境（TME）中发挥了关键作用。通过Rag1⁻/⁻免疫缺陷小鼠模型进一步实验确认，该效应来源于Treg细胞本身，而非其他免疫细胞的间接影响。

PD-1缺失增强Treg细胞免疫抑制功能

2.CD30特异性上调，是Treg功能增强的核心驱动因子

结合单细胞和空间转录组数据，研究发现PD-1缺失Treg细胞中Tnfrsf8（编码CD30）的表达显著升高，区别于其他抑制分子如CTLA4、TIGIT等。CD30主要分布于肿瘤边缘及免疫抑制富集区域。功能验证实验显示，阻断CD30的配体CD153可有效削弱Treg细胞的免疫抑制作用，提示CD30信号轴在PD-1调控Treg细胞活性中占据中心地位。

单细胞转录组揭示Pd1⁻/⁻ Treg细胞中CD30显著上调

3.STAT5信号激活CD30，构建PD-1–STAT5–CD30抑制通路

机制研究发现，PD-1缺失可增强IL-2依赖的STAT5磷酸化，促进其结合Tnfrsf8启动子，从而驱动CD30表达。STAT5缺失或抑制后，CD30表达明显下降，Treg细胞功能亦受损，形成一条完整的功能增强路径：PD-1缺失 → STAT5活化 → CD30上调 → Treg细胞免疫抑制增强，揭示PD-1在Treg细胞中的抑制机制。

STAT5驱动CD30表达

4.空间组学描绘Treg主导的免疫微环境重塑

利用CosMx SMI空间转录组技术，研究进一步描绘了Treg细胞在组织中的空间分布与细胞互作关系。PD-1缺失Treg细胞富集于肿瘤边缘，与Spp1⁺巨噬细胞和Il10⁺树突细胞等免疫抑制亚群形成特定生态位。细胞通讯分析显示，Treg细胞与周围细胞形成了多条免疫调控通路。尽管在NK细胞与DC细胞中也观察到干扰素相关通路的转录上调，但蛋白水平未表现出一致变化，提示空间免疫信号可能存在转录后调控机制或功能延迟。

PDAC肿瘤点在基础谱

系中的共同定位和myCAF的标志性评分

SMI揭示Treg在肿瘤中的空间定位与免疫互作网络

文章总结

本研究通过多种小鼠模型的验证，结合单细胞和空间转录组技术，从功能、机制与空间分布等多个维度系统地解析了PD-1在Treg细胞中的调控作用。结果显示，PD-1缺失通过激活STAT5信号通路，促使CD30高表达，从而显著增强Treg细胞的免疫抑制功能。同时，空间组学分析显示，PD-1缺失Treg细胞在组织中位置发生变化，并与周围免疫细胞形成新的互作模式，共同塑造抑制性肿瘤微环境。研究提出，联合靶向PD-1与CD30可能有效克服肿瘤免疫治疗中的抵抗机制，为提升黑色素瘤免疫治疗效果提供了新的策略和潜在干预靶点。