题目：Tumor-derived erythropoietin acts as an immunosuppressive switch in cancer immunity

肿瘤源性促红细胞生成素在癌症免疫中作为免疫抑制开关

期刊：Science

作者信息：美国斯坦福大学David Kung-Chun Chiu、Edgar G. Engleman研究团队

发表时间：2025年4月25日

 文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3026

 “炎症型”（富含T细胞）肿瘤特征的癌症患者通常能从免疫检查点阻断（ICB）疗法有良好反应，然而临床中多数患者表现为“非炎症型”（T细胞缺乏）肿瘤，这类患者仍对ICB治疗无响应。尽管许多肿瘤具有高突变负荷这一理论上应能触发免疫应答的特征，却仍表现为免疫排斥。目前，决定肿瘤免疫细胞特征（免疫分型）的内在机制尚未明确。这篇文章揭示了肿瘤细胞分泌的促红细胞生成素（EPO）在癌症免疫中作为免疫抑制开关，在决定肿瘤免疫表型中起着关键作用。

研究结果

1.肿瘤EPO决定肿瘤免疫微环境类型

为探究肿瘤免疫逃逸机制，作者开发了一系列自发性肿瘤模型，每个模型都有一个明确的炎症或非炎症肿瘤微环境（TME）。通过建立自发性肝细胞癌（HCC）小鼠模型，Trp 53 ^KO和Pten^KO肿瘤表现出与“非炎症”肿瘤相关的特征，这些肿瘤中观察到脾肿大和血浆促红细胞生成素（EPO）升高，HGB、HCT和RBC增加，反映了EPO的红细胞生成作用（图1A-D）。对来自TCGA和ICGC数据库的人HCC样品的分析揭示，肿瘤中EPO表达升高与生存率下降、大血管浸润等相关（图1 E）。分析显示过表达与肝细胞癌TME内调节性T细胞和M0静息巨噬细胞的频率较高相关（图1F）。EPO不表达后肿瘤体积显著减少，CD8⁺ T细胞显著增加，中性粒细胞和单核细胞显著减少（图1G-I），表明EPO在促进HCC非炎症性肿瘤发展中起着关键作用。在Hepa1-6原位模型中，EPO过表达使本应消退的肿瘤持续生长，导致TME从T细胞富集转为髓系细胞富集（图1J-K），CD8⁺T细胞减少而CD4⁺T细胞增加（图1L-M），T细胞耗竭可逆转此效应（图1N）。这些结果证实EPO通过重塑TME免疫组成促进免疫逃逸。这些数据表明EPO在TME内自主塑造免疫室，从而逃避T细胞介导的肿瘤攻击。

图1 肿瘤分泌的EPO自主建立非炎症肿瘤微环境

2.免疫调节性巨噬细胞是人和小鼠HCC中的主要EPOR+群体

肿瘤浸润的EPOR⁺白细胞主要由巨噬细胞组成，包括三个不同的亚群：CD 11b^hi MDMs、CD 11b^lo MDMs和TIM-4⁺（KCs）巨噬细胞（图2A），CD 11b^lo MDMs和KCs表现出较高的EPOR表达，较低的MHCII表达（图2B）。EPO促进TIM-4⁺ KC扩增并下调其MHCII表达（图2C-D），在Ms4a3-EGFP小鼠中EGFP⁺ KCs比例增加（图2E）。

人HCC组织中，EPOR⁺细胞主要是CD11b⁺ CD68⁺巨噬细胞，肿瘤组织（T）中EPOR表达高于癌旁（NT）（图2F-H）。EPO mRNA的过表达也与人HCC中较高的EPOR mRNA水平相关（图2I）。人肝脏scRNA-seq显示EPOR⁺巨噬细胞与非炎性KC样细胞特征正相关，且MHCII表达较低，EPOR⁺巨噬细胞富集KC相关功能基因，EPOR⁺巨噬细胞显示与LILRB5+代谢和免疫调节KC的相关性最高（图2J-K）。与小鼠一致，高表达EPOR的巨噬细胞通常呈现较低的MHCII表达，且EPO会下调MHCII的表达。这些发现表明EPOR⁺巨噬细胞是HCC中主要的EPOR+群体，具有免疫调节KC特征。

图2 Kupffer细胞和单核细胞来源的巨噬细胞是肝细胞癌中占主导地位的EPOR+群体

3.EPO激活EPOR+巨噬细胞驱动非炎症肿瘤免疫型，靶向EPO受体导致肿瘤消退

为了验证“EPOR⁺巨噬细胞直接介导EPO的作用，并且对于防止HCC中的免疫监视是必不可少的”这一假设，建立Epor^−/−小鼠（Epor^△LysM），巨噬细胞中EPOR的缺失对非炎症肿瘤的小鼠的存活率有显著改善（图3A）。通过生物发光成像监测肿瘤生长动力学，发现Epor^△LysM小鼠表现出振荡模式（图3B），表明在没有EPOR⁺巨噬细胞的情况下，肿瘤确实发生了，但可能受到了主动免疫监视。Keap1^KO肿瘤也表现出振荡模式，尽管与非炎症肿瘤相比，分泌的EPO水平显著较低，补充EPO后加速了Keap1^KO肿瘤的生长，导致与非炎症肿瘤相似的线性生长动力学（图3C）。Epor^△LysM小鼠中的Epo分泌肿瘤和WT小鼠中的Epo^KO肿瘤都不能逃脱免疫监视（图3D）。在巨噬细胞缺乏EPOR的原位HCC模型中，EPO过表达的Hepa 1 -6肿瘤未能逃避T细胞监视并消退（图3E）。因此，EPO激活巨噬细胞上的EPOR不仅是非炎症免疫抑制肿瘤发展所必需的，而且去除任何一种都会导致炎症肿瘤，而与肿瘤基因型无关。为了确定在肿瘤建立后抑制EPOR表达是否导致肿瘤消退，通过干扰来降低巨噬细胞中EPOR的表达，EPOR减弱时，肿瘤消退（图3 F-G）。这些数据表明，非炎症性HCC依赖于EPO的产生来逃避免疫监视，巨噬细胞EPO/EPOR轴是主要的免疫抑制机制。

图3 去除巨噬细胞中的EPOR可促进抗肿瘤免疫并导致肿瘤消退

4.巨噬细胞中EPOR的消退引起T细胞介导的抗肿瘤免疫应答，与抗PD-1免疫疗法协同作用

在Trp53 ^KO肿瘤中，敲除巨噬细胞中的EPOR导致白细胞浸润以及效应T细胞/巨噬细胞显著增加，MHCII表达升高（图4A），支持EPOR⁺巨噬细胞维持免疫抑制性TME的假说。CD8⁺ T细胞耗竭实验证实该抗肿瘤免疫具有T细胞依赖性（图4B）。高维光谱流式细胞术来分析显示Epor^△LysM小鼠中的急剧亚群移位（图4C）。巨噬细胞中EPOR的消退导致早期活化和产生肿瘤坏死因子（TNFα）的CD 8 ⁺ TEM细胞亚群扩增（图4D）。这些结果表明，EPOR在巨噬细胞中充当免疫抑制开关，并且触发EPOR信号传导阻止巨噬细胞激活肿瘤杀伤CD8⁺ T细胞。在不响应抗PD-1单一疗法的Trp 53 KO模型中，巨噬细胞中EPOR的消除和抗PD-1的组合导致显著的协同抗肿瘤作用，在所有小鼠中肿瘤完全消退（图4E）。在已形成的非炎症性肿瘤中使用他莫昔芬诱导的巨噬细胞EPOR缺失或使用EPOR-Fc嵌合蛋白中和EPO（图4 F-G），均能有效阻断EPO/EPOR信号通路并抑制肿瘤生长。总之，巨噬细胞中的EPO/EPOR信号转导会抑制T细胞活化，并在非炎症肿瘤TME中起关键作用，而靶向这一通路可以将非炎症性HCC转化为T细胞炎症性和免疫治疗应答性HCC。

图4 去除巨噬细胞中的EPOR可促进T细胞活化，增强对抗PD-1免疫疗法的反应

5.EPO通过EPOR将巨噬细胞转化为免疫调节细胞

研究结果表明，EPO通过EPOR重编程巨噬细胞，促进免疫抑制并抑制抗肿瘤T细胞免疫。在HCC模型中，EPO刺激导致肝巨噬细胞（KCs）中炎症和抗原呈递相关蛋白（如MHCII、TNFα和IL-1β）表达下调，同时上调调节性蛋白（CD31、MERTK和CD206）（图5A）。RNA-seq分析发现（图5 B-E），EPO/EPOR信号在KCs中诱导了独特的转录组特征：与KC_EV相比，KC_Epo中有593个基因上调、319个基因下调。上调基因主要涉及清道夫受体介导的配体结合、组蛋白三甲基化和铁代谢等功能；而下调基因则与抗原呈递、炎症反应和细胞活化相关。这些变化在单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs）中同样存在，且可通过敲除EPOR消除，证实了EPO/EPOR信号轴在不同巨噬细胞群体中的保守调控作用。研究表明人类肝癌中的巨噬细胞同样受EPO调控，EPO/EPOR信号轴在人HCC中调控肝巨噬细胞功能，并可能促进免疫调节性KC亚群的扩增，这与小鼠中的发现一致（图5G）。为了进一步研究免疫调节的EPO/EPOR途径的下游介质，使用GSEA鉴定了在人ILIRB5⁺ KC的KC_Epo中关键富集的34个基因（图5H）。ChIP-X富集分析表明，控制造血和干细胞生物学的一般转录因子可以调节这些基因（图5I）。

图5 Kupffer细胞和单核细胞衍生的巨噬细胞在EPO/EPOR轴激活后产生调节表型

6.NRF2是巨噬细胞中EPO/EPOR轴的关键下游介质

EPO刺激诱导NRF2在HCC小鼠的KC中的核定位（图6A），显著上调巨噬细胞内HMOX1等铁代谢相关基因（图6B-D）。这些基因中的大多数是NRF2调节靶点，并且EPO/EPOR信号传导的缺失导致其表达水平显著降低（图6E）。因此，推测EPOR的激活通过调节NRF2诱导肝巨噬细胞中血红素耗竭和抗氧化。与假设一致，EPO刺激降低了Hepa 1 -6原位模型以及人MDM中KC中的血红素水平（图6F）。此外，EPOR缺失增加了Trp53 ^KO和Pten^KO非炎症HCC模型中肿瘤内巨噬细胞中的细胞内血红素水平（图6G）。在野生型小鼠中，EPO过表达肿瘤能够逃避免疫监视，而在髓系特异性Nrf2敲除（Nrf2ΔLysM）小鼠中，肿瘤生长显著减缓（图6J-K），并伴随CD8⁺T细胞浸润增加（图6H-I）。这些发现证实EPO/EPOR通过NRF2介导的血红素代谢重编程，赋予巨噬细胞免疫抑制特性，进而促进HCC免疫逃逸。

图6 NRF2激活和血红素消耗对EPO介导的免疫抑制至关重要

这篇文献聚焦肿瘤免疫，通过构建多种自发肝细胞癌小鼠模型，发现肿瘤分泌的促红细胞生成素（EPO）与肿瘤相关巨噬细胞上的EPO受体（EPOR）结合，阻止其分化为具有免疫刺激功能的巨噬细胞，这类细胞本可驱动效应T细胞（绿色标记）的活化与募集。相反，经EPO刺激的巨噬细胞呈现免疫调节特性：既能促进调节性T细胞（蓝色标记）的活化，又能维持肿瘤微环境（TME）处于低炎症状态且缺乏T细胞浸润。靶向巨噬细胞中的EPO/EPOR信号轴，可将这种非炎症性的肿瘤微环境转变为免疫活跃的炎症状态。