2022年3月15日，清华大学生命学院/生命中心/免疫所刘万里教授与北京大学人民医院胃肠外科主任医师/外科肿瘤研究室申占龙教授合作攻关，在IgG1记忆性B淋巴细胞调控结直肠肿瘤免疫微环境研究领域取得重要进展，于国际著名生物医学杂志《J Clin Invest》发表研究长文“An Asian-Specific Variant in Human IgG1 Represses Colorectal Tumorigenesis by Shaping the Tumor Microenvironment”。论文揭示IgG1记忆性B细胞抗原受体膜联免疫球蛋白IgG1重链编码基因IGHG1的单核苷酸多态性变异体（简称为hIgG1-G396R）抵御结直肠癌发生发展，分析IgG1记忆性B细胞在重塑肿瘤抗癌微环境中的作用机制和潜在应用。

 癌症免疫疗法的临床经验揭示重塑肿瘤微环境的抗癌特征对于控制肿瘤具有重要作用。已有免疫疗法主要集中在对CD8+ T细胞、NK细胞等免疫细胞的改造。近些年研究揭示B淋巴细胞在多种癌症（乳腺瘤、黑素瘤、结直肠癌、卵巢癌等）发生发展中呈现不一致性的功能，这揭示针对B细胞不同功能亚群的免疫活化和分化的精准研究可能会理清矛盾并开发新型高效的抗癌疗法提供新思路。

        刘万里课题组的既往研究（Chen et al, Science，2018）发现，hIgG1-G396R变异体会使得IgG1记忆性B细胞抗原受体的胞内区酪氨酸信号转导基序和Src家族酪氨酸激酶Lyn的亲和力增加，降低IgG1记忆性B细胞的免疫活化阈值，进而增强此类记忆性B细胞识别相关抗原后的克隆增值和浆细胞分化。基于此，刘万里课题组与申占龙课题组通力合作，针对北京大学人民医院胃肠外科具有十年随访信息的一千余例结直肠癌患者队列进行流调分析，发现hIgG1-G396R纯合基因型的肿瘤患者具备明显改善的总体预后生存（OS，HR=0.504，P=0.007）和无进展预后生存（PFS，HR=0.57，P=0.018），进一步的多因素COX风险分析揭示hIgG1-G396R纯合基因型对于结直肠癌患者是独立的保护性预后生存因素。为解析hIgG1-G396R在抵御结直肠癌发生发展中的分子机制，刘万里课题组构建mIgG2c-G400R基因敲入小鼠（mIgG2c-G400R-KI小鼠），应用肿瘤细胞移植模型和化学诱变炎症型原发结直肠癌模型在小鼠中进行深入探究，发现与野生型对照小鼠相比，结肠腺癌细胞MC38和黑色素瘤细胞B16F10在mIgG2c-G400R-KI小鼠皮下接种后的生长受到了明显的抑制；化学诱变炎症型原发结直肠癌模型中，mIgG2c-G400R-KI小鼠也展示出明显减轻的病理表型，包括体重损失速率、疾病活性指数、肿瘤微环境炎症水平等，在动物原发肿瘤模型的终点时间的结肠解剖分析进一步证实mIgG2c-G400R-KI小鼠肠道存在数量更少、尺寸更小的结肠肿瘤。免疫机制探索发现在这两种结肠癌动物模型中，mIgG2c-G400R-KI小鼠产生了显著高于WT小鼠的IgG2亚型的肿瘤相关抗体水平，且肿瘤组织中具有更高水平的IgG2c+浆细胞浸润。为了更深入研究记忆性B细胞抗原受体活化的分子机制，刘万里课题组进一步构建了mIgG2c胞内区缺失型小鼠，进而在三类不同的记忆性B细胞抗原受体膜联抗体重链胞内信号转导区基因修饰小鼠中，接种表达OVA抗原的肿瘤细胞，后续分析发现肿瘤大小和OVA特异性IgG2c滴度存在显著负相关；更重要的是mIgG2c-G400R-KI小鼠的脾脏和骨髓中OVA特异性的IgG2c亚型的生发中心B细胞、浆细胞、记忆性B细胞的比例相比于其他两类基因修饰小鼠都有了显著上调。与上述结果一致的是，在结肠癌模型中，mIgG2c-G400R-KI小鼠的肠系膜淋巴结和肠道固有层中的IgG2c+浆细胞显著增加，MC38接种后的mIgG2c-G400R-KI小鼠的肿瘤引流淋巴结中的IgG2c+记忆性B细胞也显著增加，证明该变异体增加了记忆性B细胞向浆细胞的分化，并促进记忆性B细胞在引流淋巴结和肿瘤微环境中的浸润。临床病人手术样本分析进一步确认hIgG1-G396R纯合基因型的肿瘤患者肿瘤微环境中也有更多的IgG1+浆细胞和抗体浸润。

IgG1记忆性B细胞抗原受体膜联重链hIgG1-G396R变异体重塑结直肠癌肿瘤微环境，并增强抗肿瘤免疫力的示意图。左侧为对照组，右侧为hIgG1-G396R纯合基因型肿瘤患者增强的抗肿瘤免疫微环境：包括增强的TLS结构和功能，增加的IgG1+浆细胞分化和浸润，上调的IgG1抗体浸润，进而通过抗体恒定区调理效应发挥功能（ADCP、ADCC等）

由于B淋巴细胞主导的体液免疫、T淋巴细胞主导的细胞免疫以及固有免疫细胞主导的先天免疫在肿瘤微环境中一直是相互影响并密切相关的。为了进一步探究上述结果背后的免疫学机制，刘万里课题组使用流式细胞染色和免疫组化染色等多种研究手段，发现在hIgG1-G396R纯合基因型肿瘤患者和mIgG2c-G400R-KI小鼠的肿瘤微环境中，cDC1 DC细胞和CD8+ T细胞的浸润水平和活化水平显著增加，更重要的是肿瘤微环境中趋化因子转录水平和三级淋巴样结构的面积、数量和活性也显著增加。作为对论文核心结论的进一步独立确证，通过与北京大学张泽民教授和张雷博士（现深圳湾实验室特聘研究员）合作进行结直肠癌肿瘤组织的单细胞转录分析发现hIgG1-G396R纯合基因型患者的肿瘤微环境中，IgG+浆细胞、CXCR5+滤泡辅助T细胞、CXCR6+ 活化型辅助T细胞、CD6+肿瘤驻留性CD8+ T细胞和CD160+上皮内CD8+ T细胞都得到了上调，而Treg细胞和LAYN+ 耗竭性CD8+ T细胞呈现下调特征。前述结果证明hIgG1-G396R不仅影响了肿瘤组织中浆细胞的分化和肿瘤特异性抗体的产生，还通过改变肿瘤患者的免疫微环境，从而增强癌组织微环境中的整体性抗肿瘤免疫力。为了进一步探究增强的抗体应答如何影响肿瘤微环境，刘万里课题组发现G400R小鼠具有更高浓度的抗原特异性抗体而增强吞噬细胞的吞噬能力，且在G400R小鼠血清中纯化得到的IgG包被的肿瘤细胞可以增强DC细胞向T细胞呈递抗原的能力。最后，该研究使用来源于mIgG2c-G400R小鼠的肿瘤相关的B细胞或者抗体进行过继转移在小鼠肿瘤模型中显示出治疗功效，解释了潜在的临床意义。

        综上，本论文从hIgG1-G396R变异体增强记忆性B细胞的免疫活化和浆细胞的分化乃至IgG1抗体的产生出发，开展结直肠癌病人临床大队列临床相关性分析，到基于基因修饰小鼠结合结直肠癌模型的研究，和基于流式细胞术和免疫组化对肿瘤微环境细胞浸润的分析，再到基于激光共聚焦显微镜对细胞相互作用的解析，最后收尾于临床样本单细胞测序研究。这一系列多学科交叉型研究说明hIgG1-G396R是结直肠癌患者的保护性预后因素之一，揭示hIgG1-G396R在结直肠癌领域具有作为患者预后指标的应用潜力，为患者的生存预测、用药指南等提供参考价值，也提示IgG1+ B细胞过继转移可能是癌症免疫疗法的有力策略之一，并激励更多的研究者们探索将B细胞应用于免疫治疗的可能性。这一系列的研究结果加深了人们对记忆性B细胞在结直肠癌中的功能和保护性免疫学机制的认识，为临床不同基因型结直肠癌患者的预后水平和临床病理特征进行合理的预测，也为记忆性B细胞进行过继转移治疗癌症提供了创新性的研究模式。

        刘万里课题组已毕业杨冰博士、申占龙课题组已毕业张振博士、刘万里课题组队已毕业陈相军博士为本文的并列第一作者。清华大学刘万里教授和北京大学人民医院申占龙教授为论文共同通讯作者。该研究得到北京大学张泽民教授、周晓华教授、中山大学邝栋明教授、深圳湾实验室张雷研究员、北京大学人民医院栗占国教授、王杉教授、叶颖江教授、复旦大学吴凡教授、复旦大学黄竞荷教授、复旦大学陆路研究员、中国科学院生物物理研究所李岩教授、清华大学祁海教授等多位老师的大力支持。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、清华大学免疫所、清华北大联合生命中心、清华大学春风基金等科研资金支持。

全文链接：https://www.jci.org/articles/view/153454

        论文通讯作者，刘万里，清华大学生命学院长聘终身教授和博导，清华大学免疫学研究所、清华北大生命科学联合中心研究员。获国家杰出青年基金、教育部长江学者特聘教授、科技部科技创新领军人才等项目支持。聚焦B淋巴细胞基础免疫学研究，致力于整合交叉学科平台以对B淋巴细胞免疫识别、免疫活化及相关免疫疾病的致病机理进行研究。在B淋巴细胞活化调控与相关疾病（Science、J Clin Invest、J Exp Med、Cell Research、Leukemia和eLife 2019a）、脂类代谢网络调控淋巴细胞活化新途径（Cell、PLoS Biology、Science Immunology、Cell Reports和Nature Communications）、抗原受体微簇体调控淋巴细胞活化新机制（Science Advances、PNAS和eLife 2019b）和机械力感知调控B细胞活化新模型（J Cell Biol、Science Signaling和eLife 2015/2017）等研究方向发表通讯作者论文（含共同通讯），相关成果入选2018年度中国十大医学科技新闻。获中国青年科技奖、药明康德生命化学杰出成就奖、谈家桢生命科学奖、树兰医学奖等奖项。研究得到基金委重点项目（主持）、专项项目（课题组长）、创新群体（参与）；科技部863（青年科学家项目）、973（课题组长）和重点研发计划（首席科学家）等支持。获教育部自然科学奖二等奖、中华医学科技奖二等奖和北京市医学科技奖一等奖等奖项。

        论文通讯作者，申占龙，北京大学人民医院胃肠外科主任医师，教授，博士生导师，外科肿瘤研究室副主任。围绕胃肠肿瘤免疫微环境开展了系列创新研究，包括：揭示肿瘤相关巨噬细胞促侵袭转移特性和系列分子机制，通过联合研究首次在单细胞水平揭示结直肠癌T细胞的动态变化和刻画高分辨率免疫细胞图谱，构建可以有效指导术后化疗和免疫治疗策略的免疫微环境评分等（Nature、Cell、PNAS、EMBO Reports、Npj Genomic medicine），先后荣获细胞出版社2020中国年度论文、 2020年度“敬佑生命﹒荣耀医者”青年创新奖、北京市科学技术奖一等奖、首届北京大学杰出青年医师奖等。兼任：中国医师协会外科医师分会MDT学组青年委员会主任委员，中华医学会外科学分会实验外科学组委员，美国外科学院Fellow(FACS)等。