固有淋巴样细胞抗肿瘤免疫新进展

王妍雯 强思远 付阳荷 何嘉音 杨乐晨 齐洁 戴雪瑜 李斌

作者单位：200025 上海交通大学医学院上海市免疫学研究所

固有淋巴样细胞(ILCs)是一类缺乏抗原特异性受体的非T、B淋巴细胞的细胞群体。根据ILC细胞表面标记分子和分泌的细胞因子类型，可将ILC主要分成三类：ILC1、ILC2和ILC3，包括了自然杀伤(NK)细胞和淋巴组织诱导(LTi)细胞[1-2]。实际上，研究发现ILCs的功能亚群远多于这几种，在某些细胞因子的刺激下，部分ILC亚群之间会互相转化，还可能出现例如调节性T细胞(Tregs)的抑制性表型。

在病原体入侵时，ILCs能够作为天然免疫的重要成员迅速响应，并介导抗原特异性淋巴细胞的后续反应。错误的ILC反应可能导致病理性炎症反应、过敏反应或自身免疫病[1]。通常ILC1s与胞内病原体清除和肠道炎症相关，ILC2s对寄生虫和过敏原有反应，ILC3s则能对抗胞外菌，也涉及到淋巴器官发育[2]。ILCs的功能在慢性炎症或损伤过程中也可能促进肿瘤的侵袭生长[3]。因此，了解ILCs的免疫调节功能及其与肿瘤的关系至关重要。本文也将从ILC细胞的分类发育、免疫调节、抗肿瘤免疫等几个方面综述ILCs的最新研究进展。

一、固有淋巴样细胞的分类和发育

ILCs、T细胞、B细胞均来源于骨髓中的共同淋巴祖细胞(CLP)，它们的分化方向取决于各种转录因子的表达与调控。ILCs与T细胞在功能上高度相似，因此，ILCs也被称为T细胞的镜像细胞。2013年ILCs分类建议基于Th细胞命名方法，根据ILCS表型和功能特征，将其分为分泌IFN-γ的ILC1类(NK细胞，ILC1)、分泌II型细胞因子的ILC2类(ILC2)，和依赖于RORγt分泌IL-17和(或)IL-22 的ILC3类(ILC3，LTi)。随着相关研究的进展，国际免疫学会(IUIS)进一步根据ILCs不同的发育过程将ILCs重新分为NK、ILC1、ILC2、ILC3、LTi五大类[2]。2017年，肠道中一组新的ILC亚群被发现，根据其功能被命名为ILCreg[4]。

(一)ILCs的分类

1.NK细胞：NK细胞是存在于血液循环中的细胞毒性细胞，通过直接杀死细胞或分泌细胞因子调控其他免疫细胞从而达到抗病毒和抗肿瘤的作用。NK细胞由NK祖细胞(NKP)在IL-7、GATA3和T-bet转录因子作用下分化而来，以NKp80为主要标记物[2]。

2.ILC1细胞：ILC1由先天淋巴细胞前体(ILCP)分化而来，是构成人体免疫第一道防线的重要免疫细胞，以CD200R为其区别于NK细胞的标记物。ILC1 和 NK 细胞有很多相似之处，如均表达转录因子 T-bet、能够在 IL-12 和 IL-18 的刺激下分泌 TNF 和 IFN-r、参与抗胞内细菌感染的过程。而与NK不同，ICL1仅具有微弱的细胞毒性，分泌穿孔素的能力较弱[2]。

3.ILC2细胞：ILC2是一类定居在特定组织内(如肺、肠道、脂肪、皮肤)，分泌II型细胞因子的免疫细胞，参与寄生虫感染引起的先天免疫反应，维持组织的稳态。ILC2s的分化高度依赖于GATA3，缺乏GATA3会导致ILC2功能的严重缺失。除外周血以及皮肤，ILC2s均表达IL-33受体ST-2，常被作为ILC2标志物[2]。

4.ILC3细胞：ILC3主要定居在黏膜组织内，起到杀死胞外细菌、维持肠道稳态的作用。ILC3依据是否表达CCR6和T-bet被分为不同亚群。在人体内，CCR6- T-bet+?ILC3又根据是否表达NKp44被划分为Nkp44+ILC3和Nkp44-ILC3 两个亚群。2022年，研究人员新发现了一群表达ZBTB46的ILC3亚群，并证实该亚群是肠道内IL-22重要来源，与肠道炎症发生有密切关联[5]。

5.LTi细胞：LTi细胞是ILC3的原型细胞，在胎儿期间出现，介导淋巴结和peyer's patch的发育。

6.ILCreg细胞：ILCreg细胞是一类在肠道中驻留的免疫细胞，高表达CD127、CD25、CD132等ILCs特征性基因，不表达Treg相关特征基因。ILCreg通过分泌IL-10抑制ILC1和ILC3细胞的活化，在肠炎的转归中发挥重要调节作用。在肠癌小鼠中，ILCreg被发现可由ILC3分化而来，促进肿瘤生长[4]。

(二)ILCs的发育和分化 在胚胎发育时期，ILCs的前体造血干祖细胞(HSPC)主要存在于造血器官胎肝，而ILC祖细胞(ILCP)则在肠道中表达最多。CLP分化成共同辅助固有淋巴样祖细胞(CHILP)和NK祖细胞(NKP)两类，CHILP分化成ILCP和LTi前体细胞(LTiP)，由不同的转录因子调控，分化为三类ILC前体(pre-ILC1/2/3)，这些前体细胞再分化成NK细胞、ILC1s、ILC2s、ILC3s和LTis等[2](图1)。成人的ILCs主要在骨髓发育，进而产生进入循环系统的成熟ILCs。

ILCs与T细胞的发育存在交叉，但其具体过程尚未研究清楚。Ferreira等[6]发现，在CD4+CD8+双阳性的T细胞出现之前，ILC2s也可以由T细胞前体发育而来，在胚胎胸腺中产生，然后迁移到黏膜组织、肠道固有层后定植。其中，RORα的表达抑制了胸腺中T细胞的发育，促进ILC2s的发育。Fang等[7]发现，Th1细胞和NK细胞在编码T-bet的Tbx21基因座上显示出不同的表观基因组特征，NK前体细胞通过特异的Tbx21-CNS-3使T-bet起作用，而Th1细胞通过Tbx21- CNS-12使T-bet发挥作用，从而使前体细胞沿着不同的轨迹发育与分化。

(三)ILCs的可塑性

细胞可塑性的概念最初由Helen Blau在1985年提出。在人类和小鼠中，由于微环境的变化与不同种类细胞因子的刺激，不同亚群的ILCs在执行免疫功能时，显示出一定程度的可塑性。

注：ILCs和T细胞、B细胞都来源于骨髓中的CLP，经过一系列不同转录因子的表达与调控，CLP细胞发育分化为CHILP，再发育成ILCP，最后形成成熟的ILC亚群。

在人类ILCs中，NK细胞、ILC1、ILC2、ILC3两两之间可以相互转化，IL-1β、IL-23可以驱动ILC1和ILC2转化为ILC3，而IL-4又可驱动ILC1和ILC3转化为ILC2。RORγt+的ILC3在体外培养时加入IL-2或IL-15，会上调T-bet与IL-12R的表达，产生IFN-γ，获得更多ILC1的功能。IL-23对ILC3的作用具有双面性，既能促进ILC3转分化为ILC1s，又能促进ILC3分泌IL-22，这取决于ILC3中STAT4等转录因子的表达[8]。目前，关于不同ILCs亚群如何相互转化的具体机制，有待进一步研究。

成熟ILCs的可塑性在小鼠和人类的组织炎症和各种疾病的进展中得到证实。Antonia等[9]发现，TGFβ在脂肪肝小鼠的肝组织中高表达，而TGF-β限制了NK细胞的细胞毒性，使NK细胞获得ILC1的表型，这可能是非酒精性脂肪肝患者体内NK细胞的细胞毒性低于健康人的原因之一。在慢性阻塞性肺疾病(COPD)、呼吸道病毒感染、囊性纤维化、银屑病中，ILC2可以转化为ILC1和ILC3；在克罗恩病中，ILC2和ILC3均有可能转化为ILC1，介导慢性炎症反应[10]。

然而，各个ILC亚群之间相互转化的分子机制尚未完全清楚。Pelletier等[11]发现，营养物质分解代谢的速率、无氧与有氧分解的比例受到影响，代谢上的改变都有可能引起ILCs表型和功能的变化，从而表现出可塑性。

二、固有淋巴样细胞的免疫调节功能

ILCs作为固有免疫的重要成分，除了直接发挥作用，也通过和多种细胞类型协调介导免疫反应， ILCs在固有免疫和适应性免疫中均发挥作用(图2)。

(一)ILCs在固有免疫中的调节功能

1.ILCs的基本调节功能

ILCs主要通过分泌细胞因子参与固有免疫的调节。ILC1s在IL-12、IL-15和IL-18的刺激下分泌IFN-γ，IFN-γ通过诱导DC和巨噬细胞MHC和黏附分子的表达，促进其呈递抗原和清除胞内菌的能力；ILC2s在TSLP、IL-25和IL-33的刺激下分泌2型细胞因子，如IL-5、IL-9、IL-13和双调蛋白等，其中IL-13在蠕虫的排出中起着关键作用；ILC3s则在IL23和IL-1β的刺激下产生IL-22和IL-17，IL-22刺激上皮细胞(ECs)分泌抗菌肽，并刺激杯状细胞(GCs)产生粘液，以支持肠道屏障的完整性[12]。

注：驻留在不同组织的ILCs在各类细胞因子刺激下，分泌相应的细胞因子，提高机体免疫水平，抵抗病原体的入侵。通常ILC1s分泌IFN-γ，ILC2s分泌2型细胞因子，ILC3s分泌IL-17和IL-22等。ILCs也可以通过亚群之间，与上皮细胞、神经细胞、基质细胞等以及DC、巨噬细胞、T细胞、B细胞等免疫细胞的相互作用间接调控免疫反应。

ILC各亚群在不同组织中的作用有很大的不同。例如，在肠道感染中，ILC1s和NK细胞通过产生IFN-γ帮助对抗细胞内病原体，如弓形虫、单核细胞增多症、鼠伤寒沙门氏菌和病毒；在小鼠呼吸道感染实验中，ILC2s通过分泌双调蛋白和 IL-13 促进H1N1流感病毒感染的上皮细胞和杯状细胞的增殖和黏液产生；ILC3s聚集在人类非小细胞肺癌组织中，它们可能通过促进三级淋巴结构的形成发挥保护作用。然而，在某些情况下，ILCs起到有害的致病作用。例如，严重COPD患者外周血中ILC1数量增加；ILC2s通过在H3N1流感感染模型中产生 IL-13 发挥致病作用，诱导气道高反应性，这是哮喘的主要特征；人肺中产生IL-17的ILC3的数量与疾病的严重程度呈正相关[12]。

2.ILCs和各类组织细胞的相互作用

ILCs在体内的免疫调节作用也表现在其与各组织细胞的活跃相互作用中。已有大量实验证实，ILCs可以与神经细胞、上皮细胞、基质细胞、获得性免疫细胞相互作用。

Tuft细胞是一种顶端具有微绒毛的上皮细胞，在肠道、呼吸道、肝外胆道系统及胸腺中都有存在。2021年一项研究表明，呼吸道tuft细胞产生的白三烯C4(LTC4)和白细胞介素-25(IL-25)经CysLT受体介导，能够协同刺激ILC2s和DCs，启动II型炎症反应[13]。Kobayashi团队[14]2019年发现皮肤驻留ILC对皮肤屏障的稳态的重要调控作用，并发现维持ILC的留驻和功能需要上皮细胞来源的趋化因子和细胞因子如IL-7和TSLP。

近年，多项研究聚焦神经细胞、上皮组织和ILCs的互相作用及其对肠道免疫的调控作用，并将这个过程与食物摄入和昼夜节律联系起来。下丘脑视交叉上核中的芳香烃受体核转位因子样蛋白(ARTNL)能够调控肠道ILC3的稳态[15]。肠上皮固有层中产生血管活性肠肽(VIP)的神经细胞和肠内孤立淋巴滤泡(ILF)和隐斑(cryptopatches)中表达血管活性肠肽受体2(VIPR2)的CCR6+ILC3有着相近的解剖位置。食物的摄入能够刺激VIP的释放，经VIPR2介导作用于ILC3，调控其IL-22的水平。不同的条件和方法可能会得到不同的结论。Seillet等[16]2020年通过对比野生型和Vipr2-/-小鼠发现，Vipr2缺陷小鼠IL-22的分泌受到抑制。同年另一个研究发现，Vipr2-/-CCR6+ILC3中IL-22的表达高于Vipr2基因未敲除的细胞，认为VIP能经VIPR2介导抑制ILC3产生IL-22，降低了IL-22参与的肠道抗柠檬酸杆菌作用[17]。VIP-VIPR2轴作用于ILC3s的分子机制尚未被阐释清楚。在2021年，Zindl团队[18]发现了ILC和T细胞分泌的IL-22能够加强肠上皮细胞STAT3的激活，在肠道中发挥抗柠檬酸杆菌的作用。相较于T细胞来源的IL-22，ILCs来源的IL-22抗菌作用稍弱，只能短暂抑制细菌生长。而再暴露于病原体能够提升ILC3s在激活和控制感染时的表现，增强其分泌IL-22的能力，长期强化黏膜免疫。这些研究在一定程度上完善了脑肠轴(brain-gut axis)理论，证明了ILCs在生物体内与神经、上皮等细胞和系统的广泛联系，提示了其在维持机体内环境稳态中的全局性作用。

(二)ILC在适应性免疫中的调节功能 固有免疫向适应性免疫反应的过渡发生在次级淋巴器官中，ILCs可以通过直接或间接的作用介导适应性免疫反应，被视为固有免疫与适应性免疫之间的“串扰”。尽管ILCs在某些功能上与T细胞相似，但不同于T细胞响应需要经历初识T细胞激活扩增、细胞因子刺激和组织迁移，ILCs的反应更加简单迅速，调节功能独特。

1.ILCs的直接作用

ILCs和T细胞在免疫开始时，正反馈调节使两类细胞激活、扩增、分化，但两者存在一定的竞争关系，予以协调反应的平衡[3]。例如，嗜肝病毒如乙型肝炎病毒(HBV)可诱导产生部分抗病毒的效应T细胞，引发慢性肝病，激活的T细胞附带产生组织损伤。2022年，有研究团队发现，ILC1s 能够通过竞争性结合IL-2限制局部IL-2浓度而非直接杀死T细胞，来控制HBV特异性CD8+效应 T细胞的免疫病理作用[19]。T细胞反过来也能调节ILCs反应。在缺乏T细胞的情况下，ILC3s会被肠道微生物过度激活，IL-23诱导的持续磷酸化STAT3，进而持续分泌大量IL-22，影响肠上皮细胞脂质转运体的表达，从而影响脂质代谢[1, 3]。

MHC II一直被认为是抗原提呈细胞的标志，如树突状细胞、巨噬细胞和B细胞。ILC2s能通过表达MHC II分子激活T细胞，如刺激Th2分泌IL-2，进而使ILC2产生IL-13抵抗寄生虫感染。此外，ILC2利用诱导性共刺激配体(ICOSL)和糖皮质激素诱导的TNFR相关配体(GITRL)结合自分泌或旁分泌的IL-9相互提供共刺激信号[20]。ICOSL、GITRL或PD-1L也作用于调节性T细胞，以此缓解关节炎期的慢性炎症[20]。在肠道环境中，ILC3s通过表达MHC II将抗原提呈给CD4+T，如Th17细胞，但健康状态下它不表达共刺激分子，不能促进T细胞增殖，而是限制T细胞的反应，维持免疫细胞稳态[1]。此类ILCs的缺失会导致共生菌依赖的CD4+T细胞反应失调，促进自发性的肠道炎症。单核吞噬细胞产生的IL-1β和TL1A激活ILC3，TL1A进一步诱导OX40L的表达，增强结肠炎T细胞的共刺激信号[20]。

主要定位于成人肠道隐斑的CCR6+ILC3可将B细胞招募至此，促进B细胞成熟产生IgA，该结构形成孤立淋巴滤泡(ILFs)[20]。这是一种独立于T细胞的刺激，但在结肠排液淋巴结中，ILC3仍通过MHC II调节滤泡辅助性T细胞和B细胞相互作用，限制IgA的过度生成[21]。有研究使用IL-33扩增ILC2，这加重了小鼠模型中IgA沉积肾小球肾炎，揭示IL-33和ILC2为人类IgA肾病的潜在介质[22]。肺炎条件下，脂肪相关淋巴簇基质的IL-33促进ILC2分泌IL-5，进而激活胸膜B细胞局部分泌抗原特异性的IgM[23]。ILC2还能分泌IL-4和IL-13控制B细胞产生IgE。过敏性鼻炎与IgE介导的I型超敏反应有关，是常见的过敏性疾病之一，患者接受过敏原挑战后，外周血和鼻刮液样本中的ILC2升高[24]。

2.ILCs的间接作用

ILC能通过树突状细胞(DCs)、巨噬细胞等间接调控适应性免疫细胞的功能。在木瓜蛋白酶模型中，ILC2缺失导致Th2细胞数量减少和2型炎症。ILC2对于记忆Th2细胞启动起着至关重要的作用， DCs产生吸引Th2细胞的趋化因子CCL17就依赖于ILC2分泌的IL-13[20]。ILC3还通过分泌GM-CSF调节髓细胞进而间接调节适应性免疫反应，被刺激的巨噬细胞和DCs分泌IL-10和TGF-β，促使Tregs增殖[20]。

三、固有淋巴样细胞在肿瘤环境中的作用

ILC表面并不表达抗原抗体以特异性识别并杀伤癌细胞，而是通过分泌细胞因子以调节免疫反应的进程，加之ILC在免疫激活和免疫稳态中均起到重要作用，相比其他细胞，ILCs在肿瘤微环境下的可塑性更强，因此ILCs对肿瘤的作用也较为复杂(图3)。

(一)ILCs和抗肿瘤免疫

1.ILCs的抗肿瘤活性

研究发现除NK细胞外，ILC1s也可具有强细胞毒性，可大量分泌颗粒酶B以裂解肿瘤细胞，这些ILC1s被称为细胞毒性ILC1(cytotoxic ILC1)，特异性表达CD127。细胞毒性ILC1可由非毒性ILC1转化而成，此转化可由转录因子HOBIT的上调激活[25]。HOBIT也在组织驻留记忆T细胞中特异性上调，二者间是否存在相互作用尚未明晰。

注：ILCs在抗肿瘤免疫中的作用具有两面性。一方面，细胞毒性ILC1s和NK细胞分泌杀伤性细胞因子杀伤肿瘤细胞，ILC2s通过招募嗜酸性粒细胞和分泌高浓度IL-33抑制肿瘤生长，ILC3s表达MHC II激活CD4 T细胞间接调控抗肿瘤免疫。另一方面，非毒性ILC1s和ILC3s分泌的细胞因子、ILC2s招募MDSC抑制CD8 T细胞活性，都可能促进肿瘤细胞的生长。

有研究表明，肿瘤微环境中高浓度的IL-33和ILC2s的高表达能提高肝细胞癌(HCC)患者存活率[26]，但在其他肿瘤中存在相悖的结论。这有可能与ILC2s的高异质性相关，而ILC2s的抗肿瘤具体机制尚未明晰。ILC3s更多通过分泌细胞因子，以招募或促进T、B细胞免疫的方式抑制肿瘤。

2.ILCs的促肿瘤活性

在TGF-β刺激下，NK细胞被转化为非毒性ILC1s，但这些细胞可比NK细胞产生更多的TNF，导致免疫监测和细胞毒性活性降低，并加速肿瘤生长[27]。同时研究发现，在TGF-β的作用下，ILC1s可与ILC3s相互转化，促进肿瘤生长[28]。

ILC2s可刺激多种免疫抑制细胞，进而导致肿瘤生长和转移。其可通过诱导性共刺激分子(ICOS)与其配体ICOSL之间的相互作用激活调节性T细胞，分泌IL-13招募髓源性抑制细胞(MDSCs)和嗜酸性粒细胞，分泌CXCL2趋化因子招募中性粒细胞，进而诱导免疫抑制、表达表皮生长因子受体(EGFR)，从而促进肿瘤生长及转移。同时ILC2s也可通过表达CD39、CD73与NK细胞直接作用，抑制NK细胞活化并降低其细胞毒性[29]。

ILC3s富集于肠道并参与对感染的免疫保护，并调节肠道微环境。但矛盾的是，结直肠癌小鼠模型的研究中，与IL-17和IL-22产生相关的ILC3反应促进了肠道炎症和肿瘤生长。目前有关ILC3s的抗肿瘤免疫研究大多仅限于结直肠癌，ILC3s在其他癌症中的作用还有待进一步研究。

(二)ILCs与肝细胞癌的发生发展

肝脏的免疫环境较为复杂，胃肠道内的营养物质、脾脏内的抗原等均可借由肝门静脉进入肝脏，常驻于肝脏的免疫细胞便持续暴露于此复杂环境中，而HCC的发生与炎症以及肝纤维化紧密相关[30]，同时肝脏血液循环也使肝脏成为了常见的肿瘤转移途经。这对肝脏免疫细胞的免疫功能，以及肝脏免疫稳态的调节均提出了挑战。由于ILC1s为人类肝脏常驻淋巴细胞主体，其他两组ILC在肝脏占比较低，因此下文主要就ILC1s在预防肝癌中起到的作用展开论述。

1.ILC1s抑制肝纤维化

肝损伤下肝再生修复与肝星状细胞(HSCs)的激活相关，而HSCs的非正常激活会导致肝细胞的异常增殖，进而诱发肿瘤。ILC1存在于多种器官，但它们优先富集于肝脏，抑制HSCs活化，并阻止HSCs浸润纤维化细胞。NK细胞表面表达NKG2D、TRAIL等可识别活化HSCs的受体并诱导其凋亡，从而改善肝纤维化；ILC1s亦可分泌IFN-γ以抑制HSCs活化并促进肝细胞存活率[31]。值得注意的是，HCC晚期ILC1s往往功能受到抑制，这很有可能是由HSCs和其他肿瘤浸润细胞分泌的IL-15和TGF-β所导致[31]。因此，肝纤维化的发生也有可能与肝早期环境的细胞因子变化相关，这也有可能成为早期HCC预防和评估的指标之一。

2.ILC1s防止肝转移癌

有研究表明，使用抗TRAIL抗体抑制ILC1后，多种癌症的肝转移均可被诱导并被显著增强，这提示我们ILC1s在抵挡转移性癌细胞方面的重要作用[32]。NK细胞具有肿瘤浸润性，可直接杀伤转移癌细胞，而ILC1s并不具备NK细胞相似的肿瘤浸润性，但也正因此受肿瘤微环境免疫抑制影响弱，可通过持续分泌IFN-γ和颗粒酶B保护肝脏受到癌细胞的侵袭。但在肝转移癌研究过程中，发现了一群介于NK与ILC1s之间的CD49a+CD49b+EOMES+细胞，其具有肿瘤浸润性且大量分泌颗粒酶B，具有促进癌细胞转移的能力[33]。这提示我们，ILC1s防止肝转移癌的具体原理可能并未被完全充分揭示，其中可能存在着更复杂的相互作用与调控网络。

四、总结和展望

十多年来，ILCs的发现鉴定和深入研究揭示了其独特的功能，也改变了人们对于免疫调节的认知。这类几乎存在于所有组织中的细胞群体，凭借其快速的响应能力和高可塑性，不仅能抵抗病原体感染，还能与各类细胞相互作用、信号传导维持体内的稳态。然而，在一项严重联合免疫缺陷儿童接受的同种异体造血干细胞移植的实验中，患者缺乏NK细胞和ILCs却没有表现出明显的疾病易感性，表明NK细胞和ILCs可能是不必要的，但这并没有反映自然条件下的健康人群中ILCs的作用，ILCs的重要性仍待进一步分析[1]，它的特异靶向性是否会影响到适应性免疫中的淋巴细胞有待研究。

虽然ILCs介导组织稳态的一些关键信号通路被揭秘，但这些通路需要进一步的解析和思考。而目前，ILCs的功能研究大多基于Rag-/-等免疫缺陷小鼠模型，更多特异性选择干扰ILC亚群和较为准确反映人体环境的动物模型正在开发，各项新技术也投入研究中。了解ILCs的多样性、异质性及其独特功能路径将有助于深入其介导疾病的机制，利用ILCs的特性和细胞间的相互作用，这些途径为临床免疫治疗干预提供了潜在的靶点。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。