免疫检查点抑制剂 (ICIs) 已经改变了多种晚期肿瘤的治疗格局, 但临床上仍有相当一部分患者即使肿瘤内存在三级淋巴结构 (tertiary lymphoid structures, TLS), 依然不能从免疫治疗中获益。TLS通常被认为是肿瘤局部免疫反应的重要组织化场所, 其中B细胞、T细胞以及抗原呈递细胞相互协作, 可促进抗肿瘤免疫反应并与较好的免疫治疗疗效相关。由此引出一个关键问题: 为什么“有TLS”的肿瘤仍然会出现免疫治疗原发耐药?

近日, 法国 Centre de Recherche des Cordeliers研究所在Cancer Cell发表题为 “GABA promotes resistance to immunotherapy in patients with TLS-positive tumors” 的研究。该研究以透明细胞肾细胞癌 (ccRCC) 和软组织肉瘤(STS) 为主要研究对象, 整合临床队列转录组, 单细胞/单核转录组, 空间转录组, 空间代谢组,多重免疫荧光, 体外人B细胞功能实验以及TLS阳性小鼠模型, 系统揭示了肿瘤来源γ-氨基丁酸 (GABA) 促进免疫治疗耐药的新机制。研究发现, TLS阳性肿瘤中GABA高表达与ICI不应答及PFS缩短相关; 靠近GABA+细胞的TLS呈现B细胞成熟受阻, IgG减少, 抗原呈递及T细胞效应下降。机制上, GABA通过αKG-谷氨酸轴代谢重编程抑制B细胞功能, 并通过GABAB受体抑制浆母细胞增殖与Ig分泌; 药理学抑制GABA合成可改善TLS内B细胞增殖和成熟相关指标，并增强抗PD-1疗效。

技术路线图

研究结果

1. GABA特征与免疫治疗不应答密切

研究者首先分析了BIONIKK转移性ccRCC队列中接受nivolumab (N) 或nivolumab联合ipilimumab (NI) 治疗的TLS阳性肿瘤。对58例IHC确认TLS阳性的转移性ccRCC患者进行GSVA分析显示, ICI应答者肿瘤富集干扰素反应, 淋巴/巨噬细胞活化及B/Th2分化等免疫通路, 而不应答者则显著富集GABA合成, 分泌, 转运及GABABR激活等神经递质特征。据此, 研究者构建了由GABBR1, GNAI1, ADCY2和APBA1组成的”GABA ccRCC signature”-该signature评分越高, 患者ICI不应答风险越大, PFS越短。值得注意的是, 此关联仅见于TLS阳性肿瘤, TLS阴性中无此趋势, 提示GABA是在已建立局部抗肿瘤免疫反应的微环境中施加抑制, 而非决定免疫浸润本身。

图1. GABA相关特征与TLS阳性ccRCC患者免疫治疗不应答相关

2. GABA高表达对应B细胞减少及TLS内免疫活性下

随后研究者比较GABA-High和GABA-Low肿瘤的免疫组成。MCP-counter分析和组织染色均显示, GABA-High组的TLS内部的B细胞以及Ki67⁺, PD1⁺增殖性B细胞密度下降, 同时MUM1⁺ IgG⁺浆细胞呈降低趋势, 而CD4⁺ Foxp3⁺ Treg则增加。并且肿瘤内GABA浓度与TLS内B细胞密度呈负相关。转录层面, GABA-High肿瘤富集免疫抑制通路, 而I型干扰素信号, 细胞毒性, 补体激活和T细胞活化等功能下降; GABA-Low肿瘤则富集GZMB、IGHG1和IGHG2等免疫效应相关基因。这些结果提示，GABA高表达并未显著改变TLS数量或成熟度，但与TLS功能受损相关。

图2. GABA高表达与TLS阳性ccRCC肿瘤免疫活性下降相关

3. ccRCC中具有近端肾小管样表型的肿瘤细胞是GABA的重要来源

整合正常肾与ccRCC的单核及空间转录组发现, GABA合成特征在正常组织中源于近端小管 (proximal tubule, PT) 和成纤维细胞，而在肿瘤中则主要定位于恶性细胞。对60,658个恶性ccRCC细胞聚类鉴定出一个高表达GABA合成signature的PT-like亚群。轨迹分析显示, 正常PT细胞向p53-EMT去分化状态转变过程中GABA特征逐渐减弱, 提示GABA产生与特定肿瘤分化状态相关。空间代谢组, 空间转录组及高倍免疫荧光 (GAD67与ACE2共标) 多维度证实, PT-like恶性细胞是ccRCC中GABA的主要来源。

图3. GABA主要由具有近端小管样表型的ccRCC肿瘤细胞产生

4. 靠近GABA产生细胞的TLS呈现明显功能障碍

空间分析显示, TLS数量及成熟度在应答/不应答组间无差异, 但GABA+ PT-like肿瘤细胞特异性富集于不应答者的TLS邻近区域, 且随距离增加而递减。空间转录证实, 应答者TLS富含浆细胞, M1巨噬细胞, 前耗竭T细胞及MHC-I/II, 补体, IL-12等效应信号; 不应答者TLS则富集GABA受体/TCA循环, 伴Treg↑, M2/M1↑, 浆细胞↓, MHC↓及IGHG3/4↓。按PT-like距离将TLS分为”近”与”远”两类, 近TLS几乎均为未成熟TLS, 且在不应答者中比例显著更高 (16% vs. 2%, p=0.023), 提示GABA以空间依赖方式抑制TLS功能成熟。

图4. GABA产生肿瘤细胞邻近的TLS出现免疫功能障碍

5. GABA富集区域的TLS出现TCA循环代谢重塑

空间代谢组分析4张ccRCC切片中的12个TLS (8个GABA-rich, 4个GABA-poor) 发现, GABA-rich TLS中GABA, 苹果酸, 谷氨酰胺显著升高，谷氨酸仅呈升高趋势, TCA循环中间产物 (琥珀酸, 延胡索酸, 柠檬酸/异柠檬酸, αKG) 亦呈升高趋势。结合TLS以B细胞为主的事实, 单细胞数据分析显示部分pre-GC和GC B细胞中存在GABA分解代谢的转录特征-涵盖GABA→琥珀酸→αKG→谷氨酸的代谢路径, 且GABBR1在cycling GC B细胞中表达升高。由此提出, GABA可能通过”GABA shunt”进入TCA循环, 并与GABABR信号协同重塑TLS内B细胞代谢状态。

图5. GABA富集TLS内三羧酸循环相关代谢物增加

6. GABA直接抑制人B细胞活化、增殖和抗体分泌

体外实验表明, GABA非细胞毒性地抑制B细胞HLA-DR表达, 扩增及IgM/IgG分泌。机制上, 外源GABA可被B细胞摄取，并伴随谷氨酸水平的时间依赖性变化，提示αKG-谷氨酸代谢通量可能受到影响; GABABR拮抗剂saclofen可部分挽救增殖抑制 (GABAAR拮抗剂作用微弱), 说明GABABR信号亦贡献于该效应。综上, GABA通过代谢途径与GABABR信号双重调控B细胞功能。

图6. GABA抑制人B细胞HLA-DR表达、增殖及免疫球蛋白分泌

7. GABA高表达与TLS阳性软组织肉瘤免疫治疗耐药具有一致关联

为验证GABA机制的瘤种普适性, 研究者分析了TLS阳性的软组织肉瘤 (STS)。TCGA-SARC数据提示GABA合成signature与肿瘤细胞纯度正相关, 表明STS中肿瘤细胞同样可产生GABA。在接受pembrolizumab联合低剂量环磷酰胺治疗的PEMBROSARC队列中, TLS阳性 (Strate 6) 患者的ICI不应答肿瘤显著富集GAD1及GABA受体基因, GABA-High组不应答比例更高, PFS更短, 且肿瘤富集Tfh-B互作及效应基因 (IGHM、IGHG1、GZMB、IL21) 的水平更低；而TLS阴性 (Strate 7) 队列中, GABA signature与疗效无明显关联。这一跨瘤种证据进一步强化了本文核心观点: GABA并非普遍决定免疫治疗敏感性, 而是特异性地在TLS已形成的微环境中充当疗效负调控因子。

图7. GABA相关基因与TLS阳性STS患者抗PD-1治疗不应答及PFS缩短相关

8. 抑制GABA合成可增强抗PD-1疗效并恢复TLS内B细胞功能

研究者利用可产GABA并形成TLS的MCA-OVA小鼠STS模型进行体内验证。GAD67抑制剂3-MPA可显著降低肿瘤内GABA及TCA循环代谢物水平。单用3-MPA对肿瘤生长影响有限, 但与抗PD-1联合后肿瘤重量较PBS对照组降低约75%。细胞耗竭实验显示, T细胞耗竭显著削弱联合疗效 (证实依赖T细胞), B细胞耗竭同样削弱获益 (提示B细胞参与GABA合成抑制所带来的增敏效应)。高倍免疫荧光进一步表明, 联合治疗增加瘤内T/B细胞密度, TLS内B细胞数量显著升高 (B/T比由2.68升至8.07), Ki67⁺ B细胞增加约3.7倍，MZB1⁺浆细胞亦呈上升趋势。综上, 阻断GABA合成不仅增强整体免疫浸润, 更能重塑TLS, 恢复B细胞增殖并促使其向浆细胞方向成熟。

图8. GABA合成抑制与抗PD-1联用增强抗肿瘤免疫并重塑TLS

研究结论

本研究整合单细胞转录组, 空间转录组, 空间代谢组学及高倍免疫荧光等多维组学技术,在TLS阳性ccRCC中将PT-like肿瘤细胞定位为GABA的主要来源，并在STS中提示GABA可能由肿瘤细胞产生; 结合GSVA通路分析和空间代谢物共定位, 揭示GABA在TLS局部富集并通过αKG-谷氨酸代谢重编程与GABABR信号双重抑制B细胞增殖与浆细胞分化, 驱动TLS功能障碍和ICI耐药; 体外原代B细胞实验与GABA合成抑制剂 (3-MPA) 联合抗PD-1小鼠模型进一步证实靶向GABA可恢复TLS内B细胞活性并增敏免疫治疗。GABA是TLS阳性肿瘤中一条新的免疫代谢耐药轴, 兼具标志物与靶点潜力, 临床转化有待进一步验证。

参考文献

Hernández-Verdin, Isaias et al. “GABA promotes resistance to immunotherapy in patients with TLS-positive tumors.” Cancer Cell 44, 1–19. 10 Aug. 2026.

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