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大脑中枢的边界构成复杂，涵盖了颅骨、脑膜、脉络丛及血管旁间隙等关键解剖学要素，而脑脊液则是这一边界区域内至关重要的物质交换媒介。在正常生理条件下，中枢边界被多种精密的屏障系统所守护，这些屏障会负责对进入脑脊液的外周环境物质与细胞进行筛选，维持着脑脊液的低细胞浓度与低蛋白含量特性。
然而，越来越多的科学证据表明，病理条件下的中枢边界屏障稳定性会受损，这种情况下，这些屏障可能转变为活跃的中枢-外周交互界面，加速疾病的恶化进程。此外，大脑还是原发性及转移性癌症的高风险区域，肿瘤生长、免疫细胞募集以及血管异常改变，会促使形成一个独特的病理性微生态系统。该微生态系统对中枢边界屏障稳定性的影响及其潜在机制，是当前脑癌研究领域亟待解决的关键难题，对于深入理解疾病进展以及探索有效治疗策略具有重要意义。
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软脑膜转移瘤（leptomeningeal metastasis）是一种严重的恶性肿瘤，肿瘤细胞会侵入个体中枢边界的蛛网膜下腔及脑脊液中，这一现象在肺癌、乳腺癌和黑色素瘤患者中尤为常见。软脑膜转移瘤患者的自然生存期通常仅为两个月左右。尽管临床上已尝试采用放疗、化疗和靶向治疗等多种手段治疗软脑膜转移瘤，但效果依然不尽如人意。
早在2020年，迟喻丹团队首次揭示了软脑膜转移患者脑脊液的微环境特征，并发现肿瘤细胞能通过竞争脑脊液中的微量元素铁离子，与巨噬细胞争夺生存优势。这一发现为理解软脑膜转移的免疫治疗开辟了新视角。然而，软脑膜转移瘤紧邻中枢边界，会引起脑脊液中免疫细胞的大量浸润和细胞因子上调，但其对中枢边界的具体影响机制仍不清楚。
2024年12月20日，复旦大学脑科学转化研究院/附属华山医院的迟喻丹课题组携手浙江清华长三角研究院的张强强研究员，在《自然-癌症》（Nature Cancer）上发表了论文，新研究深入剖析了软脑膜转移瘤进程中，中枢边界硬脑膜细胞组分和细胞外基质组分的重塑变化。此外，研究特别关注了脑膜巨噬细胞突破受损硬脑膜屏障并迁移到脑脊液中的动态过程及其调控机制。
研究发现通过靶向软脑膜转移相关的脑膜来源巨噬细胞，能够有效激活脑脊液中的适应性免疫系统，增强其对肿瘤的监视和攻击能力，从而为软脑膜转移瘤的临床治疗提供了全新的策略。▲脑膜巨噬细胞突破边界屏障发生迁移及调控软脑膜转移瘤免疫微环境的机制（图片来源：研究团队提供）根据论文，研究者利用具有高转移倾向性的肿瘤细胞系构建了一批小鼠模型，他们发现软脑膜转移瘤发生时脑脊液中存在大量组织驻留型边界相关巨噬细胞（BAMs），并且硬脑膜中的BAMs在软脑膜转移瘤发生时能迁移至脑脊液中。同时，研究还发现硬脑膜胶原结构的破坏为BAMs迁移提供了物理基础。单细胞转录组测序分析显示，肿瘤小鼠硬脑膜中的BAMs会转变为迁移表型，并高表达基质金属蛋白酶MMP14。而使用MMP14抑制剂能显著降低脑脊液中巨噬细胞数量，并显著延长小鼠生存期。▲在体双光子成像长时程观察硬脑膜边界巨噬细胞的迁移（图片来源：研究团队提供）研究者进一步利用脑脊液蛋白组学技术，在小鼠的脑脊液中发现了显著上调的分泌型磷酸蛋白1（SPP1）。这些SPP1能够增强硬脑膜中BAMs表达MMP14的能力，从而促进巨噬细胞从脑膜向脑脊液的迁移。为了深入探究脑脊液中BAMs的功能特性，研究采用了转录组测序、细胞互作分析、体外T细胞增殖抑制实验以及T细胞功能检测实验等多种手段。这些研究揭示了软脑膜转移相关的BAMs能够显著抑制CD8+ T细胞的肿瘤杀伤功能。重要的是，研究者发现通过遗传学方法或小分子药物靶向SPP1-MMP14信号轴，可以有效减少荷瘤小鼠脑脊液中的巨噬细胞数量，并显著提升脑脊液中CD8+ T细胞的肿瘤杀伤能力，从而延长荷瘤小鼠的总生存期。这些发现为理解软脑膜转移的机制以及开发针对性的治疗策略提供了重要的科学依据。复旦大学脑科学转化研究院/附属华山医院迟喻丹研究员和浙江清华长三角研究院生物技术与医药研究所高等模式动物研究中心/浙江全省多维组学与分子酶学重点实验室张强强研究员为该论文的通讯作者。复旦大学脑科学转化研究院赵加旭博士和复旦大学附属华山医院临床八年制博士生曾睿为该论文的第一作者，复旦大学基础医学研究院卢颖研究员以及迟喻丹课题组已毕业硕士李晓辉为该论文做出了重要贡献。该研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划、上海市科技创新行动计划等基金的支持和资助。迟喻丹课题组长期诚邀博士后加盟，专注于肿瘤脑转移的基础与转化研究，整合运用空间单细胞多组学与高分辨动态成像技术，依托复旦附属医院临床试验与临床前动物模型，深入机理探索。我们热忱欢迎对肿瘤生物学、免疫学、神经生物学及其交叉领域充满热情与追求的杰出人才加入我们的研究团队。如果您对此领域充满兴趣，请将个人简历及相关资料发送至chiy@fudan.edu.cn。我们期待与您并肩作战，共同推进癌症患者的精准治疗进程，开创基础研究与临床应用紧密结合的新篇章。[1] Dura immunity configures leptomeningeal metastasis immunosuppression for cerebrospinal fluid barrier invasion. Nature Cancer (2024). DOI: 10.1038/s43018-024-00858-2本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。
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