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肿瘤干细胞已是被写入教科书里的研究方向，它所具有的自我更新并能产生异质性肿瘤细胞的能力是肿瘤治疗效果不佳和复发转移的重要原因。肿瘤微环境中的免疫细胞在最近几年更是大受关注，本生也已翻译多篇综述供大家学习参考，因此关于肿瘤干细胞和免疫细胞之间crosstalk，也是一个很有希望的研究方向。
2021年6月8日，癌症干细胞领域的大佬，克利夫兰诊所Lerner研究所的Justin D. Lathia教授在Nature Reviews Cancer（2020年 JIF：60.716）杂志上发表了题为《Cancer stem cell-immune cell crosstalk in tumour progression》的远景综述。希望这篇综述能够给大家带来一些科研思路上的启发，成为能升级大家能力值的“九阴真经”。
为了帮助大家更好的吸收综述的内容，榨干其每一滴精华，本工在阅读综述的时候，也给大家翻译了遍，希望能给大家带来有真正价值的“学术营养”。
细胞异质性和免疫抑制性肿瘤微环境是肿瘤进展过程中既独立又协同的驱动因素，也是对治疗产生抵抗的基础。最近的研究工作都强调了这些细胞内在（intrinsic）和细胞外在（extrinsic）机制之间的复杂互动。癌症干细胞（CSCs）和肿瘤微环境中浸润的免疫细胞群之间的相互交流是这种相互作用的一个范例。在本综述中，我们讨论了可同时诱导CSCs和重编程免疫反应以促进肿瘤免疫逃避、转移和复发的信号传导过程。我们也进一步强调了能够影响CSC-免疫细胞交流特性（nature）的生物因素。最后，我们讨论了同时调节CSC生态位（niche）和免疫监视的靶向性治疗机会。
细胞异质性一直是晚期肿瘤的标志之一，也是理解肿瘤其侵袭性和治疗抵抗性的框架。这个框架其中的一个方面是癌症干细胞（CSC）假说，CSC是一种难治性的肿瘤起始细胞群。由于各种原因使得一直未能明确定义何为CSC，如CSC的异质性和病人之间的差异性，但CSC群已经在多种癌症中得到了功能验证，并揭示了其一系列的细胞内和细胞外分子机制，是肿瘤生长和产生治疗抵抗的基础。CSC信号也已经成为研究肿瘤治疗的重点，目前正处于临床评估的初始阶段。CSC研究的另一个方面集中在与周围肿瘤微环境的细胞外在性（cell-extrinsic）相互作用上，这种相互作用依赖于一系列双向的细胞机制，如细胞的直接接触和配体-受体相互作用，通过与常驻、浸润的非肿瘤性（non-neoplastic）肿瘤细胞相互作用来驱动肿瘤的生长。这种相互作用也正在被考虑用于开发新的肿瘤治疗方式。利用免疫系统来识别和有效地消除肿瘤细胞，已经从理论上的可能性发展到被证明在许多晚期癌症中都具有可行性的治疗方案。尽管这些策略中有许多是基于全身性的靶向原致癌性（protumorigenic）免疫细胞或激活抗肿瘤免疫反应，但如何改变肿瘤微环境中免疫细胞功能的分子机制并没有得到充分阐明。此外，肿瘤微环境中的驯化性（instructive）相互作用可能是对这些治疗策略产生获得性抵抗的基础，因为肿瘤微环境通常被认为是免疫抑制性的。另一个混杂变量是免疫细胞系如何与CSCs相互作用，因为免疫逃逸和CSCs都被认为是肿瘤生长和转移扩散的重要原因。此外，最近的研究证明，在21种实体恶性肿瘤中，高干性特征与不良的免疫原性反应相关，突出了这两种致癌通路之间的潜在交互作用。在这些关联的基础上，本综述的目的是阐述目前对癌症中CSC-免疫细胞相互作用的理解和发现，以确定这些相互作用是如何驱动肿瘤生长的，并为未来的治疗开发工作确定新的CSC靶向和免疫治疗策略。鉴于CSC生物学和免疫疗法这两个看似独立的领域目前正在快速发展，探索这两个领域之间的交叉领域可能会提供一些新的观点，也对每个单独的领域产生额外的见解，以确定可以开发的关键重叠领域，从而获得更多的机制见解和治疗性开发成果。为了评估造血干细胞与免疫细胞的相互作用，我们重点关注自我更新和免疫重编程的信号通路，这些通路可推动免疫逃逸、肿瘤生长和转移以及对治疗的抵抗性。此外，我们在常驻或渗入肿瘤微环境的各个免疫细胞系的背景下研究了这些通路。我们还提供了相互放大CSC干性维持和免疫抑制的细胞和分子机制的例子。最后，我们整合这些主题，强调了同时削弱CSC干性维持和降低肿瘤微环境中免疫抑制的靶向性机会。肿瘤浸润性髓样细胞是由单核细胞、髓源性抑制细胞（MDSCs）、粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DCs）组成的异质性谱系，它们来源于骨髓中常见的骨髓祖细胞，以及来源于卵黄囊或胎肝单核细胞的组织驻留性巨噬细胞。尽管这些不同类型的细胞在发育和激活状态上存在差异，但它们都可与CSCs发生相互作用，而每种髓样细胞群对癌症进展的相对贡献也取决于肿瘤类型。人们也越来越认识到这种相互作用轴的致癌作用。图1中所总结的这些相互作用包含了对多种癌症肿瘤微环境进行重编程的潜在治疗目标。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）可以从组织驻留型巨噬细胞中产生，也可以从未成熟的单核细胞中分化出来，因此在TAMs的背景下对CSC-免疫细胞相互作用进行定义最合适。组织驻留型巨噬细胞在胚胎发育过程中会分布在（populate）整个器官中，通过建立不同的表达程序而对一组特定的环境线索产生反应，并根据其解剖位置发挥特定功能以维持器官的平衡。一些研究已经确定，组织驻留型巨噬细胞是成体干细胞生态位（niches）的一个组成部分，就此也提出了CSC 可能会利用这种稳态机制维持其自身的可能性。虽然体外研究将巨噬细胞分为促炎性M1和免疫抑制性M2表型，但TAMs可以存在于一系列的激活状态中，这又可因空间和时间的变化而更加复杂。在某种程度上，这种变化是由肿瘤微环境不断变化的需求以及原致癌性巨噬细胞群体的来源所决定的。巨噬细胞由产前（prenatally）巨噬细胞和血源性巨噬细胞组成，前者在成年后通过局部增殖仅保留在某些器官中，后者则组成或替代了组织驻留型巨噬细胞库。在肿瘤和基质细胞产生的可影响单核细胞和巨噬细胞浸润和生存的众多因素中，趋化因子CCL2和巨噬细胞集落刺激因子1（CSF1）是这种特性的主要调节因子。因此，早期小鼠乳腺肿瘤中单核细胞的涌入，是随后发生转移扩散的一个重要步骤，它是由CCL2-C-C型趋化因子受体（CCR2）信号轴所促进的。CSCs可能是多种肿瘤类型中单核细胞招募的必要条件，因为在CSC丰富的条件下（球体培养），来自患者或小鼠胆管癌、肝细胞癌（HCC）或胶质母细胞瘤细胞的上清液中的促瘤性巨噬细胞因子的水平会升高。包括CCL2、CCL5、CSF1、生长分化因子15（GDF15）、白细胞介素-13（IL-13）、转化生长因子-β（TGFβ）、骨膜蛋白或WNT诱导性信号蛋白1（WISP1，也被称为CCN4）（图1a）。随后用这些球体培养物的条件培养基处理巨噬细胞，探索在体外与免疫抑制功能相关的标志物的表达，结果表明CSCs可能影响TAMs的极化状态。反之，TAMs可通过可溶性介质，如IL-6、TGFβ、WNT配体和多效因子（pleiotrophin），或通过共培养实验确定的近分泌信号来促进CSC表型（图1a）。巨噬细胞通过受体型酪氨酸蛋白磷酸酶-ζ（PTPRZ1）和肾上腺素A型受体4（EPHA4）以及其他尚未阐明的受体向CSCs发出信号，通过激活NF-κB、AKT和信号转导因子和转录激活因子3（STAT3）（图1a）来促进自我更新。重要的是，CSCs通过表达免疫调节因子招募TAMs的能力与干性表观遗传程序和CSC的转录活性交织在一起。例如，在人类转移性前列腺细胞系中，PRC1依赖的染色质重塑是CSCs下游CCL2表达的必要条件。在HCC小鼠模型中，CCL2和CSF1的表达可由Hippo通路效应因子YAP的激活所驱动，YAP对肝细胞的去分化和CSC的增殖也至关重要。这些研究突出了CSC-巨噬细胞之间crosstalk的复杂性，也强调了crosstalk对同时靶向免疫抑制和干性表型的影响。然而，在上述HCC模型中，单独抑制CCL2-CCR2轴对降低CSC比例没有效果，而且CSF1受体（CSF1R）抑制剂的临床反应率也不高。这些局限性可能是由于抗肿瘤性髓样细胞被非特异性消除以及相关补偿机制的存在，需要对联合治疗方法进行测试。WISP1和骨膜蛋白是其中的一些靶标，因为在临床前的胶质母细胞瘤模型中，这些基因的敲除减少了肿瘤浸润性髓样细胞的丰度并延缓了肿瘤的生长，但针对这些靶点还缺乏可用于临床的特定抑制剂。值得注意的是，CSCs不仅可将巨噬细胞极化为致癌状态，而且还利用保护机制来避免被巨噬细胞吞噬。CD47 “不要吃我”的信号可在白血病、HCC、胰腺导管腺癌（PDAC）和肺癌细胞中上调，表达CSCs的表型标记。临床前的研究显示，阻断CD47-信号调节蛋白-α（SIRPα）轴可以在各种疾病模型中触发肿瘤吞噬作用。最近的一项I期临床试验发现，一种人源化抗CD47抗体可在晚期癌症患者中具有良好的耐受性，表明抑制CD47具有转化潜力。这些观察结果强调了增强TAM招募和极化以及增加CSC活性和生存的复杂相互作用和功能后果。虽然促成这一病理轴的特殊介质组合可能因肿瘤类型而异（表1），但干扰CSC-TAM之间的交流以及激活抗肿瘤巨噬细胞的肿瘤溶解特性将为提高治疗效果提供概念性框架。DCs通过交叉提呈肿瘤抗原从而在T细胞介导的抗肿瘤免疫反应中起重要作用。然而，肿瘤可以通过限制DCs的转运（trafficking）、阻止其成熟和诱导耐受性亚型的分化来限制DCs的抗肿瘤特性。这些DCs并不是失去了功能，它们可以积极支持癌症的生长和转移扩散。这部分是由单核细胞衍生的DCs对调节性CD4+T细胞群的重编程所介导的，表明肿瘤可以影响DCs与其他免疫细胞群的下游相互作用。尽管对CSCs在这一过程中所起作用的了解非常有限，但最近的一些研究支持CSCs和致瘤DCs之间的相互关系。例如，基于共刺激分子的表达，来自人类肾癌细胞表达的CD105（也称为内皮素），这是CSCs的一种替代标志，可在体外比CD105阴性的肿瘤细胞更快阻止单核细胞衍生的DCs的成熟过程。这种表型变化被归因于细胞外囊泡相关的抑制性受体主要组织相容性复合体I类分子（MHC-I）抗原G（MHC-G）的表达（图1b）。
虽然该研究还没有弄清楚确切的作用机制，但MHC-G作为免疫球蛋白样转录物（ILT）抑制性受体的配体，可以通过IL-6-STAT3轴的信号来阻止DC的分化。由于分泌表型的改变，致瘤性DC也能为实体瘤和血液恶性肿瘤中CSCs的维持提供有利的生存信号。从结肠癌患者中分离出来的DCs或用人类结肠癌细胞系培养基所培养的DCs，其特点是IL-12生成较少，CXCL1较高。CXCL1可增加干细胞信号网络蛋白NANOG、OCT4、SOX2和MYC的表达，并驱动细胞迁移（图1b）。由于CXCL1可通过招募CXCR2+ MDSCs从而有助于结肠癌转移前生态位的形成，功能失调或耐受性DC分泌的因子可能通过多种下游效应器功能来驱动肿瘤的进展。然而，受体-配体的相互作用似乎是肿瘤特异性的，因为CXCL12-CXCR4轴与滤泡DC为B细胞淋巴瘤干细胞提供的支持密切相关，其特点是排除了Hoechst 33342染料，也被称为侧群，并增加球体的形成能力（图1b）。这些早期发现强调了驯化DC来对抗CSCs的必要性，从而促进目前正在开发的DC疫苗策略取得成功。为此，在胶质母细胞瘤、黑色素瘤和头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）小鼠模型中，用在富含CSC的球体条件下生长的或选择用于表达ALDH的小鼠癌细胞系裂解液处理后的DCs，比用大量肿瘤细胞脉冲处理所引起的免疫反应更好。然而，小鼠肿瘤细胞系中是否存在CSCs仍是一个有争议的话题，而且这些细胞系的高免疫原性会使得准确刻画/描述人类肿瘤变得更加复杂。因此，识别肿瘤中DC失调的其他机制，以及相对于正常干细胞而言在CSCs中选择性表达的新抗原，对于提高这种治疗方法在患者中的成功率和控制其毒性至关重要。MDSCs是一种不成熟的髓样细胞，在恶性肿瘤患者体内扩张并浸润到肿瘤中。除了作为恶性肿瘤的标志外，MDSCs还可抑制抗肿瘤免疫反应，限制抗癌疗法的疗效。单核MDSCs（M-MDSCs）和多核MDSCs（PMN-MDSCs）是MDSCs的两个亚型，它们参与肿瘤生长和转移扩散的不同步骤。肿瘤相关的中性粒细胞（TANs）是与PMN-MDSCs密切相关的潜在第三种细胞类型。尽管根据功能注释和转录组特征，PMN-MDSCs被广泛定义为与炎症中性粒细胞不同的细胞群，但TANs和PMN-MDSCs之间的区别并没有得到明确的定义。MDSC亚型和TANs之间的差异与它们在肿瘤微环境中复杂而不同的作用有关，但也可能取决于癌症类型。最初的观察结果表明，与患者来源的原发性卵巢癌组织共同培养的MDSCs通过刺激miR-101和阻断肿瘤细胞中的羧基末端结合蛋白2（CTBP2）来促进球体的形成和ALDH的表达。随后的研究发现M-MDSCs是胰腺癌和乳腺癌中CSC表型的主要驱动因素。在人类胰腺癌组织中所检测到高水平M-MDSCs，能够增加小鼠肿瘤细胞系中ALDH+干细胞比例，并在皮下植入这些细胞后提高体内肿瘤的生长速度。同样，在人类乳腺肿瘤组织和小鼠乳腺癌模型中，M-MDSCs构成肿瘤浸润性MDSCs的主要部分。机制研究表明，一氧化氮合成酶2（Nos2）的表达和M-MDSCs产生的一氧化氮可通过激活Notch信号和癌细胞中STAT3的持续磷酸化来促进CSC的表型（图1c）。
在小鼠乳腺癌细胞系中，当它们与M-MDSCs共同培养时，会观察到波形蛋白和磷酸化的STAT3的水平增加，而这些反应也会被NOS2的药物抑制所逆转。同样，用MDSCs培养人类乳腺癌细胞系会导致ALDH+部分和自我更新能力增加，这也反应可被NOS2抑制剂和抗IL-6抗体的联合治疗所阻断。重要的是，这不是一个单向的关系，因为CSCs可招募MDSCs来限制T细胞的活动，并为肿瘤生长创造一个有利的环境。这也可以通过提高CSC依赖的STAT3和精氨酸酶（抑制功能的标志物）在M-MDSCs中水平来实现，其媒介尚不明确。然而，CSCs所分泌的巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）可促进M-MDSCs在胶质母细胞瘤微环境中积累和生存。在小鼠宫颈癌、前列腺癌和黑色素瘤模型中，PMN-MDSCs起着更主要的作用，MDSC的积累可由粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、CXCL5和TGFβ驱动（图1d）。
在裸小鼠中，皮下G-CSF过度表达的人宫颈肿瘤，其特点是比用亲本细胞所导致的肿瘤有更多的MDSCs和ALDH+肿瘤细胞。在一个基因工程的前列腺癌小鼠模型中，CXCR2+ PMN-MDSC的 CXCL5依赖性动员与YAP过度激活有关。与CD133-的细胞相比，在CD133+小鼠黑色素瘤细胞（CD133也被称为PROM1）中TGFβ标志的上调与肿瘤中PMN-MDSCs和TAMs的浸润增加有关。这些观察表明，保守的信号机制，如Hippo-YAP通路和miR-92，可驱动免疫抑制性髓样细胞进入肿瘤微环境。反过来说，PMN-MDSCs也通过多种机制促进了癌细胞的干性。人类多发骨髓瘤细胞与PMN-MDSCs共同培养后可通过肿瘤球体的形成和NANOG、OCT4和SOX2的相对表达来促进自我更新，这一过程可被PIWI-interacting RNA 823拮抗剂（antagomir）或DNA甲基转移酶3β（DNMT3B）抑制剂所逆转。同样，PMN-MDSCs可通过转移外泌体S100A9在体外提高STAT3的磷酸化、CD133和CD44表达以及小鼠和人类结直肠癌细胞系的球体形成。此外，MDSCs表达前列腺素E2（PGE2）也与体外人宫颈癌细胞系中ALDH+部分的扩增有关，因为这种效应可被PGE2抑制剂所逆转。在肺癌和HCC中，TAN-CSC的相互作用已被报道。在多种肺癌小鼠模型中，肿瘤源性TGFβ被认为是原致癌性TAN极化的调节因子。在HCC的小鼠模型中，CSC来源的CXCL5也与TANs的趋化性有关（图1d）。
体外研究表明，TANs也能分泌TGFβ和骨形态发生蛋白2（BMP2），通过上调NF-κB，可使癌细胞系重编程，获得干细胞的功能和表型特征，包括集落形成能力，从而确定了TGFβ在TAN-CSC交流轴上的双向作用。总之，这些结果表明，MDSCs和TANs可支持CSCs，是癌症免疫疗法的潜在靶标。T细胞和B细胞是免疫监视的重要组成部分，在长期性的抗原特异性免疫反应中具有重要作用。NK细胞和先天性淋巴细胞（ILCs）也产生于普通淋巴祖细胞，但缺乏抗原特异性受体。除了CSCs能利用多种机制来逃避免疫监视外，人们对CSCs如何与淋巴细胞群相互作用的了解也有限。肿瘤球体形成的胶质母细胞瘤、结肠癌、肺癌、ABCB5+黑色素瘤和CD34+白血病干细胞的特点是MHC-I和/或NK细胞受体D（NKG2D）配体的表达减少。虽然CD34+白血病干细胞的NKG2D配体水平较低，CD133+胶质母细胞瘤干细胞的MHC-I水平较低，但在肺癌和结肠癌干细胞中，MHC-I表达减少也与对体外细胞毒性杀伤的敏感性相关。这些差异可能表明基于肿瘤类型的NK细胞相互作用在变化，存在额外的因素影响了沟通的性质或在一些癌症中选择性地富集了抗NK细胞的CSC细胞群。为了进一步增加这种复杂性，CSCs可以影响NK细胞的活性。CD133+患者来源的胶质母细胞瘤干细胞可分泌TGFβ以限制NKG2D在外周血单核细胞上的表达。鉴于越来越多的证据表明B细胞和ILC在癌症中可发生失调及其对抗肿瘤免疫的影响，CSCs和这些免疫细胞群之间的crosstalk很可能没有得到重视。在组织再生过程中，肠道干细胞中第3组ILC依赖的STAT3磷酸化也进一步表明了CSCs和ILCs之间存在直接通讯的可能性。尽管这些机制有待进一步阐明，但CSCs和T细胞亚群之间复杂的相互作用在图2中还是进行了很好的总结。调节性T细胞（Treg细胞）作为主要的抑制性T细胞亚群，在肿瘤免疫生物学中起着核心作用，以前被认为是成体干细胞生态（niches）的组成部分。一般来说,干细胞可分泌趋化因子CCL1、CCL2和CCL5来积极招募Treg细胞（图2）。在小鼠胶质母细胞瘤模型中，CCL2介导的Treg细胞转运依赖于CCR4的表达，因为肿瘤浸润在Ccr4基因敲除的小鼠中会受到限制。CD133+的人卵巢癌细胞系具有较高的CCL5表达水平，该细胞系会以CCR5依赖性的方式诱导Treg细胞迁移和IL-10的产生。相比之下，在转孔实验中，Treg细胞向SOX2+小鼠乳腺癌细胞系的迁移可被CCL1所诱导，这表明有大量的趋化因子可以招募Treg细胞到肿瘤微环境中。CCL1、CCL2和CCL5对能够促进Treg细胞浸润的髓样细胞的转运也至关重要，这表明CSCs可通过直接和间接机制联合来驱动Treg细胞的积累。此外，来自各种肿瘤细胞系中能自我更新的CSCs都表现出IDO1和TGFβ的高表达，这是Treg细胞招募和传代的两个重要诱因（图2）。通过产生这些介质，CSCs还能刺激Treg细胞增强CSC标志物的表达和自我更新。Treg细胞与T辅助17（TH17）细胞有着共同的前体细胞，这两种细胞类型可以在环境线索的作用下进行转分化。这两种CD4+T细胞亚群之间的平衡对于调节自身免疫耐受和炎症起着至关重要的作用。由于这种可塑性，IDO1和TGFβ也能影响肿瘤微环境中的致病性TH17细胞反应。IDO1也可阻止Treg细胞向TH17细胞发生转化，而TGFβ也可以在IL-6-STAT3通路的配合下触发这种表型转换。这些研究结果也进一步支持了TGFβ在调节抗肿瘤免疫反应中的综合作用。尽管TH17细胞在癌症中的作用仍有争议，但由TH17细胞分泌的IL-17已被证明在多种肿瘤模型中增强了CSCs的自我更新能力，而且这些细胞产生的另一种细胞因子IL-22还诱导了肿瘤细胞中STAT3的磷酸化（图2）。综上所述，深入研究Treg细胞和TH17细胞的多功能性，以理解它们与CSCs和其他免疫细胞群的相互影响方式，可帮助提高肿瘤的治疗效果。CSCs与CD8+T细胞之间的通讯可分为两个方面：CSCs逃避T细胞介导的死亡和抑制T细胞的抗肿瘤特性。从CSCs的角度来看，第一个方面的有效发挥可以通过下调 CSCs 中MHC-I的表达来降低CSCs向T细胞提呈新抗原的能力。此外，小鼠表皮皮肤鳞状细胞癌的单细胞RNA测序分析，也确定了对T细胞治疗有抵抗力的肿瘤细胞其干性特征也上调了。机制研究表明，这些表达CSCs标志的细胞可通过以TGFβ依赖性的方式上调CD80来逃避细胞毒性T细胞的杀伤。虽然这些研究发现肿瘤细胞存在的多种逃逸机制，但目前我们对治疗作用的认识还很有限。相比之下，CSCs对T细胞活性的调控是一个更复杂、更明确的过程，涉及通过直接和间接接触的多种通路。与非CSC肿瘤细胞相比，CSCs抑制细胞毒性T细胞活性的一个机制是通过选择性地富集抑制性检查点配体。虽然CSCs可表达的全部共抑制性受体尚未得到研究，但有一些研究显示，根据表型标志物的表达所定义的CSCs会表达更高水平的抑制性检查点受体。例如，与非肿瘤干细胞相比，CD44+乳腺癌干细胞、CD133+结肠癌干细胞和CD44+HNSCC干细胞的PDL1表达会升高，CD133+胶质母细胞瘤干细胞中含V-set域的T细胞激活抑制因子1（VTCN1）的表达也升高了（图2）。此外，成球性的患者源性胶质母细胞瘤细胞或人胶质母细胞瘤细胞系和患者源性结肠癌细胞以及ABCB5+患者源性黑色素瘤细胞也已被证明能抑制T细胞的增殖并限制体外共刺激分子的表达。在CSC富集条件下，与CD133+原代人胶质母细胞瘤细胞共同培养的T细胞中磷酸化的STAT3发生上调可以解释其中的部分活性，但这不一定是CSCs和T细胞之间直接通讯的结果。值得注意的是，这些研究大多是在体外和使用人工培养的条件下进行的，这也限制了它们的转化潜力。此外，观察到的效果也有一部分可归因于作为中间体（intermediaries）的髓样细胞的存在。因此，抑制T细胞激活部分是由外周血单核细胞中的髓细胞吸收了来自自我更新的CSCs的细胞外囊泡以及随后产生的IL-6、IL-10和IL-1β所介导的。CSC的上清液还富含IL-4、IL-6和IL-10，它们都能激活肿瘤相关髓样细胞的STAT3信号，其结果是诱导检查点分子VTCN1和PDL1的表达，并产生免疫抑制因子IL-10和TGFβ（图2）。尽管如此，CSC分泌体仍可在没有髓样细胞的情况下直接干扰T细胞的效应功能。其中一个最好的例子是细胞粘合素C（tenascin C，TNC）。细胞外囊泡相关或游离的TNC与T细胞上的整合素受体α5β1接合，可下调AKT和ERK的磷酸化，从而抑制共培养条件下的增殖（图2）。尽管这样，对TNC的抑制仍不足以完全逆转CSC介导的T细胞抑制，因此需要进一步研究CSC产生的可溶性介质，它们可以直接影响细胞毒性T细胞的活性。重要的是，新出现的研究证据表明，不能裂解CSCs的功能失调性T细胞可以通过一个尚未明确的机制促进乳腺癌细胞系的功能和表型干性特征。进一步研究这些相互作用的机制，对设计靶向CSC抗原的嵌合抗原受体T细胞策略至关重要。尽管有越来越多的证据表明CSCs和免疫细胞在各类恶性肿瘤中相互作用，但影响这种通讯性质的因素却没有得到很好的研究描述。肿瘤微环境中复杂的相互作用可受到包括（但不限于）性别、年龄和代谢状态等因素所引起的宿主变化的影响。研究这些生物决定因素的作用可为CSC和免疫系统之间病理性通讯的改变途径和其他调节因子提供独特的见解。这些额外的因素，虽然可能是混杂的，但也有可能在新兴的个性化医疗时代为未来的治疗工作提供参考。在流行病学上，男性与非生殖系统癌症的发病率增加、预后较差和死亡率较高有关。虽然生物性别对癌症治疗的影响主要通过使用辅助性激素阻断剂来进行深入研究，但侧重于遗传因素与激素的相对贡献程度的机制研究仍处于起步阶段。早期的研究报告表明，细胞编程和性别特异性免疫相互作用的差异都能促进癌症的发展。例如，在肿瘤抑制因子RB1和p53失活后，小鼠星形胶质细胞对恶性转化的敏感性增强，这也与胶质母细胞瘤患者以男性为主的情况有关。重要的是，与缺乏RB1和p53的女性星形胶质细胞相比，这些细胞具有更强的集落形成能力，表明它们获得了更类似与干细胞的表型。同时，男性胶质母细胞瘤肿瘤中的免疫抑制性髓样细胞，特别是M-MDSCs浸润的比例更高。尽管已经证明CSCs可通过MIF招募M-MDSCs到肿瘤微环境中，但男性肿瘤中SOX2+CD133+ CSC和M-MDSC丰度的增加与CSCs免疫调节因子表达所具有的性别二态性之间的潜在关联仍有待研究。这些类型的研究也是特别重要的，因为性激素能够改变免疫细胞功能和CSC行为。老龄化是另一个与癌症高发有关的风险因素。遗传突变的积累增加、免疫活性的降低、细胞代谢的改变和性激素水平的下降是将年龄与多种病理生理状况（包括成人癌症）联系起来的众多因素之一。然而，关于肿瘤微环境的老化如何影响致癌通路的认识却十分有限。CSCs的本体发育是理解其在衰老背景下行为的一个重要考虑因素。以关键身份基因组合的表达为特征的谱系失真（infidelity）将CSCs与受限的干细胞系区分开来，这表明多潜能细胞的失调可产生CSCs。这一结果还表明，从预先存在的干细胞池中产生的CSCs可以继承年龄诱导的细胞特征，提供生存优势。随着年龄的增长，干细胞的静止状态更加明显，这与抗原呈递的下调和逃避T细胞杀伤的能力增强有关，表明CSCs中类似的功能变化可能形成了肿瘤免疫逃避和治疗抵抗的基础。有一个相反的观点认为，CSCs是由去分化的肿瘤细胞产生的。值得注意的是，这两种机制的共存可能是肿瘤内所观察到的CSC异质性的来源。免疫系统的老化是另一个可能导致CSC异质性和丰度的因素，因为在体外将癌细胞系与巨噬细胞、MDSCs或TANs共同培养后可引发肿瘤细胞的去分化，其特征表现为干细胞标志物的上调和获得自我更新能力。重要的是，高龄也伴随着高度的炎症特征。免疫细胞群比例的变化来源于老年造血干细胞的髓系偏向性谱系所致，人类免疫细胞的表观遗传学修饰也决定了年龄依赖性的免疫学表型，如IL-1β的上调。作为促炎症反应的中心调节因子，特别是在炎症驱动的胃肠道恶性肿瘤中，IL-1β可以影响许多生理性通路，包括CSC的维持。结肠癌和胰腺癌能使巨噬细胞分泌IL-1β，以上调肿瘤细胞中干性标志物的表达，并通过激活NF-κB来增强球体形成的能力。然而，IL-1β在与年龄有关的癌症差异中的动态作用有待阐明，进一步了解衰老对CSC-免疫细胞通讯轴的影响可以为治疗策略提供参考。肥胖是癌症发生的一个风险因素，尽管其代谢通路改变的程度及其影响还没有完全确定。肥胖和高脂饮食（HFD）与慢性低度炎症状态有关，它不仅可以塑造抗肿瘤免疫反应，如MDSC的积累，而且还有可能重塑CSC生态位。研究发现，健康的干细胞在应对急性炎症刺激时可以改变其染色质的可及性，以获得独特的记忆表型，这可增加对压力引起的谱系失真的敏感性。这些研究结果提出了一种可能性，即干细胞作为持续炎症反应的结果或作为组织适应机制的一部分而获得促癌表型。在结肠癌的实验性小鼠模型中，食用HFD会增强干细胞的功能和致癌转化能力，这也是脂肪酸引导的生态位信号通路改变的结果。另外，干细胞行为的改变可能是饮食诱导的微生物组组成变化的次要影响结果。食用HFD可使造血干细胞转为普通髓系祖细胞，通过调节微生物群导致健康小鼠的普通淋巴祖细胞数量减少。微生物成分β-葡聚糖和相关的IL-1β炎症反应是这个过程的核心。此外，微生物的代谢物也能够调节干细胞行为和抗肿瘤免疫反应。虽然微生物组的失调在胃肠道恶性肿瘤中的研究较多，但它也对整个恶性肿瘤的抗肿瘤免疫、肿瘤生长动态和免疫治疗反应有着深远的影响。然而，微生物的作用（instructions）如何影响CSCs和免疫细胞之间的病理性通讯仍然是一个悬而未决的问题。许多免疫疗法和CSC通路抑制剂目前正处于临床开发阶段，或正在对在实体瘤和非实体瘤中的效果进行评估。虽然这些治疗策略（表1）可能会改善治疗效果，但CSCs对抗癌疗法的抵抗力一般比肿瘤更强，它们可以改变其固有的通路/程序，重新构建与免疫细胞的互动模式，而这可能会阻碍治疗的靶向性效果。例如，来自人乳腺癌和结肠癌细胞系的耐化疗CSCs已被证明会上调干扰素调节因子5（IRF5）的表达来促进CSF1的产生。这些有抗药性又能自我更新的细胞可以在共移植的背景下，增强来自CD14+外周单核细胞中表型免疫抑制性巨噬细胞的极化，从而导致免疫功能低下的小鼠的肿瘤生长加速。有研究表明，CSCs经过染色质重塑后可获得对受体酪氨酸激酶抑制剂的耐受性，并且抑制组蛋白去乙酰化酶来克服耐药性从而干扰CSC球体的形成，因此表观遗传修饰可成为改变其与免疫细胞通讯的机制。TAMs也能以旁分泌的方式驱动CSCs的抗药性。来自结肠癌和肺癌细胞系的CSCs可使巨噬细胞诱导分泌乳黏素（lactadherin）和IL-6，从而激活STAT3信号。在结肠癌中，这也会伴随着在体内产生对顺铂化疗的获得性抵抗。在小鼠PDAC和人卵巢癌模型中也有类似的发现，吉西他滨或卡铂化疗会导致小鼠体内PDAC肿瘤和体外人卵巢异球体培养物中肿瘤相关的髓样细胞比例增加。抑制CSF1R以靶向髓样细胞，会伴随着体内ALDH+PDAC干细胞比例的降低，与吉西他滨联合使用时，部分性地通过下调STAT3的活性来限制肿瘤的生长。同样地，敲除巨噬细胞中的WNT5B，可减少球形培养物中卵巢癌干细胞的ALDH活性。这种影响可能不限于先天性免疫细胞谱系，Treg细胞也能增强CSCs对化疗的抵抗力。总而言之，这些研究表明，成功的治疗策略可能需要同时克服CSC依赖的和免疫驱动的耐药机制，其共同的信号通路中可能提供了治疗的方向。鉴于STAT3信号在造血干细胞维持和免疫抑制细胞行为中的主要作用，它也有希望成为候选的治疗靶点。目前也有许多正在进行的临床试验在测试STAT3的小分子抑制剂、寡核苷酸和间接通路拮抗剂，作为单一药物或与其他免疫疗法联合治疗癌症。同样，TGFβ的多模式作用也使其成为有吸引力的候选治疗靶点。相关中和抗体和小分子也正在进行临床研究，但TGFβ在组织重塑中的核心作用仍然构成主要的安全问题。因此，这些临床试验结果以及相关的生物标志物和机理研究对于确定耐药机制和联合治疗的方法至关重要。在本文中，我们提供了CSCs与免疫细胞进行通讯的例子，以及各种癌症的crosstalk机制。展望未来，我们预计这些知识将有助于指导下一代的治疗策略，同时靶向CSCs和病理性免疫反应。然而，要迅速实现这一目标，需要研究免疫功能正常的小鼠模型中的CSC功能和模式，这也是一个普遍被忽视的方向，因为最初的CSC研究和模型都是使用免疫功能低下的小鼠中的人类肿瘤组织。利用真正的细胞表面标志物和/或针对CSC功能活动进行了严格验证的报告系统新模型可能会带来一系列新的体内研究成果，以理清这些细胞与免疫系统的相互作用。同时，临床前和临床上的免疫治疗研究将受益于对CSCs的深入研究，包括肿瘤球的形成和体内限制稀释的一系列功能分析。随着单细胞和空间分析技术的快速发展，这些研究技术和路线在定义涉及多个免疫细胞系和CSCs之间的复杂相互作用方面具有巨大的潜力。最后，考虑到性别、年龄和代谢或微生物组的相互作用，进一步的研究将揭示更多的治疗机会，因为这些因素也都能独立影响肿瘤的生长和免疫反应。
