癌症死亡率高的一大原因是诊断较晚，早期发现领域的探索对于减少癌症相关死亡和改善患者预后至关重要。多项证据表明，在侵袭性癌症患者中，转移是发生在临床检测到原发性病变之前的早期事件。转移通常是由癌细胞通过血液循环扩散到远处的非恶性组织形成，这类细胞称为循环肿瘤细胞（CTCs）。CTCs已在早期癌症患者中检测到，其作为早期诊断工具的效用也已进行了研究，但还需要进一步提高CTCs的检测效率。
微转移可以在肿瘤发生早期形成，多项研究表明，CTC可在侵袭性癌症发展的早期阶段被检测到。因此，CTC在早期癌症检测中具有很大的潜力，可以识别临床相关肿瘤，同时避免对惰性疾病的过度诊断。随着检测技术的进一步发展，特别是能够通过无创或微创技术进行大量血液采样，可实现在合适的时间进行高灵敏度的CTC检测， CTC分析将成功地应用于改变早期癌症检测的范式，从而改善癌症患者的预后。
人类恶性肿瘤主要发生在上皮来源的组织中，经历从健康上皮到恶性前发育不良再到侵袭性癌变的逐步转变。皮肤鳞状细胞癌（cSCC）是一种典型的上皮恶性肿瘤，通常具有很高的肿瘤突变负担。风险基因、紫外线诱导的太阳损伤、免疫调节因素等共同驱动疾病进展，导致肿瘤持续生长。近年来，人类对皮肤癌发病机制的复杂性有了更深的认识，新辅助免疫治疗取得了进展，病理完全缓解率得到显著提高。尽管cSCC的预防和治疗方案与临床获益相关，但晚期疾病的预后仍然很差。阐明驱动cSCC的遗传机制如何与肿瘤微环境相互作用是当前预防和治疗cSCC的重点。
营养、代谢和生物钟之间存在相互作用，各种代谢途径及其中间体每日发生浮动，并反过来反馈给生物钟以调整其变化。例如，在哺乳动物细胞系和小鼠模型中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）水平受生物钟的调控。此外，调整进餐时间和饮食对代谢和心血管健康具有明显的益处。在生理和病理条件下，营养、代谢和生物钟之间的密切相互作用均涉及消化系统的功能，特别是肝脏的功能。
肝脏的功能每天都受到生物钟的调节，并通过胃肠道内其他器官和细胞以及微生物群和免疫细胞系统昼夜节律控制。时差反应、轮班工作或不健康的生活方式导致的昼夜节律系统紊乱与几种肝脏相关病理有关，包括代谢性疾病（如肥胖、2型糖尿病和非酒精性脂肪肝病）和肝脏恶性肿瘤。
与传统方法相比，mRNA技术可以在更短的时间内以更低的费用产出各种疫苗和治疗方法，因此近年来，基于mRNA治疗方法的研究激增，包括为癌症疫苗编码肿瘤抗原的mRNA、为免疫治疗编码细胞因子的mRNA、为抑制肿瘤发展编码肿瘤抑制因子的mRNA、为工程化T细胞治疗编码嵌合抗原受体的mRNA以及为基因治疗编码基因组编辑蛋白的mRNA等，这些治疗方法在临床前研究中显示出较好的效果，有些已经进入临床试验。鉴于支持临床批准的mRNA疫苗的有效性和安全性的证据，加上对基于mRNA的治疗方法的兴趣日益增加，mRNA技术有望成为癌症药物开发的主要支柱之一。
白细胞介素（IL）-10是最早被发现的细胞因子之一，近年来，研究人员逐渐发现其在促进抗肿瘤免疫方面的功能。生物背景和浓度依赖的效应是IL-10多效性作用的标志。除了减少促肿瘤炎症外，IL-10可能在恢复耗尽的肿瘤驻留T细胞中发挥作用。与IL-10产生免疫抑制肿瘤微环境（TME）的假设相反，IL-10还促进肿瘤驻留CD8+ T细胞的激活。早期试验数据显示，IL-10在不同肿瘤类型的作用各异。
IL-10的多效性使其在癌症治疗中具有挑战性。pegilodecakin是临床研究最多的化合物，尽管在某些肿瘤中显示出抗肿瘤活性，但在已知对免疫治疗有反应的肿瘤（如非小细胞肺癌）中，与免疫抑制剂疗法（ICIs）联用时没有显示出额外的益处。确定IL-10从促肿瘤炎症到抗肿瘤免疫的激活点可能是成功使用这种细胞因子的关键。当前，IL-10在癌症免疫治疗中的应用仍是临床研究的热点，值得进一步探索。
研究表明，组织稳态和代谢功能依赖于不同的组织驻留免疫细胞，这些细胞与结构细胞形成功能性细胞回路。在这些细胞回路中，免疫细胞整合来自饮食内容物和共生微生物的线索，以及存在于组织微环境中的内分泌信号和神经元信号，调节结构细胞代谢。在炎症和饮食营养过剩期间，这些组织驻留的免疫回路可能失调，从而导致代谢性疾病。
研究人员认为，全面理解全身代谢稳态需要深入表征和验证组织驻留免疫细胞和结构细胞的相互作用，这些相互作用调节局部和系统的代谢功能。研究人员重点关注全身代谢调节中发挥重要作用的三个器官（肝脏、脂肪和胃肠道），并描述了肝脏、胃肠道和脂肪组织间控制全身代谢的关键细胞网络，以及这些细胞回路在代谢疾病中如何失调。此外，研究人员还探讨了专注于这些细胞回路调节领域中的开放问题。
神经系统由不同的神经元和神经胶质组成，分支遍布全身，通常与微血管一起移动，到达除角质结构外的所有组织微环境，调节组织中的干细胞和前体细胞群体。这种广泛的神经网络同样可以到达肿瘤微环境，并以关键的方式影响癌细胞生长和转移。反过来，癌细胞也会重塑神经系统的结构和功能。
神经系统和癌症之间的相互作用既发生在局部肿瘤微环境中，也发生在全身。神经元和神经胶质细胞通过旁分泌因子或神经元-癌细胞突触直接与肿瘤微环境中的恶性细胞交流，也可通过循环信号和影响免疫细胞运输和功能发生间接相互作用。神经系统、免疫系统和癌症之间的串扰调节了肿瘤前炎症和抗肿瘤免疫。通过神经科学、发育生物学、免疫学和癌症生物学等领域的跨学科合作，阐明癌症的神经科学，可能会为许多最难治疗的恶性肿瘤提供有效的治疗方法。
“癌症神经科学”这一新兴领域涵盖了癌细胞与神经系统基本组成部分（神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞、施万细胞和周围神经）之间的局部和系统相互作用，以及这些相互作用对癌症发生、进展、肿瘤免疫微环境和转移的影响。在神经生物学和癌症生物学的交叉领域，新的基于神经科学的癌症治疗靶点正在出现。
免疫系统在消化道中面临着独特的挑战，它暴露于一系列不断变化的食物抗原和大量复杂的微生物中，而这些微生物的基因产物为营养物质的产生、解毒等提供了必要的支持。免疫系统既要防止微生物的入侵，又要避免过度激活的免疫反应。肠道是“自我”和“非我”界限最模糊的组织，黏液层或上皮紧密连接等物理屏障一定程度上实现分隔，但“主动耐受”状态也涉及免疫调节回路，其中包括FOXP3+调节性T细胞（Treg细胞）。Treg细胞通过产生抗炎细胞因子等，调节粘膜对共生微生物和病原微生物的免疫，还能通过促进上皮屏障功能和组织修复来维持肠道生理稳态。
“Regulatory T cells in the face of the intestinal microbiota”的综述。在这篇综述中，研究人员围绕小鼠和人类中研究的最新结果，讨论了肠道Treg细胞的多样性、功能、分化，微生物影响以及T细胞受体（TCR）库和基因组的控制。
人体肠道中数万亿的微生物是重要的健康调节器，肠道微生物群落破坏可导致多种疾病，肠道、肝脏和免疫系统与微生物存在共生关系。完整的肠道屏障对营养物质的吸收极为重要，也能将数万亿微生物保存在肠腔中，以防止它们在全身扩散。微生物产物和代谢物有助于维持肠道屏障和肝脏健康。饮食或环境变化（如摄入高热量食物或饮酒）会导致肠道微生物群落的破坏，这也是肝病发生的危险因素之一。虽然肝脏疾病的发病机制不同，但多项研究已表明肠道生态失调与代谢性肝脏疾病密切有关。
研究人员提出调节肠道微生物群及其代谢物可作为肝脏疾病的潜在治疗策略。
在过去的十年中，免疫检查点抑制剂（ICIs）的成功已经彻底改变了癌症的治疗方式，靶向CTLA4、PD-1、 PD-L1的ICIs的临床应用可动员免疫系统反应并根除肿瘤细胞。ICIs最初用于转移性癌症患者，现已在新辅助治疗、辅助治疗和维持治疗中显示出临床效益。然而，不同个体对ICIs的治疗反应高度可变，只有小部分患者能够实现持久的疾病控制。此外，ICIs可能引起急性和慢性免疫相关不良事件，包括对多器官系统的损害，甚至死亡。了解临床反应和耐药性的潜在机制对于扩大免疫疗法的临床获益水平至关重要。
免疫原性是指抗原引起免疫反应的能力。在癌症中，细胞毒性CD8+ T细胞准确识别MHC I类分子上的肿瘤抗原是抗肿瘤免疫的基石。激活CD8+ T细胞首先需要抗原呈递细胞（APCs）启动原始前体T细胞，然后通过同源T细胞受体（TCR）与肿瘤抗原—MHC I复合物的结合直接识别肿瘤细胞。后一过程产生抗原特异性信号，该信号通过TCR与抗原-MHC I复合物结合而引发（信号1），这是持久的适应性抗肿瘤免疫所必需的。
研究人员概述了癌症中调节抗原呈递机制（APM）的生物过程，并讨论了这些过程如何调节免疫肽的加工和呈递到T细胞，深入了解APM对于确定哪些患者会对免疫治疗产生反应以及为什么有些患者会产生耐药性至关重要。最后，研究人员总结了接受ICIs的患者中抗原呈递改变的临床后果。
叉头框蛋白P3表达（FOXP3+）的调节性T细胞（Treg细胞）抑制常规T细胞发挥功能，对免疫耐受至关重要。FOXP3是Treg细胞的主要转录因子，控制多个基因的表达，指导Treg细胞的分化和功能。然而，只有小部分（<10%）Treg细胞相关基因直接与FOXP3结合，并且FOXP3本身不足以完全控制Treg细胞程序，这表明其他辅助转录因子在FOXP3的上游或下游控制Treg细胞的分化和特定功能。Treg细胞的异质性部分归因于转录因子的差异表达，这些转录因子调节了Treg细胞的转运、存活和功能特性。
研究人员重点关注了碱性螺旋-环-螺旋（AHR）、碱性亮氨酸拉链家族（BACH2、NFIL3和BATF）、CUT同源盒家族（SATB1）、锌指结构域家族（BLIMP1、Ikaros和BCL-11B）和干扰素调节因子家族（IRF4）的成员，以及谱系定义转录因子（T-bet、GATA3、RORγt和BCL-6）。深入了解Treg细胞特性和功能的控制因素是揭示自身免疫基本机制和确定药物开发新靶点的关键。
巨噬细胞最初被认为是感染和组织损伤的细胞传感器和治疗者，最近的研究证实并扩展了这些发现，并描述了胚胎来源的巨噬细胞谱系，该谱系在从果蝇到人类的后生动物中都是保守的。这些巨噬细胞的特点是在成人体内持续存在，并与特化组织细胞保持稳定和密切的联系，因此被称为“驻留巨噬细胞”。该谱系在遗传、发育和功能上都不同于造血干细胞和循环单核细胞来源的巨噬细胞。
组织驻留巨噬细胞存在于大多数组织中，被赋予组织特异性的功能。驻留巨噬细胞整合环境传感信号，协调适应性细胞反应，对特化组织细胞的生长、重塑和稳态至关重要。在小鼠和人类中，巨噬细胞的遗传缺陷可导致严重且往往致命的发育障碍，包括神经发育迟缓和痴呆、骨畸形、组织修复和重构缺陷、慢性炎症和自身免疫等。
作者提出组织驻留巨噬细胞在后生动物中代表了一个保守的谱系，具有重要的辅助功能，有助于组织和生物体的发育和稳态。“巨噬细胞”是许多细胞类型的总称，它们在健康和疾病中具有不同的作用。因此，未来的研究应考虑单个巨噬细胞亚群对特定表型的作用。这为探索复杂组织生理学提供了概念框架，也可能有助于研究散发性疾病（如痴呆、肥胖、自身免疫和癌症）的病理生理学和遗传基础，并将有助于确定新的治疗策略。
内皮细胞（ECs）既能调控血管和组织之间的气体和代谢物交换，还参与调节血流动力学、凝血、血管生成和炎症。肿瘤ECs（TECs）是肿瘤微环境（TME）促进肿瘤进展和转移的关键组分。由于血管生成是癌症的标志之一，抗血管生成疗法（AATs）广泛应用于多种癌症的治疗。AATs通过抑制血管生成和内皮细胞的存活，在临床前动物模型中显著降低肿瘤血管密度，在癌症患者中也显示出一定的临床和生存益处。然而，AATs受到疗效和耐药性不足的限制，在不同肿瘤患者种的疗效存在显著差异。科学家们逐渐认识到ECs的异质性，ECs在不同的组织器官中执行独特的功能，这可能是AATs治疗局限性的原因。
TECs在功能上不同于正常ECs（NECs）。早期的RNA测序（RNA-seq）研究显示，TECs对细胞凋亡具有更强的抗性，并且具有不同的转录组特征。然而，传统分析TECs的方法存在低通量的缺点，且不能在单细胞水平上区分TECs的异质性。近年来，由于单细胞组学技术的发展，TECs的单细胞组学研究也有了新的突破。
大多数人类肿瘤类型中含有不同数量的血管生成TECs，但只有小部分可能是AATs的假定靶点，这导致AATs的疗效有限和耐药。尽管如此，在大多数肿瘤类型中，可以识别通用TEC标记物（ACKR1、PLVAP和IGFBP3）。除了血管生成，免疫调节和细胞外基质组织等生物过程是不同TECs中最明显的富集特征。此外，研究人员还讨论了AATs的研究进展、限制、解决方案和新目标。
色氨酸（Trp）代谢主要涉及犬尿氨酸、5-羟色胺和吲哚途径。色氨酸代谢产生的多种生物活性化合物可以调节机体生理功能，包括炎症、代谢、免疫反应和神经功能。色氨酸代谢产物的水平或比率与许多临床特征显著相关。此外，有研究表明调节色氨酸代谢可以控制疾病的进展。吲哚胺-2,3-双加氧酶、色氨酸-2,3-双加氧酶、犬尿氨酸-3-单加氧酶和色氨酸羟化酶是对色氨酸代谢至关重要的限速酶，靶向这些关键的调节酶可以治疗包括肿瘤在内的几种疾病。
细胞代谢与细胞周期进程之间的关系是复杂双向的。细胞必须通过调控代谢过程，以满足细胞周期阶段不断变化的生物合成需求。反过来，代谢可以通过直接调节细胞周期蛋白、营养感应信号通路等来影响细胞周期进程。此外，对于干细胞等重要的细胞类型，代谢是介导静止-增殖转变的关键因素。目前尚不清楚代谢如何影响细胞周期的进展，以及这些过程如何影响代谢。
研究人员指出，探究细胞代谢在细胞周期中的作用可能促进以异常增殖为特征的疾病（包括癌症）的治疗。癌细胞通过调整新陈代谢，加快增殖，从而绕过细胞周期检查点。当前已有一些癌症疗法靶向核苷酸合成、DNA复制、蛋白质合成或线粒体代谢等，所有这些都可能影响细胞周期的进展。最近已有研究探究了氧化还原反应对细胞周期调节因子的影响，并深入探讨了线粒体代谢和细胞周期进程之间新出现的关联，这可能为药物开发揭示新的方向。
