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Cell | 中性粒细胞驱动非常规T细胞介导抗肿瘤免疫

日期:2019-09-20 14:42:52 来源: BioArt 点击:

肿瘤微环境中存在中性粒细胞,其功能受到肿瘤细胞和免疫细胞释放的信号调控。中性粒细胞对肿瘤的调控目前存在争论。有报道称中性粒细胞和G-CSF(粒细胞集落刺激因子)主要促进肿瘤进展,如Malanchi et al发现中性粒细胞促进小鼠乳腺癌的肺转移【1】。同时,中性粒细胞的效应功能被报道和抗肿瘤免疫有关,如中性粒细胞调控常规(conventional) CD4+和CD8+肿瘤浸润T细胞,影响肿瘤生长【2】;中性粒细胞调节δγ T细胞,调控肿瘤中IL-17A的分泌【3】。这些研究大多使用抗体去除细胞的方法,但这种方法在持久性、特异性和对整个系统的扰动方面有局限。关于中性粒细胞对肿瘤的调控作用需要基于遗传手段的证据进行深入的研究。


近日,来自意大利Humanitas University的Alberto MantovaniSebastien JaillonCell杂志上发表文章Neutrophils Driving Unconventional T Cells Mediate Resistance against Murine Sarcomas and Selected Human Tumors使用敲除小鼠揭示了中性粒细胞通过IL-12调控CD4-CD8-非常规αβ T细胞极化,产生IFN-γ,介导抗肿瘤免疫;同时,在部分肿瘤患者中,中性粒细胞的浸润和I型免疫反应、良好临床疗效呈现相关性。



首先,研究人员敲除G-CSF-R(Csf3r-/-造成小鼠外周血的中性粒细胞显著减少。在3-MCA诱导肉瘤模型中,Csf3r-/-小鼠发生肿瘤时间更早、生长更快、重量增加更多;将骨髓中Csf3+/+中性粒细胞回输到Csf3r-/-负瘤小鼠有效限制肿瘤生长。野生型Csf3+/+小鼠的肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associated neutrophils,TANs)上调CD11b、CD54表达,并且下调CD62L,显示出激活的状态。Csf3r-/-导致肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)偏向于M2活化状态,下调Il12a、Il12b的表达。Csf3r-/-负瘤小鼠中IL12p70、IFNγ减少,研究表明TAMs与TANs共同合作诱导产生IL12p70、IFNγ,促进IFNγ依赖的抗肿瘤免疫。


中性粒细胞在3-MCA诱导肉瘤模型中发挥抗肿瘤免疫,且依赖于IFNγ,那么IFNγ主要是何种细胞分泌?肿瘤环境中的T细胞是IFNγ的主要来源,而Csf3r-/-负瘤小鼠中只有CD4-CD8-非常规αβ T细胞(UTCαβ)下调IFNγ表达。并且Csf3r-/-导致UTCαβ下调T-bet、Eomes,上调Rorγt表达,偏向于3型活化状态(I型活化状态以表达IFNγ为标志,3型活化状态以上调Rorγt,下调T-bet、Eomes为标志)。进一步分群后发现,Csf3r-/-小鼠肿瘤中iNKT、MAIT和DNTαβ增多,但只有DNTαβ的活化状态改变,偏向于3型;在肿瘤发生早期和晚期回输中性粒细胞均能够驱动DNTαβ的1型活化状态。研究人员分离Csf3r+/+、Csf3-/-小鼠肿瘤中的UTCαβ,用单细胞测序分析UTCαβ亚型的多样性。鉴定出12个cluster,其中cluster 1和3分别对应着MAIT细胞表型和3型活化状态的Rorγt+ DNTαβ,在Csf3r-/-中富集;cluster 2和4表现为I型活化状态的T-bet+ DNTαβ和高表达Ly49家族基因,在Csf3r+/+中富集,与前面的表型一致。将DNTαβ和肿瘤细胞同时接种能够有效抑制肿瘤的生长,表现出抗肿瘤功能。


中性粒细胞如何调控UTCαβ的活化状态?相比于conventional T细胞,UTCαβ高表达Il12rb1、Il12rb2(编码IL-12受体)、Il1r5、Il1r7(编码IL-18受体)基因。IL-12和IL-18刺激UTCαβ产生更多的IFNγ,中和IL-12p70则诱导Csf3r+/+ UTCαβ向T-betlow表型分化。中性粒细胞显著提高巨噬细胞分泌IL-12的能力,分泌的IL-12量足够诱导UTCαβ产生IFNγ,但不足以诱导conventional T产生IFNγ。


最后,研究人员检测未分化的多形肉瘤(UPS)病人样本,发现I型免疫反应基因、IFNγ和良好的预后相关;CSF3R表达和UPS病人整体生存率提高相关;TANhigh的病人比TANlow有更长的生存期。CSF3R高表达和I型免疫反应基因、IFNG表达正相关。在结直肠癌病人(CRC)中观察到类似的现象。提示我们中性粒细胞-I型免疫反应在部分类型的人类肿瘤,特别是UPS和CRC,有抗肿瘤免疫功能。



总的来说,此项工作揭示了肿瘤相关中性粒细胞通过促进巨噬细胞产生IL-12,诱导UTCαβ进入I型活化状态,释放IFNγ,发挥抗肿瘤免疫功能。这和之前将中性粒细胞作为肿瘤促进因子的报道不同,为我们认识肿瘤微环境中性粒细胞的功能提供了新的角度。


原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.047



参考文献:


1. Wculek, S. K. & Malanchi, I. Neutrophils support lung colonization of metastasis-initiating breast cancer cells. Nature 528, 413-417, doi:10.1038/nature16140 (2015).
2. Mantovani, A., Cassatella, M. A., Costantini, C. & Jaillon, S. Neutrophils in the activation and regulation of innate and adaptive immunity. Nat Rev Immunol 11, 519-531, doi:10.1038/nri3024 (2011).
3. Coffelt, S. B. et al. IL-17-producing gammadelta T cells and neutrophils conspire to promote breast cancer metastasis. Nature 522, 345-348, doi:10.1038/nature14282 (2015).


(责任编辑:tqh)

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