免疫增强剂TP调控肿瘤相关中性粒细胞的抗癌机制研究

来源 :中国人民解放军军事医学科学院 解放军军事医学科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fashenqq
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Tuftsin是IgG分子Fc段降解的由四个氨基酸组成的一段生理肽,文献证实Tuftsin在体内具有显著的抗肿瘤活性,但是合成的Tufin一直难以应用于临床。首先,只有从IgG母体分子降解下来的Tuftsin才具有生物活性;合成的Tuftsin由于蛋白酶的水解作用,进入体内后很快被水解,难以发挥作用。其次,由于实体瘤的弱免疫原性,低的抗原递呈功能及免疫抑制,单独应用Tuftsin类免疫调节剂很难有效帮助机体免疫系统识别实体瘤并发挥免疫抗癌效应。这也是目前评价免疫调节类药物抗癌活性的关键技术瓶颈。因此,Tuftsin很难通过增强机体免疫对实体瘤发挥抑制作用。  基于上述现状,我们设计合成了一个通过赖氨酸连接臂连接起来的由四个Tuftsin样结构形成的低分子肽——T肽(T peptide,TP)。TP不仅保留了Tufsin原有的促吞噬和抗癌活性,而且明显增强了对抗水解酶的能力,体内药物代谢的半衰期从原来单一Tuftsin结构的几秒或几分钟延长到了约2-4h。  目前,手术是治疗实体瘤的首选模式。在不损伤健康的正常细胞的前提下,术后辅以免疫治疗,通过增强机体免疫功能,选择性的杀死残余癌细胞的治疗方法常用于预防肿瘤的复发。结合临床,我们在前期建立了一种新型的肿瘤药效评价模型——小鼠术后残瘤模型,并通过此模型详尽的评价了新型Tuftsin衍生物TP的抗癌活性。  前期实验结果已经证实TP在常规的小鼠移植瘤模型中几乎没有疗效,但应用了小鼠术后残瘤模型,无论是对鼠源、人源恶性肿瘤细胞,还是免疫功能正常的小鼠或免疫缺陷的裸鼠、SCID及NOD-SCID鼠,TP均体现出良好的抑制残瘤生长的作用,对残瘤生长的抑制率高达60-80%。普通小鼠免疫功能正常,TP有很好的疗效,而裸鼠以及SCID或NOD-SCID鼠缺乏T细胞或B细胞甚至NK细胞,TP也有较好的作用,这说明TP的抗癌活性可能不单纯依赖于T或B细胞,还有可能来自于非特异性免疫或天然免疫。  Tufsin的基本功能是促吞噬,天然免疫细胞巨噬细胞(Macrophages,Mψ)和中性粒细胞(Neutrophils,Nc)是主要效应细胞。前期,已有大量文献证实Mψ在肿瘤微环境的调控下可以变换表型演变为抑制肿瘤生长的M1型和促进肿瘤进程的M2型。我们通过分离巨噬细胞以及肿瘤相关巨噬细胞(tumor associatedMacrophages,TAMs)并提取TAMs的RNA,发现TP可以调节TAMs向M1型分化,并促进M1型巨噬细胞分泌杀伤性细胞因子并杀伤肿瘤细胞。这说明TP通过调节巨噬细胞发挥抗癌作用。Tufsin的另一个重要靶细胞是Nc,那么TP可否通过调节术后肿瘤微环境中的Nc抑制肿瘤生长,并调节机体非特异性免疫功能发挥抗肿瘤作用值得探讨。  已有证据证实Nc能介入抗癌过程。肿瘤微环境中浸润的Nc称为肿瘤相关中性粒细胞(tumor associated neutrophils,TANs),可被条件性的分化为N1或N2型,即N1型抑制肿瘤生成,而N2型促进肿瘤生成。极型的转变取决于肿瘤类型以及免疫细胞所处的肿瘤微环境。Nc的两种表型类似于肿瘤相关巨噬细胞可以被调控成M1或M2型并可发生极型的相互转变。在我们的实验中,通过病理检查发现肿瘤组织内部及周围有大量Nc浸润;在术后残瘤模型中,TP处理组的外周血象与对照组相比,术后9天Nc的百分比与手术当天相比是增加的,而淋巴细胞百分比相对降低。这些现象提示TP的体内抗癌作用可能不仅与巨噬细胞相关,也可能通过调控了Nc的某些功能而实现。  因此,首先我们建立了从活体分离高纯度、高活性小鼠Nc的方法,并对实验结果进行全面评估鉴定,分析了使用该方法所获取细胞的相关功能。活体外实验研究结果表明TP显著延长Nc的寿命,并通过调控caspase-3/Mcl-1信号轴调节Nc的凋亡;通过Nc与肿瘤细胞共培养发现合适剂量的TP能促进Nc发挥明显的抑瘤效果;分离外周Nc以及流式分选肿瘤相关的Nc,差异比较N1或N2型相关的细胞因子发现,TP处理组N1型相关的细胞因子表达增加,即N1型的相关信号要强于N2型的:受TP作用,粒细胞能释放大量活性氧,这些活性氧很可能是杀死肿瘤细胞的关键因子。所有这些结果都指向TP有可能调控TAN向N1型极化。  应用术后残瘤模型,设置对照组和TP处理组,在实验结束时,提取肿瘤组织总RNA,检测相关因子mRNA的表达。实验结果表明与对照组相比,TP处理组的肿瘤组织高表达一些重要的炎性因子,以及Nc相关的趋化因子,而与肿瘤相关的恶性因子如Arg-1,TGF-β表达却大大降低。其中TGF-β(transforminggrowth factor-β)是一个多功能的调节因子,在肿瘤进程中具有重要作用,并参与多种肿瘤发生,如激活的TGF-β不仅可以促进正常的上皮细胞发生间充质转化(EMT,eptithelial-mesenchymal transition),还可以使肿瘤细胞发生EMT,并参与癌症侵袭和转移,维持某些浸润的癌细胞的干性,是肿瘤转移的刺激者。因此,抑制TGF-β信号通路成为抗癌新策略的开发靶点。检测残瘤组织中TGF-β的分泌发现TP处理组的TGF-β蛋白含量明显降低。又用TP体外处理肿瘤细胞与免疫细胞混合物(腹腔抽取接种的S180细胞悬液),发现TGF-β的mRNA表达也被抑制。由此可见,TP可能通过调节肿瘤微环境中的TANs,下调TGF-β表达,从而抑制残瘤生长。另一方面,已有研究证实TGF-β可以诱导Treg细胞的生成。Treg细胞是能的引起机体发生免疫抑制的一群非常重要的免疫细胞。因此在做上述实验的同时,也检测了TP处理组动物外周血Treg细胞的比例变化。结果发现术后虽然Treg细胞在对照组及给药组其比例均增加,但在TP给药组,增加的比例明显低于对照组。体外用TP处理过的肿瘤细胞(腹腔抽取接种的S180细胞悬液)上清液(含有大量TGF-β)培养T细胞,发现能抑制CD4、CD25双阳细胞的分化成熟比例,即能抑制诱导的Treg细胞发育成熟。那么在动物体内TP的作用途径中,Nc到底起着什么样的作用还值得更深入的研究。为此,设计了使用高Nc特异的单克隆抗体α-Ly6G系统性的剔除掉N2表型的TANs(肿瘤微环境中存在的Nc大多数为N2表型)的实验。结果发现清除Nc后,可以轻度减缓荷S180小鼠的术后残瘤生长。尽管动物体内仍然存在着其他的杀伤性免疫细胞,但也能说明Nc在整个肿瘤免疫中的重要地位。这个结果与文献报道的研究结论相一致,即当TANs被一些细胞因子激活时或阻断促进肿瘤生长的细胞因子时,TANs能转化为具有一定杀伤活性的表型。该实验最重要的结果是剔除了Nc后,TP对术后残瘤生长的抑制率明显下降甚至丧失,这说明在TP的术后抗癌过程中,Nc发挥了不可或缺的重要的作用,可能是整个免疫调节网络中关键的一环,决定着TP抗癌的效能。  综上所述,肿瘤相关巨噬细胞及肿瘤相关中性粒细胞是TP发挥抗癌作用的关键靶细胞,决定着TP的术后抗癌能力。TP通过大量募集这两种细胞到肿瘤组织周围,并调控细胞表型,使其向抗肿瘤表型方向分化,从而发挥显著的非特异性抗肿瘤作用。另一方面,TP还调节肿瘤微环境,抑制肿瘤组织内TGF-β的分泌,降低循环血中免疫抑制细胞Treg细胞的生成,从而改善手术或肿瘤导致的机体免疫抑制,使机体的整体免疫状况朝向有利于癌症康复的方向发展。
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