《自然》子刊：NK细胞沉溺肿瘤温柔乡！科学家发现，NK细胞进入肿瘤微环境24小时，即丧失战意、不再促进抗肿瘤反应

2024-01-29

免疫疗法细胞疗法临床研究

*仅供医学专业人士阅读参考肿瘤微环境（TME）真是个神秘的地方。TME能为癌细胞提供合适的生长环境，还阻挡免疫细胞的进攻，即使精锐免疫细胞突破重围闯进TME，也会在种种“诱惑”之下丧失战意、忘记抗癌本职。TME，太可怕了。近期，伯明翰大学科学团队在《自然·通讯》杂志发文，研究者们发现，肿瘤特异性自然杀伤（NK）细胞竟然在进入TME 24小时后就迅速失去抗肿瘤效应功能、表现出独特的组织驻留表型，不再积极地促进抗肿瘤反应。TME是什么可怕的温柔乡啊。好在，研究者也发现，IL-15能够再度唤醒NK细胞的战意，令其恢复抗肿瘤功效。论文题图随着免疫疗法的兴起，人们对肿瘤内免疫细胞的兴趣也越来越浓厚，其中最受关注的自然是细胞毒性CD8+T细胞。不过也别忘了NK细胞，其实NK细胞也有强大的细胞毒性，它能够释放一系列颗粒酶和穿孔素，具有多种诱导细胞凋亡的配体；除了直接的细胞毒性功能，它也可以产生各种趋化因子，与树突状细胞（DC）配合，协调T细胞的工作。可以说，在抗癌方面，NK细胞真是又能辅助又能C。这么优秀的抗癌战士，癌细胞绝不会忽视。有研究发现，肿瘤内的NK细胞存在表型异质性和功能障碍，这可能会影响NK细胞的抗癌效果。NK细胞进入肿瘤后到底发生了什么？今天要介绍的这项研究想要搞清楚的就是这个问题。研究者们选用了一种独特的转基因动物模型，Kaede光转换小鼠，这种小鼠全身表达绿色的荧光蛋白，且在暴露于紫外光后不可逆地变为红色荧光。通过操纵光暴露，就能够通过荧光标签来标记进入肿瘤后不同时间的NK细胞了。研究者首先给小鼠皮下移植了MC38结肠癌细胞，并在光照后2天采样，分析细胞表型并进行scRNA测序。分析结果显示，进入肿瘤后，NK细胞的表型发生了显著的变化，最为明显的是CD11b和CD49a两个表面标记，进入肿瘤后的NK细胞逐渐丢失了CD11b、但出现了CD49a表达。CD11b是循环中成熟NK细胞的标志，而CD49a则是组织驻留NK细胞的标志。进入肿瘤后NK表达CD49a对基因表达的分析也发现，NK细胞进入肿瘤后，Pdcd1、Lag3、Havcr2、Cd96等抑制性受体表达上调，与DC募集相关的趋化因子Ccl3、Ccl4、Ccl5等表达缺失，颗粒酶表达改变。基因富集分析显示，NK活化、脱颗粒、细胞毒性等相关途径都随着时间的推移减少。更详细地追踪NK细胞的命运，研究者发现，进入肿瘤5小时后，NK细胞群中还不存在CD49a+细胞，但在24小时后，已经有10%的NK细胞开始表达CD49a，等到72小时后，NK细胞已经基本全都是CD49a+细胞了。NK细胞趋化因子等表达变化进入肿瘤后的NK细胞，简直是光速地失去了抗癌能力。研究者发现，瘤内NK细胞已经失去了CCL5的表达，IFNγ表达水平显著低于脾内NK细胞，颗粒酶A表达降低，颗粒酶C表达升高，穿孔素产生减少。体外实验显示，瘤内NK细胞的癌细胞杀伤能力显著下降。当研究者尝试寻找，是TME中的什么物质让NK细胞丧失战意，却没能得到一个具体的答案。TME中的TGFβ、PGE2通路、缺氧环境等条件，似乎都参与NK细胞的改变，似乎是TME整体营造出的“温柔乡”氛围让NK细胞丢盔卸甲。即使使用相应抗体耗竭瘤内NK细胞，也对肿瘤生长一点儿影响都没有。看来这些NK细胞是真没啥用了。好在，找不到具体的靶点并不意味着我们束手无策。IL-15有驱动T细胞和NK细胞分化和活化的能力，研究者使用活性更强的IL-15/IL-15Ra混合物处理荷瘤小鼠，显著延缓了肿瘤生长。进一步分析显示，IL-15令CD49a+NK细胞的抗肿瘤功能恢复了。IL-15显著改善肿瘤控制研究者还分析了521例人类结直肠癌样本，发现其中的NK细胞也表达出一种静止的非活化状态。对其进行表型分析，同样观察到了CD49a的表达和效应功能的丧失。这说明在人类中，上述使NK细胞失能的机制同样存在。回到开头的那句话，TME不仅神秘还特别危险，连NK细胞都一入TME深似海、从此抗癌不记得了，幸好它还没彻底报废，来点IL-15，又是一条好汉啦！参考资料：[1]https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41467-024-44789-z本文作者丨代丝雨